노화의 비밀, 텔로미어 단축에

노화의 비밀, 텔로미어 단축에

무병장수 해법, 어디까지 왔나(상)

 

사람은 왜 나이가 들면 병들어 죽는가? 그에 대한 대답은 자연의 섭리다. 흥망성쇠(興亡盛衰)의 이치다. 흥한 것은 언젠가 망하게 되어 있고 성한 것은 쇠하기 마련이라는 것이다. 살아 있는 생명체만이 아니다. 국가도 마찬 가지다.

최근 우리들의 이목을 집중시키는 유전공학의 결과물들을 보면 80%이상이 노화방지, 아니면 적어도 노화를 늦추는, 그리고 수명연장, 무병장수에 관한 것들이다. 소위 영어로 안티에이징(anti-aging)에 관한 연구들이다. 현실적으로 딱히 드러나는 것은 없지만 상당한 수준에 도달했다는 것이 일반적인 관측이다.

▲ 사람은 세월이 흐르면 늙는다. 그리고 병이 든다. 최근 과학자들은 노화의 비밀을 발견햇다. 그리고 노화는 자연스러운 것이 아니라 하나의 질병으로 규정했다. 노화방지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있어 인류의 바램도 실현될지 모른다. ⓒthehealthmagic.com

미국 하버드대에서 흥미로운 연구결과를 발표했다. 쥐를 대상으로 한 실험인데, 장차 인간에게도 적용될 가능성도 있어 주목받고 있다. 바로 노화를 되돌릴 수 있는 가능성에 대한 연구가 그것이다. 현재의 기술은 어디까지 진행되었을까? 인간에게 적용하는데 있어 장애는 무엇일까? 이 연구가 의미하는 바는 무엇일까?

인구 노령화가 급속히 진행되는 세상에서 인간의 노화 속도를 늦추고, 심지어 그 과정을 되돌리기 위한 연구보다 더 흥미진진한 것은 없다. 여기서 우리에게 중요한 의문점은 바로 두 가지다. “그런 치료가 가능할까?” 그리고 “가능하다면 언제 상용화가 될까?”

노화의 비밀은 텔로미어 단축
첫 번째 질문에 대해서 하버드대의 실험결과는 '아마도 그렇다’라는 대답을 줄 수 있다. 이 연구는 손상된 세포가 회복되는 과정에서 텔로머라아제(telomerase) 효소가 담당하는 역할에 중점을 뒀다.

노화의 원인에는 여러 요인이 있을 수 있다. 그러나 특히 흥미를 끄는 것은 '텔로미어 단축(telomere shortening)'이라는 현상이다. 텔로미어는 모든 염색체의 끝에 위치한 DNA 조각이다. 소위 노화의 비밀을 푸는 열쇠로 알려져 있다.

2009년 노벨 생리의학상을 수상한 세 명의 과학자는 바로 텔로미어의 구조를 규명하고 염색체의 노화 방지 방법을 발견한 공로로 그 명예를 안았다. 수상자 중 한 명으로 캘리포니아대학 교수인 엘리자베스 블랙번(Elizabeth Blackburn)은 텔로미어를 끈의 풀어짐을 방지하는 구두 끈의 플라스틱 끝부분과 비교했다.

이들이 알아낸 것은 세포가 분열할 때 텔로미어의 길이가 조금씩 짧아진다. 시간이 지나면서 텔로미어는 더욱 짧아지고 결국 세포는 분열을 하지 않게 된다. 이 현상은 세포 수준의 노화를 야기하며, 이는 결국 장기의 기능부전을 야기한다.

장수하는 사람 텔로미어 길이 길어
이러한 텔로미어 단축 구조는 세포가 일정한 수만큼만 분열을 하게끔 제한하며 '생체 시계'로 간주될 수 있다.

알버트아인슈타인 노화연구소(Albert Einstein Institute for Aging Research)의 최근 연구결과는 장수하는 사람들의 텔로미어 길이가 보다 긴 상태로 유지된다는 것이 사실임을 증명했다. 또한 이 연구는 수명이 긴 사람들은 최소한 부분적으로 텔로미어 길이에 관여하고 있는 변형된 유전자가 장수의 덕택이라는 점을 보여줬다.

그렇다면, 텔로미어를 길게 유지하는 능력을 가지고 태어나지 못했다는 것은 운이 없다는 점을 뜻하는 것일까? 그래서 단명한 것일까? 그러나 반드시 반드시 그런 것은 아니다.

미국심장협회(American Heart Association)가 발행하는 ‘저널 서큘레이션(Circulation)’에 실린 연구에 따르면, 격렬한 운동이 텔로미어 단축 방지에 도움이 된다고 한다. 연구진은 '수십 년 동안의 꾸준하고 강도 높은 운동'은 인간의 백혈구에서 텔로미어 단축을 감소시키는 효소인 텔로머라아제를 활성화한다는 사실을 발견했다.

