입력 F 2013.07.04 08:43 수정 2013.07.04 09:00http://www.kormedi.com/news/article/1207103_2892.html

일본 연구팀 세계 최초 성공

일본 과학자들이 줄기세포를 인간의 간으로 자라게 하는 데 성공했다. 지금까지 줄기세포로 심장세포나 간세포 등 세포 단위를 만든 적은 있었지만 간과 같은 장기 자체를 만든 것은 이번이 처음이다.

일본 요코하마시립대 의학대학원의 다케베 다카노리 교수팀은 국제학술지 ‘네이처(Nature)’ 4일자 인터넷판에 발표한 논문에서 “유도만능줄기(iPS)세포 기술로 생쥐의 몸에서 사람의 간을 만들었다”고 밝혔다.

iPS 세포는 다양한 인체 세포로 분화될 수 있는 원시 세포를 가리킨다. 배아줄기세포는 수정란, 복제배아줄기세포는 다 자란 세포와 여성의 난자를 융합해 만든다. 이에 비해 iPS 세포는 다 자란 성인의 세포를 유전자 조작을 통해 줄기세포로 만든 것으로 배아·복제배아 줄기세포에 비해 생명윤리 논란에서 자유롭다.

연구팀은 먼저 iPS세포를 만들어 이를 다른 세포들과 함께 배양해 간으로 발전할 수 있는 ‘간 씨앗(liver bud)’을 만들었다. 간 씨앗은 5~6주차 태아가 가진 간의 초기 상태를 말하는 것으로 출생할 때가 되면 간 씨앗은 간으로 자란다.

연구팀은 간 씨앗을 생쥐의 뇌와 복부에 넣고 배양했다. 이 씨앗은 생쥐의 혈관에 연결돼 영양분을 공급받으며 자라기 시작했다. 이렇게 만들어진 ‘미니 간’은 단백질 생성, 해독 작용 등과 같은 인간의 간이 하는 기능을 정상적으로 수행할 수 있는 것으로 나타났다.

다케베 교수는 “이번 논문은 유도만능줄기세포에서 기능을 하는 인간 장기를 만들 수 있다는 것을 처음으로 증명했다”며 “생쥐에서 얻은 단백질 알부민을 검사한 결과 사람 간이 만든 알부민으로 확인됐고, 악성 종양 생성이나 면역 거부 반응은 없었다”고 말했다. 그는 “이번 기술을 사람에게 적용하려면 간 씨앗을 대량 생산할 수 있어야 한다”며 “실제 환자에게 도움을 주려면 10년은 더 필요하다”고 덧붙였다.

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Nature | News

Miniature human liver grown in mice

Cells self-organize and grow into functional organs after transplantation.

• Monya Baker

nature news 03 July 2013
http://www.nature.com/news/miniature-human-liver-grown-in-mice-1.13324

This stem cell approach may one day help patients waiting for liver transplants.

Science Photo Library

Transplanting tiny ‘liver buds’ constructed from human stem cells restores liver function in mice, researchers have found. Although preliminary, the results offer a potential path towards developing treatments for the thousands of patients awaiting liver transplants every year.

The liver buds, approximately 4 mm across, staved off death in mice with liver failure, the researchers report this week in Nature¹. The transplanted structures also took on a range of liver functions — secreting liver-specific proteins and producing human-specific metabolites. But perhaps most notably, these buds quickly hooked up with nearby blood vessels and continued to grow after transplantation.

The results are preliminary but promising, says Valerie Gouon-Evans, who studies liver development and regeneration at Mount Sinai Hospital in New York. “This is a very novel thing,” she says. Because the liver buds are supported by the host’s blood system, transplanted cells can continue to proliferate and perform liver functions.

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However, she says, the transplanted animals need to be observed for several more months to see whether the cells begin to degenerate or form tumours.

There is a dire scarcity of human livers for transplant. In 2011, 5,805 adult liver transplants were done in the United States. That same year, 2,938 people died waiting for new livers or became too sick to remain on waiting lists.

