생화학분자생물학회

Effect of microgravity on mammalian embryo development evaluated at the International Space Station

정초록

한국생명공학연구원 줄기세포융합연구센터

포유동물 배아는 8~16세포 단계에서 내피세포집(Inner Cell Mass, ICM)과 조양피세포(Trophectoderm)로 분화됩니다. ICM은 하나의 집단으로 발전하여 하나의 태아로 성장합니다. 그러나 분화 및 단일 집단 형성을 결정하는 요인은 알려지지 않았습니다. 여기서는 중력 없이 배아가 정상적으로 발달할 수 있는지 조사했습니다. 배아는 훈련받지 않은 우주비행사에 의해 다루어질 수 없으므로 이를 위한 새로운 장치가 개발되었습니다. 이 장치를 사용하여 국제우주정거장으로 발사된 얼룩 쥐 2세포 동결 배아가 해동되고, 미소중력 상황에서 4일 동안 우주비행사에 의해 배양되었습니다. 중력 없이 배양된 배아는 정상적인 세포 수, ICM, trophectoderm 및 유사한 유전자 발현 프로파일을 갖는 blastocysts로 발달했으며, 이는 중력이 포유동물 배아의 blastocysts 형성과 초기 분화에는 중요한 영향을 미치지 않음을 명확히 입증하였습니다.

이것은 미세중력 환경에서도 배아의 발달이 가능하다는 것을 국제우주정거장에서 처음 증명한 사례입니다. 우주공간으로 인간 혹은 세포, 바이오물질 등 운송하는 것을 바이오 탑재체라고 합니다. 기존의 탑재체는 대부분 인공위성이었으나. 최근에는 바이오 재료, 생명체등을 우주공간에 보내어 세포의 생존 및 분화를 관찰하는 실험, 단백질과 같은 바이오의약품의 제조 생산에 우주공간을 활용하고자하는 움직임이 활발합니다. 가까운 미래에 우주제약공장이 만들어 질수 있는 기술적 발전이 진행되고 있으므로, 한국도 이에 대응하기 위한 움직임을 보이고 있으며, 대전과 한국생명공학연구원에서 우주바이오의약 R&BD센터 건립을 위한 기획사업을 진행 중에 있습니다.  

논문출처: iScience DOI:10.1016/j.isci.2023.108177

저자: Sayaka, Wakayama  et al.

그림 1. 배아의 우주 비행 스케쥴 

(The dates are shown when the frozen embryo were prepared, lunched to the International Space Station (ISS), thawed and cultured on the ISS, fixed with paraform aldehyde (PFA), returned to Earth, and the blastocysts were analyzed.)​