“불멸의” 편형동물은 치유의 과학을 다시 씁니다

연구 결과는 셀 보고서 2025년 10월 15일에 Stowers 사장 겸 최고 과학 책임자인 Alejandro Sánchez Alvarado 박사의 실험실에서 박사후 연구원 Frederick “Biff” Mann 박사가 주도한 연구에서 나온 결과입니다. 이 작업은 오랫동안 유지되어 온 생물학적 원리에 도전합니다. 대부분의 줄기 세포는 고정된 “틈새”, 즉 이웃 세포가 언제 분열하고 무엇이 될지 결정하는 물리적 위치에 산다는 것입니다.

“예를 들어, 인간의 혈액 형성 줄기 세포는 골수 내의 틈새에 존재하며, 여기서 분열하여 자가 재생하고 새로운 혈액 세포를 생성합니다.”라고 Mann은 말했습니다.

편형동물은 재생의 규칙을 다시 씁니다

연구자들은 절단된 머리든 몸 전체든 잃어버린 부분을 재건하는 편형동물의 특별한 능력이 대부분의 다른 동물보다 더 자유롭게 작동하는 줄기 세포와 관련되어 있음을 발견했습니다.

Sánchez Alvarado는 “줄기세포가 살아있는 유기체에서 어떻게 조절되는지 이해하는 것은 줄기세포 생물학과 재생의학 분야에서 가장 큰 과제 중 하나입니다.”라고 말했습니다. “이번 발견은 줄기 세포 ‘틈새’에 대한 우리의 개념에 도전하고 손상된 조직을 복원하는 줄기 세포의 능력을 제어하는 ​​방법에 대한 우리의 이해를 크게 발전시킬 수 있습니다.”

성체 플라나리아 줄기 세포는 소수의 세포 유형만 형성하도록 주의 깊게 제한되는 대부분의 동물의 줄기 세포와 달리 모든 유형의 세포로 변형될 수 있습니다. 이러한 엄격한 통제는 통제되지 않은 성장, 즉 암으로 이어질 수 있는 과정을 예방하는 데 도움이 됩니다.

Sánchez Alvarado는 “우리의 희망은 줄기세포가 악성 조직이 되는 것이 아니라 특정 조직이 되도록 유도하는 기본 규칙을 밝히는 것입니다. 인간의 대부분의 종양은 줄기세포가 이러한 규칙을 따르지 않을 때 시작되기 때문입니다.”라고 말했습니다.

Mann은 “전통적인 틈새 시장의 역할은 세포에 ‘줄기 세포가 될 수 있지만 오직 하나의 특정 유형만 가능하다’고 지시하는 마이크로 관리자와 더 유사할 수 있습니다”라고 설명했습니다. “그러나 이제 우리는 정상적인 틈새가 줄기세포가 작동하는 데 필수적이지 않을 수도 있다는 것을 보여주었습니다. 플라나리아 편형동물과 같은 일부 줄기세포는 독립적인 방법을 찾아냈고 근처의 틈새가 필요 없이 모든 유형의 세포로 변할 수 있습니다.”

새로운 세포 유형 발견: Hecatonoblast

연구팀은 공간 전사체학(Spatial Transcriptomics)이라는 첨단 기술을 사용하여 개별 세포와 그 주변 환경에서 어떤 유전자가 활성화되는지 조사했습니다. 이를 통해 이전에 설명되지 않은 세포, 즉 표면에서 손가락 모양의 돌기가 많이 뻗어 있는 큰 세포를 포함하여 예상치 못한 이웃 세포가 드러났습니다. 연구자들은 이 세포를 그리스 신화에 등장하는 팔이 많은 거인 헤카톤케이레스의 이름을 따서 ‘헤카토노블라스트’라고 명명했습니다.

Mann은 “그들이 줄기세포에 너무 가까이 위치했기 때문에 우리는 hecatonoblast가 그들의 운명이나 기능을 제어하지 않는다는 사실에 놀랐습니다. 이는 전형적인 줄기세포-틈새 연결에 직관에 반하는 것입니다.”라고 Mann은 말했습니다.

근처의 세포가 담당하는 대신, 줄기 세포에 대한 가장 강력한 지침은 데이터 세트에서 발견된 다음으로 가장 일반적인 유형인 장 세포에서 나왔습니다. 이러한 원거리 세포는 심지어 멀리서 재생되는 동안 플라나리아 줄기세포의 위치와 기능에 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.

공동 교신 저자이자 텍사스주 휴스턴 소재 베일러 의과대학 조교수이자 전 스토워스 박사후 연구원인 Blair Benham-Pyle 박사는 “나는 이것을 로컬 대 글로벌 통신 네트워크로 생각하는 경향이 있습니다.”라고 말했습니다. “줄기세포와 이웃 세포 사이의 상호작용은 줄기세포가 즉각적으로 반응하는 방식에 영향을 미치는 반면, 먼 상호작용은 동일한 줄기세포가 유기체의 큰 변화에 반응하는 방식을 제어할 수 있습니다.”

줄기세포 틈새시장의 성격에 대한 재고

연구 결과 플라나리아 줄기 세포는 고정된 접촉 기반 틈새 없이 작동하는 것으로 나타났습니다. Benham-Pyle은 “우리는 줄기세포의 정체성을 제어하는 ​​특정 세포 유형이나 요인이 줄기세포 바로 옆에 없다는 것을 발견했습니다.”라고 말했습니다. 연구팀은 이러한 독특한 독립성이 왜 플라나리아가 대부분의 동물이 재생할 수 없는 것과 달리 완전히 재생될 수 있는지 설명할 수 있다고 믿습니다.

Benham-Pyle은 “이 큰 발견은 줄기세포가 이러한 놀라운 재생 업적을 달성할 수 있도록 하는 미묘한 국지적 상호작용과 전역적 신호 전달 이벤트를 모두 허용하는 전체 플라나리아의 특성입니다.”라고 말했습니다.

“가장 놀라운 발견은 적어도 플라나리아의 경우 줄기 세포가 존재하는 환경이 고정되어 있지 않다는 것입니다. 대신에 줄기 세포가 존재하는 곳은 본질적으로 줄기 세포와 그 자손이 분화 과정에서 만드는 ‘친구’로 구성됩니다.”라고 Sánchez Alvarado는 말했습니다. “인체 근처의 세포와 전반적인 신호가 함께 작용하여 줄기 세포의 능력과 힘을 높이는 방법을 더 많이 이해할수록 신체의 자연 치유를 개선하는 방법을 더 잘 만들 수 있습니다. 이 지식은 미래에 인간을 위한 새로운 치료법과 재생 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.”

추가 저자로는 Carolyn Brewster, Ph.D., Dung Vuu, Riley Galton, Ph.D., Enya Dewars, Mol Mir, Carlos Guerrero-Hernández, Jason Morrison, Mary KcKinney, Ph.D., Lucinda Maddera, Kate Hall, Seth Malloy, Shiyuan Chen, Brian Slaughter, Ph.D., Sean McKinney, Ph.D., Stephanie Nowotarski, 박사, Anoja Perera.

이 연구는 국립 보건원(NIH)의 국립 일반 의학 연구소(수상: R37GM057260)와 Stowers Institute for Medical Research의 기관 지원을 통해 자금을 지원 받았습니다. 해당 내용은 전적으로 저자의 책임이며 반드시 NIH의 공식 견해를 대변하는 것은 아닙니다.