However, attempts to create complex organs in the laboratory have been challenging. Takanori Takebe, a stem-cell biologist at Yokohama City University in Japan who co-led the study, believes this is the first time that people have made a solid organ using induced pluripotent stem cells, which are created by reprogramming mature skin cells to an embryo-like state.

Testing whether liver buds could help sick patients is years away, says Takebe. Apart from the need for longer-term experiments in animals, it is not yet possible to make liver buds in quantities sufficient for human transplantation.

In the current work, Takebe transplanted buds surgically at sites in the cranium or the abdomen. In future work, Takebe hopes to create liver buds small enough to be delivered intravenously in mice and, eventually, in humans. He also hopes to transplant the buds to the liver itself, where he hopes they will form bile ducts, which are important for proper digestion and were not observed in the latest study.

Self-organizing structures

The researchers make the liver buds from three types of human cells. First, they coax induced pluripotent stem cells into a cell type that expresses liver genes. Then they add endothelial cells (which line blood vessels) from umbilical cord blood, and mesenchymal stem cells, which can make bone, cartilage and fat. These cell types also come together as the liver begins to form in the developing embryo.

“It’s a great day for developmental biology,” says Kenneth Zaret, who studies regenerative medicine and liver development at the University of Pennsylvania in Philadelphia. “By reconstituting cell interactions that we know are important for natural liver progression, they get what appears to be robust, mature tissue.”

The project began with an unexpected phenomenon, says Takebe. Hoping to find ways of to make vascularized liver tissues, he tried culturing multiple cell types together and noticed that they began to self-organize into three-dimensional structures. From there, the process for making liver buds took hundreds of trials to tweak parameters such as the maturity and ratios of cells.

Other organs

This strategy takes a middle path between two common strategies in regenerative medicine. For simple, hollow organs such as the bladder and trachea, researchers seed scaffolds with living cells and then transplant the entire organ into patients. Researchers have also worked to create pure cultures of functional cells in the laboratory, hoping that cells could be infused into patients, where they would establish themselves. But even if the cells work perfectly in the laboratory, says Gouon-Evans, the process of harvesting cells can damage them and destroy their function.

Zaret thinks that the liver buds work might encourage an intermediate approach. “Basically, put the cells in a room together and let them talk to each other and make the organ.”

Self-organizing structures from stem cells have also been observed for other organ systems, such as the optic cup, an early structure in eye development². And ‘mini-guts’ have been grown in culture from single human stem cells³.

Takebe believes that the self-organizing approach might also be applicable to other organs, such as lung, pancreas and kidney.

Journal name:

Nature

DOI:

doi:10.1038/nature.2013.13324

References

1. 
   

   Takebe, T. et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature12271 (2013).

   Show context
   
2. 
   

   Nakano, T. et al. Cell Stem Cell 10, 771–785 (2012).

   
   
   
   
   • Article
     
   • PubMed
     
   • ISI
     
   • ChemPort
   Show context
   
3. 
   

   Sato, T. et al. Nature 459, 262–265 (2009).

   
   
   
   
   • Article
     
   • PubMed
     
   • ISI
     
   • ChemPort

Specials

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GM crops: Promise and reality

The introduction of the first transgenic plant 30 years ago heralded the start of a second green revolution, providing food to the starving, profits to farmers and environmental benefits to boot. Many GM crops fulfilled the promise. But their success has been mired in controversy with many questioning their safety, their profitability and their green credentials. A polarized debate has left little room for consensus. In this special issue, Nature explores the hopes, the fears, the reality and the future.

Image credit: Kelly Krause/Nature (photo: Nagy-Bagoly Arpad/Shutterstock

Editorial

• 
  

  
  

  Fields of gold

  
  

  

  
  

  Research on transgenic crops must be done outside industry if it is to fulfil its early promise.

  
  

  Nature ( 02 May 2013 )

News

• 
  

  
  

  Transgenic salmon nears approval

  
  

  

  
  

  Slow US regulatory process highlights hurdles of getting engineered food animals to dinner tables.

