노화시계를 되돌리는 ‘회춘 묘약’ 셋 : KISTI의 과학향기

한 해의 반이 지나가는 시점이 되면 눈 깜짝할 새 벌써 6개월이나 나이 들었다고 생각하기 쉽지만 100세 시대를 살아가고 있단 점을 고려하면 고작 반년이 지났을 뿐이다. 한국 사람들은 세계 최고 ‘장수(長壽)민족’으로 꼽힌다. 생물분야 국제학술지 ‘랜싯(Lancet)’ 2월 22일 자에 실린 연구에 따르면 2030년 태어날 한국 여성의 기대수명은 90.8세, 남성은 84세로 세계 1위를 기록했다. 이제 긴 인생에서 단순히 오래 사는 것보다는 ‘젊고 건강하게’ 사는 것이 더 중요해졌다. 과학자들도 이에 맞춰 기상천외한 ‘회춘 묘약’을 내놓기 시작했다.

회춘 묘약 하나, ‘노화세포’ 없애 노인성 질환 완화해

그림 1. 퇴행성관절염에 걸린 쥐(왼쪽)와 신약 후보물질을 투여받은 쥐(오른쪽). 약물 치료 후(아래 사진) 관절의 상태가 치료 전(위 사진)에 비해 건강하다. (출처: UNIST)

젊고 건강할 땐 세포가 분열을 완전히 멈춘 상태의 ‘노화세포’가 돼도 면역과정에서 자연스레 제거된다. 하지만 나이가 들며 면역력이 떨어지면 이 노화세포는 몸속에 축적되고 주변 조직까지 손상시키며 노화세포로 인해 몸의 재생능력이 떨어진다. 이는 암, 당뇨, 치매 등 각종 노인성 질환 발생의 원인이 된다.

울산과학기술원(UNIST) 화학과 김채규 연구교수팀이 제시한 회춘의 묘약은 이 노화세포를 제거할 수 있는 약물이다. 연구진은 퇴행성관절염 환자의 노화세포에 각종 약물을 투여하며 실험을 거듭한 결과, 노화세포 제거 효과가 있는 후보물질 ‘UBX0101’을 발견했다. 실제로 이 물질을 퇴행성관절염에 걸린 실험용 쥐에게 투여하자 노화세포만 선택적으로 사라지며 관절염 증상이 완화됐다. 2살의 노령 쥐에 약물을 투여하면 약물을 투여하지 않은 생쥐보다 건강한 신체 상태를 유지한다는 점도 확인했다.

김 교수는 “노화세포를 제거하면 수명이 최대 35%까지 늘어난다는 연구결과도 있다”며 “노인성 질환을 완화하고 기대수명도 길어지기 때문에 인류의 꿈인 ‘무병장수’에 한층 가까워진 것”이라고 설명했다. 이 연구는 ‘네이처 메디신(Nature Medicine)’ 4월 24일 자 온라인판에 실렸으며, 후보물질은 미국 스타트업인 ‘유니티 바이오테크놀로지(Unity Biotechnology)’에 기술이전 됐다.

회춘 묘약 둘, 젊은 피 받아 근육을 젊게

그림 2. UC버클리 연구진의 실험 과정. 젊은 쥐와 나이든 쥐의 혈액을 서로 교환해 일어나는 변화를 살폈다. (출처: UC Berkeley)

젊은이의 피를 받는 것도 회춘의 묘약이란다. 젊은 피가 노화시계를 되돌릴 수 있다는 아이디어는 이미 오래전부터 제시됐다. 심지어 과거엔 나이 든 쥐와 젊은 쥐의 몸을 ‘샴쌍둥이’처럼 서로 병합해 피를 교환하는 방식으로 수혈하는 실험도 진행했다. 쥐의 피부를 살짝 벗긴 뒤 맞대어 놓으면 피부의 재생과정에서 모세혈관이 연결돼 서로의 피를 공유하게 되기 때문이다.

지난해 11월 미국 버클리 캘리포니아대(UC버클리) 마이클 콘보이, 이리나 콘보이 부부교수가 개체 병합이 아닌 혈액 교환만으로도 근육이 회춘하는 효과가 있다는 점을 확인했다. 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션’에 실린 이 연구에서 연구진은 3개월 된 어린 쥐와 23개월 된 늙은 쥐 4쌍을 준비해 서로 혈액을 절반씩 교환하는 실험을 진행했다. 사람으로 치면 12세 소년과 95세 할아버지의 혈액을 교환한 셈이다.

회춘 효과는 24시간 만에 빠르게 나타나기 시작했고 5일이 지났을 때 늙은 쥐의 손상된 전경골근(정강이뼈 앞에 있는 근육)이 실제로 회복됐다. 이리나 콘보이 교수는 “회춘의 열쇠는 혈액에 들어 있는 단백질 구성이 어린 쥐와 비슷해진다는 데 있음을 확인했다”며 “노화해 단백질의 불균형이 온 늙은 쥐가 정상화된 것”이라고 설명했다.

회춘 묘약 셋, 젊은 대변으로 수명 늘려?!

그림 3. 2014년 학술지 '셀'에 실린 연구 내용. 뚱뚱한 사람의 마이크로바이옴을 정상 쥐에게 이식하자 뚱뚱해졌고(위), 마른 사람의 마이크로바이옴을 이식한 경우엔 쥐가 날씬해졌다(아래). (출처: The Cell)

더 엽기적인 묘약도 있다. 젊은 사람의 대변을 이식하면 노인도 젊은이의 활력을 갖출 수 있다는 것이다. 생물학 분야 권위를 가진 독일 막스플랑크연구소가 ‘바이오아카이브(Biorixv)’ 3월 27일 자에 공개한 연구는 중년 물고기에겐 다소 가혹하다. 청년 물고기의 대변을 중년 물고기에게 먹인 것. 하지만 가혹한 실험과 달리 결과는 꽤나 달콤했다. 중년 물고기의 수명이 무려 41%나 늘어났기 때문이다.

연구진은 항생제로 장내 미생물을 모두 제거한 중년 킬리피시(killifish)를 젊은 킬리피시의 장내 구성물이 떠다니는 물속에 키우며 자연스레 젊은 대변을 섭취하게 했다. 물론 사람을 대상으로 이 실험을 진행했다면 대변을 먹이는 것이 아니라 내시경 등으로 장에 직접 주입하는 ‘대변이식’ 시술을 이용할 것이다.

어쨌든 젊은 대변을 먹은 중년 물고기는 장수를 한 데다 다른 동년배 물고기들에 비해 팔팔한 활력도 갖췄다. 회춘의 비밀은 대변 속 장내 미생물, 즉 ‘마이크로바이옴’에 있다. 우리에게 익숙한 유산균도 이 마이크로바이옴의 일종이다. 막스플랑크연구소 패트릭 스미스 연구원은 “동물은 노화하며 마이크로바이옴의 다양성을 상실하고, 유해균들이 장내 생태계를 압도하게 된다”며 “젊은 대변을 이식해 장 환경을 재구성하면 수명을 연장할 수 있다는 것”이라고 설명했다.

글: 권예슬 동아사이언스 기자 / 일러스트: 이명헌 작가