53세 성인의 피부 세포를 30년 젊게 만들 수 있는 세포 재생 기술이 개발됐다.

영국 케임브리지 대학의 생명과학 연구소인 바브라함 연구소(Babraham Institute)는 성인의 피부 세포를 재프로그래밍(reprogramming)을 통해 완전히 원시 상태인 배아줄기세포로 되돌리지 않고 중간까지만 되돌려 그만큼만 젊게 만드는 데 성공했다고 일간 데일리 메일 인터넷판이 9일(현지시간) 보도했다.

2007년 일본 교토 대학의 야마나카 신야 교수 연구팀은 4가지 전사인자(Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc)를 이용해 성인의 피부 세포를 배아줄기세포와 같은 원시 상태로 되돌리는데 성공, 이 줄기세포를 어떤 세포로도 분화할 수 있는 유도만능 줄기세포(iPS: induced pluripotent stem cell)라고 명명했다.

유전정보를 담고 있는 DNA가 RNA로 전사되는 과정에 반드시 필요한 인자를 전사인자(transcription factor)라고 한다.

이처럼 성체 세포에 4가지 전사인자를 주입, 원시 상태의 줄기세포로 되돌리는 데는 약 50일이 걸린다.

그러나 바브라함 연구소는 '성숙기 단기간 재프로그래밍'(maturation phase transient reprogramming)이라는 새로운 기술을 이용, 피부 세포를 50일이 아닌 13일 동안만 4가지 '야마나카 전사인자'에 노출했다.

이 시점은 성체 세포가 배아 줄기세포로 완전히 되돌아간 상태가 아니라 30년만 젊어진 상태라고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 이처럼 부분적으로 재프로그램된 피부 세포가 정상적인 조건에서 자라도록 내버려 두고 원래의 피부 세포 기능이 살아나는지 지켜봤다.

이 세포의 게놈 분석 결과 피부 세포의 특징적 표지인 섬유아세포(fibroblast)가 되살아난 것으로 밝혀졌다.

섬유아세포는 콜라겐을 만든다. 부분 재프로그램 세포도 콜라겐을 만든다는 사실이 확인됐다.

연구팀은 이어 이 부분 재프로그램 세포가 젊어졌는지를 확인하기 위해 노화의 표지들에 변화가 있는지를 분석했다.

우선 게놈 전체에 나타나는 노화의 화학 표지(chemical tag)인 '후성유전학적 시계'(epigenetic clock)가 어디쯤 와 있는지를 살펴봤다.

후성유전학이란 유전자 자체, 즉 DNA 염기서열에는 전혀 변함이 없는 상태에서 DNA 메틸화(methylation)에 의해 나타나는 DNA 구조 변화와 이의 유전성을 연구하는 학문이다.

연구팀은 또 하나, 즉 세포가 만들어내는 유전정보인 전사체(transcriptome)를 분석했다.

이 두 가지 분석에서 부분 재프로그램된 세포가 늙은 세포의 참조 데이터 세트(reference data set)와 비교할 때 30년이 젊어진 모습과 일치하는 것으로 밝혀졌다고 연구팀은 설명했다.

iPS는 암 위험이 있기 때문에 이 새로운 기술을 당장 임상적으로 활용하기는 어렵다.

그러나 앞으로 추가 연구를 통해 부분 재프로그램의 정확한 메커니즘이 파악되면 피부 화상 같은 세포 치료에 사용될 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다.

부분 재프로그램 세포의 임상적 활용 여부는 이 세포가 젊어 보일 뿐 아니라 실제로 젊은 세포의 기능을 발휘하느냐에 달려있다고 연구팀은 강조했다.

섬유아세포는 뼈와 피부의 힘줄과 인대 조직의 구조를 지탱하고 상처를 회복시키는 데 도움을 주는 단백질인 콜라겐을 만든다.

부분 재프로그램 세포는 재프로그램 되지 않은 세포에 비해 더 많은 콜라겐을 만들어내는 것으로 밝혀졌다.

섬유아세포는 상처가 발생했을 때 수리가 필요한 부위로 이동한다.

그래서 연구팀은 시험접시에서 부분 재프로그램 세포층에 인위적으로 상처를 내봤다. 그러자 섬유아세포가 늙은 세포보다 더 빠른 속도로 상처가 난 곳으로 이동했다.

연구팀은 앞으로 부분 재프로그램 방식을 근육, 간(肝), 혈액세포 등 다른 조직에도 활용할 수 있는지를 연구할 계획이다.

치매 같은 노화와 관련이 있는 질병에 관여하는 유전자들에도 이 방식이 영향을 미칠 수 있을 것으로 연구팀은 보고 있다.

이 연구 결과에 대해 알토스 랩 케임브리지 연구소(Altos Labs Cambridge Institute)의 후성유전학 전문 학자인 울프 레이크 교수는 불로장생약 이야기가 전혀 황당한 생각이라고만은 할 수 없음을 보여주는 귀중한 발견이라고 평가했다.

이 연구 결과는 온라인 생명과학 전문지 '이라이프'(eLife) 최신호에 발표됐다.

<연합뉴스>