노화시계로 알려진 텔로미어의 길이를 안전하게 연장할 수 있는 방법이 드디어 개발됐다. 텔로미어란 염색체 양 끝에 있는 뚜껑 같은 부분을 가리킨다. 특정 염기서열이 수천 번 이상 되풀이되는 구조와 길이를 지니고 있어서 염색체의 말단 부위가 분해되거나 염색체끼리 서로 융합하지 못하게 하는 역할을 한다.
늙어갈수록 체세포의 거듭된 분열에 의해 염색체의 텔로미어 길이가 짧아지고, 그에 따라 결국 노화와 죽음에 이르게 된다. 따라서 텔로미어의 길이를 늘인다는 것은 노화와 관련된 질병이 적어지고 더 오래 살 수 있음을 의미한다.
미국 스탠퍼드대학 의대의 헬렌 블라우(Helen Blau) 교수가 이끄는 연구진은 국제 학술지인 ‘미국실험생물연합학회(FASEB)’지 최신호에 기고한 논문에서 인간의 텔로미어 길이를 빠르고 효과적으로 연장하는 방법을 개발했다고 밝혔다.
일반적으로 젊은 연령층의 텔로미어 길이는 약 8000~1만 뉴클레오티드인데, 세포가 분열할 때마다 짧아져 임계길이에 도달할 경우 세포가 분열을 중단해 사망에 이르게 된다. 뉴클레오티드란 염기, 당, 인산의 세 가지 요소로 구성된 화학적 단량체로서, DNA 사슬의 기본 구성 단위이다.
블라우 교수팀은 변형된 mRNA를 이용해 텔로미어의 길이를 연장했다. mRNA(messenger RNA)란 DNA의 유전정보를 리보솜(세포의 단백질 생산공장)에 전달하는 전령 RNA이다. 즉 우리 몸에 있는 유전정보인 DNA는 mRNA를 통해 단백질로 전환된다. 연구진은 mRNA에 텔로머라아제를 활성화시키는 ‘TRET’라는 염기서열을 인위적으로 넣음으로써 텔로미어의 길이를 늘이는 데 성공한 것이다.

무한 세포분열하는 암 발병 우려 없어

텔로머라아제란 텔로미어의 길이를 늘어나게 하는 데 영향을 미치는 효소로서, 이것을 만드는 유전자를 인간 세포에 도입할 경우 분열 횟수가 약 20회 정도 더 늘어난다는 사실이 확인된 바 있다.
연구진이 이 같은 방법을 사용하여 연장한 텔로미어의 길이는 약 1000뉴클레티드. 이는 전체 텔로미어 길이의 약 10%에 해당하는 양으로서, 피부세포의 경우 28배, 근육세포의 경우 3배나 더 많이 분열할 수 있는 길이이다. 수명으로 치면 약 10년 정도 노화를 역전시키는 효과를 기대할 수 있다고 연구진은 설명했다.
게다가 이 방법으로 처리된 세포들의 경우 그렇지 않은 대조군의 세포들보다 젊게 행동했으며, 배양접시 위에서 정체되거나 죽는 대신 활발하게 증식하는 것으로 나타났다고 한다.
이번에 개발된 방법이 특히 눈에 띄는 것은 텔로미어의 연장 효과가 일시적이라는 점이다. TERT가 코딩된 메시지의 효과는 48시간 이내에 소멸되므로, 일단 연장된 텔로미어라 할지라도 세포가 분열함에 따라 다시 짧아지기 시작한다는 의미다.
이러한 일시적 효과는 ‘달리고 있는 자동차의 가속 페달을 필요할 때 일시적으로 밟아주는 것’에 비유할 수 있다. 에너지가 추가적으로 증가된 그 차는 다른 차들보다 더 멀리 가지만, 앞으로 나아가는 탄력을 다 쓴 후에는 멈추게 된다. 만약 그 차가 멈추지 않고 계속해서 질주하게 된다면 ‘암’이라는 질병과 추돌하는 대형사고를 일으킬 수밖에 없기 때문에 이 같은 일시적 효과는 매우 중요하다.
암세포의 경우 정상세포와 달리 세포가 분열할 때 텔로미어의 길이가 전혀 짧아지지 않아 세포분열을 무한히 반복한다. 즉, 이 방법의 효과가 일시적이지 않아 텔로미어가 계속 연장되어 세포가 무한히 분열할 경우 암을 초래할 수 있다.
종전에도 텔로미어의 길이를 일시적으로 늘이는 방법들이 개발된 적이 있다. 또한 TERT를 코딩한 mRNA를 세포에 전달하려고 시도한 선행연구도 있었다. 하지만 작용이 느리다는 흠이 있거나, 세포의 면역반응 때문에 실패하고 말았다. 그런데 블라우 교수팀이 개발한 방법은 단 며칠 만에 텔로미어의 길이를 연장할 만큼 작용이 빠르며, 면역반응도 초래하지 않는 것으로 알려졌다.
블라우 교수팀이 텔로미어에 관심을 갖게 된 것은 듀켄씨 근이영양증(Duchenne muscular dystrophy)에 걸린 소년들의 근육 줄기세포가 정상적인 소년들보다 훨씬 더 짧다는 것을 발견하면서부터다.
이번 연구는 이처럼 텔로미어 길이가 짧아지는 유전질환의 치료는 물론 노화 방지를 비롯해 노화와 관련된 각종 질환의 예방 및 치료에 기여할 것으로 보인다. 연구진은 이 방법으로 당뇨병이나 심장질환 같은 노화 관련 질환들을 치료할 수 있다고 밝힌 것으로 전해진다.

