4.13: 세포사에 대한 소개

역설적이게도, 세포의 죽음은 유기체의 생명을 형성하는 데 도움이 됩니다. 전체 유기체와 마찬가지로 세포는 노화의 결과, 우발적인 부상 또는 병원체 침투 후 세포가 감염 확산을 방지하기 위해 자신을 희생할 수 있습니다. 이러한 상황에서 세포는 세포사멸, 자가포식 또는 괴사와 같은 다양한 사멸 경로를 따를 수 있습니다. 이러한 모든 유형은 특정 형태학적 특성을 나타냅니다. 세포사멸 또는 프로그래밍된 세포 사멸은 막을 ?blebbing으로 이어합니까? 그리고 핵 파편화. 또한 조절되는 자가포식(autophagy)은 세포 구성 요소를 둘러싸고 있는 큰 액포의 형성으로 이어집니다. 마지막으로, 괴사, 어떤 것이 "계획되지 않은가? 또는 우연히, 세포 용해로 끝납니다.

이 비디오는 이러한 경로의 식별로 이어진 중요한 발견에 대해 논의하고, 연구자들이 세포 사멸에 대해 여전히 묻고 있는 질문을 탐구하고, 이에 답하는 데 사용하는 도구에 대해 논의하고, 마지막으로 몇 가지 예시 실험을 검토합니다.

먼저, 다양한 세포 사멸 경로를 해독하는 데 도움을 준 몇 가지 주요 연구자를 검토해 보겠습니다.

이러한 경로를 설명하는 데 사용되는 현대 용어는 고대 그리스의 의사인 히포크라테스로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 그는 "떨어져"를 의미하는 apoptosis라는 용어를 사용했습니다. 뼈 "파쇄"를 설명하기 위해? 골절 후 관찰되었습니다. 현대에 와서 "괴사"에 대한 첫 번째 눈에 띄는 언급은 무엇입니까? 1859년, 루돌프 비르초프(Rudolf Virchow)가 그의 저서 '세포 병리학(Cell Pathology)'에서 '진행된 조직 파괴'를 설명하기 위해 이 용어를 사용했을 때였다.

그 후 10년 동안 현미경과 조직학의 발전으로 1877년 Carl Weigert와 Julius Cohnheim은 세포 수준에서 괴사를 연구할 수 있었습니다. 그들은 핵의 손실과 같은 이러한 유형의 죽음과 관련된 형태학적 특징에 대한 통찰력을 제공했습니다.

거의 70년 후, Christian de Duve는 "자가포식"을 발견했습니다. 세포 구성 요소가 자가포식소체(autophagosome)라고 하는 막으로 묶인 소기관에 의해 삼켜지고 분해되는 과정으로, 이 소기관은 다른 유형의 소기관인 리소좀(lysosome)과 융합하여 내용물을 더 파괴합니다. 이제 우리는 자가포식이 실제로 세포에서 생존을 촉진하거나 죽음을 유도하는 이중 역할을 한다는 것을 알고 있습니다.

1972년에, 존 커, A. R. 커리, 앤드류 와일리는 특이한 형태를 가진 또 다른 형태의 세포 사멸을 관찰하였다. 이 과정에는 조각이 "떨어지는 것"이 포함되었기 때문에 ? 죽은 세포의 경우, 그들은 고대 그리스어로 세포사멸(apoptosis)이라는 이름을 붙였습니다. 나중에, 세포사멸은 "프로그래밍된 세포 사멸"의 한 형태로 인식되었습니다. 1977년, H. R. Horvitz와 John Sulston이 예쁜꼬마선충의 발달을 연구하고 있을 때. 그들은 특정 세포가 다른 벌레에서 동시에 세포사멸을 겪는다는 것을 알아차렸습니다.

이것은 발달 초기에 일어났기 때문에 유전자가 세포사멸을 안내할 수 있음을 암시했습니다. 이 가설은 1980년대에 Horvitz의 그룹에 의해 확인되었는데, 그들은 특정 ced 또는 ?C. elegans의 죽음에서 돌연변이를 가진 세포를 관찰했을 때 확인되었습니다. 유전자는 이 벌레가 발달하는 동안 죽지 않았다. 나중에 Horvitz는 ced-3 유전자가 caspase라고 하는 단백질 분해 효소를 암호화한다는 것을 보여주었습니다. 이제 우리는 몇 가지 캐스파제가 있으며 세포 사멸에 중요한 역할을 한다는 것을 알고 있습니다.

세포 사멸 분야의 이러한 발전은 연구자들이 탐구할 수 있는 새로운 길을 열었습니다. 그 중 일부를 살펴 보겠습니다.

어떤 요인이 세포 사멸을 유발하는지 알아내는 데 항상 관심이 있어 왔습니다. 이를 확인하기 위해 연구자들은 현재 세포를 방사선, 화학 물질 및 신호 분자에 노출시킨 다음 죽음의 정도나 유형의 변화를 찾고 있습니다.

다른 과학자들은 각 세포 사멸 메커니즘과 관련된 생화학적 경로를 밝히는 데 관심이 있습니다. 현재 우리는 세포사멸이 카스파제(caspasase)가 핵심 효소인 경로를 따르는 반면, 자가포식(autophagy)은 자가포식솜 형성에 필요한 단백질을 포함한다는 것을 알고 있습니다. 그러나 이러한 경로에는 알려지지 않은 구성 요소가 있으며 연구자들은 이를 설명할 방법을 찾기 위해 노력하고 있습니다. 또한 연구자들은 "누화"가 있는지 여부도 연구하고 있습니다. 세포 사멸 경로 사이에서 발생합니다. 누화가 존재하는 경우 동일한 신호가 자가포식뿐만 아니라 세포사멸의 요인이 될 수 있습니다.

