늙은 마우스의 남은 수명을 두 배로: 유전자 치료로 나이를 되돌리다

기본 정보

제목: Gene Therapy-Mediated Partial Reprogramming Extends Lifespan and Reverses Age-Related Changes in Aged Mice
저자: Cano Macip C, Hasan R, Hoznek V, Kim J, Lu YR, Metzger LE IV, Sethna S, Davidsohn N
저널: Cellular Reprogramming
출판연도: 2024
DOI: 10.1089/cell.2023.0072
PMID: 38381405
근거 수준: 소규모 전임상 연구 (정상 노령 마우스) — 정상 노화 마우스에서 부분 리프로그래밍의 수명 연장을 최초로 보인 개념 증명 연구이나, 소규모이므로 대규모 재현이 필요

이 논문은 유전자 치료를 이용한 부분 리프로그래밍(세포를 완전히 되돌리지 않고 후성유전적 나이만 젊게 만드는 기술)으로 정상 노령 마우스의 잔여 수명을 109% 늘리고 건강수명도 개선했다는 획기적인 결과를 보고합니다. 노화가 되돌릴 수 있는 과정일 수 있다는 가능성을 실험적으로 보여준 중요한 연구입니다.

1. 이 연구는 왜 필요했을까

2006년 야마나카 신야 교수가 네 가지 전사인자(Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc, 줄여서 OSKM)로 일반 체세포를 만능줄기세포(어떤 세포로든 변할 수 있는 세포)로 되돌릴 수 있음을 발견한 이후, 과학자들은 흥미로운 가능성을 탐구하기 시작했습니다. 네 가지 인자 중 일부만 짧은 시간 발현시키면 세포가 완전히 탈분화하지 않으면서 후성유전적 나이(DNA에 붙은 화학적 표지의 패턴으로 측정한 생물학적 나이)만 되돌릴 수 있다는 "부분 리프로그래밍" 개념이 부상한 것입니다.

이 접근법은 조로증(progeroid, 조기 노화 질환) 마우스에서 효과가 확인되었지만, 정상적으로 나이 든 마우스에서 실제로 수명을 연장하는지는 확인되지 않았습니다. 이 연구의 목표는 바로 그 핵심 질문, 즉 정상 노령 마우스에서 OSK 유전자 치료가 수명과 건강수명을 늘릴 수 있는지를 검증하는 것이었습니다.

2. 어떻게 연구했을까

연구진은 124주령(약 2.5세, 인간으로 치면 약 70대) 정상 C57BL/6 수컷 마우스를 대상으로 실험했습니다. AAV(아데노연관바이러스, 유전자를 세포에 전달하는 도구로 쓰이는 바이러스)를 이용하여 독시사이클린(항생제의 일종)으로 발현을 조절할 수 있는 OSK(Oct4, Sox2, Klf4) 유전자를 전신에 전달했습니다. c-Myc는 종양 유발 위험이 높아 의도적으로 제외한 것입니다. OSK 치료군과 야생형 대조군을 비교하면서 수명, 노쇠 지수(frailty index), 후성유전체 시계(심장과 간 조직), 그리고 인간 각질세포에서의 체외 실험을 수행했습니다.

3. 무엇을 발견했을까

가장 놀라운 결과는 수명 연장이었습니다. OSK 치료를 받은 마우스의 잔여 중위수명이 대조군 대비 109% 증가했습니다. 이미 늙은 마우스에 개입했음에도 남은 수명이 두 배 이상 늘어난 것입니다. 전체 중위수명 역시 유의미하게 연장되었습니다.

건강수명도 크게 개선되었습니다. 노쇠 지수(frailty index)가 유의미하게 감소했는데, 이는 털 상태, 보행 능력, 체중 유지, 반응성 등 전반적인 건강 지표가 개선되었음을 의미합니다. 단순히 오래 사는 것이 아니라 건강한 상태를 유지하면서 오래 산 것입니다.

