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마음의 여왕

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양서류와 인간은 여러면에서 다르지만 MIT의 생물학 및 생물 공학 교수 인 Laurie Boyer는 이러한 차이점 중 하나에 특히 관심이 있습니다. 특정 유형의 양서류와 물고기는 부상 후 심장을 재생하고 치유 할 수 있습니다. 대조적으로, 심장 마비 나 특정 약물에 노출 된 경우와 같이 심장에 외상을 경험 한 성인은 손상을 복구 할 수 없습니다. 종종 부상당한 심장은 심부전으로 이어질 수있는 흉터 조직으로 끝납니다.

이 분야의 최근 연구에 따르면 생쥐와 심지어 인간도 출생 후 짧은 기간 동안 심장 회복 능력이 있음을 보여줍니다. 하지만 생후 며칠이 지나도 그 능력은 꺼지기 시작합니다. "심장은 부상, 질병 또는 노화에 대응하여 스스로 회복하는 능력이 매우 제한적입니다."라고 Boyer는 말합니다.

Boyer Lab의 박사후 연구원 인 Alexander Auld는 심장 세포를 성숙시키고 재생 잠재력을 잃게하는 주요 세포 메커니즘을 연구합니다. 특히 그는 혈액을 펌핑하는 심장 세포 인 심근 세포가 어떻게 반복적으로 수축하고 이완하는 능력을 개발하는지 이해하는 데 관심이 있습니다. Auld는 출생 후 심장 근육 구조를 조립하는 신호 역할을하는 단백질의 기능을 테스트합니다. 이러한 구조의 조립은 재생 능력의 상실과 일치합니다. 

“저는 함께 뭉치려고 노력하고 있습니다. 심근 세포가 수축 장치를 조립하고 분열을 멈추게하는 다른 메커니즘은 무엇입니까?” Auld는 말한다. "이 퍼즐을 풀면 성인 심장 근육의 재생을 자극 할 가능성이 있습니다."

2007 년 MIT 교수진에 합류 한 Boyer는“재생 생물학의 성배는 자신의 심장 세포가 스스로를 보충하도록 자극하는 것입니다.”라고 말합니다.“이 접근 방식이 가능하기 전에 우리는 다음과 같은 근본적인 과정을 깊이 이해해야합니다. 심장 발달을 촉진합니다.”

Boyer의 실험실은 심장 발달에 영향을 미치기 위해 얼마나 많은 신호와 유전자가 상호 작용하는지 연구합니다. 이 연구는 잘못된 규제가 질병으로 이어질 수있는 방법을 더 잘 이해할 수 있도록하며 다양한 심장 질환으로 고통받는 사람들을위한 새로운 치료법을 가능하게 할 것입니다.

중요한 연결

최근 Boyer의 실험실은 Trisomy 21 또는 다운 증후군 환자의 심장 발달을 연구하고 있습니다. 매년 미국에서 태어난 6,000 명의 아기들이 다운 증후군을 앓고 있습니다. 약 절반은 심장 결함이 있습니다. 다운 증후군이있는 아기의 가장 흔한 심장 결손은 방실 중격 결손이라고하는 심장 중심의 구멍입니다. 종종 수술로 회복되지만, 회복은 흉터 조직과 심혈관 합병증을 유발할 수 있습니다.

체세포는 유기체의 몸을 구성하는 세포입니다. 그들은 번식에 사용되는 성세포와 다릅니다. 대부분의 사람들은 몸의 체세포에 46 쌍으로 배열 된 23 개의 염색체를 가지고 있습니다. 95 %의 경우 다운 증후군은 한 사람이 21 개 대신에 47 개의 XNUMX 번 염색체를 가지고있을 때 발생합니다. 세포 당 총 XNUMX 개의 염색체입니다. 세포에 비정상적인 수의 염색체가있는 경우 이수성의 예입니다. 여분의 염색체에 적응하려는 세포의 시도는 심장 세포를 포함하여 신체 세포에 스트레스를 줄 수 있습니다.

MIT 알라나 다운 증후군 센터 (ADSC)는 생물 학자, 신경 과학자, 엔지니어 및 기타 전문가를한데 모아 다운 증후군에 대한 지식을 높입니다. ADSC는 2019 년 초에 생물학 교수이자 Koch 통합 암 연구 연구소의 회원 인 Angelika Amon이 공동 책임자 인 Li-Huei Tsai, Picower 교수 및 Picower 학습 및 기억 연구소 소장과 함께 시작되었습니다. 아몬은 난소 암과의 싸움 끝에 53 년 2020 세의 나이로 사망했습니다. MIT에서 Amon은 이수성이 세포에 미치는 영향을 연구했습니다.

"나에게 영감의 등대였던 안젤리카와의 훌륭한 과학적, 개인적 토론에서 심장 발달의 맥락에서 21 번 삼 염색 체증을 연구하는 것이 궁극적으로 이들 개인의 삶을 개선 할 수 있다는 것이 분명해졌습니다."라고 Boyer는 말합니다.

