“세포노화가 배아 발생 과정에서 중요한 역할 수행”

연구진은 노화가 발생 기전으로 진화 과정 동안 나타났으며 배아가 성장하고 각기 다른 조직이 변하면서 노화를 통해 스위치를 꺼버리듯이 필요 없는 세포를 제거한다는 것을 가정했다.

인체가 암에 대항해 싸우기 위해 사용하는 주요 기전 중 하나는 암 세포를 노화시켜 결함 있는 세포를 잠재우는 것이다. 노화된 세포는 죽지는 않지만 세포 주기가 작동하지 않아 분열하는 것을 멈춘다.

CINO 연구진과 바르셀로나 게놈 조절 센터(Centre for Genomic Regulation, CRG) 연구진이 과학저널 `셀(Cell)`지에 두 개의 논문을 게재하였다.

세포를 잠재우는 이런 기전은 또한 배아에서 발생하며 세포가 손상되는 경우가 아니라 정상적인 발생 과정에서 나타나는 것이다.

배아가 성장함에 따라 그 조직은 모양과 기능을 변화시키고, 노화는 더 이상 필요하지 않은 세포를 잠재운다. 이러한 세포는 후에 재편성되어 대식세포라는 면역계 세포에 의해 제거된다.

배아 발생 과정에서 나타나는 노화는 인체가 어떻게 자라고 모양을 변화시키는지를 이해하는 중요한 단초를 제시한다.

CINO의 종양 억제단장이자 이번 연구를 이끈 마누엔 세라뇨(Manuel Serrano)는 "우리는 세포 노화가 배아 발생 동안 조직을 일종의 리모델링하는 기전이라는 것을 발견하였다"고 말했다.

이번 연구의 제1저자는 다니엘 뮤뇨즈-에스핀(Daniel Munoz-Espin)이다.

그는 "배아 발생은 재활용과 유사하다. 이 과정에서 어떤 시기에 하나의 기능을 가진 조직은 시간이 지남에 따라 다른 용도로 사용된다. 이처럼 재설계하는 과정에서 더이상 필요없는 세포가 있으며 이를 제거하는 방식이 노화"라고 말했다. 

CRG 연구는 빌 케이스(Bill Keyes)가 이끌었으며 미카일라 스토어(Mekayla Storer)가 제 1저자이다.

세포 노화는 암과 인체 노화와 관련되어 있기 때문에 가장 많이 연구하는 세포 과정 중 하나이다. 이것이 때론 양날의 칼과 같아서 암에 대항하는 역할을 하기도 하지만 인체 노화에 중요한 기능을 하기도 한다.

그러나 이번 연구의 저자는 인체 노화가 세포 노화의 결과라는 가장 단순한 생각에 경고를 하고 있다.

세라뇨는 "세포 노화가 기본적으로는 인체에 도움이 되는 과정이라고 생각한다. 세포 노화의 궁극적인 목적은 생체 내의 손상된 세포를 제거하는 것이다. 우리에게 손상된 세포가 많아질수록 결과적으로 더 많은 세포 노화가 되는 것"이라고 말했다.

다시 말해 인체 노화가 세포 노화 때문이라고 하는 것은 불이 나는 이유를 항상 불 옆에 소방관이 있기 때문이라고 하는 것과 같다.

셀지에 게재된 새로운 두 논문은 세포 노화의 개념에 새로운 시각을 제시하고 있다. 연구진은 배아에서 세포 노화를 발견했을 뿐만 아니라, 이 과정을 활성화시키고 조절하는 유전자들을 규명하였으며 그들이 실험적으로 세포 노화를 억제했을 때 무슨 일이 일어나는지를 연구하였다.

세포 노화를 정상적인 배아 발생과 방어 기전으로 발생하는 것을 구분하기 위하여 그들은 후자의 과정을 '프로그램화된 세포 노화'라고 명명하였다.

게다가 연구진은 좀 더 적극적인 가설로 결론지었다: 세포 노화는 발생 과정에서 진화상 나타난 것이며 후에 성체에서 방어 기전으로 편입된 것이다.

저자들은 "개념적으로 우리는 세포 노화를 발생 과정에 기여하는 총체적인 과정이라고 생각한다. 이는 세포 노화가 진화 과정 동안 배아 조직-재편성 과정으로 시작해서 이후에 손상과 스트레스에 반응하는 기능으로 진화하였다"고 말했다.

CINO 저자들은 생쥐와 인체 배아로 연구했으며 CRG 연구진은 닭과 생쥐 배아로 연구하여 세포 노화를 관찰하였다. 그들은 이는 세포 노화가 척추동물의 배아 발생에서 널리 퍼져 있다는 것을 뒷받침하는 것이라고 강조한다.

세포 노화는 세포에서 특정한 화학 표지를 남겨 둔다. CINO 연구진은 두 종류의 배아 구조에서 이것을 관찰하였다. 즉 중신 (mesonephros)과 내림프낭(endolymphatic sac)이다.

중신은 발생 동안 신장으로 기능하며 후기에는 거의 사라지며, 남는 것은 정관과 고환 및 부고환을 형성하고 질 형성에 참여한다. 내림프낭은 내이의 중요한 구조이다. CRG 연구진은 뇌와 손가락의 형성에 집중하기로 하였다.

프로그램화된 세포 노화와 관련된 유전자들에 관해 이들은 중신과 내림프낭에 똑같이 존재한다: "두 개의 독립된 발생 과정이 동일한 중요 작용자이자 조절자로 기능한다"고 저자들은 `셀`지에 게재한 논문을 통해 말하고 있다.

이러한 과정을 활성화시키는 유전자가 생쥐와 인체 배아 및 두 개의 구조에서 분석되었으며 p21이라고 한다. 그러므로 p21이 작용할 수 없을 때 세포 노화는 일어나지 않으며 다른 기전을 통해서도 p21의 결함을 어느 정도 보상할 수 있어도 예를 들어 질 형성과 같은 곳에서 문제가 발생할 수 있다.

배아 조직에서 프로그램화된 세포 노화로 원치 않는 세포를 잠재우면 무슨 일이 생길까? 그 다음은 대식세포(macrophage)의 차례다. 필요 없는 세포를 제거하는 방어계 세포에 해당하는 대식세포는 조직을 재편성하는 것이다.

저자들은 이번 결과가 새로운 지평을 여는 최초 연구라고 생각하고 있다. 또한 곧 프로그램화된 세포 노화가 여러 다른 발생 과정에서 발견될 것이라고 말한다.

출처 : http://www.eurekalert.org/pub_releases/2013-11/cndi-act111113.php