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“노화는 질병…치료하면 나이의 시계 되돌릴 수 있다”
심장병·치매·암은 질병 아닌 노화의 증상…‘후성 유전적 잡음’ 원인 잡으면 회춘 가능
기사입력: 2020/08/08 [22:22]  최종편집: ⓒ 매일종교신문
문윤홍 대기자
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심장병·치매·암은 질병 아닌 노화의 증상후성 유전적 잡음원인 잡으면 회춘 가능 

 

“100세까지는 사셔야죠!” 흔히 주변에 아는 어르신에게 이런 장수 덕담을 건네면 십중팔구는 그런 일이 없기를 바란다고 말한다. 과거보다 크게 발전한 의료기술, 높아진 생활수준에도 불구하고 이런 답변이 되돌아온다. 그동안 주변에서 노년이 아름답지 못한 이들을 많이 봤기 때문이다. 많은 이들이 산소호흡기와 온갖 약물, 엉덩뼈 골절과 기저귀, 화학요법과 방사선요법, 수술, 의료비 등으로 고통을 겪다 삶을 마감한다. ()의 마지막 모습이 전혀 바람직하지 않은 것이다. 그러면서 한편으로는 이것이 불가피하고 자연스러운 일이며 정상이고 인생은 원래 다 그런 것라고 여긴다.

 

늙으면 병들고 고통, 인생은 다 그런 것?완전 잘못된 생각

 

그러나 노화의 종말저자 데이비드 A 싱클레어 박사는 그런 관점은 완전히 잘못된 생각이며, 전혀 그럴 필요가 없다고 말한다. 더 젊게, 더 오래 살 수 있고, 몇 년이 아니라 수십 년을 더 건강하게 장수할 수 있다고 강조한다. 그러면서 진정으로 오래도록 건강하고 행복한 삶을 누리려면 노화(老化)와 질병을 보는 관점을 완전히 뒤집는 거대한 패러다임 전환이 필요하다고 설명한다.  

▲ 『노화의 종말』 저자 데이비드 A 싱클레어 박사    

  

저자는 하버드대 의과대학 블라바트닉연구소의 유전학 교수이자 하버드 폴 F 글렌노화생물학연구센터 공동 소장, 호주 시드니 뉴사우스웨일스대 노화연구실 책임자로 노화와 유전 분야 세계 최고 권위자로 평가받고 있다. 노화의 종말은 그의 25년 장수(長壽)에 관한 연구를 총결산해 처음으로 세상에 선보이는 역작이다.

 

백신 맞듯 노화 막는 접종시대 올 것

 

노화 패러다임 뒤집어노화의 종말(데이비드 A. 싱클레어·매슈 D. 러플랜트/이한음/부키)에 따르면 바로 노화 자체가 질병이다. 심장병, 치매, 암 같은 것은 질병이 아니라 더 큰 무엇, 즉 노화의 증상일 따름이다. 서양 의학계는 지난 세기 동안 노화보다 직접적인 사망 원인이 있다고 믿으며 그 원인 파악에 매달렸다. 세계보건기구(WHO)의 질병, 증상, 외상 원인 목록인 국제질병분류1893년 처음 발간 때 항목이 161가지였지만 지금은 14000가지가 넘는다. 이처럼 노화를 질병과 분리하는 관점은 진실을 못 보게 한다.

 

책에서 알려진 노화의 징표들로 DNA 손상, 텔로미어 마모, 후성유전체 변화, 단백질 향상성 상실, 영양소 감지능력 혼란, 미토콘드리아 기능 이상(異狀), 노화세포 축적, 줄기세포 소진 등 여러 가지가 있으나 이들에 모두 대처해도 최대 수명은 결코 늘리지 못한다는 게 그의 설명이다.

 

DNA는 끊임없이 손상된다. 우리 46개의 염색체 각각은 DNA를 복제할 때마다 하루에 2조번 넘게 끊긴다. 거기다 자연 방사선, 화학물질, 병원의 엑스선과 CT에도 끊긴다. 문제는 후성 유전인자가 이 손상을 복구한 뒤 원래 유전체로 돌아가지 않는 데 있다. 그러면서 엉뚱한 때와 장소에서 엉뚱한 유전자가 켜지며 그 결과 세포는 정체성을 읽고 기능 이상에 빠진다는 것이다. 이 혼란을 저자는 후성 유전적 잡음이라 부른다. 그는 피아니스트(후성유천제)가 그랜드 피아노(유전체)의 건반(유전자)을 실수로 계속 잘못 눌러 연주회를 망치는 것과 같다는 것이다. 이 후성유전적 잡음이 우리가 늙고 병드는 이유이자 갖가지 노화의 징표가 나타나는 원인이다.  