마음의 변화

연구를 수행하기 위해 Boyer의 그룹은 체세포 재 프로그래밍을 통해 얻은 인간 유도 만능 세포 (hiPSC)를 사용합니다. 이 혁명적 기술은 2012 년 노벨 생리 의학상을 수상한 존 B. 구든 경과 야마나카 신야가 개발했습니다. 재 프로그래밍은 하나의 특정 기능을 가진 특수화 된 성숙한 체세포를 다른 기능을 가진 특수화 된 성숙한 세포로 변환함으로써 작동합니다.

Boyer의 연구실은 다운 증후군이있는 성인의 hiPSC를 사용하여 체세포 재 프로그래밍을 통해 심근 세포로 변환합니다. 그런 다음, 그들은 그 심근 세포를 다운 증후군이없는 개인의 재 프로그래밍 된 세포와 비교합니다. 이 연구는 다운 증후군 환자의 여분의 염색체가 선천성 심장 결함을 유발할 수있는 이유를 추론하는 데 도움이됩니다.

“이제 우리는 심장 발달에 영향을 미치는 Trisomy 21 심장 세포의 잘못된 신호와 유전자를 찾아 낼 수 있습니다.”라고 Boyer는 말합니다. "또한 동일한 아이디어로 이러한 결함을 실제로 개선하거나 수정할 수있는 방법도 발견 할 수 있습니다."

이 기술을 통해 팀은 특정 환자의 세포 발달 측면이 임상 프리젠 테이션과 어떻게 연관되는지 추적 할 수 있습니다. 환자 별 세포를 분석 할 수있는 능력은 개인 맞춤형 의학에도 영향을 미친다고 Boyer는 말합니다. 예를 들어, 환자의 피부 또는 혈액 세포 (더 쉽게 얻을 수 있음)는 심장 근육 세포와 같은 고도로 전문화 된 성숙한 세포로 전환 될 수 있으며 이전에 심장에 손상을 줄 수있는 약물에 대한 반응을 테스트 할 수 있습니다. 그들은 클리닉에 도착합니다. 이 과정은 심부전 환자의 결과를 개선 할 수있는 새로운 치료법을 선별하는 데에도 사용할 수 있습니다.

Boyer는 2020 년 XNUMX 월 MIT, ADSC, Massachusetts Down Syndrome Congress 및 LuMind IDSC Foundation이 공동 주최 한 New England Down Syndrome Symposium에서 그룹의 다운 증후군 연구를 발표했습니다.

운영의 핵심

Boyer의 연구실은 공학, 생명 과학 및 컴퓨터 과학의 학부, 대학원 및 박사후 과정의 학생들을 고용하고 있습니다. Boyer는 각각 고유 한 전문 지식과 가치를 팀에 제공합니다.

"모든 사람이 환영받는다고 느끼고 이러한 근본적인 발견에 기여할 수 있다고 느끼는 실험실을 갖는 것이 저에게 중요합니다."라고 Boyer는 말합니다.

Boyer Lab은 종종 MIT의 여러 분야에서 학자들과 협력합니다. "정말 훌륭합니다."라고 Auld는 말합니다. "여러 도구와 관점을 사용하여 문제를 조사 할 수 있습니다."

기계 공학 교수 인 George Barbastathis와 협력하여 한 프로젝트는 이미지 기반 기계 학습을 사용하여 세포 발달 신호를 보내는 단백질이 조작되었을 때 심근 세포 내의 구조적 차이를 이해합니다. Auld는 기계 학습 알고리즘이 분석 할 수있는 고해상도 이미지를 생성합니다.

McGovern Institute for Brain Research (뇌 연구를위한 McGovern Institute)의 생물학 공학과 교수 인 Ed Boyden과 공동으로 진행 한 또 다른 프로젝트는 심장 세포의 높은 처리량 이미징을 허용하는 새로운 기술 개발을 포함합니다. Boyer는 MIT의 부서 및 전문 분야에 걸친 교차 수분은 종종 "사탕 가게에있는 아이"와 같은 느낌을 준다고 말합니다.

"우리의 연구가 궁극적으로 인간의 건강에 영향을 미칠 수 있다는 사실은 저에게 매우 만족스럽고 과학적 발견을 의료 결과를 개선하는 데 사용할 수있는 능력은 제 실험실의 중요한 방향입니다."라고 Boyer는 말합니다. "MIT의 엄청난 재능과 여기에있는 모든 사람들이 함께 일하려는 흥분과 의지를 감안할 때, 우리는 사람들의 삶을 변화시킬 수있는 중요한 문제를 해결할 수있는 전례없는 기회를 갖게되었습니다."

코인 스마트. 유로파 최고의 비트 코인-보르 스
출처 : https://news.mit.edu/2021/queen-hearts-laurie-boyer-0616

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