마지막으로, 인기 있는 연구 분야는 암세포와 같은 특정 세포가 불멸이 되는 이유를 이해하는 것입니다. 과학자들은 암세포에서 돌연변이를 끊임없이 찾고 있으며, 그 돌연변이가 사멸 경로와 관련된 유전자를 암호화하는 유전자에 영향을 미치는지 여부를 평가하고 있습니다.

이것들은 모두 복잡한 질문이지만 다행히도 연구자들은 이에 답할 수 있는 다양한 도구를 가지고 있습니다.

트리판 블루 분석법은 세포 사멸에 대한 화합물의 효과를 평가하기 위해 일반적으로 사용되는 스크리닝 도구입니다. 이 분석은 "선택적 막"을 가지고 있기 때문에 살아있는 세포에 들어갈 수 없는 염색에 의존합니다. 그러나 그들의 막이 "파열"되기 때문에 죽은 세포에 쉽게 들어갈 수 있습니다.? 이 분석법은 세포 사멸을 식별하지만 특정 세포 사멸 경로를 정확히 찾아내지는 못합니다.

따라서 과학자들은 카스파제 활성 분석과 같은 기술을 설계했습니다. 카스파제는 세포사멸 중에 활성화되기 때문에 과학자들은 카스파제에 의해 활성화될 때 형광을 발하는 이러한 효소에 대한 기질을 추가할 수 있습니다. 이는 세포사멸 세포를 식별하는 데 도움이 됩니다.

유사하게, 세포사멸 중에 발생하는 DNA 단편화는 "nicked? 손상된 DNA의 끝. 이 방법은 비교적 수행하기 쉽기 때문에 현장에서 일반적으로 사용되는 분석법입니다.

과학자들이 집단에서 발생하는 세포 사멸 메커니즘을 확인하고자 할 때, Annexin V 및 프로피듐 요오드화물(PI) 염색을 유세포 분석 분석과 결합할 수 있습니다. Annexin V는 막의 포스파티딜세린 잔기에 결합하는 반면, PI는 손상된 막을 통해 들어가 DNA와 결합합니다. 결과 데이터를 연구함으로써 과학자들은 서로 다른 사멸 경로를 겪고 있는 세포를 분리할 수 있습니다.

마지막으로, 과학자들은 살아있는 세포 이미징을 사용하여 세포 사멸 과정을 실시간으로 볼 수 있습니다. 이는 고유한 형태학적 특징을 기반으로 자가포식성, 괴사성 또는 자가사멸성 세포를 식별하는 데 사용할 수 있는 포괄적인 기술입니다.

보시다시피, 세포 사멸을 감지하는 몇 가지 방법이 있으며, 그 중 일부는 특이적이지 않고, 다른 일부는 세포 사멸 세포를 식별하는 데 도움이 될 수 있으며, 일부는 다른 경로를 구별합니다.

이제 과학자들이 세포 사멸에 대해 더 많이 연구하기 위해 이러한 기술을 어떻게 사용하고 있는지 살펴 보겠습니다.

식단은 건강에 중요한 역할을 하며 다양한 조직의 세포 사멸에 영향을 미칠 수 있습니다. 이 시험관 내 분석에서 연구원들은 생쥐 뉴런을 유제품과 육류 모두에 존재하는 포화 지방산인 팔미트산에 노출시킨 다음 카스파제 분석을 사용하여 세포사멸을 평가했습니다. 그들은 팔미트산으로 처리된 세포가 카스파아제 활성과 세포 사멸을 증가시킨다는 것을 발견했습니다.

다른 연구자들은 약물이 어떻게 다른 죽음 메커니즘을 유도하는지 알아내기 위해 이러한 분석을 사용하고 있습니다. 여기서, 형광 표지된 암세포를 가진 형질전환 마우스에 항암제인 독소루비신을 주입했습니다. 그런 다음 과학자들은 살아있는 동물의 세포를 이미지화하고 암세포 형태의 변화를 찾아 약물 치료가 세포사멸과 괴사를 모두 유발한다는 것을 확인했습니다.

마지막으로, 일부 과학자들은 세포의 죽음을 되돌릴 수 있는지를 조사하고 있다. 이 실험에서 연구자들은 인간의 암세포를 에탄올에 노출시켰고, 다양한 분석을 통해 이 치료법이 암세포가 세포사멸 경로에 진입하도록 유도했음을 확인했습니다. 에탄올을 씻어내자 영향을 받은 세포는 "아나스타시스(anastasis)"라는 과정을 통해 세포사멸에서 회복할 수 있었습니다. 이를 통해 약물 치료 후 암이 어떻게 재발할 수 있는지에 대한 통찰력을 얻을 수 있었습니다.

당신은 방금 세포 사멸 경로에 대한 JoVE의 소개를 보았습니다. 이 비디오는 고대부터 20세기까지 세포 사멸 연구의 풍부한 역사를 검토한 다음 몇 가지 최신 질문에 대해 논의했습니다. 또한 세포 사멸을 분석하는 인기 있는 방법을 설명하고 이러한 기술이 환경, 질병 및 세포 사멸 간의 관계를 더 잘 이해하는 데 어떻게 사용되는지 보여주었습니다. 언제나 그렇듯이 시청해 주셔서 감사합니다!