{{위키데이터 속성 추적}}
'''직접교차분화'''(直接交叉分化, 영어: Direct Reprogramming/Direct Conversion/Transdifferentiation)는 [[고등생물]]에서 전혀 다른 [[세포]]타입을 가지는 성숙한([[분화]]가 끝난) [[세포]]간의 전환을 유도하는 과정이다<ref>Kim, J., Ambasudhan, R., Ding, S., 2012. Direct lineage reprogramming to neural cells. Curr. Opin. Neurobiol. 22, 778–784</ref>. 이는 [[유도만능줄기세포]](Induced Pluripotent Stem Cells, iPSCs)로 [[리프로그래밍]] 하고 이를 [[재분화]]하여 목적하는 [[세포]]로 만들어야 하는 과정과 달리, [[유도만능줄기세포]]단계를 거치지 않고 바로 목적하는 [[세포]]로의 전환을 유도한다는 점에서 차이를 가진다. 현재 직접교차분화는 [[질병모델링]]과 신약 발굴등에 이용될 가능성을 인정받고 있으며, 미래에는 [[유전자 치료]] 그리고 [[재생의학]] 등에도 응용될 수 있을 것이라 기대된다<ref>{{저널 인용
| last1 = Pournasr | first1 = B.
| last2 = Baharvand | first2 = H.
| title = Concise Review: Alchemy of Biology: Generating Desired Cell Types from Abundant and Accessible Cells
| journal = Stem Cells
| volume = 29
| issue = 12
| pages = 1933–1941
| year = 2011
| pmid =  21997905
| doi = 10.1002/stem.760
}}</ref>.

==역사적 배경==
직접교차분화라는 개념은 [[유도만능줄기세포]] [[리프로그래밍]]이 발표되기 이전부터 많은 사람들이 관심을 가지고 있었다. 이러한 개념은 1987년, '''Davis R. L.'''에 의해 처음 발표되었다. Davis 그룹은 생쥐의 배아 [[섬유아세포]] (fibroblast)에 MyoD라는 인자를 과발현시켜 동일 [[혈통]] (lineage) 내의 다른 세포타입인 [[근육모세포]] (Myoblast)로 전환시키는데 성공하였다<ref>{{저널 인용
| last1 = Davis | first1 = R. L.
| last2 = Lassar. | first2 = A. B
| title = Expression of a single transfected cDNA converts fibroblasts to myoblasts
| journal = Cell
| volume = 51
| issue = 6
| pages = 987–1000
| year = 1987
| pmid =  3690668
| doi = 10.1016/0092-8674(87)90585-x
}}</ref>.
이를 계기로 많은 그룹들은 목적하는 [[세포]]에서 특이적으로 발현되는 인자를 과발현시켜 여러종류의 세포타입으로의 전환을 꾀하였다. 그리고 꽤 오랜 시간이 지난 후인 2010년, '''Marius Wernig''' 그룹에 의해 직접교차분화 방법을 통해 서로 다른 [[혈통]]의 세포간의 전환이 가능함이 확인되었다<ref>{{저널 인용
| last1 = Vierbuchen | first1 = T.
| last2 = Wernig | first2 = M.
| title = Direct conversion of fibroblasts to functional neurons by defined factors
| journal = Nature
| volume = 463
| issue = 7284
| pages = 1035-41
| year = 2010
| pmid = 2829121
| doi = 110.1038/nature08797
}}</ref>.
많은 과학자들이 직접교차분화를 통해 목적하는 세포로의 전환을 꾀하는 동안 일본의 과학자인 ''' Shinya Yamanaka'''는 2006년에 4개의 [[리프로그래밍]] 인자를 과발현시켜 모든 타입의 [[세포]]로 [[분화]]가 가능한 [[만능줄기세포]]를 유도해내는 [[유도만능줄기세포]] [[리프로그래밍]] 기술을 개발하여 발표하였다<ref>{{저널 인용
| last1 = Takahashi | first1 = K.
| last2 = Yamanaka | first2 = S.
| authorlink2 = Shinya Yamanaka
| title = Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors
| journal = Cell
| volume = 126
| issue = 4
| pages = 663–76
| year = 2006
| pmid = 16904174
| doi = 10.1016/j.cell.2006.07.024
}}</ref>. 이 획기적인 기술은 [[재생의학]]분야에 새로운 지평을 열게 되었고, 이 같은 공로를 인정받아 야마나카는 2012년 노벨 생리의학상을 받았다. 하지만 [[리프로그래밍]] 기술을 [[세포치료제]]에 직접 이용하는데에 있어서는 몇 가지 한계가 존재하며, 이러한 한계를 극복하기 위해 일각에서는 직접교차분화에 대한 연구가 계속 진행되었다. 그 결과 '''Sheng Ding'''그룹에서, 직접교차분화방법과 [[유도만능줄기세포]] [[리프로그래밍]] 방법을 조합하여 야마나카에 의해 규명된 4개의 [[리프로그래밍]] 인자를 이용하지만, [[유도만능줄기세포]] 단계는 거치지 않고 바로 목적하는 세포로 분화시키는 직접교차분화 유도에 성공하여 직접교차분화의 새로운 개념을 확립하였다<ref>{{저널 인용
| last1 = Efe | first1 = J. A.
| last2 = Ding | first2 = S.
| title = Conversion of mouse fibroblasts into cardiomyocytes using a direct reprogramming strategy
| journal = Nat Cell Biol
| volume = 13
| issue = 3
| pages = 215-22
| year = 2011
| pmid =  21278734
| doi = 10.1038/ncb2164
}}</ref>
<ref>{{저널 인용
| last1 = Kim | first1 = J.
| last2 = Ding | first2 = S.
| title = Direct lineage reprogramming to neural cells
| journal = Curr Opin Neurobiol
| volume = 22
| issue = 5
| pages = 778-84
| year = 2012
| pmid =  22652035
| doi = 10.1016/j.conb.2012.05.001
}}</ref>.

