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[Promocell] 15 cell culture facts(15가지 세포 배양 사실): Things about cell culture you might not know(세포 배양

드림셀 2024-06-26 조회수 161

Cell culture facts - 15 things you might not know - PromoCell

세포 배양은 현대 과학의 중추로서 20세기 초부터 생명 과학과 생물의학 분야에서 획기적인 발전을 주도했습니다. 매일 세포를 다루더라도 세포 배양에 관해 몰랐던 몇 가지 사실이 있을 수 있습니다. 다음은 15가지 흥미로운 세포 배양 관련 사실입니다.

#1: 플라스틱은 세포 배양을 오염시킬 수 있습니다.

바이러스, 박테리아, 마이코플라스마와 같은 미생물이 유일한 세포 오염물질은 아닙니다. 플라스틱 기구에서 용출된 가소제와 물에 존재하는 물질도 배양 중인 세포를 오염시킬 수 있습니다. 이러한 화학적 오염물질은 세포의 거동에 영향을 미칠 수 있으며 잠재적으로 다운스트림 분석에 변동성을 초래할 수 있습니다.

#2: 개구리 신경 섬유는 최초로 성공적으로 배양된 세포였습니다.

1907년 미국의 동물학자이자 실험발생학자인 로스 그랜빌 해리슨(Ross Granville Harrison)은 최초로 동물 세포를 체외에서 배양했습니다. 그는 조직 배양에 사용하기 위해 세균학의 "hanging drop" 방법을 채택했으며 응고된 개구리 림프에서 개구리 신경 세포를 성공적으로 배양했습니다.

RG 해리슨이 1907년에 설명한 방법은 현재 잘 적용되어 생명 과학 연구의 발전을 위한 중요한 도구가 되었습니다. 그러나 세포 배양의 원리는 1885년으로 거슬러 올라가는데, 당시 독일 과학자 윌리엄 루가 닭 배아의 수질판을 따뜻한 식염수 용액에서 13일 동안 배양했습니다. 

#3: 배양육은 더 이상 공상과학 소설이 아닙니다.

실험실 재배 또는 재배 고기라고도 알려진 배양육은 조직 공학 기술을 사용하여 체외에서 동물 조직을 성장시키는 혁신적인 육류 생산 접근 방식입니다. 제조 과정은 줄기세포에서 시작되는데, 줄기세포는 골격근, 지방, 고기를 구성하는 결합조직으로 성장합니다.

배양육의 개발은 환경 영향, 동물 복지 문제, 식량 안보 문제 등 기존 육류 생산과 관련된 다양한 문제를 해결할 수 있는 잠재력 때문에 큰 주목을 받아 왔습니다. 미국, 브라질, 콜롬비아, 아르헨티나 및 유럽의 여러 국가에서는 배양육의 전망을 논의하며 식품산업의 글로벌 혁신으로서의 잠재력을 강조해 왔습니다. 

#4: 우주에서 줄기세포를 성장시키는 것은 가능하다.

무중력 상태에서 줄기 세포는 자연스럽게 생체 내 환경과 더 유사한 3차원(3D) 조직과 같은 구조로 발달합니다. 우주에서의 실험은 무중력 상태에서 줄기 세포를 성장시키는것이 가능하다는 것을 확인했으며, 이는 장기와 같은 간, 뼈, 연골 구조를 발달시켰습니다. 이러한 성과는 우주에서 성장한 3D 조직 오가노이드의 상용화를 위한 길을 열었습니다. 제약 및 바이오 기술 회사는 약물 테스트에 우주에서 성장한 오가노이드를 사용할 수 있으며, 장기 기증이 부족할 때 이식 수혜자는 이러한 조직으로부터 이익을 얻을 수 있습니다.

#5: 최초의 "불멸" 세포주인 HeLa 세포가 동의 없이 확립되었습니다.

HeLa 세포의 현미경 이미지
그림 1:     [HeLa 세포의 현미경 이미지]
© Heiti 

헨리에타 랙스(Henrietta Lacks)로부터 얻은 HeLa 세포는 세포 기반 연구의 길을 열었습니다. 1951년 자궁경부암의 종양 생검에서 얻은 세포는 헨리에타가 모르는 사이에 최초의 인간 세포주로 확립되었습니다. 그녀의 가족은 1975년까지 그 사용에 대해 알지 못했고 환자의 권리와 개인정보 보호에 대한 논쟁을 촉발시켰습니다. 2013년이 되어서야 NIH와 Lacks의 후손 간에 합의가 이루어졌으며 이는 연구 윤리에 획기적인 선례를 세웠습니다. 

