간 배양 실습레포트

문서 내 토픽

1. 간의 기능

간은 산소가 풍부한 동맥혈과 산소가 적은 정맥피가 함께 섞이는 특별한 장소이며 혈액의 창고라고 할 만큼 우리 몸 전체 혈액의 3분의 1정도가 항상 존재한다. 간은 angiotensin 1을 만드는 angoitensinogen을 분비하고, glucose를 glycogen으로 만들어 저장하며, 공복 시 저장된 glycogen을 분해하여 혈중으로 포도당을 내보내 혈중농도를 일정하게 유지시킨다. 또한 간은 오래된 erythrocytes를 파괴하고, 혈액 응고, 물질 이동, 철 결합, 단백질 분해 억제에 관련된 많은 단백질을 합성하며, 비타민이나 무기질 대사에도 크게 관여한다. 약이나 독소의 대사 또한 간의 주요 기능이다.
2. 간의 구조

간은 실질 세포인 간세포(hepatocyte)의 비율이 60%정도로 단일세포 비율이 높으며, 나머지는 kupffer cell, 간성상세포(stellate), 혈관과 내피세포(endothelial cell), 담관세포(cholangiocytes) 및 지지조직으로 이루어져 있다. 간 조직을 광학현미경으로 들여다보면 소엽(lobule)단위로 이루어진 것처럼 보이는데, 각 소엽의 중심에는 중심정맥(portal vein)이 있고 주변부에 간문맥구역(portal area)이 존재한다.
3. 대사 질환의 진단 기준

대사증후군 진단기준은 1998년도에 세계보건기구에의 당뇨정책위원회에서 처음으로 제안했으며, 현재 국내에서는 비만, 이상지질혈증, 고혈압, 공복혈당장애 중 3가지 이상이 있으면 대사증후군으로 정의하고 있다. 또한 비알코올 지방간질환(NAFLD)은 간세포에 중성지방이 축적되는 질환으로, 단순 지방간과 간세포 괴사와 염증이 동반된 지방간염(NASH)으로 분류된다.
4. 세포배양 시 CO2 incubator 사용 이유

세포배양 시 혈액 내의 pH가 정상수치보다 높거나 낮으면 체내 단백질이 제 기능을 하지 못하고 물질대사 시스템에 문제가 생기므로, CO2 incubator에서 온도 37℃, CO2 5%를 유지하여 배지 내에 있는 탄산 완충용액에 의한 pH 조절을 돕기 위해서이다.
5. 간세포 배양 실험 과정

마우스를 안락사시킨 후 복부를 절개하고 portal vein에 catheter를 삽입하여 관류액(HBSS, collagenase 포함)을 주입하여 간 조직을 single cell로 분해한다. 이후 cell strainer를 이용하여 single cell을 분리하고 원심분리하여 간세포를 얻는다. 간세포를 complete media에 부유시켜 6 well plate에 분주하고 CO2 incubator에서 배양한다.
6. 간세포 배양 결과 관찰

광학 현미경으로 관찰한 결과, 간세포는 cuboidal은 아니지만 동그란 모양으로 관찰되며, 핵이 2개가 관찰되는 분열중인 세포들도 볼 수 있다. 하지만 체내와 같은 환경이 아니기 때문에 세포 모양이 다소 달라져 있다.
7. 오가노이드 기술

오가노이드는 줄기세포를 3차원으로 배양하여 장기와 유사한 세포 구성과 구조, 기능을 모사하는 기술로, 질병 모델링, 재생의료, 약물 스크리닝 등에 활용되고 있다. 하지만 아직 면역체계나 혈관 등이 부족하여 동물실험을 완전히 대체하기는 어려우며, 윤리적인 문제도 해결해야 한다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 간의 기능

간은 인체에서 가장 큰 장기로, 다양한 중요한 기능을 수행합니다. 간은 해독, 대사, 합성, 저장 등의 기능을 통해 우리 몸의 항상성을 유지하는데 핵심적인 역할을 합니다. 간은 독성물질을 분해하고 배출하여 우리 몸을 보호하며, 단백질, 지방, 탄수화물 등의 대사를 조절하여 에너지 생산과 영양분 공급에 기여합니다. 또한 간은 비타민, 철분 등의 영양소를 저장하고 혈액 응고에 필요한 인자를 생산하는 등 다양한 생리적 기능을 수행합니다. 따라서 간의 기능 이해와 건강한 간 관리는 매우 중요하다고 볼 수 있습니다.
2. 간의 구조

간은 인체에서 가장 큰 장기로, 복부 우상부에 위치하고 있습니다. 간은 크게 좌엽과 우엽으로 나뉘며, 각 엽은 다시 여러 개의 소엽으로 구성되어 있습니다. 소엽은 간세포가 모여 있는 기본 구조 단위이며, 간세포 사이에는 모세혈관인 간 소엽간 모세혈관이 분포하고 있습니다. 또한 간에는 담즙을 생성하고 배출하는 담관 구조가 발달되어 있습니다. 이처럼 간은 복잡한 내부 구조를 가지고 있으며, 이러한 구조적 특징은 간의 다양한 기능 수행에 중요한 역할을 합니다. 따라서 간의 구조에 대한 이해는 간 질환 진단 및 치료에 필수적입니다.
3. 대사 질환의 진단 기준

