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  • 기사등록 2020-04-14 14:24:24
  • 수정 2020-04-16 14:30:42
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▲ ⓒ flickr


[트리니티메디컬뉴스=박시정기자] 과학자들은 줄기세포 연구를 통해 얻은 기술을 사용해 노화된 인간 세포를 보다 젊고 활기찬 상태로 복원하기 위한 연구를 해왔다. 그 결과 배아 발달에 관여하는 단백질 패널이 표현되도록 유도하면 늙은 인간 세포를 세계 바늘을 되감는 것처럼 젊게 바꿀 수 있다는 연구결과가 나왔다.


미국 스탠퍼드대학 의대 연구팀은 늙은 인간세포를 실험 접시 위에서 배아 발달 관련 단백질 패널에 노출해 분자적 특징들을 되돌리면 젊은 세포와 거의 구별할 수 없을 정도로 젊게 바뀐다는 것을 발견했다. '야마나카 인자(Yamanaka factors)'로 알려진 이 단백질은 일반적으로 성인 세포를 유도만능줄기세포(iPS)로 변형시키는 데 사용된다. 연구결과는 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 최근 게재됐다.


연구팀은 피부 세포와 같은 성인 세포로부터 iPS 세포를 만들어 초기 배아 발달에 중요한 역할을 하는 단백질 패널에 2주 가량 반복적으로 노출했다. 이 단백질은 하루 가량 생존하는 RNA 메시지를 성인세포에 전달하고, RNA 메시지는 '야마나카 인자'를 만드는 지시를 암호화한다. 시간이 흐르면서 이 단백질들은 세포의 시계를 되감아 젊은 다능성세포(pluripotent cell)와 닮을 때까지 발달 시간대를 따라 거슬러 올라간다.


이 과정에서 세포들은 이전의 정체성에 대한 기억을 전달할 뿐 아니라 더 젊은 상태로 되돌아간다. 그들은 피부세포와 심장 근육 세포를 구별하는 분자 태그뿐 아니라 세포가 나이를 먹으면서 축적하는 다른 태그들의 DNA를 깨끗하게 청소함으로써 이같은 변형을 완성한다.


연구팀은 노인으로부터 얻은 치료된 세포와 대조세포의 유전자표현 패턴을 젊은 층의 치료되지 않은 세포와 비교한 결과, 노인들의 세포가 재프로그래밍 인자에 불과 나흘만 노출했는데도 노화 되돌리기의 징후를 보인다는 사실을 밝혀냈다. 치료되지 않은 노인 세포는 노화 경로와 관련된 유전자를 더 높은 수준으로 표현했지만, 치료된 노인 세포는 젊은 세포가 보여주는 유전자 발현 패턴을 닮았다.


세포의 연령을 나타내는 지표로 사용되는 메틸군(methyl group)이라는 노화 관련 화학 태그의 패턴을 연구한 결과, 치료된 세포가 노인들의 미치료 세포보다 평균 1.5~3.5세 정도 젊게 보이는 것으로 나타났다.


연구팀은 또 골관절염을 갖고 있는 사람과 갖고 있지 않은 사람의 연골에서 세포를 분리해 재프로그래밍 인자에 일시적으로 노출하면 염증 분자 분비가 감소하고 세포의 분열과 기능이 향상되는 것을 발견했다.


수석 저자인 비토리오 세바스티아노 스탠퍼드 의대 산부인과 조교수는 "유도만능줄기세포(iPS)가 성인 세포로부터 만들어지면 젊음과 전능성을 동시에 갖게 된다. 전능성을 유도하지 않고 단순히 오래된 시계를 되감는 것이 가능할 지에 대해 생각해왔다. 이제 (배아 발달과 관련된) 단백질에 노출되는 기간을 조절함으로써 인간 세포의 회춘을 촉진할 수 있다는 것을 알게 됐다"고 밝혔다.


공동저자인 스탠퍼드대학 신경학과 교수이자 스탠퍼드 글렌 노화 생물학 센터 책임자인 토마스 랜도 박사는 "매우 흥미진진한 발견이다. 2000년대 초의 연구에서 조직 인자들이 오래된 조직을 더 젊게 만들 수 있다는 것을 발견한 후 조직 재생을 탐구해왔다"고 연구 계기를 설명했다


연구팀은 현재 인간 세포의 회춘에 필요한 재프로그래밍 단백질 패널을 최적화해 세포나 조직을 몸에서 제거하지 않고 치료할 수 있는 가능성을 탐색하고 있다.

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