지난 수십 년 동안 HeLa 세포는 소아마비 백신 개발, HIV 이해, 자궁경부암 원인 연구 등 획기적인 연구에 사용되었습니다.

#6: 세포 배양은 털북숭이 매머드를 부활시키는 도구입니다.

세포 배양은 털북숭이 매머드를 부활시키려는 노력의 필수적인 도구가 되었습니다. 연구자들은 털북숭이 매머드와 같이 멸종된 종을 부활시키기 위해 복제와 같은 첨단 발생학적 기술을 탐구하고 있습니다. 털북숭이 매머드의 가까운 친척의 DNA를 게놈과 일치시키기 위해 게놈 편집 방법이 연구되고 있습니다. 대략 60개의 코끼리 유전자를 편집하여 털북숭이 매머드의 대응물로 만들 계획입니다. 

그러나 기존 코끼리로부터 털북숭이 매머드를 재현하기 위해 게놈 공학을 사용하는 과정은 어려운 것으로 입증되었으며 편집 과정에서 상당한 수의 삭제 및 삽입 변형을 통합해야 합니다. 

#7: 최초의 현대 세포 배양 배지는 60여년 전에 만들어졌습니다.

Medium 199는 1950년 JF Morgan에 의해 개발되었으며 배양에서 포유류 세포를 성장시키는데 사용된 최초의 합성 배지 중 하나였습니다. 동물 성분이 없는 화학적으로 정의된 배지를 설계한다는 아이디어로 인해 Medium 199는 백신 생산에 이상적인 배지가 되었습니다. 또한 1955년에는 소아마비 백신 캠페인을 위한 대규모 백신 제조가 가능해졌습니다. Morgan이 있은지 9년 후, 과학자 Harry Eagle은 포도당, 염분, 아미노산 및 비타민의 혼합물이 포함된 최소 필수 배지(MEM)를 개발했습니다.

#8: 배양 배지의 구성 요소는 서로 상호 작용하여 배양 세포에 영향을 줄 수 있습니다.

세포 배양 배지를 최적화하려고 하시나요? 배지의 개별 구성 요소가 단독으로 작용하지 않는다는 점을 고려하세요. 구성 요소는 상호 작용할 수 있으며 세포에 미치는 영향은 항상 예측할 수 있는 것은 아닙니다. 이는 특히 배양 배지에서 동물 혈청을 교체할 때 중요합니다. 여러 화합물의 조합을 최적화하고 세포 성장에 가장 적합한 조건을 확립하기 위해 수학적 알고리즘을 사용해야 할 수도 있습니다. 

#9: 연구자들은 오가노이드를 배양하여 실험실에서 소형 장기를 성장시킬 수 있습니다.


그림 2: 줄기 세포부터 오가노이드라고도 알려진 소형 기관까지.
오가노이드에는 원래 기관과 동일한 방식으로 배열된 완전히 발달된 세포 유형이 포함되어 있습니다.

오가노이드는 생물학과 의학 분야에서 귀중한 도구가 되어 실험실 환경에서 미니 장기를 만들 수 있게 되었습니다. 이러한 미니 기관은 실제 기관의 구조적, 생리학적 기능을 복제하여 기관 형성, 질병 모델링 및 약물 개발을 연구하기 위한 플랫폼을 제공합니다.

  • *미니 뇌: 이 유기체는 인간 뇌의 복잡성과 유사하며 뉴런이 어떻게 형성되고 성장하는지에 대한 자세한 보기를 제공합니다. 
  • *미니 간: 간 기관체는 이식을 위한 대체 기관 공급원으로 잠재적으로 사용될 수 있습니다. 또한 간 생물학과 질병을 연구하는데 사용할 수도 있습니다. 
  • *미니 심장: 심장 오가노이드는 심장 발달과 질병을 연구하는데 도움이 될 수 있습니다.
  • *미니 신장: 신장 기관체는 신장 질환의 발병 및 진행을 연구하는데 사용할 수 있습니다. 
  • *유선 및 침샘 오가노이드: 이 오가노이드는 유선 및 침샘의 발달과 질병을 이해하는데 도움이 될 수 있습니다. 