 

노화세포만 죽이는 노화세포제거제 등 출현운동·小食 등 장수 생활습관도 제시

 

저자는 혁명적 첨단기술의 마법 같은 세계도 알려준다. 좀비 같은 노화세포만 찾아 죽이는 노화세포제거제, 우리 유전체의 절반을 차지하는 정크 DNA와 그 잔재 화석을 제거하는 항()레트로바이러스제, 우리 세포와 몸을 완전히 재설정해 말 그대로 회춘시키는 노화예방 백신과 세포 재()프로그래밍, DNA 서열 분석과 생체표지추적으로 대표되는 개인 맞춤형 정밀의료, 3D 프린팅 맞춤 신체기관 생산 등의 발전 과정, 과학적 메커니즘, 실제적용 사례, 미래의 가능성을 생생히 설명한다.

 

SF 소설처럼 들리지만 그가 상상하는 미래에 관한 설명이다. 30세가 되면 사람들은 일주일 단위로 유전공학적으로 특수 처리한 바이러스 주사를 세 차례 맞는다. 이 바이러스는 소수의 유전자들(세포 재포로그래밍 인자들)과 그 유전자를 켤 수 있는 안전한 스위치(약물이나 분자)로 구성된다. 40대 중반에 노화가 나타나면 한 달간의 약물을 투여해 재프로그램 유전자를 켠다. 그러면 몸이 회춘 과정을 겪어 F 스콧 피츠제럴드의 대표 소설의 벤저민 버튼처럼 점점 젊어져 20대로 다시 돌아간다. 이 시점에서 약물 투여를 중단하고 재프로그래밍 인자들을 끈다.

▲ 세계 최고 노화 연구자 데이비드 A 싱클레어는 “많은 이들이 늙어감을 부정하는 것은 자연을 거스르는 일, 인간 본성과 도리에 어긋나는 짓이라고 여긴다. 하지만 이 모든 생각이 틀렸다. 노화는 정상이 아니라 질병이며 이 병은 치료 가능하다. 지연하고 중단하고 역전시킬 수 있다”고 강조한다.    

 

생물학적·신체적·정신적으로 20년은 더 젊어지지만 지식과 지혜 기억은 그대로다. 그 상태로 통증, , 심장병 걱정 없이 수십 년을 보내다가 노화증상을 보이면 또다시 회춘 과정을 시작한다는 것이다. 믿을 수 없는 일이라 여기겠지만 싱클레어 박사 연구팀은 생쥐실험에서 재생 불가능하다고 알려진 시신경을 재프로그래밍으로 복원해 냈고, 암 치료에는 유전자 편집 기술을 이용한 유전자요법이 현실로 구현되고 있다고 강조한다. 현재 아기가 각종 백신 접종을 받듯 노화를 막는 백신 접종이 가능하다고 그는 강조한다.

 

저자는 생활습관 측면에서는 적게 먹기’ ‘육식 줄이기’ ‘운동하기’ ‘편안한 온도에서 벗어나기같은 라이프스타일 개선법을 제시한다. 그중 저아미노산 식단, 간헐적 단식, 고강도 인터벌 트레이닝, 저온 노출 등을 특별히 지목하면서 왜 이 방법들이 건강과 장수에 가장 효과적인지 과학적 근거와 사례를 바탕으로 밝혀 준다.

 

뇌과학자 정재승 박사는 노화 연구의 최전선에 선 학자가 지난 100년 동안의 노화 연구의 역사를 친절하게 소개하고, 수명이란 관점에서 인류의 과거와 현재, 미래를 고찰한다는 데 있다. 그중에서도 백미는 노화를 늦추는 실질적인 조언들이 담겨 있다고 추천했다. 

 

불로장생의 꿈, 한 발 앞으로 성큼 다가서다

강장동물 히드라에서 노화 방지하는 텔로머라아제 효소 발견 

 

나이가 들수록 신체가 노화되어간다. 나이와 노화는 정비례 관계에 있다. 지금까지 노화는 피할 수 없는 인간의 운명이고, 그래서 불로장생(不老長生)’ 또한 모든 이의 희망이다. 그런데 무성(無性)생식을 하는 생물 히드라가 나이를 먹지 않는, 즉 노화(老化) 억제의 비밀을 풀 가능성을 가지고 있다는 연구 결과가 발표돼 주목받고 있다.

