줄기세포는 '자가재생 능력'과 '분화 능력'이라는 특성을 가지고 있으며, 증식과 분화는 세포 내부적인 요소와 외부 환경 신호의 상호작용을 통해 정교하게 조절되는 것입니다.
먼저 줄기세포는 세포 주기를 엄격하게 조절하여 자가재생 능력을 유지합니다.
특히 G1기(성장기)는 줄기세포의 분화 운명을 결정하는 중요한 시점으로 알려져 있으며, 특정 단백질과 억제 단백질의 복합적인 작용을 통해 세포 주기의 진행이 조절됩니다.
그리고 줄기세포는 주변 세포나 환경으로부터 다양한 신호 물질을 받아들여 증식과 분화를 조절합니다. 예를 들어, Activin/Nodal과 같은 발생에 중요한 신호 전달 경로나 mTOR, JAK-STAT 신호 전달 경로는 줄기세포의 운명에 큰 영향을 미치게 되죠.
또한 줄기세포는 특정 미세 환경인 '니쉬' 안에서 생존하며 조절됩니다. 니쉬를 구성하는 주변 세포, 세포외 기질, 성장인자 등이 줄기세포의 자가재생과 분화를 위한 신호를 제공하고, 니쉬의 변화는 줄기세포의 특성을 변화시키고 특정 방향으로 분화를 유도하는 것입니다.
이런 줄기세포는 향후 의료분야에서 가장 큰 영향을 미칠 것으로 보고 있습니다. 특히 난치병을 치료하거나, 맞춤형 의학, 신약개발, 노화 치료 등이 대표적이죠.