中 연구팀, 노화 역전시키는 특수 줄기세포 개발

줄기세포는 신체를 구성하는 다양한 세포로 분화할 수 있는 능력을 갖고 있어 손상된 신체 조직 회복과 항상성 유지에 도움이 되지만 노화와 함께 줄기세포는 재생 능력을 잃게 되며 이게 노화의 원인 중 하나가 된다. 이번에 중국과학원과 수도의과대학 연구팀이 장수와 관련된 유전자를 재프로그래밍한 특수 줄기세포를 제작해 고령 게먹이원숭이에게서 나타나는 노화 징후를 역전시키는 실험에 성공했다.

인체에서 FoxO3라는 단백질은 DNA에 결합해 유전자 온/오프를 전환해 세포 스트레스에 대응하고 있으며 이들 유전자는 건강한 노화와 수명 연장을 촉진하는 많은 세포 과정에 관여하고 있다. 떠라서 FoxO3 단백질을 암호화하는 FOXO3 유전자는 장수 유전자로 여겨진다. 연구팀은 최첨단 합성생물학 기술을 사용해 FoxO3 활성을 높이도록 개량한 노화 저항성 간엽계 전구세포(SRC)라는 새로운 유형 인간 줄기세포를 제작했다. 이어 SRC 효과를 확인하기 위해 인간에 가까운 영장류 일종인 게먹이원숭이를 대상으로 실험을 진행했다.

실험에서는 인간으로 따지면 57~69세에 해당하는 19~23세 게먹이원숭이를 생리식염수를 투여하는 그룹, 일반 줄기세포를 투여하는 그룹, SRC를 투여하는 그룹으로 나누고 44주 동안 2주마다 투여를 실시했다. 주입과 관련해서는 면역 거부반응이나 종양 증가 같은 중대한 부작용은 관찰되지 않았다고 한다.

44주에 걸친 투여를 계속한 뒤 SRC가 고령 게먹이원숭이의 생물학적 노화를 늦췄는지 여부를 측정하기 위해 일련의 생물학적 지표가 측정됐다. 지표 중 하나인 기억 보유 능력을 측정하기 위해 연구팀은 어느 상자 안에 먹이가 들어 있는지를 기억하게 하는 위스콘신 일반 검사 장치(WGTA)를 실시해 게먹이원숭이 기억력을 조사했다.

그 결과, SRC를 투여받은 게먹이원숭이는 생리식염수나 일반 줄기세포를 투여받은 게먹이원숭이와 비교해 높은 정확도로 먹이가 들어 있는 상자를 기억하고 있는 것으로 밝혀졌다. 또 일반 줄기세포를 투여받은 게먹이원숭이 기억력은 생리식염수를 투여받은 그룹과 동등했다고 하며 고령 게먹이원숭이 기억력을 향상시킨 건 일반 줄기세포가 아니라 SRC라는 게 시사됐다.

또 MRI를 사용해 게먹이원숭이 뇌 구조를 분석한 결과 SRC 투여로 노화에 따른 뇌 위축이 완화되고 뇌 연결성이 인간으로 치면 9~15세에 해당하는 3~5세 게먹이원숭이와 동등한 상태로 회복된 것으로 밝혀졌다. 구체적으로는 작업기억에 중요한 전전두피질을 포함한 7개 뇌 영역 간 구조적 연결성이 SRC 투여로 젊어진 것이 확인됐다고 한다.

연구팀이 마이크로 CT를 사용해 게먹이원숭이 치아 골량을 측정한 결과 생리식염수를 투여받은 게먹이원숭이에서는 노화에 따른 골량 감소가 나타난 반면 SRC를 투여받은 게먹이원숭이는 젊은 원숭이 치아에 가까워진 것도 발견했다. 이는 노화에 따른 골다공증이 완화됐다는 걸 보여준다.

연구팀은 또 전신 61곳 조직에서 유전자 발현 증감을 조사했다. 유전자 발현 증감은 세포와 조직, 기관계 기능 상태를 반영한다고 한다. 그 결과 정상 줄기세포를 투여한 게먹이원숭이에서는 30% 조직에서 젊어진 게 나타난 반면 SRC를 투여받은 게먹이원숭이에서는 대상 조직 50% 이상에서 젊어진 게 확인됐다.

실제로 SRC를 투여한 게먹이원숭이 장기와 조직 구조 변화를 분석하자 폐와 심장 혈관계 건강 상태가 개선되고 대동맥 비후가 감소한 것 등이 밝혀졌다. 또 알츠하이머병과 관련된 단백질과 신장 및 뇌의 비정상적인 미네랄 침착도 감소했다고 한다.

노화과학 관련 매체인 NAD+는 노화의 근본적 원인 중 하나가 줄기세포 고갈이기 때문에 노화와 싸우는 데 있어 재생 줄기세포에 주목하는 게 타당하다고 주장했다. 가까운 미래에는 인간을 대상으로 한 SRC 임상시험이 진행될지도 모른다고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.