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사람의 발생은 고대 시기부터 문화권을 막론하고 관심의 대상이 되었는데, 종교적인 이유가 많았다. 태반과 탯줄을 신성시하는 문화가 고대 이집트를 비롯한 여러 문명에서 발견되며, 한반도에도 삼국 시대부터 태실 등을 만들어 태반을 보관하는 안태(安胎) 풍습이 있었다. 인도 문명의 경우 일찍부터 힌두교 및 불교 경전에 사람 발생 과정을 상세히 기록하였다. 기원전 1천년경에 저술된 것으로 추정되는 우파니샤드의 하나인 《가르브하 우파니샤드(Garbha Upaniṣad"," Garbhopaniṣad)》에는 사람 태아의 발생 과정이 “하룻밤이 지났을 때에는 물과 같고, 이렛날에는 거품과 같으며, 보름이 지나면 덩어리가 된다.” 이와 같이 대략적으로 기술되어 있으며, 바가바드 기타에는 양막과 같은 구조가 언급되어 있다. 기원후에 저술된 것으로 보이는 《불설포태경(佛說胞胎經, Garbhāvakrāntinirdeśa, Garbhāvakrāntisūtra)》은 부처가 아난타에게 임신 38주에 걸친 태아의 변화를 상세히 설명하는 내용을 담고 있는데, 특히 임신 5-8주째에 사지가 발생하는 시기와 순서를 오늘날의 기준으로 볼 때에도 정확하게 기술하였다.
사람 발생에 대한 연구는 산과적인 이유로도 이루어졌다. 인도 아유르베다의 핵심 문헌인 《수슈루타 삼히타(Suśrutasaṃhitā)》와 《차라카 삼히타(Carakasaṃhitā)》는 임산부의 건강 유지를 도울 목적으로 임신·발생 과정에 대한 기술과 설명을 소개하였다. 특히 동아시아에서 주로 종교보다는 의학적인 동기로 발생에 대한 기록을 남겼는데, 그림을 함께 싣곤 했다는 점이 특징이었다. 전한 시대의 무덤 마왕퇴에서 발견된 백서 중 하나인 《태산서(胎産書)》에는 열 달 동안 태아의 변화가 기술되어 있으며, 임산부를 위한 건강 지침과 더불어 임산부의 몸 형태 그림이 실려 있다. 10세기에 중국 의서를 종합하여 저술된 일본 의서 《의심방(醫心方)》은 임산부에게 침술을 시행할 때 도움을 줄 목적으로 매달 임산부의 변화를 나타낸 그림을 수록하였는데, 여기에 열 달 동안 배아가 차츰 태아로 자라나는 모습을 함께 나타내었다.
티베트에서는 9세기경 《가르브하 우파니샤드》가 번역된 이래 사람 발생 순서에 대해 다양한 의견이 제시되었다. 14세기 롱첸파(Longchenpa)는 사지가 임신 8주경에 발생한다고 정확하게 서술하였다. 티베트의 섭정이었던 상예갸초(Sangye Gyatso)는 1670년 티베트 전통의학의 핵심 문헌인 《사부의전(四部醫典, rGyud-bZhi, the Four Tantras)》을 개정할 때 내용을 한결 효과적으로 전달하기 위해 77개의 그림을 수록하였다. 그 중 다섯 번째 삽화에서 두 화가(Lhobrag Norbu Gyatso, Lhasawa Genyen)는 사람 발생의 전체 과정을 순서대로 나타내었다.
고대 그리스의 소크라테스 이전 철학자들도 사람 배아의 형성 과정을 탐구했다. 엠페도클레스는 여러 인체 부위의 조성을 사원소설을 바탕으로 설명했으며, 아낙사고라스, 알크마이온, 디오게네스 등은 여러 인체 부위가 생겨나는 순서에 대해 다양한 의견을 제기했다. 기원전 5세기경 히포크라테스 학파는 주로 산과적인 문제와 연관 지어 사람 발생을 논의했으나, 사람 발생에서 다른 동물의 발생으로까지 시선을 넓혔다. 탯줄의 구조와 출산의 원인 등 다양한 주제에 대한 의견을 개진하는 문헌인 《발생론(, On generation)》에는 달걀을 깨서 관찰한 내용을 근거로 제시하는 부분이 있다. 아리스토텔레스 역시 사람뿐만 아니라 여러 동물의 발생에 관심을 가졌다. 그는 《동물발생론(, On the generation of animals)》에서 발생 과정을 동물 분류의 기준으로 삼을 요량으로 여러 동물의 생활사를 비교하여 서술했으며, 난생, 태생, 난태생을 구분하였다. 난할 방식을 완전(holoblastic) 난할과 불완전(meroblastic) 난할로 구분하기도 했다.
전성설-후성설 논쟁.
발생을 탐구한 학자 가운데 상당수는 현상을 관찰하고 기술하는 데에서 그치는 것이 아니라 그 과정을 인과적으로 해명하고자 했다. 예컨대 히포크라테스 전집에는 남자의 정액과 여자의 월경혈이 만나 발효와 유사한 과정을 거쳐 개체가 만들어진다는 주장이 실려 있다. 아리스토텔레스는 성숙한 개체에서 보이는 구조들이 눈에 보이지 않을 뿐 처음부터 미리 만들어져 있다는 전성설(preformationism), 그리고 발생 과정에서 새로운 구조가 차츰 생겨난다는 후성설(epigenesis)을 대조했으며, 후성설을 옹호했다. 이후 아리스토텔레스주의자들은 배아에 대한 세심한 관찰보다는 아리스토텔레스가 남긴 저작을 근거로 후성설을 계속 받아들였다.
1651년 윌리엄 하비는 모든 생물이 알, 즉 난자로부터 생겨난다고 주장했으며, 닭의 배아에서 최초로 배반엽을 관찰하였다. 1672년 마르첼로 말피기는 최초로 닭의 발생 과정을 현미경으로 관찰한 기록을 출판하였다. 말피기는 발생이 진행되기 이전 상태의 달걀에 제법 발달된 구조들이 이미 존재하는 것을 보고 전성설을 주장했다. 전성설-후성설 논쟁은 18세기 내내 이어졌다. 카스파르 프리드리히 볼프 등은 발생 도중에 나타나는 구조가 성체에서 관찰되는 구조에 직접 대응하지 않는다는 것을 근거로 후성설을 주장했으나, 그 기제를 설명하기 위해서는 생기론에 의지해야만 했다. 대체로 유물론을 근거로 사고한 학자들이 전성설을, 경험과 관찰에 근거해서 결론을 도출해야 한다고 믿었던 학자들이 후성설을 지지하는 경향이 있었다.
19세기 하인츠 크리스티안 판더, 카를 에른스트 폰 베어, 마르틴 하인리히 라트케, 로베르트 레마크 등의 공로로 발생학이라는 학문 분야가 정립되었다. 19세기 후반 세포설이 정설로 받아들여지기 시작함에 따라, 수정란이라는 하나의 세포로부터 어떻게 개체의 각 부위를 이루는 다양한 세포가 만들어지느냐는 난제가 대두했다. 아우구스트 바이스만은 세포에서 핵의 중요성을 강조하던 흐름에 힘입어, 수정란의 핵 안에 갖가지 결정인자(determinant)가 불균일하게 분포해 있다는 가설을 제안했다. 난할을 거치면서 딸세포가 제각기 다른 결정인자를 나누어 가지게 되기 때문에 그 운명이 저마다 다르게 정해진다는 것이다. 이는 일종의 전성설인데, 바이스만은 처음에 후성설을 지지했으나 도저히 후성설에 따른 개체 발생 원리를 해명할 수 없어 전성설로 전향했다고 스스로 밝혔다.
