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성장인자(Growth Factor)에 대하여

 

성장인자(Growth Factor)에 대하여

성장인자(Growth factor)는 세포 증식과 성장을 촉진하는 데 있어 중요한 역할을 하는 단백질이나 펩티드입니다. 이들은 주로 세포 외부에서 세포 표면의 특정 수용체에 결합하여 세포 내 신호 전달 경로를 활성화시킴으로써 작용하고, 특정 세포나 조직의 특이적인 성장과 발달을 촉진하며, 상처 치유, 면역 반응, 그리고 발생 과정에서 중요한 역할을 합니다.

아래는 당사에서 판매 중에 있는 세포 배양에서 요구되는 대표적인 성장인자이며, 그 종류 및 특징에 대해 설명 드리겠습니다.

 

1. FGF (Fibroblast Growth Factor, 섬유아세포 성장인자)

FGF는 성장인자의 중요한 family 중 하나로, 세포 성장, 분화, 그리고 조직 회복 및 재생에 광범위하게 관여합니다. FGF family는 현재 22개 이상의 다양한 멤버로 구성되어 있으며, 이들은 척추동물에서 광범위하게 발견됩니다. 주요 특징 및 기능은 다음과 같습니다.

  • 조직 발달 및 재생: FGF는 피부, , 근육과 같은 다양한 조직의 발달과 재생을 촉진합니다. 이 성장인자는 상처 치유 과정에서 특히 중요하며, 손상된 조직의 회복을 돕기 위해 섬유아세포 및 다른 세포 유형의 성장을 촉진합니다.
  • 신경 발달: FGF는 뇌의 발달과 신경세포의 생존, 그리고 신경 회로의 성숙과 유지에 중요한 역할을 합니다.
  • 대사 조절: 특정 FGF 멤버들은 대사 과정에 관여하여, 혈당 조절 및 에너지 대사에 중요한 역할을 합니다.

현재 당사에서 판매중인 FGFaFGF (Acidic Fibroblast Growth Factor) bFGF (Basic Fibroblast Growth Factor)로 구분하여 판매 중에 있으며, 다양한 줄기세포, 섬유아세포, 신경세포, 혈관내피세포 배양 시 많이 사용되고 있습니다.

 

2. Stable-bFGF (Stable-Basic Fibroblast Growth Factor, 개량형 bFGF) 

Stable-bFGF는 bFGF의 개량된 형태로, 더 높은 안정성과 활성을 지니도록 설계되었습니다. 기존의 bFGF는 생체 내에서 빠르게 분해되거나 활성을 잃는 경향이 있는데, stable-bFGF는 이러한 단점을 개선하여 더욱 효과적인 임상 및 연구용 응용이 가능하도록 개발된 제품입니다. 특징 및 장점은 다음과 같습니다.

  • 증가된 안정성: Stable-bFGF는 온도 변화나 단백질 분해 효소에 의한 분해에 대한 내성이 향상되어, 더 긴 보관 수명과 활성을 유지합니다.
  • 활성의 강화: 개선된 분자 설계로 인해 세포에 대한 성장 촉진 효과가 강화되어, 더 적은 양으로도 유효한 성장 촉진이 가능합니다.
  • 효율적인 세포 배양 지원: 세포 배양 실험에서 stable-bFGF는 세포 성장과 분화를 보다 효과적으로 지원합니다, 특히 줄기 세포 및 기타 민감한 세포 유형의 배양에 이상적입니다.

 

3. PDGF (Platelet-Derived Growth Factor, 혈소판유래 성장인자)

PDGF는 혈소판에서 유래한 성장인자로, 세포 성장, 분열, 그리고 조직의 회복과 재생을 촉진하는 데 중요한 역할을 합니다. PDGF는 특히 결합 조직의 세포인 섬유아세포와 평활근 세포의 성장을 자극하는 데 효과적입니다. 이 성장인자는 상처 치유 및 조직 재생, 혈관 형성, 그리고 일부 병리적 조건에서 중요한 역할을 수행합니다.

PDGF는 여러 isoform으로 존재하며, PDGF-A, PDGF-B, PDGF-C, PDGF-D의 네 가지 주요 형태가 있습니다. 이들은 이중체 형태로 존재하며, 동일하거나 다른 두 개의 폴리펩티드 체인으로 구성될 수 있습니다 (: PDGF-AA, PDGF-BB, PDGF-AB). 현재 당사에서 판매중인 PDGF의 구조는 PDGF-BB 구조입니다.

 

4. EGF (Epidermal Growth Factor, 표피 성장인자)

EGF는 중요한 성장인자 중 하나로, 특히 상피세포의 성장과 분화를 촉진하는 역할을 합니다. EGF는 처음으로 쥐의 타액샘에서 발견되었으며, 그 이후 다양한 조직과 체액에서 발견되어 널리 연구되고 있습니다. 이 성장인자는 상피세포의 재생, 상처 치유, 그리고 조직 발달에 핵심적인 역할을 하며, 세포의 증식, 생존, 이동을 촉진합니다.

