53세→23세 피부 나이 30세 만회 '회춘 기술' 개발
영국 버블라햄연구소(The Babraham Institute)에서 진행된 연구에 따르면 2007년 노벨상을 수상한 일본의 야마나카 신야(山中伸弥) 박사 등에 의해 발견된 야마나카 인자(山中因子)를 이용함으로써 53세 피부세포의 나이를 23세 상태로 되돌리는 데 성공했다고 한다.
젊어진 피부세포는 피부에 탄력과 윤기를 주는 콜라겐 생산능력이 회복되어 있을 뿐만 아니라 상처재생능력도 향상되었다.
이 기술을 응용할 수 있다면 인류는 진정한 의미의 회춘약을 얻을 수 있을 것입니다.
그런데 도대체 왜 '야마나카 인자'로 피부세포가 젊어진 것일까?
자세한 연구내용은 2022년 4월 8일 <eLife>에 게재되었다.
◇ 야마나카 인자(山中因子)에 의한 줄기세포의 회춘
노화연구의 일인자로 알려진 하버드대의 싱클레어 교수는 한때 '노화는 병'이며 원리적으로는 '치료가 가능하다'고 했다
노화의 본질은 DNA의 열화나 메틸기 등 화학물질의 부착이기 때문에 어떤 방법으로든 DNA를 회복할 수 있으면 노화를 역전시킬 수 있기 때문이다.
DNA를 회복할 수 있는 수단으로 가장 유력한 것이 줄기세포 기술이다.
일본 교토대학 야마나카 박사 등은 피부 등 신체세포를 줄기세포로 재프로그램하는 효과가 있는 야마나카 인자(山中因子)를 발견해 2007년 노벨상을 수상했다.
야마나카 인자에 접한 세포는 줄기세포화를 일으켜 어떤 장기의 세포에도 변화할 수 있는 만능성을 가질 수 있게 된다.
주목할 만한 것은 이 줄기세포화가 일어날 때 세포에 모종의 '회춘'이 일어난다는 사실이다.
야마나카 인자(山中因子)에 의해 만능성을 획득한 줄기세포는 세포의 수명에 관계되는 텔로미어의 길이와 산화 스트레스가 회복되었으며, 나이가 들면서 DNA에 부착된 메틸기(methyl group)도 씻겨나가고 회춘이 일어났던 것입니다.
그러나 야마나카 인자에 의한 세포의 회춘에는 줄기세포화를 거칠 필요가 있기 때문에, 그대로는 불로불사(不老不死)의 약이 되지는 않는다.
비록 인간의 몸을 단번에 줄기세포화하는 방법이 있다고 해도, 할 수 있는 것은 단순한 줄기세포의 거대한 덩어리이며, 거기에는 피부도 신경도 근육도 없다.
줄기세포화로 인해 세포의 나이는 젊어질 수 있지만, 더 이상 인간이라고 할 수 없는 것이다.
이 문제를 해결하려면 줄기세포화한 세포를 피부나 장기 등의 세포로 재변화시켜 패치워크처럼 조금씩 오래된 세포로 대체해야 한다.
(예: 몸의 세포를 채취➔줄기세포화하고➔ 피부세포나 심근세포로 재변화시켜 몸에 착상된다)
그리고 현재의 재생의료에서는, 이 재변화를 거치는 방법이 주류이다.
다만 이 방법은 여러 절차를 필요로 하기 때문에 거액의 비용이 필요하다.
그래서 이번에 하브라함연구소의 연구자들은 세포가 완전히 줄기세포화하지 않고 회춘의 혜택만 얻는 방법을 고안해 냈다.
연구자들은 도대체 어떤 방법으로 줄기세포화를 피하고 회춘만 일으킨 것일까?
◇ 줄기세포화 「직전에 멈추면」한 피부세포가 서른 살이나 젊어졌다
줄기세포화를 피하고 회춘만 일으키려면 어떻게 해야 할까?
대답은 「야마나카 인자(山中因子)」의 단기적인 운용에 의한 줄기세포화의 「직전에 멈추는」거였다.