진화론과의 만남.
비교해부학 연구는 발생 과정의 공통점뿐만 아니라 차이점도 밝혀냈다. 여러 생물종의 성체 사이에 어떤 관계가 있는지에 대해서는 찰스 다윈 이전에도 이를테면 존재의 대사슬과 같은 설명 방식이 있었으며, 이러한 질서가 서로 다른 생물종의 배아발생 과정의 차이점과 어떻게 연관되는지 해명하는 것은 아리스토텔레스 이래 많은 학자의 관심을 끈 주제였다. 이 문제에 대한 한 가지 대답은 고등동물의 발생이란 그보다 하등한 동물의 성체 단계들을 차례로 거쳐 가는 과정이라는 발생반복설이었다. 카를 폰 베어는 이를 비판하며 다음처럼 네 가지 법칙을 제시했다.
폰 베어의 법칙은 주의 깊은 관찰을 근거로 한 것이었지만, 그러한 경향이 성립하는 이유에 대한 설명은 다소 형이상학적이었다. 다윈의 진화론은 생물종 사이의 관계를 이해하는 새로운 관점을 제공해 주었으며, 이에 따라 배아발생의 차이점을 설명하는 문제는 '개체발생(ontogeny)과 계통발생(phylogeny)'의 관계를 규명하는 문제로 재해석되었다. 특히 적응으로 말미암아 형태가 다양하게 변화하기 마련인 성체에 비해 배아는 선택압에 덜 노출되어 있을 것이므로, 배아 형태 비교야말로 계통 사이의 연관성을 밝히기에 유용할 것으로 기대되었다. 다윈 자신도 《종의 기원》에서 따개비의 기원을 조사할 때 발생 초기 형태의 유사성을 단서로 삼았다.
비교해부학과 발생학을 동원하여 생명의 계통수를 추적한다는 구상을 실행에 옮긴 것은 진화론의 열렬한 지지자였던 에른스트 헤켈이었다. 다만 개체발생과 계통발생의 관계에 대한 입장에는 차이가 있었다. 다윈은 폰 베어에 동의했던 반면, 헤켈은 발생반복설을 재해석하여 “개체발생은 계통발생을 되풀이한다”고 주장하였고 이를 '생물발생법칙(biogenetic law)'이라 명명했다. 헤켈은 진화론에 근거한 생물발생법칙이야말로 기독교 철학이나 생기론에 바탕을 두었던 기존의 설명과 달리 발생의 원인에 대한 기계론적·역학적(mechanical) 이해를 가능하게 해 준다고 믿었다. “계통발생은 개체발생의 역학적 원인이다.” 하고 그는 주장하였다. 다윈 이후 적어도 두 세대의 동물학자들이 헤켈의 연구 프로그램을 받아들여 발전시켰다.
실험적 발생학의 발전.
헤켈 본인의 믿음과 달리 젊은 발생학자들은 역사적·기술적(descriptive) 설명이 발생의 원인을 해명할 수 있다는 주장에 반기를 들었다. 그들은 “왜?”보다는 “어떻게?“에 관심이 있었으며, 생물학이 물리학과 같은 정밀과학이 되려면 박물학 전통의 비교·관찰 연구에서 벗어나 실험으로 나아가야 한다고 생각했다. 물론 실험을 통해 발생의 기제를 밝히려고 시도한 학자들은 에티엔 조프루아 생틸레르, 로랑 샤브리(Laurent Chabry) 등 이전에도 있었지만, 본격적으로 발생학에 실험적 방법론이 도입된 것은 새로운 세대의 발생학자들이 헤켈의 연구 프로그램을 비판하면서부터였다.
빌헬름 히스는 일찍부터 헤켈을 비판하며 근접원인의 중요성을 강조한 학자 중 하나였다. 그는 발생 동안 일어나는 복잡한 형태 변화를 배아 각 부위의 성장률 차이에 의한 물리적 압박의 결과로 단순하게 설명할 수 있다고 주장했으며, 그 근거로 배아의 여러 기관이 탄력적인 고무 관을 자르거나 구부렸을 때 생기는 모양과 닮았다는 관찰을 제시하였다. 본격적으로 발생학에 실험적 방법론을 도입한 것은 헤켈의 제자였던 빌헬름 루와 한스 드리슈였다. 루는 발생의 근접원인을 밝히기 위해 발생 과정을 실험적으로 조작하는 "Entwicklungsmechanik"을 제안하였다. 이는 독일어로 '발생역학(developmental mechanics)'이라는 뜻인데, 그 밖에 '생리학적 발생학(physiological embryology)'이나 '인과적 발생학(causal embryology)'이라고도 불렸다.
루는 개구리의 수정란이 한 번 난할을 거치도록 한 뒤 한쪽 할구를 손상시켜, 다른 쪽 할구가 반쪽짜리 유생으로 발생하는 것을 관찰했다. 이는 바이스만의 '모자이크 발생(mosaic development)' 가설을 지지하는 실험 결과였다. 하지만 드리슈가 성게 알을 가지고 비슷한 실험을 진행했을 때에는 전혀 다른 결과가 관찰되었다. 남은 할구가 작지만 온전한 유생 한 마리로 발생했던 것이다. 드리슈가 루와 다르게 실험했던 부분은 할구를 손상시키는 것이 아니라 분리해서 떨어뜨려 놓았다는 점이었다. 이후 토머스 헌트 모건은 개구리 알의 할구를 드리슈의 방법대로 분리하자 역시 온전한 한 마리의 유생이 탄생했다고 보고했다. 루의 실험에서는 손상된 할구의 잔해가 남아 있으면서 나머지 할구의 발생에 영향을 미쳤던 것이다.
드리슈의 실험은 배아의 여러 부위가 서로 영향을 주고받으며 발생한다는 '조절발생(regulative development)'의 증거였지만, 발생 과정에서 세포 간 상호작용의 중요성은 1924년 한스 슈페만과 힐데 만골트(Hilde Mangold)의 실험에 의해 비로소 명백히 밝혀졌다. 그들은 영원 배아 포공(blastopore)의 등쪽 입술(dorsal lip) 조직을 떼어 다른 영원 배아에 이식하면 이식한 부위를 중심으로 새로운 배아 구조들이 생겨남을 밝혔다. 슈페만과 만골트는 배아 전체의 형성을 조절할 수 있다는 의미에서 포공의 등쪽 입술 부위를 형성체(organizer)로 명명했다. 슈페만은 이 공로로 1935년 노벨 생리학·의학상을 수상하였으며, 포공의 등쪽 부위는 오늘날 슈페만-만골트 형성체(Spemann-Mangold organizer)로 불린다.
유전학과의 갈등.
20세기 유전학과 분자생물학의 발전에 힘입어 발생생물학은 차츰 유전자형이 표현형으로 드러나는 과정을 연구하는 학문으로 규정되기에 이르렀다. 토머스 헌트 모건을 비롯한 미국 유전학자들은 슈페만의 연구가 유전자의 역할을 간과했다며 비판하였고, 조지프 니덤과 콘래드 워딩턴은 슈페만-만골트 형성체의 유도 작용을 매개하는 분자를 찾아내고자 했다.