==직접교차분화 종류==
직접교차분화는 '''[[리프로그래밍]] 인자'''로 어떤 것을 이용하느냐에 따라 나뉜다.
===Somatic cell-specific factor-mediated Direct Reprogramming (SDR)===
전통적인 직접교차분화방법은 목적하는 [[세포]]에서 많이 발현되는 인자를 과발현시켜 직접교차분화를 유도하는 것으로 '''SDR'''(Somatic cell-specific factor-mediated Direct Reprogramming)이라고 한다<ref>Kim, J., Ambasudhan, R., Ding, S., 2012. Direct lineage reprogramming to neural cells. Curr. Opin. Neurobiol. 22, 778–784</ref>.
===Pluripotent cell-specific factor-mediated Direct Reprogramming (PDR)===
[[유도만능줄기세포]] [[리프로그래밍]] 시 이용되는 인자 (''Oct4, Sox2, Klf4, C-Myc'')를 이용해 [[유도만능줄기세포]]까지는 아닌, 불완전한 중간단계의 세포 타입으로 [[탈분화]]시킨 뒤 배양배지 조성([[성장인자]], [[저분자화합물]] 등)을 통해 목적하는 세포타입으로 직접교차분화시키는 '''PDR'''(Pluripotent cell-specific factor-mediated Direct Reprogramming)이 있다<ref>Kim, J., Ambasudhan, R., Ding, S., 2012. Direct lineage reprogramming to neural cells. Curr. Opin. Neurobiol. 22, 778–784</ref>. PDR의 경우 여러 가지 세포타입으로 직접교차분화 시키더라도, 초기에 과발현 시켜주는 [[리프로그래밍]] 유전자가 4개(Oct4, Sox2, Klf4, C-Myc)로 고정되어있다는 점에서 SDR에 비해 응용범위가 넓다고 볼 수 있다.