후성유전적 회춘(epigenetic rejuvenation)도 확인되었습니다. 심장 조직과 간 조직 모두에서 후성유전체 시계가 유의미하게 역전되었습니다. 또한 인간 각질세포를 이용한 체외 실험에서도 외인성 OSK를 발현시켰을 때 후성유전적 회춘 마커가 관찰되어, 이 접근법이 인간 세포에서도 작동할 수 있다는 단서를 제공했습니다.

부분 리프로그래밍의 핵심 원리를 이해하는 것이 중요합니다. 완전 리프로그래밍은 OSKM 네 가지 인자를 장기간 발현시켜 세포를 만능줄기세포로 되돌리는 것인데, 이 경우 세포가 원래의 정체성을 잃고 종양 위험이 매우 높아집니다. 반면 부분 리프로그래밍은 OSK 세 가지 인자를 단기간 조절하여 발현시키는 것으로, 후성유전적 나이만 되돌리면서 세포의 정체성은 유지합니다. 근육세포는 근육세포로, 간세포는 간세포로 남으면서 기능만 젊어지는 것입니다. 이를 통해 기능 회춘을 달성하면서도 종양 위험을 최소화할 수 있습니다.

이 연구의 산업적 파급력도 큽니다. Altos Labs(약 30억 달러 규모), NewLimit, Retro Biosciences 등 리프로그래밍 기반 장수 스타트업들이 급증하고 있으며, 이 논문은 부분 리프로그래밍이 "정상 노화에서도 작동한다"는 핵심 증거를 제공하여 이 분야에 강력한 추진력을 더했습니다.

4. 우리 서비스에 어떻게 쓸까

제품 기능 측면에서, 후성유전적 노화와 회춘이라는 개념을 사용자에게 교육하는 콘텐츠를 제작할 수 있습니다. 단식이나 생활습관 변화가 후성유전체에 미치는 영향과 유전자 치료 기반 리프로그래밍 사이의 관계를 설명하여, 일상적 건강 관리가 분자 수준에서 어떤 의미를 가지는지 전달할 수 있습니다.

콘텐츠 활용으로는 세 가지 방향이 있습니다. "나이를 되돌리는 과학: 부분 리프로그래밍이란"이라는 주제의 대중 해설을 만들 수 있습니다. 후성유전적 시계의 의미와 생활습관 개입의 역할을 연결하는 콘텐츠도 가능합니다. 그리고 장수 기술의 미래를 유전자 치료부터 생활습관까지의 스펙트럼으로 조망하는 콘텐츠를 통해, 최첨단 과학과 일상적 건강 습관이 어떻게 만나는지를 보여줄 수 있습니다.

5. 한계점

이 연구는 소규모 마우스 실험으로, 대규모 독립적 재현이 필수적입니다. OSK의 최적 발현 수준과 기간이 아직 명확하지 않으며, 과도하게 발현시키면 종양이 발생할 위험이 있습니다. AAV 벡터를 인간에게 전달할 때 면역 반응이나 독성 문제가 나타날 수 있으며, 인간 임상시험까지는 상당한 시간이 걸릴 것으로 예상됩니다. 또한 수명 연장이 후성유전적 회춘 때문인지, 아니면 세포 보호 경로가 활성화된 것인지 정확한 메커니즘이 아직 불분명합니다.

마무리

이 연구는 노화가 불가역적 과정이 아니라 되돌릴 수 있는 프로그램일 수 있다는 대담한 가설에 실험적 근거를 제공합니다. 아직 마우스 단계이고 소규모이지만, 정상 노화 동물에서 수명과 건강수명을 동시에 늘렸다는 점은 장수 과학의 중요한 이정표입니다. 생활습관 개입이 후성유전체에 미치는 영향에 대한 연구와 함께 보면, 오늘의 건강 습관이 내일의 생물학적 나이를 바꿀 수 있다는 메시지를 전달할 수 있습니다.