유전자가 발생생물학의 주인공 자리를 차지하는 것을 모든 학자가 반긴 것은 아니었다. 대표적으로 슈페만 자신은 “형성체 물질”을 찾으려는 시도에 회의적이었다. 형성체의 작용을 매개하는 분자의 정체를 밝혀내더라도 “어떻게 해서 배아의 앞뒤축이 그토록 정확하게 정해지는가?” 하는 큰 질문에 대답하는 데에는 도움이 되지 못한다고 생각했던 것이다. 또한 워딩턴은 유전자의 중요성을 누구보다 일찍 인식했으면서도, 유전자가 발생 양상을 결정한다는 관점을 일종의 전성설이라고 보고 반발하였다. 그는 후성발생(epigenesis) 과정에 주목하는 '후성적 풍경(epigenetic landscape)'의 비유를 제안했다. 세포를 언덕 꼭대기에 놓인 공에, 세포의 운명이 나아갈 수 있는 가능성들을 여러 갈래로 나뉘는 골짜기에 비유할 때, 발생이란 공이 골짜기를 따라 언덕을 굴러 내려오는 과정으로 이해할 수 있다는 것이다. 이때 유전자의 역할은 마치 언덕 표면을 아래로 잡아당기는 닻과 같아서, 닻의 위치와 끌어당기는 힘에 따라 언덕이 다양하게 굴곡지는 것으로 상정하였다.
형성체 작용의 생화학적 기제를 밝히려는 니덤과 워딩턴의 시도는 기술의 한계로 말미암아 당대에는 결실을 거두지 못했다. 하지만 이러한 시도의 과정에서 많은 종류의 유기분자가 비슷한 활성을 나타낸다는 사실이 밝혀졌다. 발생에 영향을 미치는 유전자를 처음 밝혀낸 것은 자발적 돌연변이 덕택이었다. 오늘날 유전자 제거 등의 기법으로 유전자 변형 생물을 제작한 후 배아에 이상이 있는지 관찰하는 것은 발생생물학의 핵심 연구 기법으로 자리 잡았다.
《꼬마 한스》("Hänschen klein")는 독일 동요이다. 일본어로 번안되어 《나비야》())라는 제목으로 알려졌으며, 이것이 그대로 한국어로 번역되어 알려졌다. 원곡은 독일 작센주 드레스덴의 교사인 프란츠 비데만(Franz Wiedemann, 1821년~1882년)이 지었다. 원래 내용은 한스라는 남자아이가 집을 떠나 세상을 여행하고 성장해서 집으로 돌아오는 내용의 노래이다. 오늘날에는 축약돼서 떠나지 않는 내용의 가사로 불린다.
&lt;score lang="ABC"&gt;g2 e2 e4 f2 d2 d4 c2 d2 e2 f2 g2 g2 g4&lt;/score&gt;
배색(配色)은 두 가지 이상의 색상을 잘 어울리도록 배치하는 일이다. 이를 평가하는 기준은 다양하지만 색채조화라는 개념이 정립되면서 보편적 원리나 법칙이 있을 것이라는 주장 아래 그것을 밝히려는 연구가 진행되고 있다. 배색은 제품디자인, 환경디자인, 인테리어, 광고/포스터 등 다양한 범위에서 적용되는데 배색에 따라 그 느낌이 다양하게 나타난다. 색채는 그 색이 가지고 있는 고유의 이미지나 성격을 지니고 있는데 예를 들어 붉은 색은 정열,열정, 화 등을 나타낸다. 하지만 각 이미지는 배색에 따라 온화하거나 여성스러운 느낌을, 혹은 무겁고 중후한 느낌 등 그 고유색의 이미지만이 아닌 다양한 느낌을 줄 수 있다.
색상 조화.
색상 조화는 기본적으로 4가지가 있다. 첫 번째는 인접색의 조화가 있는데 이는 색상환에서 양쪽으로 있는 색들의 조화를 말한다. 양쪽에 위치하면서 그 색의 개성과 함께 조화를 만들어주면서 안정감있는 느낌을 준다. 두 번째, 반대색의 조화는 색상환에서 반대되는 위치에 있는 색의 조화를 말한다. 반대색의 동시대비 효과는 서로의 강도를 높여주어 보다 더 역동적이고 쾌적한 느낌을 준다. 실생활에서 예는 자연현상에서 많이 볼 수 있는데 그 중 빨간 열매와 파란 잎의 대비가 이에 해당한다. 세 번째로는 근접 보색의 조화가 있다. 이는 색상환의 반대에 위치한 보색에 근접한 색상과의 조화를 말하는데 보다 더 격조있는 보색 조화의 다양한 효과를 얻을 수 있다. 마지막으로는 등간격 3색의 조화가 있는데 색상환에서 등간격 3색의 배합을 가리킨다. 근접 보색의 배열보다는 더 역동적이고 화려한 원색적인 효과를 가질 수 있다.
색상 요소.
배색 방법.
그라데이션(Gradation) 배색.
3가지 이상의 다색 배색에서 이러한 점진적 변화의 기법을 사용한 배색이다. 이는 색채의 연속적인 배열에 의해 시각적인 유동성을 주고 점진적인 변화의 효과를 얻을 수 있다.
세퍼레이션(Separation) 배색.
색들을 분리시키는 효과를 주는 것으로 흰색, 검정의 무채색에 금색,은색 등의 메탈릭 색을 삽입하면 배색의 미적 효과를 높일 수 있다. 또 이는 두 색의 대비가 지나칠 때 분리색을 삽입하여 조화를 이루게 할 수 있으며 유사한 경우엔 리듬감을 주게 된다.
도미넌트(dominant) 배색.
배색에 일정한 질서를 주어 조화의 효과를 얻는 방법이다. 하나의 배색을 반복하여 다시 배색을 하므로 통일감을 느낄 수 있다.
악센트(Accent) 배색.
단조로운 배색에 반대색을 소량 덧붙임으로써 전체적인 색감을 돋보이도록 하는 배색 기법이다. 대조적인 색상이나 톤을 사용함으로써 강조점을 부각시키고 배색 전체의 효과를 짜임새 있게 한다. 기조색과 강조색의 면적비는 약 7:3, 8:2 등이 좋은 색의 균형을 이루게 한다.
색상과 톤의 배색.
색상은 같게, 명도는 차이를 크게 하는 배색이다. 통일성을 유지하면서 극적인 효과를 준다.
유사색상의 배색과 같고 색조는 동일하게 하는 배색이다. 온화하고 부드러운 효과를 준다.
톤 인 톤 배색과 비슷하며 중명도, 중채도의 다양한 색상을 이용한다. 안정되고 편안한 느낌을 준다.
동일한 색상,명도,채도 내에서 약간의 차이를 이용한 배색방법이다. 색의 차이는 미묘하나 부드럽고 안정된 분위기를 주며 톤 온 톤 배색과 비슷하나 변화폭이 매우 작다.
까마이외 배색과 비슷하나 주위의 톤으로 배색하는 차이점이 있다. 이는 색상과 톤에 약간의 변화를 줌으로써 편안하고 부드러운 느낌을 준다.
다색상(Multi Color) 배색.
비콜로(Bicolore) 배색.
하나의 면을 2가지 색으로 나누는 배색이다. 흰색과 vivid한 톤의 컬러의 사용으로 분명한 대비효과와 단정한 느낌을 준다.
트리콜로(Tricolore) 배색.
세 가지 색을 이용하여 긴장감을 주기 위한 배색으로 하나의 면을 3가지로 나눈다. 색상이나 톤의 명확한 대조가 요구되며 흰색과 vivid톤의 컬러의 사용으로 강렬하고 안정감높은 배색을 할 수 있다.