EGF는 작은 폴리펩티드 체인으로 구성되어 있으며, EGF 수용체 (EGF Receptor, EGFR)에 결합하여 활성화됩니다. EGFR은 세포 표면의 수용체 티로신 키나제로, EGF가 결합하면 자가 인산화를 통해 다양한 세포 내 신호 전달 경로를 활성화합니다. EGFR의 활성화는 세포의 성장, 분화, 생존에 중요한 신호 전달 경로인 MAPK, PI3K/Akt, 그리고 JAK/STAT 경로를 포함한 여러 경로를 활성화합니다. 이러한 경로는 세포의 다양한 생리적 반응을 조절하여 세포의 성장과 분화, 상처 치유 과정에서 중요한 역할을 수행합니다.

EGF는 그 효과적인 세포 증식 및 상피세포 회복 기능으로 인해 상처 치유 촉진제, 조직 재생제, 그리고 미용 및 피부 관리 제품에서 널리 사용됩니다. 예를 들어, EGF는 화상 환자의 회복을 촉진하고, 만성 상처를 가진 환자의 치유 과정을 가속화하는 데 사용될 수 있습니다. 또한, EGFR의 과도한 활성화는 여러 종류의 암, 특히 비소세포성 폐암, 대장암, 유방암에서 흔히 발견되며, 이러한 경로를 타깃으로 하는 약물(예: 타르세바, 세툭시맙)이 암 치료에 사용됩니다. 이러한 약물은 EGFR의 활성을 차단하여 암 세포의 성장을 억제하고, 암의 진행을 늦추는 데 목적이 있습니다.

 

5. IGF-1 (Insulin-like Growth Factor 1, 인슐린유사 성장인자1)

소마토메딘 C(Somatomedin C)라고도 불리는 IGF-1은 어린 시절의 성장기 발달에 세포증식의 촉진과 관련해서 중요한 역할을 하는 인슐린과 분자 구조가 유사한 호르몬이며 성인에게는 신진 대사에 효과가 있다고 알려진 물질입니다. 이 성장인자는 간에서 주로 합성되고, 성장 호르몬의 자극을 받아 전신적으로 분비되며, 전신 성장 촉진, 세포의 증식 및 분화, 그리고 대사 조절에 중요한 역할을 합니다. 주요 특징 및 기능은 다음과 같습니다.

  • 성장 촉진: IGF-1은 특히 성장기의 어린이들에서 뼈와 근육의 성장을 촉진하는 중요한 역할을 합니다. 성장 호르몬과 함께 작용하여 체장 성장을 유도하고, 성장판의 연골 세포의 분화와 증식을 자극합니다.
  • 대사 조절: IGF-1은 근육, , 그리고 지방 조직에서 대사 과정을 조절하여 단백질 합성을 증가시키고 지방 분해를 억제합니다. 이는 인슐린과 유사한 효과를 나타내어 혈당 조절에도 일정 부분 기여합니다.
  • 항노화 및 장수 효과: 동물 모델에서 IGF-1 수준이 낮은 경우 수명이 연장되는 경향이 관찰되었습니다. 이는 IGF-1 신호 경로가 세포의 노화 및 사멸과 관련된 과정에 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다.

IGF-1은 세포 표면의 IGF-1 수용체(IGF1 Receptor, IGF1R)에 결합하여 활성화됩니다. 이 수용체는 티로신 키나제 활성을 가지며, IGF-1의 결합은 세포 내 여러 신호 전달 경로를 활성화하여 세포의 성장, 분화, 생존을 촉진합니다. 주요 신호 전달 경로로는 PI3K/Akt MAPK 경로가 있습니다. 임상적으로는 성장장애 치료 및 근육 위축증 치료에 사용되고 있습니다.

 

한편, 이런 성장인자들은 여러 종류의 세포 배양에 필수적이고, 세포 유형에 따라 필요한 성장인자의 종류가 다릅니다. 세포 유형에 따라 사용되는 일반적인 성장인자들은 다음과 같습니다.

세포 유형

필요한 성장인자

줄기세포

배아 줄기 세포(ESCs) 및 유도 만능 줄기 세포(iPSCs)의 경우 미분화 상태를 유지하며 세포성장을 돕는 섬유아세포 성장인자(FGF)를 필요로 함

근육세포

근육 세포의 성장, 회복 및 재생을 위해 섬유아세포 성장 인자(FGF) 또는 인슐린 유사 성장 인자(IGF)가 사용됨

상피세포

피부, 장기 및 혈관 내부 표면을 이루는 상피세포의 성장과 회복을 위해 상피세포 성장 인자(EGF)가 사용됨

신경세포

신경 세포의 생존, 성장 및 기능적 성숙 촉진을 위해 신경성장인자(NGF)나 뇌유래 신경영양인자(BDNF), 글리얼세포 유래 신경영양인자(GDNF)등의 성장인자를 필요함

혈관세포

혈관 내피 세포를 배양할 때는 혈관신생을 촉진하는 혈관내피성장인자(VEGF)를 주로 사용함

면역세포

T 세포나 B 세포와 같은 면역 세포의 활성화와 증식 및 생존 유지를 위해 인터류킨(IL)이나 콜로니 자극 인자(CSF)와 같은 인자들을 사용함

 

이러한 세포들은 각각 다른 성장인자를 필요로 하기 때문에 세포 종류에 맞춰 적절한 성장인자를 선택하여 사용하는 것이 중요합니다. 이처럼 성장인자들은 세포 배양의 효율성과 성공을 크게 좌우하는 요소로, 세포 생물학 및 의학 연구에서 불가결한 구성 요소입니다.


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