야마나카 인자를 사용하여 줄기세포화를 하려면 일반적으로 몸의 세포를 50일간, 야마나카 인자에 담글 필요가 있다.
연구자들은 이 날짜가 단축될 경우 완전한 줄기세포화를 거치지 않고 회춘만 일으킬 수 있다고 보고 실험을 했다.
조사에서는 53세의 피험자로부터 피부세포를 채취해, 다양한 기간에 「야마나카 인자」에 담가, 피부세포로서의 기능을 유지할 수 있는 범위에서의 회춘의 한계를 조사했다.
그러면, 피부세포를 13일간만 「야마나카 인자」에 담갔을 경우, 피부세포로서의 기능을 유지한 채, 30년을 회춘할 수 있음이 밝혀졌다.
인간의 DNA는 나이가 들면서 메틸기가 부착되어 가고, 메틸기가 과도하게 부착된 유전자는 불활성화되어 세포내부의 mRNA 균형이 깨져간다.
(※구체적으로는 노화에 따라 세포의 나이를 나타내는 에피제네틱 클락이 변화하고 mRNA의 구성 균형을 나타내는 트랜스크립톰이 흐트러진다)
그러나 '야마나카 인자'를 사용하여 줄기세포화의 「직전에 멈추면」었더니 피부세포로서의 기능을 유지한 채 메틸기의 부착패턴이나 mRNA의 균형이 53세의 것에서 23세 전후의 것으로 변화하였다.
이 결과는, 줄기세포화의 「직전에 멈추면」가 피부세포에 유전자 수준에서 30세의 회춘을 일으키고 있는 것이다.
또한 피부에 탄력과 윤기를 주는 것으로 알려진 콜라겐의 생산능력을 조사한 결과, 젊어진 피부세포에서는 콜라겐이 더 많이 생산되고 있음을 알 수 있다.
더 젊어진 피부세포를 배양해 만든 유사적인 피부시트에 상처를 내 보았더니, 젊지 않은 세포로 만들어진 피부시트에 비해 막히는 속도가 빨라지는 모습이 관찰되었다.
(※섬유아세포는 상처로의 이동이 빨라졌다)
이러한 결과는 줄기세포화를 「직전에 멈추게」된 피부세포는 기능 면에서도 회춘하고 있음을 보여준다.
연구자들은 실험 결과를 통해 '세포가 그 기능을 상실하지 않고 회춘시킬 수 있음을 증명했다'고 말한다.
◇ 노화는 고칠 수 있는 병이 된다.
이번 연구를 통해 세포의 기능을 유지한 채 회춘을 일으키는 방법이 개발되었다.
회춘은 유전자 수준과 기능 수준의 쌍방에서 일어나고 있으며, 줄기세포화의 「직전에 멈추면」는 것은 「노화가 치료된다」는 것을 나타내고 있다.
또한 추가 분석을 통해 알츠하이머병에 관련된 APBA2 유전자와 백내장에 관련된 MAF 유전자 또한 젊은이 수준으로 변화하고 있음을 알 수 있다.
연구자들은 앞으로 줄기세포화 「직전에 멈추는」 배경에 있는 메커니즘을 규명해 세포의 정체성을 제어 유지하는 유전자의 특정을 목표로 한다는 것이다.
또 이번 방법이 피부세포뿐 아니라 다른 세포에도 적용될 수 있는지를 조사해 최종적으로는 재프로그래밍을 거치지 않는 안전한 회춘약 임상시험을 목표로 한다는 것이다.
실현되면 노화의 영향을 경감시켜, 건강수명의 큰폭으로 증가가 될 것이다.
어쩌면 미래의 약국에는 위장약이나 두통약 옆에 '회춘약'을 진열해 둘지도 모를 일이다.
A jump through time – new technique rewinds the age of skin cells by 30 years
https://www.babraham.ac.uk/news/2022/04/new-technique-rewinds-age-skin-cells-30-years
Scientists Rewind The Clock of Human Skin Cells to Make Them Act 30 Years Younger
https://www.sciencealert.com/scientists-rewind-the-age-of-human-skin-cells-back-30-years
Multi-omic rejuvenation of human cells by maturation phase transient reprogramming
https://elifesciences.org/articles/71624