{| class="wikitable"
|-
!  접근 방법 !! 시작 세포 !! 목적 세포  !! 리프로그래밍 인자 !! 참고 문헌
|-
| PDR || 섬유아세포 || 신경줄기세포 || Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc ||<ref>{{저널 인용|author=Kim J, Efe JA, Zhu S, Talantova M, Yuan X, Wang S, Lipton SA, Zhang K,Ding S|title="Direct reprogramming of mouse fibroblasts to neural progenitors.”|journal=Proc Natl Acad Sci USA|year=2011|volume=108|page=7838-43|}}</ref>
|-
| PDR || 섬유아세포 || 신경줄기세포 || Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc ||<ref>{{저널 인용|author=Thier M, Worsdorfer P, Lakes YB, Gorris R, Herms S, Opitz T, Seiferling D, Quandel T, Hoffmann P, Nothen MM et al |title="Direct conversion of fibroblasts into stably expandable neural stem cells.”|journal=Cell Stem Cell|year=2012|volume=10|page=473-9|}}</ref>
|-
| SDR || 섬유아세포 || 신경줄기세포 || Brn2, FoxG1, Sox2 ||<ref>{{저널 인용|author=Lujan E, Chanda S, Ahlenius H, Sudhof TC, Wernig M |title="Direct conversion of mouse fibroblasts to self-renewing, tripotent neural precursor cells.”|journal=Proc Natl Acad Sci USA |year=2012|volume=109|page=2527-32|}}</ref>
|-
| SDR || 섬유아세포 || 신경세포 ||  BRN2, MYT1L, miR-124 ||<ref>{{저널 인용|author=Ambasudhan R, Talantova M, Coleman R, Yuan X, Zhu S, Lipton SA, Ding S |title="Direct reprogramming of adult human fibroblasts to functional neurons under defined conditions.”|journal=Cell Stem Cell
|year=2011|volume=9|page=113-8|}}</ref>
|-
| SDR || 섬유아세포 || 신경세포 || ASCL1, BRN2, MYT1L ||<ref>{{저널 인용|author=Pfisterer U, Kirkeby A, Torper O, Wood J, Nelander J, Dufour A, Bjorklund A, Lindvall O, Jakobsson J, Parmar M |title="Direct conversion of human fibroblasts to dopaminergic neurons.”|journal=Proc Natl Acad Sci USA |year=2011|volume=108|page=10343-8|}}</ref>
|-
| SDR || 섬유아세포 || 신경세포 ||  ASCL1, BRN2, MYT1L, NeuroD1 ||<ref>{{저널 인용|author=Pang ZP, Yang N, Vierbuchen T, Ostermeier A, Fuentes DR, Yang TQ, Citri A, Sebastiano V, Marro S, Sudhof TC et al. |title="Induction of human neuronal cells by defined transcription factors.”|journal=Nature |year=2011|volume=476|page=220-3|}}</ref>
|-
| SDR || 섬유아세포 || 신경세포 ||  ASCL1, BRN2, MYT1L, ZIC1 ||<ref>{{저널 인용|author=Qiang L, Fujita R, Yamashita T, Angulo S, Rhinn H, Rhee D, Doege C, Chau L, Aubry L, Vanti WB et al. |title="Directed conversion of Alzheimer’s disease patient skin fibroblasts into functional neurons.”|journal=Cell|year=2011|volume=146|page=359-71|}}</ref>
|-
| SDR || 섬유아세포 || 신경세포 || ASCL1, MYT1L, NeuroD2, miR-9/9, miR-124 ||<ref>{{저널 인용|author=Yoo AS, Sun AX, Li L, Shcheglovitov A, Portmann T, Li Y, LeeMesser C, Dolmetsch RE, Tsien RW, Crabtree GR |title="MicroRNAmediated conversion of human fibroblasts to neurons. ”|journal=Nature |year=2011|volume=476|page=228-31|}}</ref>
|}

==유도만능줄기세포 리프로그래밍 vs 직접교차분화<ref>{{저널 인용
| last1 =Zhou | first1 = Q.
| last2 = Melton | first2 = D. A.
| title = Extreme Makeover: Converting One Cell into Another
| journal = Cell Stem Cell
| volume = 3
| issue = 4
| pages = 382–388
| year = 2008
| pmid =  18940730
| doi = 10.1016/j.stem.2008.09.015
}}</ref>==

* '''직접교차분화'''의 최종산물은 [[임상연구]]에 바로 이용될 수 있지만, [[유도만능줄기세포]]는 반드시 [[분화]]단계를 거쳐야 한다.
* '''직접교차분화'''를 통해 얻은 세포는 ''in vivo'' 실험에 이용이 가능하지만, [[유도만능줄기세포]]는 [[기형종]] (teratoma) 형성 가능성 때문에 이용이 불가능 하다.
* [[유도만능줄기세포]]는 거의 모든 [[후성유전학적 표식]]이 리셋될 것이라 예상되지만, '''직접교차분화'''를 통해 얻은 [[세포]]는 [[후성유전학적]] 표식의 리셋이 일어나지 않을 가능성을 가진다.
* '''직접교차분화'''는 가까운 [[혈통]] (lineage)으로 전환되기가 더 쉬운 반면, [[유도만능줄기세포]]는 [[분화]]포텐셜에 제한이 없다.

== 같이 보기 ==
* [[후성유전학]]
* [[유도만능줄기세포]]
* [[리프로그래밍]]
== 각주 ==
{{각주}}

{{전거 통제}}

[[분류:발생학]]