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제2강 강의내용 1. 줄기세포의 정의 2. 줄기세포의 특징 3. 줄기세포의 종류 4. 인간 성체 줄기세포 지도

줄기세포의 정의 줄기세포는 아직 분화하지 않은 미성숙 상태의 세포로 체외배양에서도 미분화상태를 유지하면서 무한정으로 분열,자가복제할수 있는 능력을 갖고 있다. 즉, 분화능력은 갖고 있으나 아직 분화는 일어나지 않은 미분화된 세포이다. 미분화 상태에서 적절한 조건을 맞춰주면 줄기세포는 다양한 조직세포로 분화할수 있다. 다시말해, 줄기세포는 아직 운명이 결정되지 않은 세포로 뇌,뼈,심장,근육 등으로 전환될수 있다.따라서 줄기세포의 분화능력을 이용하여 손상된 조직을 재생하는 치료에 응용하기 위한 연구는 얼마든지 진행이 가능하다.

줄기세포의 특징 -자가복제 능력(self renewal):자기와 -분화능력(differentiation):세포가 그 구조와 동일한 형태와 능력을 가진 또다른 줄기세포 를 만들어내는 능력     -분화능력(differentiation):세포가 그 구조와 기능에 맞게 특수화하는 생명현상     -호밍효과(homing effect): 줄기세포를 정맥투여시 손상된부위로                 스스로 찾아 갈수 있는 능력

줄기세포의 종류 분화 가능한 세포의 종류에 따라 전능성 줄기세포(totipotent stem cell) :수정란이 첫 분열을 시작할 때 형성된 줄기세포 만능성 줄기세포(pluripotent stem cell) :이 세포들이 계속 분열해 만들어진 포배 내막에 있는 줄기세포 다(능)분화성 줄기세포(multipotent stem cell) :성숙한 조직과 기관속에 들어있는 줄기세포

1) 전능성 줄기세포(Totipotent stem cell) = 배아 줄기세포(ES) 전능성 줄기세포는 자궁에 착상시키면 개체로 성장하기에 충분한 능력을 지닌 상태로서, 수정란, 혹은 접합자가 대표적인 예다. 수정란과 접합자(배우자의 결합에 의하여 생긴 자웅의 생식 세포)는 태아의 형성에 필요한 모든 구조(태아와 태반)를 만들어낼 수 있는 전능한 상태다. 접합자가 분열하여 생기는 할구(수정에 연이어서 일어나는 일련의 세포 분열에 의하여 생기는 세포)도 초기에는 전능하여 그 할구를 떼어내어 자궁에 각각 착상시키면 독립된 태아로 발생하게 된다. 일란성 쌍생아는 이러한 현상이 자연 발생적으로 생기는 경우로서 한번 난할(수정란이 다세포가 되기 위하여 연속하여 일어나는 세포 분열의 과정)하여 생긴 2개의 할구가 독립된 태아로 발생하여 생기는 것이다.

2) 만능성 줄기세포(Pluripotent stem cell) = 배아 줄기세포 (ES) 만능성 줄기세포는 수정란보다 발생이 약간 진행된 상태의 세포로서 발생 중 낭배(blastocyst:외배엽,중배엽,내배엽)의 inner cell mass(ICM)가 이에 해당한다. ICM은 후에 태아의 몸을 구성하게 될 세포집단으로서 ICM만 자궁에 넣어주면 태반이 형성되지 않아 태아가 생겨날 수 없지만 아직도 태아의 몸을 구성하는 모든 종류의 세포로 분화할 수 있는 능력을 잃지 않은 상태이며, ICM의 만능분화 능력(Pleuripotency)을 유지시키면서 배양한 세포가 배아 줄기세포이다.

3) 다분화성 줄기세포(Multipotent stem cell) =성체 줄기세포(AS) 다(능)분화성 줄기세포로서 주로 연구하고 있는 대상은 조혈 줄기세포(hematopoietic stem cell), 신경줄기세포(neural stem cell), 간엽 줄기세포(mesenchymal stem cell)이다. 조혈 줄기세포는 골수 이식 후 림프구, 백혈구, 적혈구 등의 혈액세포로 분화하게 된다. 신경 줄기세포는 신경조직을 구성하는 세포가 된다. 다분화성 줄기세포는 주변 환경을 바꾸어주면 전혀 다를 종류의 세포로 분화할 수 있는 잠재력을 갖고 있다. 예를 들면, 신경모세포를 동물의 골수에 이식하면 조혈모세포로 작용하여 골수세포를 형성하게 된다. 반대로 조혈모세포는 조건에 따라 신경계, 간, 골격근, 내장근육 세포로 분화하는 잠재력이 있음이 보고되었다. 또 간엽 줄기세포는 조직을 지지하는 세포이지만, 뼈, 연골, 근육, 결합조직으로 분화하며, 신경조직으로 분화하는 잠재력이 있다고 보고되었다.

<그림1> 줄기세포의 종류

<그림2> 줄기세포의 종류

인간 성체 줄기세포 지도 줄기세포는 놀라울 정도로 다양한 곳에서 발견된다. 인간의 내부장기에서 발견되는 성체 줄기세포는 각 장기별 기원에 따라 각기 다른특성을 나타내며, 분화할 수 있는 영역에 있어서도 차이를 보인다. 과거에는 한 조직에 있는 성체 줄기세포는 오직 그 조직의 세포로만 분화한다고 알려져 있었으나, 최근에는 다른 조직의 세포로도 분화할 수 있다는 연구 결과들이 보고되고 있다