유전자 조작으로 선충 수명 6배 늘려…불로장생약 개발 노력 가속화

A Wrinkle in Time
죽음은 아직 세금처럼 피할 수 없는 것이다. 그러나 미래 세대는 지금보다 서서히 늙고 훨씬 오래 살지도 모른다. 과학자 5명이 노화의 생화학에 관한 새로운 통찰을 제공한다.
표적 유전자 기능 강화: 일부 유전자는 노화 방지에 더 적극적이다.
몇 년 전 분자생물학자 신시아 케년은 실험실에서 한 대학원생에게 회충들이 담긴 접시를 다른 학생들에게 보여주도록 했다. 그리고 학생들에게 회충의 나이를 추측해 보라고 했다. 대다수 학생은 약 5일이라고 대답했다. 그들은 케년이 회충의 유전자를 조작했다는 사실을 몰랐다. 꿈틀거리는 회충들은 5일 된 회충의 완벽한 건강 상태를 보여줬다. 하지만 회충들의 실제 나이는 144일로 정상적인 수명보다 6배나 더 살았다.

지난 10년간 계속된 케년의 연구는 호르몬 수준의 조절과 100개 미만 유전자의 기능 강화로 “(최소한 회충들에서) 수명에 큰 변화를 초래할 수 있다”는 사실을 보여줬다. 약 100개의 그 유전자 중 일부 유전자는 항산화제를 생성하는 것들도 있다. 어떤 유전자는 천연의 마이크로비사이드(미생물 살충제)를 만들어낸다. 체내에서 지방 운반에 관여하는 것도 있다.

‘보호자’로 불리는 일부 유전자들은 “세포 구성 성분들이 제 기능을 충분히 발휘하도록 돕는다”고 케년은 말했다. 대체로 그런 유전자들의 활동이 원활할수록 유기체의 수명은 길어질 가능성이 높다. 기능성 식품 제조회사 일릭서는 케년의 실험과 유사한 결과를 보여줄 약물을 개발하려 하고 있다. 케년은 “80세 노인이 40세 정도로 보일 수도 있을 것”이라고 말했다.
스트레스 해소: 만성적 긴장은 세포의 건강을 급격히 악화시킨다.

지난해 가을 미국 학술원 논문집(PNAS)에는 캘리포니아대 샌프란시스코 캠퍼스에서 실시한 연구 결과가 실렸다. 연구를 주도한 정신의학자 엘리사 에펠과 동료들은 만성적인 스트레스(혹은 스트레스에 대한 자각)가 세포 내 염색체 말단 부위인 텔로미어의 길이를 상당히 축소시킨다는 사실을 발견했다. 텔로미어는 세포 노화 과정의 척도로 사용될 수 있다. 텔로미어의 길이가 짧을수록, 세포의 수명이 단축되고 신체의 노화 속도가 빨라진다.
에펠과 동료 연구원들은 20~50세의 두 여성 집단을 비교했다.

한 집단(39명)은 뇌성마비 같은 중증 만성질환으로 고통받는 자녀를, 다른 집단(19명)은 건강한 자녀를 둔 여성들이었다. 그 결과 병든 자녀를 돌본 기간이 길수록 그녀의 텔로미어 길이는 짧았다. 그러나 연구원들을 더욱 놀라게 만든 것은 자녀의 질병 유·무와 상관없이 나타난 결과였다.
자신이 가장 많은 스트레스를 받고 있다고 생각한 여성의 텔로미어와, 그녀보다는 10살이 많지만 가장 적은 스트레스를 받고 있다고 생각한 여성의 텔로미어 길이가 같았던 것이다. 에펠은 “이제 우리는 스트레스로 인한 세포 내 손상을 관찰할 수 있게 됐다. 덕분에 사람들은 긍정적인 사고의 중요성을 더욱 깨닫게 됐다”고 말했다. 그녀는 DNA 손상도 “확실히”치유할 수 있는 희망이 생겼다고 덧붙였다.

열량 제한: 칼로리 섭취를 엄격히 제한하면 노화 속도를 늦출지도 모른다.
지난 10년간 과학자들은 칼로리 섭취량을 대폭 줄일 경우 오래 살 수 있는 이유를 밝히는 데 큰 발전을 이룩했다. 레너드 가렌티와 하버드대 연구원 데이비드 싱클레어는 그 연구의 선두에 있다. 두 사람은 시르투인이라는 항산화 효소를 집중 연구하고 있다.

시르투인은 단백질 성분으로 SIR2(포유류는 SIRT1)라는 유전자에 의해 만들어진다. 천연화학물질인 NADH는 시르투인의 효과를 억제할 수 있다. 가렌티는 NADH 수준이 낮은 효모가 더 오래 산다는 것을 확인했다. 한편 싱클레어는 레스베라트롤이라는 화학물질 연구에 초점을 맞추고 있다. 그는 이 물질에 칼로리 억제 효과가 있다고 생각한다(적포도주가 건강에 좋은 이유도 레스베라트롤 덕분인 것으로 알려져 있다). 싱클레어의 연구에 따르면 레스베라트롤을 집중 투여할 경우 수명을 70%나 늘릴 수 있다.
열량 억제가 수명 연장에 기여한다는 것은 진화의 관점에서는 놀라울 게 없다. 그러나 열량 섭취를 급격히 줄이려는 사람은 드물다. 따라서 가렌티는 동일한 효과를 낼 수 있는 약물을 찾고 있다. 일릭서는 약품 개발에 가렌티의 연구 성과도 활용하고 있다.

영양제 섭취: 두 종류 화학물질 덕분에 늙은 쥐가 젊음을 되찾았다.
2002년 PNAS에 게재된 연구 논문에서 오클랜드 아동병원 연구소의 브루스 에임스 연구팀은 늙은 쥐에게 두 종류의 화학물질을 복용시켰다. 신체 세포에서 흔히 볼 수 있고 영양제로도 팔리는 아세틸-L-카르니틴과 알파-지방산이었다. 그러자 쥐들은 문제해결 능력과 기억력뿐 아니라 운동 능력과 활력도 향상됐다.

과학자들은 그 화학물질들을 함께 투여하면 세포 내 에너지원인 미토콘드리아의 기능이 향상된다는 것을 확인했다. 에임스는 주베논이라는 회사를 설립하고 그 복합제제의 특허를 얻었다(두 화학물질은 일부 건강식품점에서 따로따로 판매되기도 한다).
주베논은 그 복합제제의 효능을 측정하기 위해 조만간 인체실험에 들어갈 계획이다. 다른 연구에서는 이미 알츠하이머병, 파킨슨병, 2형 당뇨병 같은 퇴행성 질환이 병약한 미토콘드리아와 유관하다는 사실이 밝혀졌다.

따라서 미토콘드리아의 기능을 향상시키면 노인성 질환을 예방할 수도 있을 것이다. 에임스는 “우리의 연구로 인간의 수명이 몇 년 더 연장되길 기대한다”고 말했다. 그의 나이, 76세다.