Molecular Niche

1. Molecular Niche

Molecular Niche란 특정 세포의 생존, 분화, 그리고 기능을 조절하는 국소적인 분자적 환경을 의미한다. 단순히 물리적인 위치를 넘어, 세포가 노출된 화학적 신호, 대사 물질, 물리적 지지체 등의 총체적인 집합이다.

2. Components of Molecular Niche

수용성 인자

• Cytokines & Chemokines : 면역 반응과 세포의 Migration을 유도한다.
• Growth Factors(성장 인자) : 세포의 증식을 촉진한다. (ex. VEGF, EGF)
• Metabolites(대사 산물) : 세포 대사에 직접적인 영향을 주는 저분자 화합물이다.

세포 간 상호작용 (Cell to Cell Interaction, CCI)

이웃한 세포가 직접적인 접촉이나 근거리 신호 전달을 통해 형성하는 Niche이다.

• Juxtacrine Signaling : 세포막에 붙어 있는 단백질(Ligand)와 옆 세포의 수용체(Receptor)가 직접 결합하는 방식이다.
• Paracrine Signaling : 가까운 거리의 세포에게 신호 물질을 분비하는 방식이다.

세포외 기질 (Extracellular Matrix, ECM)

세포가 부착되어 있는 구조적 지지체이다.

• Composition : Collagen, Fibronectin, Laminin 등으로 구성된다.

• Mechanotransduction(기계적 신호 전달) : ECM의 강도나 탄성 자체가 세포에게 물리적 신호를 주어 유전자 발현을 바꿀 수 있다.

• Heart Failure에서는 ECM이 과도하게 쌓이는 Fibrosis가 일어나는데, 이때 변한 경도 자체가 Niche가 되어 심장 기능을 약화시킨다.

3. Bioinfomatics에서의 Niche

1. Cell to Cell Interaction

scRNAseq 데이터는 세포의 위치정보를 소실하지만, 이를 CellChat, NicheNet등의 툴을 사용하여 주고받는 신호를 복원할 때 사용한다.

2. 공간 전사체 (Spatial Transcriptomics Analysis)

최근 유망한 분야로, 세포의 위치 정보(Spatial Coordinates)가 있을 때 Niche는 각 구역을 구분하는 기준이 된다.

3. 세포의 분화 궤적 (Trajectory Inference)

외부의 신호에 의해 다른 산물을 만드는 경우, 해당 신호를 분석하기 위해 Niche를 사용한다.