자가잉도()는 미얀마의 북서부에 위치하는 행정 구역이다. 북쪽으로 인도의 나갈랜드주, 마니푸르주, 동쪽으로 꺼친주, 샨주, 만덜레도, 남쪽으로 머궤도, 서쪽으로 인도와 친주에 접한다. 수도는 자가잉이다.
사가잉도에 처음 살았던 사람들은 서기 1세기의 쀼족이다. 버마족은 9세기에 고지 미얀마로 처음 이주해왔다. 이 지역은 11세기 중반에 현재의 미얀마 전체를 지배한 버간 왕국의 아나우라타 왕(1044~1077) 때 확실히 버간의 영역이 되었다.
1287년에 버간이 멸망한 후에 고지 미얀마의 북서쪽 일부는 버마족화된 샨족왕이 지배하는 사가잉 왕국(1315~1364)의 통치하에 놓여졌다. 이 지역은 1364~1555년까지는 잉와 왕국, 1555~1752년까지는 따웅우 왕조의 지배를 받았다. 이후 1772~1885년까지는 꼰바웅 왕조를 지배를 받았고 1885년 이후에는 영국령이 되었다. 1948년에 버마족이 독립한 후에 이 지역은 사가잉도가 되었다.
8개의 군으로 구성된다.
버마족이 만덜레-미찌나 철도를 따라 중앙 건조 지역의 인구의 대다수를 차지한다. 샨족은 친뒨강 상류에 살고 있다. 북서쪽 산맥의 북쪽에는 나가족, 남쪽에는 친족도 상당 수 살고 있다.
농업이 중요한 부분을 차지한다. 주요 작물은 쌀로, 경작지의 대부분을 차지한다. 다른 작물로는 밀, 참깨, 땅콩, 면화, 담배가 있다. 사가잉은 미얀마의 주요 밀 산지로 나라 전체 생산량의 80% 이상을 차지한다. 임업은 친드윈 강 상류의 중요한 산업으로 티크나무와 기타 활엽수가 생산된다. 광물로는 금, 석탄, 소금과 약간의 석유가 있다. 산업으로는 방직, 구리 정련, 금 제련과 디젤 공장이 있다. 구에는 많은 쌀, 식용 기름, 면화 제재소와 직조 공장이 있다. 지역 산업으로 토기, 은그릇, 청동기, 철기와 칠기를 생산한다.
에야워디강과 친뒨강의 수운이 많이 사용된다. 도로와 철도 교통은 열악한 편이다.
&lt;검은 고양이 네로&gt;는 동요이다. 1969년에 이탈리아의 동요 콘테스트인 제11회 제키노 도로에서 3위를 수상한 &lt;난 검은 고양이가 갖고 싶었어(Volevo un gatto nero)&gt;가 원곡이다.
일본에서는 1969년에 미나가와 오사무(당시 6세)가 부른 번안곡 &lt;검은 고양이 탱고()&gt;가 오리콘 차트 1위를 차지할 정도로 히트를 쳤다고 한다.
대한민국에서는 1970년에 홍현걸이 일본 곡을 편곡·번안한 것을 박혜령이 불러서 유명해졌으며 1995년에 듀오 그룹인 터보가 리메이크해서 불렀다.
변성(變性, )은 단백질이나 핵산이 강한 산이나 염기, 열, 농축된 무기염, 유기용제(알코올 또는 클로로포름), 방사선과 같은 일부 외부 자극이나 화합물을 적용함으로써 본래의 상태에 존재하는 2차 구조, 3차 구조, 4차 구조를 상실하는 과정이다. 살아있는 세포의 단백질이 변성되면 세포 활성의 파괴 및 세포 자살을 초래한다. 단백질 변성은 세포 자살의 결과이다. 변성 단백질은 순응적 변화 및 용해력 손실에서부터 소수성 그룹의 노출에 의한 집계에 이르기까지 광범위한 특성을 나타낼 수 있다. 변성 단백질은 3차원 구조를 잃기 때문에 기능을 할 수 없다.
단백질 접힘은 구상 단백질이나 막 단백질이 제대로 작동할 수 있게 하는 열쇠와 같은 과정이다. 단백질이 작동하려면 올바른 모양으로 접혀야 한다. 그러나 접힘에서 큰 역할을 하는 수소 결합은 약해서 열, 산도, 다양한 염 농도 및 단백질을 변성시킬 수 있는 다른 자극 요인에 의해 쉽게 영향을 받는다.
단백질 변성의 예.
음식을 조리할 때 일부 단백질이 변성된다. 이것이 삶은 달걀이 단단해지고 요리된 고기가 단단해지는 이유이다.
단백질을 변성시키는 전형적인 예는 달걀 흰자에서 유래하는데, 이것은 일반적으로 물에 있는 달걀 알부민이다. 신선한 달걀 흰자는 투명하고 액체의 상태이다. 하지만 열을 가하게 되면 불투명하게 되어 상호 연결된 고체 덩어리를 형성한다. 변성은 화학 물질에 대해서도 동일한 변형이 이루어질 수 있다. 달걀 흰자에 아세톤을 붓는 것 또한 달걀 흰자를 반투명하고 견고하게 만든다. 두부와 우유에 형성되는 표면은 변성 단백질의 또 다른 일반적인 예이다. 세비체로 알려진 차가운 전채는 열이 없는 산성 감귤 마리네이드에서 생선과 조개류를 화학적으로 조리하여 제조된다.
단백질 변성.
단백질 또는 폴리펩타이드는 아미노산의 중합체다. 단백질은 유전자에 있는 코돈에 의해 암호화 된 RNA를 읽고 번역으로 알려진 과정에서 유전자 조작으로부터 필요한 아미노산 조합을 조립하는 리보솜에 의해 생성된다. 이 번역 후 수정 과정이 완료되면 단백질이 접히기 시작하고(때로는 자발적으로, 때로는 효소 보조와 함께), 단백질의 소수성 원소가 구조물 안 깊숙이 묻히고 수성 원소는 결국 바깥으로 나오게 된다. 단백질의 최종 모양에 따라 단백질이 환경과 상호 작용하는 방식이 결정된다.
단백질 접힘은 단백질 내에서 상당한 양의 약한 분자 내 상호 작용(소수성 결합, 정전적 인력, 반데르발스 힘)과 단백질-용매 상호 작용 사이의 균형으로 구성된다. 결과적으로 이 과정은 단백질이 존재하는 환경 상태에 크게 의존한다. 이러한 환경 조건에는 온도, 염도, 압력 및 관련 용매가 포함되며 이에 국한되지 않는다. 결과적으로 극심한 자극(열, 방사선, 높은 무기염 농도, 강산 및 염기)에 노출되면 단백질의 상호 작용을 방해하고 변성을 초래할 수 있다.
단백질이 변성되면 2차 구조와 3차 구조는 변경되지만 아미노산 사이의 1차 구조의 펩타이드 결합은 손상되지 않은 채로 남아있는다. 하지만 단백질의 모든 구조적 수준이 그 기능을 결정하기 때문에 단백질이 변성되면 더 이상 그 기능을 수행할 수 없다. 이것은 구조화되지 않은 단백질과 대조적이며, 이들은 본래의 상태로 펼쳐지지만 여전히 기능적으로 활성이며 생물학적 표적에 결합할 때 접히는 경향이 있다.
기능 상실.
