Nature 출판 Clonal dynamics in early human embryogenesis inferred from somatic mutation

인간의 발생 과정은 우리가 만들어지는 그 과정 자체이면서도 눈에 보이지 않았기 때문에,
연구자들에게 항상 의문의 영역으로 남겨져 있었습니다.

하나의 정자와 난자가 만나 수정되어 인간이 되는 과정을 탐구하는 것은
질병 치료나, 유전병, 장애 등과 같은 실용적인 의미뿐만 아니라,
생식을 통한 세대 보존과 인류라는 종족의 유지라는 측면에서도
아주 중요한 과정이라고 할 수 있습니다.

그에 반해 인간의 초기 발생 과정에 대한 연구는 극히 제한적으로 이루어져 있습니다.

인간 발생학에서 가장 중요한 아틀라스 중 하나인 카네기 embryo 컬렉션은
지금으로부터 80년 전인 1942년도에 IRB가 없던 시절,
낙태나 임신 후 사망자, 여성 임신 죄수 등에게 무작위로 수집한
인간 embryo를 주별로 보관한 것입니다.

이 데이터를 통하여, 10주차부터 23주차까지 태아의 발생을
macroscopic 하게 관찰할 수 있지만 세포 단위로 만들어지는 과정(ororganogenesi)을
보기 힘들다는 한계가 존재합니다.

또 한 편으로 배아 연구는 IVF(체외수정)을 통하여 발전하였는데요.

IVF 연구의 경우 많은 발견을 해내긴 했지만, 지금으로부터 40여 년 전인 1979년도에
영국에서 제정된 14-days rule에 의해서 연구용 목적으로 수정된 배아는 수정 시점으로부터
14일 이전에 무조건 파괴가 되어야만 하기에 여전히 제약이 있지요.

수정체로부터 분열한 각각의 세포가 장기가 되고, 개체가 되는 것은 명확한데,
어떻게 각각의 세포가 장기가 되는지 그리고 어떤 세포가 얼마큼 있어야만
장기가 될 수 있는지에 대한 과정은 14일 룰 때문에
즉, 배아를 파괴하여야만 하기 때문에 베일에 쌓여 있다고 볼 수 있습니다.

이 연구는 기증된 시신의 온몸에서 다수의 세포를 단일 세포배양하고,
이들을 전장 유전체(WGS) 수준에서 분석하여 각 개별 세포의 역사를 재구성하여
사람의 발생 과정을 연구하는 논문입니다.

이 연구의 효시가 되는 논문은 마우스에서 소수의 세포를 전장유전체 분석한 논문입니다.

이들의 발생학적인 과정을 재구성한 2014년도 Nature 논문입니다.

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https://www.nature.com/articles/nature13448?fbclid=IwY2xjawJusK0BHSFuDFvEJprAEL6HbAbw75mwT_cT1mbbi1wY3GGtDntQuScvqaduhogoIw

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2014년도 논문의 교신저자인 Michael R. Stratton 경은,
현존하는 최고의 유전체 분석 기관인 Wellcome sanger institute의 수장입니다.

저희와 함께 이번에 Back to Back으로 논문을 함께 내기도 했죠.

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https://www.nature.com/articles/s41586-021-03790-y?fbclid=IwY2xjawJusPoBHUZ4vZo1q8CyZdky2anc0CkwWtUYOFYGYHVDrwrlXfABzp1YQ8elsEvXhQ

 

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저희 논문의 의의는 기증된 시신에서 개별 세포를 단일 세포 배양하여
초기 발생 과정을 재구성할 수 있다는 것을 증명해 낸 것에 큰 가치가 있습니다.

즉, 죽음으로부터 생명의 탄생 시점을 재구성했다는 의미가 있습니다.

이 논문에서 다양한 가설을 제시하고 증명하였지만,
그중 가장 큰 발견은 배아의 첫 분열(정확히는 첫 단계) 결과 발생하는 두 개의 자손 세포가
온몸에 기여하는 비율이 동등하지 않다는 것입니다.

1.4:1에서부터 6.5:1로 다양한 비율을 보였지만 1:1은 전혀 없었고,
이는 사람 발생 과정이 사람마다 차이가 나고, stochastic 하다는 것을 시사합니다.

이를 위해서 저희 그룹의 많은 학생들과 저희 랩에서 함께 연구하는
Nanda Maya Mali 박사가 시신에서 세포 배양을 정말 열심히 해 주었습니다.

그리고 박성열 박사와 김률 박사 (모두 공동 1 저자) 가 전장 유전체 분석을 열심히 수행해 주었고 주영석 교수와 함께 논문을 냈습니다.

학생 시절, 그리고 포닥 시절 1 저자로 Nature에 논문을 내어보고자 많은 노력을 경주하였지만,
번번이 잘 되지 않았는데 우여곡절 끝에 교신저자로 먼저 논문을 낼 수 있었습니다.

앞으로 있을 후속 연구들을 좀 더 잘 다듬고 준비해서 지속적으로 좋은 연구를 할 수 있는
해부발생학자가 되길 약속드리며 더 재미난 과학 성과로 제 소식을 알리도록 하겠습니다.

그리고 자신의 신체를 연구에 기증하신 분들께 다시 한번 감사의 말씀을 전합니다.

Clonal dynamics in early human embryogenesis inferred from somatic mutation | Nature

 

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https://rdcu.be/cv5Iz

 

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