'DNA 타자기'로 생쥐 수정란, 몸 되는 과정 밝혔다 작성일 10-12 46 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="zPL06e5TRJ"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d7376650ff8748f37a53912febb9e50b76058654163c64ae41f266e101441c5f" dmcf-pid="qQopPd1yLd" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="미국 하워드휴즈의학연구소와 다트머스대 공동연구팀이 발생 중인 세포 디옥시리보핵산(DNA)에 타자기처럼 글자를 새기는 분자 추적 기술 'DNA 타자기'로 생쥐 배아 세포 약 128만개의 계통을 추적하는 데 성공했다. 카일 오코너 시애틀 합성생물학 허브 수석연구원 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/12/dongascience/20261012100632606maac.png" data-org-width="680" dmcf-mid="7Td1VQGhni" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/12/dongascience/20261012100632606maac.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 미국 하워드휴즈의학연구소와 다트머스대 공동연구팀이 발생 중인 세포 디옥시리보핵산(DNA)에 타자기처럼 글자를 새기는 분자 추적 기술 'DNA 타자기'로 생쥐 배아 세포 약 128만개의 계통을 추적하는 데 성공했다. 카일 오코너 시애틀 합성생물학 허브 수석연구원 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="b09ad227500bc5243dd776fbfe496a9652ca16a30a260433fce011930bbf02b2" dmcf-pid="BxgUQJtWJe" dmcf-ptype="general">생쥐의 수정란이 처음 둘로 나뉘는 시점부터 장기를 갖춘 몸의 형태가 만들어진 이후까지 이어지는 세포들의 관계를 확인할 지도가 구축됐다. 발생 중인 생쥐 배아 세포들의 '가계도'가 복원된 셈이다. </p> <p contents-hash="eee3b94443750c800a334d2699bd425026cba45892a05e2b23bb3cb4c0962192" dmcf-pid="bMauxiFYMR" dmcf-ptype="general"> 제이 쉔두리 미국 하워드휴즈의학연구소(HHMI) 교수와 청샹 추 다트머스대 의대 시스템생물학과 교수팀은 새로운 세포 계통 추적 기술을 활용해 배아 세포 130만개의 계통을 추적한 연구결과를 8일(현지시간) 국제학술지 '사이언스'에 발표했다.</p> <p contents-hash="6ce533bf2e6de088b5a348b91c83a0865ded8001d50984193fb08a0e80f1ae53" dmcf-pid="KRN7Mn3GdM" dmcf-ptype="general"> 세포가 발생한 순서와 세포 간 관계를 표현한 가계도는 50년 전 현미경으로 '예쁜꼬마선충'의 세포 분열을 하나하나 그려 만든 것이 유일하다. 선충은 투명하고 작은 데다, 개체마다 세포분열 순서가 동일해 가계도 구축이 가능했다.</p> <p contents-hash="62a88ba2063a472817535586039fbf0935ba72383579aba4d7e0218148614f0d" dmcf-pid="9ejzRL0HMx" dmcf-ptype="general"> 생쥐와 사람은 선충처럼 투명하지 않으며 세포 수가 수십억~수조개에 달한다. 계통을 따르지 않고 세포 운명이 주변 신호에 따라 정해지는 '조절적 발생'을 한다. 개체마다 제각각인 세포 계통이 어떻게 매번 같은 생체 구조로 수렴하는지가 발생생물학의 오랜 수수께끼인 이유다.</p> <p contents-hash="151d40196e9345c3f920158cbe6dbe28d94d267cc7213ab3af0e1bd6b0654a38" dmcf-pid="2dAqeopXeQ" dmcf-ptype="general"> 세포의 계통을 분석하는 기존 방식에는 모두 한계가 있다. 발생 단계별로 배아를 채취해 세포를 분석하는 '단일세포 아틀라스'는 시간에 따른 세포 상태 변화를 알 수 있지만 세포 사이의 계통 관계를 확인하지 못한다.</p> <p contents-hash="4a816a23793bee2ddd81a79a0e25e0b146126f1fb796e06f7c489f9176f0ddea" dmcf-pid="VJcBdgUZMP" dmcf-ptype="general">유전자 교정을 통해 세포 디옥시리보핵산(DNA)에 유전되는 표식을 새겨 자손 세포에 물려주는 방법이 있지만 유전자 교정 도구인 '유전자가위'를 사용하면 DNA 이중가닥이 절단돼 기존 기록이 지워질 위험이 있다. 표식이 정해진 순서 없이 새겨져 어떤 표식이 먼저 생겼는지 나중에 추정해야 한다.</p> <p contents-hash="e7db91bc91dd7f89908b94affe333b47d4bd930c56b9d845e5dbbdf103e01a3d" dmcf-pid="fikbJau5d6" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 쉔두리 교수와 최준홍 메모리얼 슬론 케터링 암센터 부교수가 개발한 세포 계통 추적 기술인 'DNA 타자기'를 활용했다. DNA 타자기는 세포의 DNA를 기록 매체로 쓰는 분자 기록 장치다.