대부분의 생물학적 기질은 변성될 때 생물학적 기능을 상실한다. 예를 들어 효소는 활성 자리와 더 이상 결합할 수 없고 기판의 전이 상태를 안정시키는 데 관여하는 아미노산 잔류물이 더 이상 그렇게 할 수 있는 위치에 있지 않기 때문에 효소의 활동이 손실된다. 변성 과정과 그에 관련된 활동 손실은 이중분극간섭법(Dual-Polarization Interferometry), 원이색법(Circular Dichroism, CD), QCM-D(Quartz Crystal Microbalance with Dissipation monitoring), MP-SPR(Multi Parametric- Surface Plasmon Resonance)과 같은 기술을 사용하여 측정할 수 있다.
중금속은 단백질의 수행하는 기능 및 활성을 방해하는 것으로 알려져 있다. 중금속은 전이 금속과 선택된 양의 준금속으로 구성된 범주에 속한다는 점에 유의해야 한다. 이러한 금속은 고유의 형태로 접힌 단백질과 상호 작용할 때 생물학적 활동을 방해하는 경향이 있다. 이 간섭은 여러 방식으로 수행될 수 있다. 이들 중금속은 단백질에 존재하는 기능성 곁사슬과 복합체를 형성하거나 유리 티올(Free Thiols)에 대한 결합을 형성할 수 있다. 중금속은 또한 단백질에 존재하는 아미노산 곁사슬을 산화시키는 역할을 한다. 이와 함께 금속 단백질과 상호 작용할 때 중금속은 주요 금속 이온을 분해하고 대체할 수 있다. 결과적으로 중금속은 접힌 단백질을 방해하여 단백질 안정성과 활성을 강하게 억제할 수 있다.
가역성과 비가역성.
단백질 변성의 대부분은 가역적이다(변성 원인이 제거될 때 단백질은 원래 상태로 회복될 수 있음). 이 과정을 원형 회복(Renaturation)이라고 한다. 이러한 이해는 단백질이 이들의 본래 상태를 가정하는 데 필요한 모든 정보가 단백질의 1차 구조에 있다는 개념으로 이어졌다.
단백질 변성은 비가역적일 수도 있다. 이 비가역성은 일반적으로 열역학적 비가역성이 아닌 동역학이며, 일반적으로 단백질이 접힐 때 더 낮은 자유 에너지를 갖기 때문이다. 동역학적 비가역성을 통해 단백질이 국소적으로 최소로 고정되어 있다는 사실은 비가역적으로 변성된 후에 단백질이 다시 접히는 것을 막을 수 있다.
pH로 인한 단백질 변성.
단백질 변성은 아미노산과 그 잔류물에 영향을 줄 수 있는 pH의 변화에 의해 야기될 수도 있다. 아미노산의 이온화 가능한 그룹은 pH 변화가 발생할 때 이온화 될 수 있다. 산성 또는 염기성인 조건으로의 pH 변화는 단백질 펼침을 유도할 수 있다. 산에 의한 단백질 펼침은 pH 2~5 사이에서 발생하며, 염기에 의한 단백질 펼침은 보통 pH 10 이상에서 일어난다.
핵산 변성.
핵산(RNA 및 DNA 포함)은 전사 또는 DNA 복제 동안 중합 효소에 의해 합성된 뉴클레오타이드 폴리머이다. 백본(Backbone)의 5' 말단→3' 말단 방향으로 합성 후, 질소성 염기는 수소 결합을 통해 서로 상호 작용할 수 있다. 뉴클레오타이드 사이의 수소 결합이 파괴될 때 핵산 변성이 발생하고, 이전에 결합되어 있던 가닥이 분리된다. 예를 들어 고온으로 인한 DNA 변성은 왓슨과 크릭 염기 쌍의 붕괴와 이중 가닥 나선이 두 개의 단일 가닥으로 분리된다. 핵산 가닥은 "정상적인" 조건을 회복할 때 재결합이 가능하지만 복구가 너무 빨리 일어나면 핵산 가닥이 불완전하게 재발하여 염기의 부적절한 결합을 초래할 수 있다.
DNA 복제, 전사, DNA 수선 또는 단백질 결합과 같은 생물학적으로 중요한 메커니즘이 발생하는 경우 이중 나선을 열기 위해 DNA의 역평행 가닥 사이의 비공유 상호 작용이 끊어질 수 있다. 부분적으로 분리된 DNA의 영역은 변성 기포(Denaturation Bubble)로 알려져 있으며, 이는 염기쌍의 분리를 통한 DNA 이중 나선보다 구체적으로 정의될 수 있다.
변성 기포의 열역학을 설명하려고 시도한 첫 번째 모델은 1966년에 도입된 폴란드-체라가 모델이다. 이 모델은 온도에 따른 DNA 가닥의 변성을 설명한다. 온도가 증가함에 따라 왓슨과 크릭 염기쌍 사이의 수소 결합이 점점 교란되어 변성 루프가 형성되기 시작한다. 그러나 폴란드-체라가 모델은 DNA 서열, 화학 성분, 강성 및 비틀림의 혼란스러운 영향을 설명하지 못하기 때문에 기본 개념으로 간주된다.
최근의 열역학적 연구에 따르면 단일 변성 기포의 수명은 1 마이크로 초에서 1 밀리 초 사이인 것으로 추론된다. 이 정보는 확립된 시간 규모의 DNA 복제 및 전사에 기초한다. 현재 변성 기포의 열역학적 세부 사항을 보다 완전하게 밝히기 위해 생물리 및 생화학적 연구가 수행되고 있다.
화학 물질로 인한 변성.
DNA 변성은 가장 보편적으로 열로써 일어난다. 열에 의한 변성 외에 포름아마이드, 구아니딘, 살리실산나트륨, DMSO(다이메틸설폭사이드), 프로필렌 글리콜, 요소와 같은 다양한 화학 작용제를 통해 변성이 일어난다. 화학적 변성제는 기존의 질소 염기쌍을 갖는 수소 결합 공여체 및 수용체와 경쟁함으로써 융해온도(Tm)를 낮춘다. 일부 화학제는 실온에서 변성을 유도한다. 예를 들어 알칼리성 물질(예: 수산화 나트륨)은 pH를 변화시키고 수소 결합 기여 양성자를 제거함으로써 DNA를 변성시키는 것으로 나타났다. 이들 화학제는 전기 영동 이동성에 대한 핵산 형태의 영향을 제거하기 위해 핵산 변성을 촉진시키는 변성 구배 젤 전기영동(DGGE)을 제조하는데 사용되어 왔다.
포름아마이드 변성 핵산의 광학 활성(광의 흡수 및 산란) 및 유체 역학적 특성(번역 확산, 침강 계수, 회전 상관 시간)은 열 변성 핵산과 유사하다. 따라서 원하는 효과에 따라 화학적으로 변성시키는 DNA는 열에 의해 유발된 변성보다 핵산을 변성시키기 위한 절차를 제공할 수 있다.
공기로 인한 변성.
대기 중의 성분인 질소 및 산소와 같은 적은 전기 음성도를 가지는 분자는 주변 분자가 수소 결합에 참여하는 능력에 상당한 영향을 미친다. 이들 분자는 수소 결합 공여체에 대한 주변 수소 결합 수용체와 경쟁하여 수소 결합 차단제로서 작용하고 환경에서 주변 분자 사이의 상호 작용을 약화시킨다. DNA 이중 나선의 역평행 가닥은 왓슨과 크릭 염기쌍 사이의 수소 결합에 의해 비공유적으로 결합된다. 따라서 질소와 산소는 공기에 노출 될 때 DNA의 완전성을 약화시킬 가능성을 유지한다. 결과적으로 공기에 노출된 DNA 가닥은 더 낮은 융해온도를 가지는데 더 적은 힘을 필요로 한다.
