줄기세포의 발달 경로는 세포의 형태에 따라 달라집니다.

줄기세포를 원하는 발달 경로로 유도하기 위해 적절한 호르몬이나 다른 생화학적 신호를 공급할 필요는 전혀 없습니다. 간단히 원하는 조직의 세포 형태로 만들어 주는 것만으로도 충분합니다.

줄기세포는 무엇 때문에 특정 유형의 세포로 변형될까요? 예를 들어, 뼈 줄기세포는 연골 세포가 아닌 뼈 세포가 되어야 한다는 것을 어떻게 알 수 있을까요? 이러한 질문은 기초 과학과 응용 과학 모두에 매우 중요합니다. 재생 의학에서는 병든 조직을 줄기세포에서 유래한 건강한 조직으로 대체하며, 의사는 줄기세포가 원하는 조직으로 변형될 수 있도록 해야 합니다.

이러한 세포는 화학 신호에 복종하는 것으로 알려져 있습니다. 호르몬은 줄기세포에게 특정 성숙 조직을 형성하도록 명령할 수 있습니다. 한편, 세포 분화는 세포 배양액이 생존하고 번식하는 표면의 종류에 따라 달라진다는 증거가 있습니다. 세포와 기질의 접촉이 세포의 운명을 결정합니다. 미국 국립표준기술원(NIST) 연구진은 줄기세포의 형질 전환이 어떤 형태를 취해야 하는지에 따라 달라진다고 주장합니다.

줄기세포로부터 조직을 성장시키기 위해 의사들은 기질, 즉 3차원 기반 역할을 하는 임시 폴리머 임플란트를 사용합니다. 골격 임플란트는 세포들을 공간적으로 조직하고 성장을 유도합니다. 이 실험에서 과학자들은 공간 구조가 서로 다른 여러 유형의 임플란트에 골 조직 줄기세포를 이식했습니다. 이 경우, 세포들은 호르몬이나 발달 경로를 "알려주는" 다른 물질을 첨가하지 않고 성장했습니다. 그 결과, 다섯 개의 줄기세포 중 단 한 개에서만 칼슘 축적을 시작했는데, 이는 줄기세포가 성숙한 골세포로 전환되었다는 증거입니다. 이 기질에 성공적으로 부착하기 위해 세포는 뻗어나가 긴 돌기를 형성해야 했습니다. 즉, 성숙한 골세포의 형태를 취해야 했습니다.

따라서 저자들은 Biomaterials 저널에 기고한 바에 따르면, 줄기세포는 화학적 신호 전달 없이도 원하는 발달 경로로 이동될 수 있습니다. 이는 필요한 조직 세포 고유의 특징적인 형태를 부여하는 것으로 충분합니다.

언뜻 보기에 그 결과는 이상하고 이해하기 어렵습니다. 마치 학생들이 의대에서 흰 가운을 입어야 하기 때문에 의사가 되었다고 말하는 것과 같습니다. 과학자들은 아직 세포 형태가 세포의 행동을 어떻게 결정하는지 설명하지 못했습니다. 하지만 물론, 새로운 조직을 성장시키는 공간적 방법은 신호 화학적 "배양"보다 저렴하고 간단해 보입니다.