#10: 2003년에 시작된 바이오프린팅 장기 및 조직

텍사스 대학의 생명공학자인 토마스 볼랜드(Thomas Boland)는 잉크젯 프린터로 작업하던 중 잉크 방울이 인간 세포와 거의 같은 크기라는 것을 발견했습니다. 이 관찰을 통해 그는 살아있는 소 세포, 영양소 및 기타 생체 적합성 물질을 잉크 카트리지에 채워 살아있는 조직을 인쇄할 수 있는 "바이오 잉크"를 만들게 되었습니다. 그 이후로 과학자들은 다층 피부, 뼈, 심장 및 기관 부목을 포함한 조직을 생성하기 위해 3D 바이오프린팅 기술을 성공적으로 사용했습니다. 


그림 3: 인간 장기 인쇄. 3D 프린팅의 발견과 살아있는 세포 및 조직에 대한 응용은 재생 의학의 새로운 길을 열었습니다.

#11: 페놀 레드는 세포 배양 결과를 손상시킬 수 있습니다.

페놀 레드는 세포 배양 배지의 일반적인 색상을 제공하는 pH 지시약입니다. 페놀 레드 함유 배양 배지의 색상 변화는 세포 성장과 전반적인 세포 배양 상태에 대한 빠른 통찰력을 제공합니다. 그럼에도 불구하고 염료는 분석 결과를 방해할 수도 있습니다. 에스트로겐에 민감한 세포주를 사용하여 작업하는 경우 세포 배양을 위해 페놀 레드가 없는 배지로 전환할 수 있습니다.

#12: FBS 보충제는 세포외 소포체 연구 데이터를 변경할 수 있습니다.

소태아혈청(FBS)은 세포 배양에서 생태계에 영양을 공급하는 데 필요한 성장 인자와 영양분을 제공합니다. 그러나 세포외 소포체(EV)를 사용하는 경우 세포 배양에서 FBS 사용을 재고해야 합니다. 최근 연구에 따르면 FBS의 단백질 및 성장 인자 응집체가 세포외 소포체(EV) 분리에 영향을 미칠 수 있다고 보고되었습니다.

#13: 과냉각은 인간 장기의 보존을 향상시킬 수 있습니다.

Nature Biotechnology의 최근 기사에서는 얼음 형성 없이 인간의 간을 -4°C에서 과냉각 및 저장하는 새로운 방법을 보고했습니다. 이 접근법은 장기의 생체 외 수명을 12시간에서 27시간으로 연장할 수 있으며, 이는 간 이식에 대한 접근성을 확대할 수 있습니다. 

#14: AI는 세포 배양 작업을 더 쉽게 만들어줍니다.

최근 인공지능(AI)의 발전 물결은 세포 배양 분야에도 도달했습니다. 세포 배양의 엄청난 작업 부하에 지쳤다면 AI 도구가 세포 배양의 특정 측면을 자동화하여 삶을 더 쉽게 만들어 줄 수 있습니다. 최근 딥 러닝은 형광 염색 예측, 세포 유형 분화, 박테리아 저항성 및 초고해상도 현미경과 같은 응용 분야에 성공적으로 기여했습니다. 

#15: 세포치료제는 가장 중요한 시기를 목격하고 있습니다.

최근 몇 년 동안 세포 치료는 중개 의학을 변화시켰습니다. 최근 임상 및 상업적 성공에는 CAR-T 세포를 사용하여 암을 치료하고 줄기세포를 사용하여 심근경색 및 당뇨병을 치료하는 것이 포함됩니다. 이러한 치료법은 규제 장애물을 극복하고 상업적으로 이용 가능해졌으며 대중의 인지도와 관심이 높아졌습니다. 2024년 3월 현재 미국 FDA는 36개의 세포 및 유전자 치료제를 승인했으며, 전 세계적으로 임상 및 전임상 개발 단계에 있는 3,700개 이상의 연구용 치료제가 있습니다.