실험실에서의 실험은 핵산 가닥의 분리 능력에 의존한다. 핵산 변성의 특성을 이해함으로써 다음과 같은 실험 방법이 개발되었다.
변성제.
단백질 변성제.
염기.
염기는 산과 유사하게 작동한다. 그들은 다음을 포함한다.
용제.
가교제.
촉매제.
이황화 결합 환원제.
핵산 변성제.
화학제.
다음 인물의 호이다.
자가잉()은 미얀마의 자가잉도의 수도이다. 에야워디강의 맞은 편으로 만덜레에서 남서쪽으로 20km 떨어져 있다. 인구는 약 30만 명이다.
자가잉은 종교와 수도원의 중심지로, 수많은 불교 수도원이 있다. 강을 따라 달리는 산맥의 언덕에는 수많은 탑과 사원이 있다. 순우뿐냐신 사원은 240m의 언덕 위에 있고 층계로 연결된다.
버간 왕조가 멸망한 지 얼마 되지 않은 1315년에 어띤커야왕이 세워 50년 동안 자가잉 왕국의 수도 역할을 했다. 자가잉은 1760~1764년에 잠시 다시 수도가 되기도 했다.
영국인들은 자가잉과 만덜레를 연결하는 어와다리를 건설했다. 관광객들은 만덜레에서 일일 여행지로서 자가잉을 많이 방문한다.
배아줄기세포(Embryonic stem cell, ES cells)는 배반포의 내부세포괴에서 유래한 만능성 줄기세포로, 초기 착상 전 배아이다. 수정 후 인간의 배아는 4-5달 후 배반포를 형성하며, 그 때 배아는 50-150개의 세포로 구성된다. 배반포의 안쪽에는 내세포괴라고 하는 세포들의 덩어리가 있는데, 이 세포들은 세포분열과 분화를 거쳐 배아를 형성하고, 배아는 임신기간을 거치면서 하나의 개체로 발생하게 된다. 이 과정에서 내세포괴의 세포들이 혈액, 뼈, 피부, 간 등 한 개체에 있는 모든 조직의 세포로 분화하게 된다. 때문에 배아 단계에서 추출한 줄기세포는 뼈, 간, 심장 등 장기로 발전할 수 있는 만능세포라고 불린다.
배아줄기세포로 각종 난치병 치료에 쓰이는 장기 세포를 시험관에서 무한정 만들어 이식할 수 있다면 인류의 꿈인 무병장수가 실현될 수 있다. 기증된 장기가 부족한 현실에서 꼭 필요한 기술이다. 현재 백혈병, 파킨슨병, 당뇨병 등에 걸린 환자에게 장애가 생긴 세포를 대신하는 정상 세포를 외부에서 배양, 주입하여 치료하려는 시도가 행해지고 있다.
또한 무엇보다도 불임부부에게 새로운 희망을 줄 수 있다. 즉 성세포(정자)에 문제가 있어서 정상적인 방법으로는 수정이 불가능한 부부를 위해 여러 가지 방법들이 강구되어 왔지만 체세포핵 이식술을 이용하면 정자가 없이도 수정이 가능하므로 이 문제를 완전히 다른 차원에서 해결할 수 있는 길이 열린다. 수핵 세포질로 어머니의 난자를 이용하고 세포핵으로 어머니, 혹은 아버지의 체세포를 이용한다면 어머니와 꼭 닮은 딸, 혹은 아버지와 꼭 닮은 아들을 낳을 수도 있는 것이다. 또 수정란의 배 분리 기술을 이용하면 자궁에 이식하기 전에 수정란을 검사하여 결함이 있는 것을 걸러 내거나 혹은 그 유전자만을 교정하여 원하는 건강한 아기를 얻을 수 있다.
초기 포유류 배아의 배반포 단계로부터 유래한 배아줄기세포는 모든 다른 세포 유형으로 분화할 수 있는 능력과 번식 능력에 의해 구별된다. 배아줄기세포의 특성은 일반적인 핵형을 가지고, 높은 텔러머라제 활성을 유지하며, 장기적으로 증식할 수 있는 능력을 가진다.
만능성.
내부세포괴의 배아줄기세포는 만능성이며, 이는 배아줄기세포가 원시외배엽을 발생하기 위해 분화할 수 있고, 이는 궁극적으로 낭배형성 동안 3가지 주요 배엽의 파생물인 : 외배엽, 내배엽 및 중배엽으로 분화된다. 배아줄기세포는 성인 신체에 220가지 이상의 각각 세포 유형이 있다. 만능성은 성인에 있는 성체줄기세포와 배아줄기세포를 구별한다. 배아줄기세포는 신체의 모든 세포 유형을 발생할 수 있는 반면, 성체줄기세포는 다능성 줄기세포이며, 오직 제한된 수의 세포 유형으로만 생산할 수 있다. 배아줄기세포의 만능성을 시험관 내에서 이용할 수 있다면, 그것은 사실상 세포 또는 조직 형태를 도출하는 수단일지도 모른다. 이것은 연령, 질환 또는 외상으로 인한 조직의 손상 또는 기능 상실을 초래하는 조건에 대한 다양한 새로운 치료법을 제공한다.
2012년 노벨 생리학·의학상은 John B. Gurdon과 Shinya Yamanaka 공동 연구로 성체 세포는 만능성으로 재프로그램 될 수 있다는 발견에 기인하였다.
게다가 정의된 조건 하에, 배아줄기세포는 미분화 상태에서 자신을 무기한으로 증식할 수 있고, 분화하기 위해 적절한 신호가 제공될 때, 전구세포 형성을 통해 거의 모든 성체 세포 표현형으로의 능력을 가진다. 배아줄기세포는 지속적인 실험과 임상적인 사용을 위해 자신을 무한하게 생산할 수 있기 때문에, 이는 배아줄기세포가 연구와 재생의학 모두를 위해 유용한 도구로 사용될 수 있게 한다.
자가 재생에 대한 배아줄기세포의 가소성과 잠재적인 무한 능력 때문에, 부상 또는 질병 후에 배아줄기세포 치료법은 재생의학과 조직대체를 위해 제안되었다. 잠재적으로 만능성 줄기세포로 치료될 수 있는 질환은 혈액과 관련된 면역 체계의 유전적 질환, 암 및 장애, 소아형 당뇨, 파킨슨병, 실명 및 척추부상 등을 포함한다. 줄기세포 치료의 윤리적인 문제 이외에 동종 줄기세포 이식에 관련된 이식편대숙주병의 기술적 문제점이 있다. 그러나 조직 접합성과 관련된 이러한 문제는 자가 기증자 성체줄기세포와 치료용 복제를 사용하여 해결될 수 있다. 체세포 핵 이식(SCNT)이라는 방법에 따라 행해져 치료 복제는 미토콘드리아 DNA (mDNA의) 변이된 질환에 대한 유리한 경우가 있다.
정의된 요소와 체세포의 재프로그래밍하여 더 최근에는 세포 은행 또는 줄기에 이용된다. 배아줄기세포는 기증자 조직 부족문제를 극복하고, 또한 수용자의 면역접합성을 갖는 세포를 만듦으로써 문제를 극복할 수 있다는 희망을 제공한다. 배아줄기세포의 다른 잠재적인 사용은 초기 인간 발달의 조사, 유전자 질환의 그리고 독성 검사를 위한 체외 실험 시스템을 포함한다.