  
  

  Nature ( 02 May 2013 )

News Features

• 
  

  
  

  GM crops: A story in numbers

  
  

  

  
  

  Genetically modified crops have gained ground on their conventional counterparts, but the vast majority are grown in five countries, featuring four crops and two principal traits.

  
  

  Nature ( 02 May 2013 )



• 
  

  
  

  Case studies: A hard look at GM crops

  
  

  

  
  

  Superweeds? Suicides? Stealthy genes? The true, the false and the still unknown about transgenic crops.

  
  

  Nature ( 02 May 2013 )



• 
  

  
  

  Transgenic crops: A new breed

  
  

  

  
  

  The next wave of genetically modified crops is making its way to market — and might just ease concerns over ‘Frankenfoods’.

  
  

  Nature ( 02 May 2013 )

Commentaries

• 
  

  
  

  Africa and Asia need a rational debate on GM crops

  
  

  

  
  

  Policy-makers in developing countries should not be swayed by the politicized arguments dominant in Europe, say Christopher J.M. Whitty and colleagues.

  
  

  Nature ( 02 May 2013 )



• 
  

  
  

  An experiment for the world

  
  

  

  
  

  China’s scientists are using a variety of approaches to boost crop yields and limit environmental damage, say Fusuo Zhang, Xinping Chen and Peter Vitousek.

  
  

  Nature ( 02 May 2013 )

Correspondence

• 
  

  
  

  Biotechnology: Thirty years of transgenic plants

  
  

  

  
  

  To overcome today’s huge agricultural hurdles we should move to a model that combines the best features of transgenic technology with those of organic and conventional farming.

  
  

  Nature ( 02 May 2013 )

Perspective

• 
  

  
  

  Using membrane transporters to improve crops for sustainable food production

  
  

  

  
  

  This Perspective discusses the emerging advances in plant membrane transporters, which can be used to improve crop yields, nutritional value, and environmental stress resistance.

  
  

  Nature ( 02 May 2013 )

Nature Podcast

• 
  

  
  

  Nature Podcast: GM crops

  
  

  

  
  

  Case studies reveal if genes really escape from the fields where GM crops are grown, and if their use really leads to a drop in pesticide use.

  
  

  Nature ( 02 May 2013 )

Archive

• 
  

  
  

  Seed-patent case in Supreme Court

  
  

  

  
  

  Loss of patent control could rekindle ‘terminator’ technology.

  
  

  Nature ( 19 February 2013 )



• 
  

  
  

  Food: Inside the hothouses of industry

  
  

  

  
  

  Feeding the world is going to require the scientific and financial muscle of agricultural biotechnology companies. Natasha Gilbert asks whether they’re up to the task.

  
  

  Nature ( 28 July 2010 )



• 
  

  
  

  A new dawn for transgenic crops in Europe?

  
  

  

  
  

  Approval of the Amflora potato could signal a fresh approach to genetically modified organisms.

  
  

  Nature ( 09 March 2010 )



• 
  

  
  

  GM crops: Battlefield

  
  

  

  
  

  Papers suggesting that biotech crops might harm the environment attract a hail of abuse from other scientists. Emily Waltz asks if the critics fight fair.

  
  

  Nature ( 02 September 2009 )

Controversy over South Korea’s sunken ship

Physicists’ research casts doubt on idea that North Korean torpedo downed vessel.

David Cyranoski

출처 : [네이처(nature)] Published online 8 July 2010 | Nature | doi:10.1038/news.2010.343
http://www.nature.com/news/2010/100708/full/news.2010.343.html

On 26 March, the Cheonan, a patrol ship that monitored North Korean submarine activity, split in two and sank near the contested maritime boundary between the two countries. In a 20 May report the Joint Investigation Group (JIG), composed of civilian and military experts from Korea and some advisers from the United Kingdom, the United States, Sweden and Australia, concluded that North Korea had torpedoed the ship and was responsible for the deaths of 46 crew members.

