[생명공학] 세포융합기술이란

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목차: 세포융합 기술이란

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본문내용: 세포융합 기술이란

세포융합(cell fusion, protoplast fusion)이란 서로 다른 형질을 가진 두 세포를 융합하여 두 세포의 좋은 형질을 모두 가진 새로운 우량형질의 잡종세포를 만드는 기술인 데 그 유도 과정을 요약하면 다음과 같다. 동물세포와는 달리 식물이나 균류 및 미생물세포는 세포벽을 가지고 있으므로 세포를 융합시키기 위해서는 먼저, 세포벽을 제거해 주어야 한다. 세포벽이 완전히 제거되면 동그란 형태의 원형질체(protoplast)가 되는 데, 이 때 세포벽이 완전히 제거되지 않고 일부 잔존한 경우 spheroplaste라고 부른다. 원형질체는 세포벽이 제거된 상태로 깨어지기 쉽다. 따라서 고농도(0.5~1.0M)의 삼투압용액(설탕, 솔비톨, 만니톨)중에 넣어 알카리 금속이온(Ca, Mg, Mn)을 첨가하여 안정화시킨 상태에서 두 세포의 원형질체를 융합시켜야 안전하다.

융합은 실험대상의 두 원형질체를 같은 세포수만큼 실험관에서 혼합하여 일정한 시간을 반응시키면 이들이 무작위적으로 서로 결합하여 다양한 조합의 유전형질을 가진 융합세포가 만들어지게 된다. 이 때 융합빈도를 높이기 위해서 세포막표면의 - 전하를 중화시켜 주어야 하므로 + 전하를 지닌 표면활성물질인 PEG(poly ethylene glycol), PVP(poly vinyl pyrrolidone) 및 알카리금속(Mg, Ca)을 첨가하여 중화시킨 후 융합하는 화학적 융합법이 보편화 되어 있다.

최근에는 전기적융합법(electro fusion)이 Zimmerman등에 의해 개발되었는데 융합빈도가 높고 여러 막구조물(엽록체, 미토콘드리아)의 융합에도 효과적이어서 각광을 받고 있다. 이 방법에 의하면 전해용액중에 원형질체를 혼합한 후 고주파의 전기를 가하면 세포막상에서 전기적분해가 일어나 양극에 - 전하가, 음극에 + 전하가 모이게 된다. 이러한 분극작용으로 두 개의 원형질체가 접근하여 전극과 평행적으로 접촉하게 된다. 이러한 상태에서 고전압을 단시간에 원형질체에 반복적으로 가하면 접촉한 두 세포막 사이에서 융합작용이 일어나게 된다. 세포가 융합이 되면 초기에는 일단 다핵세포(heterokaryon)를 거쳐 핵분열에 의하여 새로운 유전형질을 가진 단핵세포(synkaryon)r가 탄생하게 된다.

서로 다른 세포가 융합에 의해 유전형질이 교잡되는 형태는 동종사이의 Aa*Aa, Bb*Bb와 이종사이의 Aa*Bb등의 세가지 조합이 가능한 데, 이종간의 융합이 실험의 주 대상이 된다. 이종간의 융합시는 다시 세부적으로 AB, Ab, aB, ab의 네가지 조합이 가능한데 AB, aB, Ab의 세 경우만이 그 융합여부에 대한 실험적 확인이 가능하다.

융합이 끝난 원형질체는 구연산소다등을 첨가한 완전배지상에서 일정기간(5~7일)배양하면 세포벽이 재생(regeneration)이 되면서 완전한 형태의 세포로 성장하게 된다. 낮은 재생을 향상시키는 일이 앞으로의 주요 과제로 남아있다.

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