대사 질환은 인체 내 대사 과정의 이상으로 인해 발생하는 질환으로, 진단을 위해서는 다양한 검사 기준이 사용됩니다. 일반적으로 혈액 검사를 통해 혈중 대사 물질의 농도를 확인하여 진단합니다. 예를 들어 당뇨병의 경우 공복 혈당, 당화혈색소 수치 등을 확인하고, 지질 대사 질환은 혈중 콜레스테롤, 중성지방 수치를 측정합니다. 또한 소변 검사를 통해 대사 산물의 배출 상태를 확인하기도 합니다. 이 외에도 유전자 검사, 영상 검사 등 다양한 진단 방법이 활용되며, 환자의 증상과 병력 등 종합적인 평가를 통해 최종 진단이 이루어집니다. 대사 질환의 정확한 진단은 적절한 치료와 관리를 위해 매우 중요합니다.
4. 세포배양 시 CO2 incubator 사용 이유

세포 배양 실험에서 CO2 incubator를 사용하는 이유는 세포의 최적 생장 환경을 조성하기 위해서입니다. CO2 incubator는 세포 배양액의 pH를 적절하게 유지하고, 온도와 습도를 일정하게 조절하여 세포가 안정적으로 증식할 수 있는 환경을 제공합니다. 세포 배양액의 pH는 세포 대사 활동에 매우 중요한데, CO2 incubator 내부에서는 CO2 농도를 5-10% 수준으로 유지하여 배양액의 pH를 약 7.2-7.4로 최적화합니다. 또한 37도의 일정한 온도와 95% 이상의 습도를 유지하여 세포의 생리적 조건을 모방합니다. 이처럼 CO2 incubator는 세포 배양 실험에서 필수적인 장비로, 세포의 건강한 증식과 안정적인 실험 결과 도출을 위해 반드시 사용되어야 합니다. 세포 배양 실험의 재현성과 신뢰성 확보를 위해서는 CO2 incubator의 적절한 사용이 매우 중요합니다.
5. 간세포 배양 실험 과정

간세포 배양 실험은 간 질환 연구와 신약 개발 등에 활용되는 중요한 실험 방법입니다. 간세포 배양 실험의 주요 과정은 다음과 같습니다. 먼저 실험동물이나 수술을 통해 간 조직을 채취합니다. 이 조직을 효소 처리하여 간세포를 분리하고, 배양액과 기질 물질을 이용해 세포를 배양합니다. 배양 과정에서 세포의 부착, 증식, 분화 등을 관찰하며, 필요에 따라 배양액을 교체하거나 다양한 처리를 합니다. 배양된 간세포는 약물 대사, 독성 평가, 유전자 발현 분석 등의 실험에 활용됩니다. 또한 간세포 이식, 간 조직 공학 등의 연구에도 응용됩니다. 간세포 배양 실험은 복잡한 간 기능을 in vitro에서 재현할 수 있어 간 질환 연구와 신약 개발에 매우 유용합니다. 하지만 실험 과정이 까다롭고 재현성 확보가 어려운 점이 있어, 이를 극복하기 위한 지속적인 기술 개발이 필요합니다.
6. 간세포 배양 결과 관찰

간세포 배양 실험에서는 다양한 지표를 통해 세포의 상태와 기능을 관찰할 수 있습니다. 먼저 현미경을 통해 세포의 형태와 증식 정도를 확인합니다. 정상 간세포는 다각형의 모양을 하고 있으며, 배양이 진행됨에 따라 세포 밀도가 증가하는 것을 관찰할 수 있습니다. 또한 간 특이 효소 활성, 단백질 발현, 유전자 발현 등을 분석하여 간세포의 기능적 특성을 평가합니다. 대표적인 지표로는 알부민 합성, 요소 생성, 담즙산 분비 등이 있습니다. 이를 통해 간세포의 대사 활성과 분화 정도를 확인할 수 있습니다. 세포 독성 평가도 중요한데, 세포 생존율, 세포 사멸 지표, 산화 스트레스 등을 측정하여 약물이나 독성 물질에 대한 간세포의 반응을 분석합니다. 이처럼 다양한 관찰 지표를 통해 간세포의 상태와 기능을 종합적으로 평가할 수 있으며, 이는 간 질환 연구와 신약 개발에 필수적인 정보를 제공합니다.
7. 오가노이드 기술

오가노이드 기술은 줄기세포 또는 성체 세포를 이용하여 인체의 장기와 유사한 3차원 미니 장기를 in vitro에서 배양하는 기술입니다. 이 기술을 통해 다양한 장기, 예를 들어 간, 뇌, 심장, 신장 등의 오가노이드를 만들 수 있습니다. 오가노이드 기술의 장점은 다음과 같습니다. 첫째, 실험동물을 사용하지 않고도 인체와 유사한 장기 모델을 구축할 수 있어 윤리적 문제를 해결할 수 있습니다. 둘째, 개인 맞춤형 오가노이드를 만들어 개인차를 반영할 수 있습니다. 셋째, 장기 이식이나 재생 의학 연구에 활용할 수 있습니다. 넷째, 약물 스크리닝, 독성 평가 등 다양한 생물의학 연구에 활용할 수 있습니다. 이처럼 오가노이드 기술은 인체 장기 모델 구축, 질병 연구, 신약 개발 등 다양한 분야에서 활용도가 높아지고 있습니다. 향후 이 기술의 발전을 통해 보다 정교하고 실용적인 오가노이드 모델이 개발될 것으로 기대됩니다.

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