 

20151222일자 미국 국립과학원회보(PNAS)’에 미국 퍼모나칼리지 생물학과 다니엘 마르테스 교수의 히드라연구 내용이 실렸다. 히드라는 줄기세포가 지속적으로 분열하는 능력을 갖고 있어 몸을 항상 새롭게 만든다는 것이다. , 히드라의 몸 대부분이 줄기세포로 구성돼 있어 늙지 않는다는 설명이다.

 

히드라는 몸길이가 1에 불과한, 내장이 비어 있는 강장동물이다. 물가의 풀잎이나 물속에 떨어진 낙엽과 썩은 나뭇가지에 붙어살면서 세상에서 먹이를 가장 빨리 제압하는 사냥꾼이다. 히드라와 같은 하등생물은 암수의 구분이 없는 무성생식을 한다. 몸에 돌기가 자란 다음 그 돌기가 떨어져 나와 새로운 개체가 되는 출아법(出芽法)으로 생식한다.

 

마르테스 교수의 원래 연구 목적은 히드라가 노화를 피할 수 없다는 것을 입증하기 위한 것이었다. 이를 위해 퍼모나칼리지와 독일 막스플랑크 인구통계학연구소(MPIDR)의 실험실에서, 8년간 총 2256마리의 히드라를 관찰하는 실험을 했다. 히드라의 생존에 필요한 작은 오아시스를 마련해 일주일에 세 번 신선한 물을 공급하고, 신선한 동물성 플랑크톤을 먹이로 제공하면서 노화 상태를 관찰했다. 그런데 결과는 오히려 히드라가 영원히 사는 것이 가능하다는 것을 입증하는 셈이 됐다. 어떻게 이런 일이 가능할까?

 

지속적인 줄기세포 분열이 노화 억제의 열쇠

 

줄기세포는 자기증식을 통해 여러 종류의 신체 조직으로 분화할 수 있다. 분화(分化)란 초기 단계의 세포가 뼈·심장·피부 등 어떠한 특성을 갖춰가는 과정을 말한다. 줄기세포는 미분화된 세포여서 적절한 조건을 맞춰주면 다양한 조직의 세포로 분화할 수 있다. 우리 혈액 속에서 혈구가 계속 생성될 수 있는 이유도 골수 안에 있는 줄기세포가 끊임없이 자기증식을 하기 때문이다. 골수 속의 줄기세포는 적혈구도 만들고, 백혈구도 만들고, 혈소판도 만든다. 한 개의 줄기세포가 다양한 종류의 세포를 만들어내는 것이다. 그래서 혈구·피부·신경 등이 손상되거나 파괴된 후 재생되는 부위가 있는가 하면 줄기세포가 없어 재생이 불가능한 부위도 있다. 사람의 뇌나 척수의 신경, 심장, 신장 등에는 줄기세포가 없다. 따라서 많은 과학자가 줄기세포 분열을 이용해 이러한 장기들을 재생시키려는 연구를 하고 있다.

 

히드라의 줄기세포가 지속적으로 분열할 수 있는 능력은 텔로머라아제(Telomerase)에 있다. 텔로머라아제는 DNA염색체 끝부분에 달린 텔로미어(Telomere·말단소체)를 보호하는 특정 효소다. 텔로미어는 염기서열이 일정하게 반복되는 유전자로, 유전정보를 가진 것은 아니지만 DNA가 복제될 때 염색체 끝이 바깥에 직접 노출되지 않도록 한다. 즉 염색체의 DNA가 소실되는 것을 막는 역할을 한다. 생명공학자들은 이 텔로미어의 길이가 노화 또는 수명과 연관 있다고 추정한다. 효소 텔로머라아제는 바로 생물이 세포분열을 한 후 염색체의 말단부가 짧아지는 것을 보충해주는 역할을 하는 것이다.

 

모든 생물은 세포분열을 할 때마다 텔로미어가 조금씩 짧아진다. 그리고 그 길이에 따라 수명이 달라진다. 텔로미어가 짧아지다 보면 결국 없어지고, 그 결과 염색체의 손상이 심해져 세포는 더 이상 분열하지 못하고 노화가 찾아온다. 그런데 히드라는 스스로 텔로머라아제를 활성화시켜 노화를 억제하거나 방지한다는 것이 마르테스 교수의 실험 결과이다. 즉 영구히 세포분열을 할 수 있다는 것이다. 분열 횟수에 제한이 없으니 무한 분열이 가능하고, 노화가 없다는 얘기다.