</p> <p contents-hash="37c070a1b5f51426d85e81fbd52216ed41317af95488aa7a3987b4f60a4fe14e" dmcf-pid="4nEKiN71i8" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 수정란 유전체에 기록 용지 역할을 하는 인공 DNA 서열인 '테이프'를 삽입했다. 테이프 하나에는 기록을 남길 수 있는 칸이 6개 존재하며 함께 넣어준 유전자 교정 도구 '프라임 편집기'가 이 칸에 짧은 DNA 조각을 하나씩 끼워 넣는다.</p> <p contents-hash="0988db791d8dc9bcb71911b9684196277dbedbb65b5b4eb76df8d7730523729c" dmcf-pid="8LD9njztR4" dmcf-ptype="general"> 조각은 타자기의 '글자'에 해당한다. 글자는 항상 앞 칸부터 순서대로 채워지고 한 번 적힌 글자는 덮어쓰이지 않는다. 프라임 편집기는 DNA 이중가닥을 자르지 않아 기존 기록이 보존된다.<br> 새겨진 글자는 세포가 분열할 때 DNA와 함께 복제돼 자손 세포에 그대로 전달된다.</p> <p contents-hash="606a6c5637c2be5a3a21c71e6d57c51ea2984d4ec75bf0bd4b5766c09cd3e78b" dmcf-pid="6Ns4aEKpLf" dmcf-ptype="general">분열 뒤에는 세포마다 서로 다른 글자가 새로 쌓인다. 세포마다 테이프를 읽어 비교해 같은 글자를 많이 공유할수록 가까운 친척 세포다. 일찍부터 글자가 갈릴수록 먼 친척 세포인 셈이다.</p> <p contents-hash="1fbccd0be46f78eac81866953cb395a7ee49999fa1aa7c672385b3adf068aae0" dmcf-pid="PjO8ND9UdV" dmcf-ptype="general"> 공동 제 1저자인 김해동 HHMI 박사후연구원은 "실제 타자기와 동일한 방식이다"라며 "종이 대신 세포의 DNA 위에 글자를 찍는 것"이라고 설명했다.</p> <p contents-hash="8438827b1d8c10a8e8425674f8faf33545bc991365dc6b01abfb7044b16d68da" dmcf-pid="QAI6jw2ud2" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 수정 13.5일째 배아에서 세포핵 약 158만 개의 유전자 발현과 테이프 기록을 함께 읽어 세포 약 128만 개의 계통도를 수정란까지 거슬러 올라가며 재구성했다.</p> <p contents-hash="6360884606f31116ab6a5bf4cb52887f3e76eab97a67329e51421a0ce75cace6" dmcf-pid="xcCPArV7n9" dmcf-ptype="general"> 분석 결과 수정란이 처음 분열해 형성된 '창시 세포'를 구분하는 뚜렷하고 영구적인 표식이 확인됐다. 분석한 배아 세포의 99%는 두 창시 세포 중 어느 세포의 자손인지 가려낼 수 있었다.</p> <p contents-hash="b0e6db7e575e9d15dfc676a96c43a017c3f265c3451476e8d36e9ea4a0229a58" dmcf-pid="yufvUbIkiK" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 DNA 타자기 기록을 분석해 각 세포 유형이 발생 과정 중 언제 독자 경로로 갈라졌는지도 확인했다. 혈액세포와 망막은 비교적 일찍 운명이 정해졌고 피부 바깥층은 상대적으로 늦게 정해졌다. 연구팀은 "세포 운명이 한번에 고정되지 않고 세포 유형마다 각각의 일정에 따라 정체성을 갖추는 시점이 다른 것을 확인했다"고 설명했다.</p> <p contents-hash="c8ef99b566fac3bb3773f7c7060fb4b08bf9add3a8f3053729fd32e505b1d3dd" dmcf-pid="W74TuKCEdb" dmcf-ptype="general"> 김 연구원은 "이런 대규모 발생 기록은 하나의 세포가 어떻게 온전한 몸이 되는지를 보여주는 지도와 같다"며 "장기가 어떻게 올바르게 형성되고 그 과정이 어긋나면 어떻게 선천성 기형이 생기는지, 비정상적인 세포 증식이 어떻게 암으로 이어지는지 이해하는 데 도움이 된다"고 말했다.</p> <p contents-hash="16e68e3d3514237a27e3e877552fb6da5852d2b83a722704aa1750958c0d549d" dmcf-pid="Yz8y79hDRB" dmcf-ptype="general"><참고 자료></p> <p contents-hash="8dbf73fdf8bf991fc265cc555b4ac9ded9f45622ca7d5fb4c43db8e8376fad8e" dmcf-pid="Gq6Wz2lwdq" dmcf-ptype="general">doi.org/10.1126/science.ael0508</p> <p contents-hash="f09d4f8895bdd3d5e43e9c28133520c5584db8373015ecfef5e3acbec1c4ddbf" dmcf-pid="HBPYqVSrdz" dmcf-ptype="general">[문혜원 기자 moony@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 '핵시계' 초침이 작동하기 시작했다…"역대 최강 정확도" 10-12 다음 에스에스앤씨, 외부 노출 IT 자산 보안 강화…'비트사이트'로 공격 표면 관리 10-12 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