The group’s evidence included fragments of a torpedo found near the ship which had the same dimensions as torpedoes pictured in North Korean munitions pamphlets and had ink markings identifying it as North Korean.

The controversy started before the report was even released. An expert placed on the JIG by the opposition party — Shin Sang-chul, a former officer in the South Korean navy who had also worked at a shipbuilding company — suggested that an accidental collision with a US warship, and not North Korea, was to blame. The United States and South Korea had been carrying out military exercises in the area at the time.

On 10 June, the People’s Solidarity for Participatory Democracy, a Seoul-based organisation that acts as a watchdog on government authority, sent an open letter to the United Nations Security Council in which it raised eight questions concerning the contents of the JIG’s report and six problems concerning the transparency of the investigation. The letter alleged that the report’s claim that a torpedo-induced water column sank the Cheonan contradicted earlier testimony from survivors that they did not see a water column or only felt water droplets on the face. The letter also questioned why the supposed torpedo launch was not detected, despite active sonar equipment aboard the Cheonan.

To explain the discrepancy, the JIG’s report suggests that the aluminium had supercooled into amorphous aluminium oxide, rather than a crystalline form. Amorphous aluminium oxides do not produce an X-ray diffraction pattern.

But the supercooling of metals into amorphous forms is a delicate process, says Lee. “It’s impossible that 100% of it would be amorphous,” he says. Lee’s own experiments show that aluminium in such conditions would primarily be crystalline.

Lousy job?

Lee posted his report online on 3 June¹. Experiments carried out independently by Panseok Yang, a technician specializing in mass spectrometry at the geological sciences department of the University of Manitoba in Winnipeg, found that the ratio of oxygen to aluminium in the rapidly cooling aluminium would be much lower than suggested by the JIG. Yang’s data, which were added to Lee’s online report on 28 June, suggest that the samples analyzed by the JIG could have been from old, rusted aluminum.

Lee also says that the JIG did not explain why the blue ink on the torpedo that apparently identified it as North Korean did not melt, as the temperatures following its detonation were high enough to melt the paint. “They did a lousy job in every sense,” says Lee.

Lee admits that they cannot say with any certainty how the ship sank if a North Korean torpedo was not responsible, although they offer alternatives. The Cheonan might have been hit by a mine (probably a South Korean one, according to Jae-Jung Suh, a political scientist at Johns Hopkins University working in Washington DC), or it might have been rammed by another ship, as suggested by Shin.

The South Korean government has adamantly denied any fabrication or any major problems with its interpretation of the data.

This doesn’t, however, rule out the possibility that North Korea did sink the ship but that South Korea nonetheless fabricated data to make a stronger case to the United Nations, admits Schoff. It’s possible, for example, that they added the ink, he says. “It wouldn’t surprise me if they added it to make it more convincing. But I have no doubts personally that the conclusion [of the JIG report] is correct.”

Lee and Suh have vowed to keep raising awareness of the inconsistencies. On 9 July, they are set to speak at the Foreign Correspondents Club in Tokyo.

“South Korea should reopen an investigation, and the parliament should open an investigation into the JIG on suspicion of fabricated data,” Suh told Nature. “They failed in their task of proving that this was done by North Korea, and so it is quite likely that they fabricated data.” 

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<네이처> ‘천안함 데이터 조작 가능’ 美 전문가 견해 보도

외신 서재정·이승헌 교수 도쿄 기자회견 주목…美 <성조지> 기사 사라져

출처 : 프레시안 기사입력 2010-07-10 오후 12:08:46 http://www.pressian.com/article/article.asp?article_num=40100710114652&section=05

천안함 민군 합동조사단의 오류와 자료 조작 가능성을 제기하는 재미 한인 학자들의 견해가 외신을 통해 전 세계로 타전되고 있다.

<네이처>, <미국의소리>, <성조지>, <AP> 등 해외 언론은 9일 서재정 존스홉킨스대 국제정치학 교수와 이승헌 버지니아대 물리학과 교수가 일본 도쿄에서 가진 기자회견 내용을 상세히 보도했다.