 

텔로미어 길이 조작 통해 수명 연장 가능

 

문제는 진화론적 관점에서 무성생식을 하는 동물들은 기후 변화와 같은 급격한 환경 변화에 취약하다는 점이다. 적절한 환경에만 있다면 히드라는 영원히 살 수 있을 가능성이 크지만, 야생에서는 포식과 오염, 질병 등의 위험에 노출되므로 불사(不死)할 가능성 또한 작다는 게 흠이다.

 

그러면 사람은 얼마나 오래 살 수 있을까? 생명과학자들은 대체로 120년을 말한다. 120년 정도면 텔로미어가 짧아져 더 이상 세포분열을 할 수 없다. 세계적으로도 120세 넘게 장수한 사람은 손가락으로 꼽을 정도다. 또 사람의 노화는 보통 26세부터 시작되는 것으로 나타났다. 신체 나이는 38세에 이르렀을 때 노화가 가장 빠르게 진행되는 것으로 알려졌다.

 

생명공학자들은 최근 이 한계에 도전하고 있다. 유전자를 조작하거나 유전자에 영향을 줘서 노화를 지연시키거나 때로는 역전시킬 수도 있다는 것이다. 그들이 주목하는 것 역시 텔로미어다. 우리 몸 조직 곳곳에 퍼져 있는 성체줄기세포에서는 텔로머라아제의 활성이 꽤 유지된다. 성체줄기세포의 텔로미어가 점점 짧아지면서 죽어나가는 세포를 메우는 능력이 떨어져 사람은 점점 늙어가고 결국은 죽게 된다. 따라서 성체줄기세포의 텔로머라아제 활성을 높여준다면 세포분열이 되풀이돼 세포 노화가 억제될 수 있고, 생명체의 노화도 지연돼 젊음을 유지할 수 있다는 게 전문가들의 설명이다.

 

실제로 이와 관련된 연구 결과도 나와 있다. 몇몇 생명공학자들은 텔로머라아제의 유전자가 고장 난 쥐에게 ‘4-OHT’라는 화학물질로 발현이 유도되는 텔로머라아제 유전자를 넣어주었다. 다른 쥐들은 한창일 나이에 이미 노쇠해버린 쥐에게 4-OHT를 주사하자 놀랍게도 쥐들이 젊음을 회복했다. 후각신경세포가 퇴화해 냄새도 잘 못 맡던 녀석들이 세포가 살아나면서 킁킁거리고 고환과 비장, 내장의 세포들도 활력을 찾았다. 이들 세포를 자세히 들여다보니 거의 고갈됐던 텔로미어가 텔로머라아제의 작용으로 상당히 복원돼 있었다.

 

연구자들은 전례가 없는 이런 역전은 노화 관련 질환에 대한 텔로미어 회춘이 가능함을 보여주는 것이라고 말한다. 인간이 불로장생의 꿈을 실현하는 데 중요한 단서를 마련한 셈이다.

 

불로장생의 꿈, 곤충 통해 이룬다

 

나이가 드는 것은 자연의 거스를 수 없는 섭리다. 중국의 진시황도 불로장생(不老長生)의 꿈을 꿨지만 결국 이루지 못했다. 과학자들이 노화 극복에 도전하고 있다. 최근 노화의 비밀을 풀 열쇠가 선충과 곤충 등 작은 벌레에서 잇따라 발견됐다. 선충 유전자를 통해 수명을 연장할 수 있는 단백질을 찾아내고, 곤충 자체에서 항노화 물질을 추출했다.


선충에서 수명 연장 단백질 찾아

 

이승재 한국과학기술원(카이스트) 교수와 김경태 포스텍 교수 연구진은 예쁜꼬마선충에서 수명 연장을 돕는 단백질을 찾아냈다72일 국제학술지 사이언스 어드밴시스에 발표했다. 연구진은 실험에 예쁜꼬마선충을 이용했다. 1크기의 예쁜꼬마선충은 선형동물로 현재 2만여 개의 유전자가 밝혀졌는데, 이 가운데 40%가 사람과 유사한 것으로 알려졌다. 여기에 세포가 1000여개로 적고 현미경으로 보기도 쉬워 실험에 애용된다. 수명이 3주에 불과한 것도 장점이다.

▲ 예쁜꼬마선충에서 발견된 노화를 늦추는 VRK-1 단백질    

 

앞서 세포의 에너지 센서인 ‘AMPK 효소가 수명 연장과 관련이 있다는 것은 알려졌지만, 이를 조절하는 단백질에 대해선 밝혀지지 않았다. 연구진은 AMPK를 활성화해 수명 연장을 돕는 ‘VRK-1’이라는 단백질을 예쁜꼬마선충에서 찾아냈다.

