유전 발생 생물학 실험 레포트 Cellular Senescence SA-B-gal staining

문서 내 토픽

1. 세포 노화(cellular Senescence)

세포 노화(cellular senescence)는 DNA손상, 텔로미어 기능 장애, 종양 유전자 활성화 및 세포기관 스트레스를 포함한 다양한 유발 요인에 대한 반응으로 발생한다. 세포 노화는 암세포로 발전될 수 있는 세포의 세포 주기(cell cycle)을 정지시켜 손상된 세포의 증식을 막는다. 또한 cellular senescence cell은 세포질로 다양한 protein을 분비하게 되는데 이를 SASP(senescence-associated secretion phenotype, 노화 분비 표현형)이라고 한다. SASP는 식세포의 면역 세포(Phagocytic immune cell)들을 모아 손상된 조직을 복구하거나 세포 손상을 제거하는데 도움을 줄 수 있다.
2. Senescence-associated beta-galactosidase (SA-β-gal)

Senescence-associated beta-galactosidase (SA-β-gal)는 노화세포에 특이적으로 존재하는 효소로서, 기질인 X-gal을 청색을 띠는 물질과 단당류로 가수분해 한다. 나이가 들어감에 따라 SA-β-gal의 수가 증가하기 때문에 이를 노화의 마커로 활용할 수 있다. 노화 세포는 SA-β-gal의 수가 증가할 뿐만 아니라 세포가 크고 납작한 형태와 핵의 비정상적인 형태를 나타낸다.
3. 국내 노화 연구 현황

우리나라는 이미 2000년에 65세 이상의 노인이 전체 인구에서 차지하는 비율이 7%를 넘어, UN분류 기준에 따르면 고령화사회 (aging society)에 접어 들었으며, 2018년에는 고령사회 (aged society), 2026년에는 초고령사회 (post-aged society)에 접어 들 것으로 전망되고 있다. 하지만 국내 노화 연구 실적은 500건 미만으로 전체 연구 역량의 1-2%에 머물고 있는 실정이다.
4. MSC(Mesenchymal stem cells, 인간 중간엽 줄기 세포)에서의 SA-β-galactosidase 실험

MSC는 일반적으로 저산소 조건에서 줄기세포 틈새에 존재하기 때문에 21% 이상의 산소농도에서 산화 스트레스를 받을 수 있어 활성 산소종(ROS)가 축적되게 된다. 이러한 ROS의 축적은 세포에 스트레스를 유발하여 세포사멸의 증가 및 조기 노화를 유발할 수 있다. 혈청 결핍 또한 MSC의 조기 노화를 촉진할 수 있다.
5. Senolytics

Senolytics란 'senescence'+ 'lytic'의 합성어로, 노화 세포의 죽음을 선택적으로 유도하고 인간에 있는 건강을 개량할 수 있는지 결정하기 위한 연구 분야의 종류 중 하나이다. Senolytics 의 한가지 예로 P16 단백질은 노화 세포에 특이적인 마커로서, SA-β-galactosidase와 마찬가지로 노화세포에서 증가되어 있으며 cell cycle arrest를 일으키는 물질이다. 폐 기능 개선, 혈관 반응성 회복, 평균 수명 연장, 골절염 완화, 지방간 질환 개선 등 다양한 노화 관련 질병이 억제되었다.

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1. 세포 노화(cellular Senescence)

세포 노화는 세포가 더 이상 분열하지 않고 기능이 저하되는 현상을 말합니다. 이는 노화 과정에서 중요한 역할을 하며, 암, 퇴행성 질환 등 다양한 질병과 관련이 있습니다. 세포 노화는 복잡한 과정으로, DNA 손상, 텔로미어 단축, 산화 스트레스 등 다양한 요인에 의해 유발됩니다. 이에 대한 이해와 연구는 노화 관련 질병 예방 및 치료에 중요한 의미를 가집니다. 특히 세포 노화 기전 규명, 노화 세포 제거 기술 개발 등 다양한 연구가 진행되고 있으며, 이를 통해 건강한 노화 과정 유지와 노화 관련 질병 극복에 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.
2. Senescence-associated beta-galactosidase (SA-β-gal)

Senescence-associated beta-galactosidase (SA-β-gal)는 노화 세포를 확인할 수 있는 대표적인 지표입니다. SA-β-gal은 노화 세포에서 증가하는 lysosomal β-galactosidase 활성을 이용하여 노화 세포를 검출할 수 있습니다. 이 지표는 세포 노화 연구에 널리 활용되며, 노화 세포의 특성과 기능을 이해하는 데 중요한 역할을 합니다. 또한 SA-β-gal 활성 측정을 통해 노화 억제 및 역전 효과를 확인할 수 있어, 노화 관련 질병 치료제 개발에도 활용될 수 있습니다. 따라서 SA-β-gal은 세포 노화 연구와 노화 억제 전략 수립에 필수적인 지표라고 할 수 있습니다.
3. 국내 노화 연구 현황

국내에서도 세포 노화 및 노화 관련 질병에 대한 활발한 연구가 진행되고 있습니다. 주요 연구 분야로는 노화 기전 규명, 노화 억제 물질 탐색, 노화 세포 제거 기술 개발 등이 있습니다. 특히 줄기 세포, 유전체, 인공지능 등 첨단 기술을 활용한 연구가 주목받고 있습니다. 또한 국내 연구진들은 국제 공동 연구를 통해 노화 연구 분야에서 선도적인 역할을 하고 있습니다. 향후 이러한 노력들이 실제 임상 적용으로 이어져 노화 관련 질병 예방 및 치료에 기여할 것으로 기대됩니다. 국내 노화 연구 현황은 세계적 수준에 도달했다고 볼 수 있으며, 지속적인 투자와 관심이 필요할 것으로 보입니다.
4. MSC(Mesenchymal stem cells, 인간 중간엽 줄기 세포)에서의 SA-β-galactosidase 실험

MSC(Mesenchymal stem cells, 인간 중간엽 줄기 세포)는 다양한 세포로 분화할 수 있는 능력을 가지고 있어 재생 의학 분야에서 주목받고 있습니다. 이러한 MSC에서 SA-β-galactosidase 활성을 측정하는 실험은 줄기 세포의 노화 정도를 확인할 수 있는 중요한 지표가 됩니다. MSC의 노화는 줄기 세포 기능 저하와 관련이 있어, SA-β-galactosidase 활성 측정을 통해 줄기 세포 치료제 개발에 활용될 수 있습니다. 또한 이를 통해 노화 억제 물질 탐색, 노화 기전 규명 등 다양한 연구가 가능할 것으로 기대됩니다. 따라서 MSC에서의 SA-β-galactosidase 실험은 줄기 세포 기반 재생 의학 및 노화 연구 분야에서 매우 중요한 의미를 가진다고 할 수 있습니다.
5. Senolytics

Senolytics는 노화 세포를 선택적으로 제거하는 약물 또는 화합물을 말합니다. 노화 세포는 염증 반응을 유발하고 주변 세포에 악영향을 미치므로, 이를 제거하는 것이 노화 관련 질병 예방 및 치료에 중요합니다. Senolytics 개발은 세포 노화 연구 분야에서 주목받는 주요 전략 중 하나입니다. 다양한 천연물 및 합성 화합물이 Senolytic 후보물질로 연구되고 있으며, 일부는 임상 시험 단계에 접어들었습니다. Senolytics는 암, 심혈관 질환, 퇴행성 관절염 등 노화 관련 질병 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 향후 Senolytics 개발 및 임상 적용이 가속화된다면 건강한 노화 실현에 크게 기여할 것으로 보입니다.