주로 미국 언론이 관심을 보이고 있는데, 이중에는 미국 정부와 직·간접적인 연계를 가진 매체도 있다.

“북한 소행 맞아도 자료 조작 가능성 배제 안 해”

서재정 교수와 이승헌 교수의 주장을 가장 자세히 전하며 관심을 드러낸 매체는 세계적으로 권위를 인정받고 있는 영국의 과학 학술 잡지 <네이처>.

<네이처> 인터넷판은 이날 도쿄발 기사에서 합동조사단의 발표 내용과 두 교수의 반박, 참여연대가 유엔 안전보장이사회에 보낸 서한을 두루 소개하며 천안함 침몰에 관한 논쟁이 가열되고 있다고 보도했다. 이 기사를 작성한 데이비드 시라노스키 기자는 2005년 황우석 사태 때도 한국에서의 논란을 자세히 보도했던 적이 있다.

이 잡지는 이승헌 교수가 합동조사단 발표의 가장 심각한 문제로 제기하는 것은 선체·어뢰·수중 폭발 실험에서 나온 세 가지 흡착 물질의 불일치 문제라면서 흡착물에 대한 에너지 분광(EDS) 분석에서 알루미늄이 다량 발견됐지만 엑스레이 회절(XRD) 분석에서는 알루미늄이나 산화알루미늄의 흔적이 부족하다고(lack) 전했다.

이에 대해 합동조사단은 어뢰가 폭발하면서 알루미늄 산화물이 비결정질이 됐기 때문이라고 주장하고 있지만 이 교수는 알루미늄이 100퍼센트 비결정질이 될 수는 없다고 반박한다고 잡지는 전했다. 이 교수는 알루미늄 용융·냉각 실험을 통해 알루미늄 산화물이 주로 결정질로 발견됨을 입증했다.

이 잡지는 이 교수가 기자회견에서 언급한 캐나다 매니토바대 지질과학과 양판석 박사가 제기한 합동조사단 발표의 문제점도 소개했다. 어뢰·선체 흡착물에 대한 EDS 분석 데이터에 나온 산소/알루미늄 비율로 볼 때 흡착물은 폭발 때문이 아니라 그저 오래되고 부식된 알루미늄에서 나온 것일 뿐일 수 있다는 것.

이어서 <네이처>는 미국의 저명한 연구 기관인 외교정책분석연구소(The Institute for Foreign Policy Analysis)에서 아시아 지역 안보 전문가로 활동하는 제임스 스코프의 발언을 전했다.

제임스 스코프는 “과학적인 문제를 논외로 한다면 (북한이 천안함에 어뢰를 쐈다는 합동조사단의 결론은) 북한이 과거 보였던 행태와 일치한다”며 “그것은 안보 위협을 인식시키려는 북한 내 보수주의자들의 목적에 부합한다”고 말했다.

하지만 스코프는 북한이 천안함을 침몰시킨 게 맞다고 하더라도 한국이 유엔에서 자신들의 주장을 더 강하게 하기 위해 데이터를 조작했을 가능성을 배제할 수 없음을 인정했다고 <네이처>는 전했다.

스코프는 예를 들어 한국 측에서 어뢰 추진체에 ’1번’ 글씨를 써넣었을 수도 있다면서 “그들(한국)이 증거를 더 강력한 것으로 만들기 위해 글씨를 써 넣었다고 해도 놀랍지 않다. 그러나 나는 개인적으로 (합동조사단 보고서의) 결론이 정확하다는 걸 의심하지 않고 있다”고 말했다.

서재정 교수는 이 잡지에 “한국 정부는 조사를 다시 해야 하고 의회는 합동조사단의 데이터 조작 의혹을 조사해야 한다”며 “합동조사단은 천안함이 북한에 의해 피격됐을 가능성을 입증하는데 실패했고 자료는 조작됐을 가능성이 매우 높다”고 말했다.