2002년 PNAS 실린 기사에 따르면, “인간 배아줄기세포는 다양한 세포 유형으로 분화할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 그러므로, 이식 혹은 조직 공학용 세포의 원천으로서 유용할 수 있다.”
현재 연구는 배아줄기세포를 세포 대체 요법으로 사용하기 위해 다양한 세포 유형으로 구별하는 것에 중점을 두고 있다(CRTs). 현재 있거나 개발 중인 세포 유형 중 일부는 심근 세포(CM), 신경 세포, 간 세포, 골수 세포, 섬 세포 및 내피 세포를 포함한다. 그러나, 배아줄기세포로부터 그러한 세포 유형의 기원은 장애물 없이는 불가능하다. 따라서 현재 연구는 이 장벽을 극복하는데 중점을 두고 있다.
게다가, 미래에는 장기 이식의 중요한 대안이 되고, 배아줄기세포는 독성학 분야 및 저분자의약품으로 개발될 수 있는 신물질을 밝히기 위한 세포 검진으로 사용되고 있다. 연구 결과는 배아줄기세포로부터 얻은 심근세포는 약물 반응에 대해 실험하고, 독성 프로파일을 예측하기 위해서 시험관 모델에서 검증된 것을 보여줬다. 배아줄기세포에서 유래된 심근세포는 약리학적 자극에 반응하는 것으로 나타났으므로, 다형성심실빈맥 같은 심장 독성을 평가하기 위해서 사용할 수 있다.
또한 배아줄기세포에서 유래된 간세포는 신약개발의 전임상 단계에서 사용될 수 있는 유용한 모델이다. 그러나, 배아줄기세포로부터 간세포의 발생은 어려운 것으로 밝혀졌고, 이것은 약물대사를 시험하는 능력을 저해한다. 그러므로, 현재 연구는 안정된 단계Ⅰ과 Ⅱ 효소 활성을 갖는 완전한 기능성 배아줄기세포 유래 간세포를 설립하는데 초점을 맞추고 있다.
연구자들은 또한 배아줄기세포를 파킨슨병 치료에 사용할 수 있다는 희망을 가지고 도파민 생산하는 세포로도 구분했다. 최근 건강한 난모세포에 후각 초성화 세포를 체세포 핵 치환한 후의 배아줄기세포 발생은 신경변성질환에 권장되었다. 배아줄기세포는 또한 자연 살해 세포(NK 세포)와 뼈 조직으로 분화되어왔다. 당뇨병에 대한 대체 치료법을 제공하기 위해 배아줄기세포가 포함된 연구도 진행 중이다. 예를 들어, D’Amour "et al."은 배아줄기세포를 인슐린 생산 세포로 분화시킬 수 있었고, 하버드 대학의 연구자들은 배아줄기세포로부터 췌장 베타 세포를 대량으로 생산 할 수 있었다.
이 문제를 해결하기 위한 몇 가지 새로운 연구가 시작되었다. 이것은 세포를 유전적으로 조작하거나 최근에는 산전유전학진단(PGD)에 의해 확인된 질병 세포주를 얻음으로써 행해져 왔다. 이 접근법은 취약 X 증후군, 낭포성 섬유증 및 믿을만한 모델 시스템이 없는 다른 유전병 같은 장애를 연구할 때 매우 유용할 수 있다.
배아와 세포 유전학(유전자 세포학)을 전문으로 연구하는 러시아 계 미국인 의학 연구원인 Yury Verlinsky는 일반적인 양수 검사보다 한달 반 앞당겨 유전자 및 염색체 질환을 결정하는 산전 진단 테스트 방법을 개발했다. 이 기술은 현재 많은 임산부 및 예비 부모, 특히 유전적 기형 병력이 있거나 유전학적으로 관련된 질환의 위험이 높은 35세 이상의 여성에게 사용된다. 또한, 부모가 유전적 장애가 없는 배아를 선택할 수 있게 함으로써, 무병 후손의 세포를 사용하여 이미 유사한 장애와 질병을 가진 동기의 삶을 피할 수 있게 한다.
과학자들은 인간 배아 줄기 세포를 유도하는 새로운 기술을 개발했다. 상실배와 전체 배반포를 포함한 배아의 다른 출처로부터 정상 배아줄기세포주들이 확립되었다. 이 결과는 연구자들이 다른 유전적 기형을 가진 배아로부터 배아줄기세포주를 만들 수 있게 한다.; 따라서, 질병 진행을 저해할 수 있는 분자 수준의 메커니즘을 찾을 수 있다. 유전적 및 염색체 기형을 가진 배아에서 유래한 배아줄기세포주는 유전적 결함의 경로를 이해하는데 필요한 데이터를 제공한다.
기증자 환자는 하나의 결함 유전자 복제본과 하나의 정상 복제물을 얻으며, 이 두 사본 중 하나만 복제에 사용된다. 2개의 정상적인 복제본을 가지는 배아 줄기 세포에서 발생한 난자 세포를 선택함으로써, 연구자들은 다양한 질병에 대한 다양한 치료법을 발견할 수 있다. 이 이론을 테스트하기 위해 McLaughlin 박사와 그의 동료 중 일부는 처녀 생식 배아 줄기 세포가 탈라세미아 매개물이 있는 마우스 모델에서 사용될 수 있는지 여부를 조사했다. 이 질병은 유전되는 혈액 질환으로서, 헤모글로빈이 부족하여 빈혈을 야기하는 질병이다. 사용된 마우스 모델에 결함이 있는 유전자 복제본이 하나가 있었는데, 질병에 걸린 마우스에 있는 미수정 난자로부터 배아줄기세포를 채취하였고, 건강한 헤모글로빈 유전자만 포함하는 줄기세포가 식별되었다. 건강한 배아 줄기 세포주는 보균자 마우스에 이식된 세포로 전환되었다. 5주 후, 이식 실험 결과, 이 보균자 마우스는 정상적인 혈구 수와 헤모글로빈 수치를 보였다.
DNA 손상 복구.
분화된 체세포와 배아줄기세포는 DNA 손상을 처리하기 위해 다른 전략을 사용한다. 예를 들어,체세포의 한 유형인 인간 포피 섬유 아세포는 모든 세포주기 단계에서 이중 가닥 파손을 복구하기 위한 경로로서 오류가 발생하기 쉬운 DNA 복구 과정인 비상동말단부착을 사용한다. 그 오류가 발생하기 쉬운 성질 때문에, 비상동말단부착은 세포의 복제 자손에 돌연변이를 일으키는 경향이 있다.