스트레스 없으면 텔로미어 길이 길어져

한편, 최근 연구에 의하면 텔로미어의 길이는 만성 스트레스의 정도를 알려주는 척도인 것으로 밝혀지기도 했다. 즉, 스트레스를 많이 받는 사회적 환경이나 식생활 환경에 노출된 사람들의 경우 그렇지 않은 사람들에 비해 텔로미어의 길이가 짧다는 것이다.
미국 펜실베이니다주립대의 다니엘 노터맨 박사팀은 9세 남자 아동들의 DNA를 비교 조사한 결과, 힘든 삶을 살고 있는 가족 환경의 아이들의 경우 안정적인 가정에서 살고 있는 아이들보다 텔로미어의 길이가 19% 정도 짧다는 사실을 발견했다.
예를 들면 고등학교를 졸업하지 않은 엄마를 둔 아이들의 경우 대졸 출신의 엄마를 둔 아이의 텔로미어보다 약 32% 정도 짧으며, 부모의 이혼 등 가족 구조의 변화를 겪은 어린이는 정상적인 가정 출신의 어린이들보다 텔로미어가 40% 정도 짧았다.
캘리포니아대학을 포함한 공동 연구진이 발표한 연구에서는 먹는 음식을 바꾸고 운동을 해서 스트레스를 조절할 경우 텔로미어의 길이가 길어진다는 사실이 밝혀졌다. 연구진은 전립선암 초기 환자들 중 일부에 대해 과일과 야채, 가공하지 않은 곡식을 많이 먹게 하고 지방질과 정제된 탄수화물을 적게 먹는 식물 위주의 식이요법을 실시했다. 더불어 매일 30분씩 걷기 운동을 시키고, 가벼운 스트레칭과 명상, 서로를 격려하는 모임 등으로 스트레스를 줄였다.
5년 후 생활양식을 바꾸지 않은 다른 환자군과 비교한 결과 생활양식을 바꾼 환자들의 텔로미어 길이가 훨씬 더 길어진 것을 발견한 것. 반면에 생활양식을 바꾸지 않은 대조군의 환자들은 예전보다 텔로미어의 길이가 3% 더 짧아진 것으로 나타났다.
이 같은 연구결과들은 소규모 그룹을 대상으로 이루어져 신뢰성이 그리 높은 편은 아닌 것으로 전해진다. 그러나 두 연구팀 모두 앞으로 규모를 훨씬 확대해 동일 연구를 진행할 계획이라고 밝혀, 조만간 텔로미어 길이에 대한 보다 더 정확한 정보를 얻을 수 있을 것으로 보인다.