“외부 폭발은 없었다”

는 ‘연구자들이 한국 함선의 침몰에 의문을 제기했다’는 제목의 도쿄발 기사에서 두 명의 재미 한인 학자들이 합동조사단의 조사는 결론을 내리기에 증거가 부족하고 조작된 데이터를 사용했을 가능성이 있으므로 조사가 다시 이뤄져야 한다고 말했다고 보도했다.

는 “우리는 사고가 언제 어디서 발생했는지 확실히 알지 못하고 단지 외부 폭발은 없었다는 결론만 도출할 수 있다”는 서재정 교수의 말을 전했다. 또 이승헌 교수에 대해 합동조사단이 사용한 엑스레이 분석 기술의 전문가로 중성자와 엑스레이 분산을 연구하는 실험실에 있다고 소개했다.

이 언론은 또 한국 내에서 합동조사단의 발표에 의구심을 품는 사람들은 비록 소수지만 천안함 침몰의 상세한 내용에 대한 의문들이 합동조사단 보고서가 나온 후부터 제기되어 왔다고 덧붙였다.

이 언론은 아울러 이 교수가 천안함 침몰의 실제 이유에 대한 추정은 하지 않았다면서 “우리는 모른다. 아무도 모른다. 좌초 가능성도 있고 사고 가능성도 있다. 그러한 가능성들을 배제할 수 없기 때문에 조사를 다시 해야 한다”고 말했다고 전했다.

<미국의 소리>(VOA) 방송 인터넷판도 기자회견 소식을 전하며 천안함 선저 절단면의 모습은 통상적인 외부 폭발로 발생한 엄청난 쇼크에서 나온 게 아니라는 두 교수의 주장을 소개했다.

이 교수는 “천안함에서 떨어져 나간 부분과 파편의 거의 대부분이 어뢰 추진체가 발견된 지점보다 천안함에 가까운 3~6미터 내에서 발견됐어야 한다”며 “오직 프로펠러와 추진체만 발견됐다는 것은 말이 안 된다”고 말했다.

두 교수는 자신들이 발견해 낸 문제점들이 북한의 소행을 부정하는 것은 아니라면서도 한국 정부가 불충분한 증거를 바탕으로 결론을 내린 것은 무책임했다고 말했다고 는 전했다.

사라진 <성조지> 기사

미국의 군사 전문지 <성조지>(Stars and Stripes)가 두 교수의 회견을 기사화했다는 사실도 주목된다.

<성조지>는 천안함 선체에서 화약이 얼마나 발견됐는지에서부터 생존자들은 왜 공개적인 발언을 안 하는지에 이르기까지 일부 사람들이 조사에 의문을 제기하고 있다며 기자회견 내용을 전했다.

그러면서 이 신문은 9일 자신들이 한국 국방부에 합동조사단 결론의 정확성에 대한 정보를 수차례(repeated) 요구했지만 국방부는 답을 하지 않았다고 소개했다.

이와 관련해 메릴랜드대학(University of Maryland University College)의 데이비드 가렛슨 교수는 천안함 침몰이 북한 때문이라고 생각하지만 왜 북한이 어뢰에 글씨를 남겨 두었는지 등 합동조사단의 일부 조사 결과가 의문이라는데 동의했다고 신문은 전했다.

가렛슨 교수는 “북한은 발자국을 남기거나 꼬리를 잡힐 수 있는 곳에 아무런 흔적도 남기지 않았을 것이라고 생각할 수 있다(You would think that the North Koreans wouldn’t put anything on it where you could footprint them or catch them)”고 말했다.

그러나 ‘교수들이 천안함 보고서에 논쟁을 제기하다’(Professors dispute report on sinking of South Korean ship)는 제목의 이 기사는 포털사이트에서 제목과 일부 내용만 드러날 뿐 10일 오전 현재 <성조지> 웹사이트에서는 보이지 않는다. 포털사이트에서 기사 제목을 클릭하면 ‘사라졌다’(AWOL)는 메시지만 뜬다.

/황준호 기자