인간 만능줄기세포(human pluripotent stem cells, hPSCs)로부터 유래한 시험관 내 오가노이드는, 대응하는 장기와의 구조적·생리적 유사성에 기초하여 인간 발달의 기저 기전과 질병을 연구하는 데 필수적인 도구로 개발되어 왔다. 최근의 발전에도 불구하고, 근섬유(myofibers)로의 말단 분화를 중심으로 하면서 신경근 장애 및 근이영양증을 모델링할 가능성을 탐색하는, 3차원(3D) 골격근 분화에 관한 몇 가지 방법론만이 존재한다. 그러나 이러한 방법론들은 발달 과정들을 재현할 수 없고, 재생 능력이 결여되어 있다. 본 연구에서는 hPSCs를 3차원 인간 골격근 오가노이드(human skeletal muscle organoid, hSkMO)로 분화시키는 새로운 방법을 개발하였다. 이 오가노이드 모델은 근형성(myogenesis) 과정을 재현할 수 있었으며, 성인 근육 줄기/전구세포인 지속 가능한 위성세포(satellite cells, SCs)의 재생 능력을 보유하였다. 위성세포는 자기 재생과 근형성 분화가 가능한 세포이다. 우리의 3D 모델은 SCs로부터 근세포(myocytes)에 이르기까지 여러 근형성 세포 유형이 순차적으로 출현하는 과정을 통해 근형성을 입증하였다. 특히, 장기 배양 동안 hSkMO 분화 전반에 걸쳐 휴지기 상태의 분열하지 않는 SCs가 관찰되었다. 이들은 손상 시 활성화되어 분화함으로써 근육 조직을 재구성하였다. 따라서 hSkMOs는 인간 골격근의 발달과 재생을 재현할 수 있으며, 인간 골격근 및 관련 질환을 연구하기 위한 새로운 모델을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

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