궁극적으로 이러한 연구 결과는 100살이 넘은 사람들의 축복받은 텔로머라아제를 모방한 제약 개발을 가능하게 할 수도 있을 것으로 연구진은 믿고 있다. 과학학술지 네이처(Nature)에 실린 하버드대학의 새로운 연구결과의 신빙성을 떠올리게 한다.

노화과정 늦추는 텔로머라아제 개발 중요
연구원들은 처음에 텔로머라아제가 없는 유전자를 조작한 쥐를 사육했다. 텔로머라아제 효소가 없는 쥐는 일찍 노화를 겪었다. 후각도 좋지 못했고 뇌의 사이즈도 작았으며, 불임, 손상된 장과 비장 등으로 각종 질병을 앓았다.

하지만 효소를 다시 활성화하기 위해 쥐에게 주사를 투여하자 손상된 세포가 복구되었고 노화의 징후도 사라졌다. 이 연구팀을 이끈 로널드 데피노(Ronald DePinho) 박사는 연구결과에 대해 이렇게 말했다.

"우리가 쥐를 통해 관찰한 바는 노화 과정을 늦추거나 중단이 아니었습니다. 우리는 회춘(回春) 이라는 극적인 반전을 목격했는데, 이는 예상치 못했던 결과였습니다." 이 말에 따르면 노화방지나 지연을 넘어 젊어질 수도 있다는 가능성이 있다는 것이다.

▲ 인간수명을 결정하는 텔로미어(하얀 색)는 염색체 끝에 붙어 있는 DNA조각이다. 이 조각이 다 없어지면 인간수명도 다한다. 과학자들은 이 생체시계를 연장하는 방법에 총력을 기울이고 있다. ⓒ위키피디아

노화방지를 넘어 회춘(回春)까지 가능할 수도
텔로머라아제에 대한 관심을 노화방지 치료책으로 이해하기 쉽다. 그러나 이 발견은 노화와 관련된 건강 문제에 대한 부담을 줄여줌으로써 공중 보건에 상당한 영향을 미칠 것이라는 점이 중요하다. 물론 이러한 텔로머라아제 치료책을 향한 과정에는 난관과 장애가 놓여 있다.

우선 쥐와 인간은 다르다. 쥐는 평생 텔로머라아제를 생성한다. 하지만 그 효소를 성인 인간의 몸에 적용하면 이야기가 달라진다. 이유인즉, 텔로머라아제는 암세포 증식에 관여할 수 있기 때문이다.

수명이 짧은 쥐에게는 문제가 되지 않지만, 쥐보다 훨씬 수명이 긴 인간에게는 위협요소가 될 수 있다. 물론 몇몇 연구진은 인간 노화에 미치는 영향에 대한 치료책으로 텔로머라아제의 활용에 대한 가능성을 낙관하고 있다.

하지만 암 연구자들은 텔로머라아제의 급증을 야기하는 유전자 활동을 정지시키는 방법을 알아내기 위한 연구에 매진하고 있다. 그렇게 된다면 암세포의 확산을 줄일 수 있을 것으로 생각된다.

미시건대학 의과대학이 실시한 한 연구 결과가 ‘디벨롭멘탈 셀(Developmental Cell)’에 발표되었다. 선임 저자이자 생화학과 교수인 밍 레이(Ming Lei)는 말한다. "어떤 이유로 암세포가 형성되었건, 암의 90%는 암세포를 유지하기 위해 텔로머라아제 활동을 필요로 합니다. 텔로머라아제가 없으면, 암세포는 죽게 되겠지요."

나아가 연구는 효과적으로 텔로머라아제의 영향을 무력화하는 약이 개발된다면 거의 모든 유형의 암에 영향을 미칠 수 있다고 주장하는데, 텔로머라아제는 모든 유형의 암에 관여하고 있기 때문이다. 하지만 이러한 암 발병 위험에도 불구하고, 연구진들은 여전히 텔로미어 단축 방지가 장수에 안전하고 효과적이라는 사실을 증명할 것으로 기대하고 있다.

로널드 데피노 박사에 따르면, 텔로머라아제 치료는 정기적으로 처방될 경우, 그리고 자각하지 못한 사이에 이미 작은 암세포 덩어리가 신체 내에서 자라는 상태가 아닌 젊은 사람들에게 한해서라면 인체에 안전할 것이라고 말하고 있다.

김형근 객원기자 | hgkim54@naver.com 저작권자 2012.11.30 ⓒ ScienceTimes