배아줄기세포는 이중 가닥 파손을 다루기 위해 다른 전략을 사용한다. 배아줄기세포는 생식세포계열의 세포를 포함하여 생물체의 모든 세포 유형을 생성하기 때문에, 잘못된 DNA 복구로 인해 배아줄기세포에서 발생하는 돌연변이는 분화된 체세포에서 보다 더 심각한 문제이다. 결과적으로, DNA 손상을 정확하게 복구하기 위해서는 배아줄기세포에서 강력한 메커니즘이 필요하고, 복구가 실패하면 DNA가 손상된 그 세포를 제거하는 것이 필요하다. 따라서, 마우스 배아줄기세포는 주로 이중 가닥 파손을 고치기 위해서 높은 정확도의 상동 재조합 회복을 사용한다. 이러한 유형의 수리는 S 단계 동안 형성되는 두 자매 염색체의 상호작용에 의해 결정되며, 세포 주기의 G2 단계 동안 같이 존재한다. 상동 재조합 회복은 다른 자매 염색체의 온전한 정보를 사용하여 자매 염색체의 이중 가닥 파손을 정확하게 복구할 수 있다. 세포 주기의 G1기(즉, 다음 복제 단계드 이전이지만 중기/세포 분열 이후)의 세포는 각 염색체의 단 하나의 복제본을 갖는다(즉, 자매 염색체는 존재하지 않는다). 마우스 배아줄기세포에는 G1 관문이 없으며, DNA 손상을 입으면 세포주기가 정지되지 않는다. 오히려 그들은 DNA 손상에 대한 반응으로 프로그램된 세포 사멸(apoptosis)을 겪는다. 세포 사멸은 돌연변이와 암 진행을 방지하기 위해서 DNA 손상된 세포를 제거하는 이중 안전 장치 전략으로 사용될 수 있다. 이 전략과 일치하게, 마우스 배아줄기세포는 동질 유전자형의 마우스 체세포보다 돌연변이 빈도가 약 100배 낮다.
치료를 위해 배아줄기세포를 환자에게 이식할 수 있다는 것에 대한 주요한 우려는 기형종을 포함한 종양을 형성하는 능력이다. 안전 문제로 FDA는 최초의 배아줄기세포 임상시험(아래 참조)을 보류했으나, 종양은 관찰되지 않았다.
잠재적 임상 용도를 위해 배아줄기세포의 안전성을 향상시키는 주요 전략은 종양을 유발하는 능력을 감소시키거나 제거한 특정 세포 유형(예 : 뉴런, 근육, 간 세포)으로 분화시키는 것이다. 분화 후, 세포를 추가 정제하기 위해 유동 세포 계수법에 의해 분류한다. 배아줄기세포는 유전적으로 암과 관련된 c-Myc 같은 유전자로 변형되지 않기 때문에, 본질적으로 유도만능줄기세포보다 안전할 것으로 예측된다. 그럼에도 불구하고, 배아줄기세포는 매우 높은 수준의 유도만능줄기세포 유도 유전자를 발현하며, Myc을 포함한 이 유전자들은 배아줄기세포의 자가 재생 및 만능성에 필수적이다. 그리고, c-Myc 발현을 제거함으로써 안전성을 향상시킬 수 있는 잠재적 전략은 세포의 줄기세포능을 보존하기 어려울 것이다. 그러나, N-Myc 및 L-Myc은 c-Myc 대신에 유도만능줄기세포를 유사한 효율로 유도하는 것으로 확인되었다.
1964년 Lewis Kleinsmith and G. Barry Pierce Jr.는 생식세포에서 유래된 것으로 알려진 종양인 기형암종으로부터 한 세포를 분리하였다. 기형암종으로부터 분리한 세포들은 세포배양을 통해 줄기세포로 복제되고 자라서 지금은 배아암종(EC) 세포로 알려져 있다. 비록 형태학 및 분화 가능성(전분화능)의 유사성은 초기 마우스 발달을 위한 시험관 모델로서 배아암종세포의 이용을 유도하였지만, 배아암종세포는 유전적 변이와 종종 기형암종의 발생동안 축적된 비정상적인 핵형을 가진다. 이러한 유전적 비정상은 내부세포괴로부터 직접 만능성 세포를 배양할 필요성을 강조했다.
1981년 배아줄기세포는 마우스 배아에서 독집적으로 두 그룹으로 나뉘었다. 자궁에서 마우스 배아를 배양하여 세포 수를 증가시키고, 이들 배아의 배아줄기세포를 유도할 수 있는 새로운 기술을 케임브릿지 대학교 유전학과의 Martin Evans와 Matthew Kaufman은 7월 1일에 발표하였다. 샌프란시스코 캘리포니아 대학 해부학과의 게일 R 마틴 (Gail R. Martin)은 12 월에 그녀의 논문을 발표하고 “배아줄기세포”라는 용어를 만들었다. 그녀는 배아가 시험관 모델에서 배양될 수 있다는 것 과 배아줄기세포는 이 배아에서 추출할 수 있음을 보여주었다. 1998년 위스콘신-매디슨 대학(University of Wisconsin-Madison)의 제이슨 톰슨(James Thomson)이 이끄는 연구원들은 처음으로 세포 배양에서 인간 배아 줄기 세포를 분리 및 성장시키는 기술을 처음으로 개발했을 때, 큰 전환점이 발생하였다.
임상 시험.
2009년 1월 23일, 인간배아줄기세포에서 파생된 희돌기교세포(뇌와 척추의 세포 유형)를 척수 손상 환자들에게 이식하는 1 단계 임상시험은 미국식품의약국(FDA)으로부터 승인을 받았는데, 이것은 세계 최초의 인간 대상의 인간배아줄기세포 실험이다. 과학적 발전을 이끈 이 연구는 캘리포니아 대학의 Hans Keirstead와 그 동료들 그리고 Irvine에 의해 진행되었으며, Michael D. West 박사에 의하여 설립된 CA(California) Menlo Park의 Geron Corporation의 지원을 받았다. 1단계 임상시험은 반흔 조직이 형성되기 전에 세포가 주입되어야 하기 때문에, 임상시험 시작 2주 전에 부상을 입은 약 8 ~10명의 하반신 불수 환자들을 등록하도록 설계되었다. 연구진들은 세포를 주입하는 것이 환자를 완치하는 것과 기동성을 복구시키는 것이 기대되지 않는다는 것을 강조하였다. 설치류 실험 결과들을 토대로, 연구진들은 수초의 복원과 발생 할지도 모르는 이동도의 증가를 추측하였다. 이 첫 번째 실험은 주로 이 절차의 안정성을 시험하기 위해 고안되었고, 만약 모든 것이 잘 진행된다면, 더 심각한 장애를 가진 사람들이 포함된 미래 연구로 이어질 것으로 기대되었다. 이 실험은 치료를 받은 여러 쥐 모델에서 소수의 낭포 발견에 대해 미국식품의약국의 우려로 2009년에 중단되었지만, 2010년 7월 30일에 재개되었다.
2010년 10월에 연구진은 애틀란타의 Shepherd Center에서 첫 번째 환자에게 ESTs를 등록하고 관리했다. 줄기세포 치료의 창시자 Geron Corporation은 줄기세포가 복제되고 GRNOPC1치료가 성공 또는 실패 여부를 평가하는데 수개월이 걸릴 것으로 추정했다.
2011년 11월 Geron은 재정적인 이유로 줄기세포 연구를 중단하고 실험을 멈췄지만, 기존 환자들을 지속적으로 모니터링하고 그들의 연구를 지속할 수 있는 파트너를 찾는 시도를 계속할 것이라고 발표했다. 2013년에 CEO Dr. Michael D. West가 운영하는 BioTime(AMEX: BTX)은 척추 손상 연구에 대한 Geron의 배아줄기세포 기반의 임상시험을 재개하겠다는 공식적인 의사와 Geron의 줄기 세포 자산을 인수하였다.
BioTime의 자회사인 Asterias Biotherapeutics (NYSE MKT: AST)는 California Institute for Regenerative Medicine (CIRM)로부터 척수 손상에 대한 세계 최초의 배아줄기세포기반의 인간 임상시험 연구를 재개하기 위하여, California Institute for Regenerative Medicine (CIRM)으로부터 1,430만 달러의 전략적 제휴 액수가 승인되었다. 캘리포니아의 공적 자금의 지원을 받는 CIRM은 줄기 세포 관련된 연구 개발에 최대 자금 제공자이다.