"늙은 세포→젊은 세포"…국내 연구진이 '회춘의 비밀' 풀었다

연구팀은 기존의 방대한 분자생물학 실험결과들을 집대성하고 직접 실험을 통해 생산한 대규모 단백질 인산화 데이터를 활용해 인간진피섬유아세포의 노화 신호전달 네트워크의 수학모델을 정립하였으며 실험관찰을 가장 잘 표현하는 앙상블 불리언 네트워크 모델들을 생성했다. 그리고 이로부터 대규모 컴퓨터 시뮬레이션 분석을 통해 세포노화 발생과정의 핵심조절회로를 규명했다/사진=KAIST

국내 연구진이 역 노화(老化) 초기 원천기술을 개발하고, 대장암세포를 다시 정상 대장 세포로 되돌리는 실험에 성공했다. 이 기술을 고도화하면 미래엔 실제로 ‘젊어지는 약’이 나올 수 있다는 전망이 나온다. 또 각종 노인성 질환을 사전에 억제할 수 있는 치료제를 개발할 단서를 찾을 수 있을 것으로 기대를 모은다.

카이스트(KAIST) 바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀이 ㈜아모레퍼시픽 기술연구원과 함께 노화된 피부 진피층을 구성하는 섬유아세포를 젊은 세포로 되돌리는 원천기술을 개발했다고 26일 밝혔다.


손상된 세포 증식을 차단하면 종양 형성을 억제하지만, 개체가 나이 들어감에 따라 조직에 축적된 노화 세포가 염증성 사이토카인(면역세포로부터 분비되는 면역조절제)을 통해 암을 비롯한 노화, 노인성 질환 발생을 일으키는 것으로 알려져 있다.

최근 인위적 조작으로 노화된 세포를 젊게 만드는 연구가 활발해지면서, 비가역적 생명현상이라고 인식돼왔던 노화를 가역화할 가능성이 있음을 보여주고 있다.

대표적으로 이미 분화된 세포를 역분화시키는 4개의 ‘OSKM(Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc) 야마나카 전사인자’를 일시적으로 발현시켜 노화된 세포를 젊은 세포로 되돌리는 부분적 역분화는 간과 심장, 골격근 등 여러 장기의 재생 능력을 높이고, 조기 노화 유도 동물모델 실험에서 수명을 연장하는 것으로 보고됐다.


하지만 이 기술은 종양 형성과 암 진행을 유발하는 부작용을 가지고 있다. 이런 부작용을 배제할 수 있는 정교한 제어 전략이 현재 필요한 상황이다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 우선 인간 진피 섬유아세포의 세포노화 신호전달 네트워크를 컴퓨터 모델로 개발하고 시뮬레이션으로 분석했다.

그 결과 단백질 합성, 세포 성장 등을 조절하는 mTOR와 면역 물질 사이토카인의 생성에 관여하는 NF-kB를 동시에 제어하고 있는 상위 조절 인자인 PDK1(3-phosphoinositide-dependent protein kinase 1)을 노화된 세포를 정상의 젊은 세포로 되돌릴 수 있는 유망한 단백질 타깃으로 선정했다.

또 아모레퍼시픽과의 협동연구를 통해 노화된 인간 진피 섬유아세포에서 PDK1을 억제했을 때 세포노화 표지인자들이 사라지고 주변 환경에 적절하게 반응하는 정상 세포의 기능을 회복하는 것을 상처 치유 분석, 3차원(D) 인공피부 모델을 통해 검증했다.

연구팀에 따르면 시스템생물학 접근방식을 통해 노화된 세포를 정상적인 젊은 세포로 변환시키는 세포노화 역행 전략은 지금까지 시도된 바 없다.

아울러 연구팀은 지난 1월 이번에 개발한 기술을 적용해 대장암세포를 다시 정상 대장 세포로 되돌리는 실험에 성공했다고 밝혔다.

조 교수는 “이번 연구 결과는 피부노화 개선을 포함한 회춘 및 노인성 질환을 치료하기 위한 잠재적 치료전략에 대한 통찰력을 제공했다”며 “인류의 건강 수명 연장에 기여할 것”이라고 말했다.