 

연구진이 예쁜꼬마선충에 VRK-1을 대량 발현시키자 수명이 27% 늘어났다. 반대로 VRK-1을 억제하자 수명은 32% 줄어들었다. VRK-1이 노화를 조절하는 것이다. 1저자인 박상순 포스텍 연구원은 이번 연구를 통해 인간의 노화를 이해하고 조절하는 실마리를 밝혔다“VRK-1의 기능을 조절해 사람의 노화와 다양한 질환의 치료에도 응용될 수 있을 것으로 기대된다고 말했다.

 

미국 벅 노화연구소와 MDI 생물학 연구소, 중국 난징대 공동연구진도 예쁜꼬마선충을 이용해 수명을 5배 늘리는 데 성공했다. 연구진은 수명 증가에 영향을 미치는 것으로 알려진 인슐린신호전달체계(IIS)TOR이라는 영양신호전달경로를 유전적으로 변형시켰다.

 

IIS를 변화시키면 수명이 2배 정도 증가하고 TOR 경로를 변화시키면 30% 정도 수명 증가 효과가 있는 것으로 알려졌다. 연구진은 두 경로를 변화시킬 경우 단순 계산으로 130% 정도 수명이 증가할 것으로 예상했다. 하지만 예쁜꼬마선충 수명은 보통의 5배인 14주 이상으로 늘었다. MDI 연구소 재러드 롤링스 교수는 “1 더하기 12가 아니라 5가 될 수 있음을 보여줬다고 밝혔다.  

 

곤충의 항노화 물질도 활용

 

곤충 자체를 활용한 노화 연구도 있다. 곤충은 단백질이 풍부해 미래의 식량 자원으로 각광받는다. 여기에 더해 과학자들은 곤충에서 노화를 방지하는 물질까지 찾아내 식품이나 화장품, 의약품으로 활용하려고 연구하고 있다.

 

한국한의학연구원 채성욱 박사팀은 20198곤충 추출물이 자외선으로 인한 피부 광()노화 개선에 효과가 있음을 동물 실험을 통해 확인했다라고 밝혔다. 피부 광노화는 자외선에 지속적으로 노출되면서 미세주름, 반점, 색소침착 등이 나타나는 현상이다.

 

연구진은 장수풍뎅이 애벌레와 흰점박이 꽃무지 애벌레, 갈색거저리 애벌레, 쌍별귀뚜라미 등 곤충 4종을 활용했다. 이 곤충들은 식품의약품안전처에 식용 곤충으로 등록돼 있다. 연구진은 자외선을 쏘아 피부 광노화를 유도한 실험쥐에게 곤충 4종의 추출물을 각각 12주 동안 투여했다. 곤충 추출물을 투여한 쥐들은 자외선에 의해 감소된 피부 보습 효과가 개선됐다.

 

광노화가 생긴 쥐들은 피부를 통해 수분이 밖으로 빠져나가는 경피수분 손실량이 정상 쥐보다 2배 증가했다. 하지만 네 가지 곤충추출물을 투여한 쥐들은 모두 수치가 회복됐다.

 

 

또한 실험군이 대조군보다 피부 보습을 유도하는 물질인 히알루론산이 최대 2.4배 증가했다. 지건영 한의학연 박사는 화장품이나 건강기능식품, 의약품 등 노화 방지와 관련된 다양한 산업에 곤충에서 추출한 성분이 활용될 수 있을 것이라고 밝혔다.

 

이탈리아 테라모대 연구진은 식용 곤충에 항산화 물질이 풍부하다는 연구 결과를 내놨다. 항산화 물질은 신체의 산화(酸化)를 억제해 당뇨나 암 등을 예방하는 데 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

 

연구진은 귀뚜라미, 메뚜기, 누에, 매미, 지네 등 13종의 곤충을 분말 형태로 만들어 항산화 물질을 분석했다. 그 결과 매미와 물장군, 타란툴라, 검은 전갈을 제외한 나머지 곤충 9종의 분말을 탄 주스는 오렌지주스보다 항산화 물질 함유량이 많았다. 특히 귀뚜라미, 메뚜기, 누에는 오렌지주스보다 항산화 물질이 5배나 많았다.

수암(守岩) 문 윤 홍<大記者/칼럼니스트> moon4758@naver.com

 

 
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