호바트의 생체시계, 인체 조직마다 노화 정도 달라
누구나 늙지만 왜 늙게 되는지 과학자들은 알지 못한다. 이제는 로스앤젤레스의 캘리포니아 대학에서 실시한 연구가 우리의 게놈 속에 내장된 생체시계를 발견했는데 이 시계가 왜 우리의 인체가 늙게 되고 또 어떻게 우리가 그런 과정을 지연시킬 수 있는지를 밝히는 데 도움이 될지도 모른다. 이번 발견은 암과 줄기세포 연구에 귀중한 통찰력을 제공할 수도 있다.

이전의 생체시계들은 타액과 호르몬 및 텔로미어와 연관 지어졌지만 최근의 연구는 인간의 여러 가지 장기와 조직과 세포유형의 나이를 정확하게 측정할 수 있는 생체시계를 처음으로 찾아냈다. 뜻밖에도 그 시계는 여성의 유방조직과 같은 인체의 일부가 다른 부위보다 더 빠르게 노화하는 것도 발견했다.

로스앤젤레스의 캘리포니아대학교 데이비드 그레픈 의대의 인간 유전자학 교수 겸 필딩 공중보건대학의 생체 통계학 교수인 스티브 호바트는 노화를 막으려면 우선 노화를 측정하는 객관적인 방법이 필요하고, 인체 전반에 걸쳐서 시간을 측정하는 일련의 생표지자를 찾아내는 일이 4년간에 걸친 도전이었다고 설명했다. 이런 시계를 고안하게 된 이유는 과학자들이 인간의 노화과정을 무엇이 촉진하고 지연하는지를 더 잘 이해할 수 있도록 도와주기 위해서라고 그는 부언했다.

이 시계를 만들기 위해서 호바트는 DNA를 화학적으로 변경하는 자연 발생적 과정인 메틸화에 초점을 맞추었다. 호바트는 건강한 조직과 암에 걸린 인간 조직의 메틸화를 연구한 연구가들이 이전에 수집한 121건의 데이터 자료를 면밀하게 조사했다.

인체 전반을 통해 채취한 51개 유형의 조직과 세포의 표본 8천 개로부터 정보를 하나하나씩 찾아내어서 호바트는 출생 전부터 101살까지 나이가 어떻게 DNA 메틸화 수준에 영향을 미치는지 도표를 만들었다. 그 시계를 만들기 위해 그는 나이와 함께 변하고 인체 전반을 통해 존재하는 353개 표지자에 초점을 맞추었다. 호바트는 조직의 생물학적 나이를 그 생활 나이와 비교해서 그 시계의 효과를 테스트해보았다. 그 시계가 계속적으로 옳은 것으로 입증이 되자 그는 감격했고 조금은 놀랐다. 인체 전반을 통해 시간을 믿을만하게 측정할 수 있는 시계를 누군가가 개발할 수가 있다는 것이 놀랍다고 그는 고백했다. 자신의 접근방법이 사실은 사과와 오렌지를 비교하는 것으로 즉 이 경우에는 뇌, 심장, 폐, 간, 신장, 연골 같은 인체의 아주 다른 부위들을 비교하는 것이라고 그는 밝혔다.

인체 생물학적 시계 노화 통제할 수 있나
대부분의 표본의 생물학적 나이는 그들의 생활 나이와 일치했지만, 나머지 표본들은 상당한 차이가 났다. 예를 들면 호바트는 여성의 유방 조직이 인체의 다른 부위보다 더 빠르게 노화하는 것을 발견했다. 건강한 유방조직은 여성의 인체의 다른 부위보다 약 2~3년 더 늙었다고 그는 말했다. 만약 어떤 여성이 유방암을 가지고 있다면 종양 옆의 건강한 조직은 인체의 다른 부위보다 평균 12년이나 더 늙었다고 그는 부언했다.

이런 연구결과는 왜 유방암이 여성들에게 가장 흔한지 그 이유를 설명해줄지도 모른다. 이 시계가 종양 조직이 건강한 조직보다 36년이나 더 늙은 것으로 평가한다면 그게 왜 나이가 많은 암의 주요한 위험요인이 되는지를 설명해줄 수도 있는 것이다.

그 다음에 호바트는 유도만능 줄기세포, 즉 배아 줄기세포 같은 상태로 되돌려져서 인체 내에서 어떤 유형의 세포든지 될 수 있고 또 무한정 계속해서 분열할 수 있는 성숙한 세포를 살펴보았다. 그가 연구해본 결과 모든 줄기세포는 갓 만들어진 것으로 드러났다고 밝혔다. 더 중요한 것은 어떤 사람의 세포를 유도만능 줄기세포로 변형시키는 과정이 그 세포의 시계를 0으로 재설정하는 것이라고 그는 부언했다.

원칙적으로 이 발견은 과학자들이 인체의 생물학적 시계를 되감아서 그 시계를 0으로 되돌려놓을 수 있는 것을 입증하고 있다. 호바트는 생물학적 시계가 노화로 통하는 과정을 통제할 수 있는지 여부가 중요한 문제라고 밝혔다. 만약 그렇다면 그 시계는 우리의 젊음을 유지하는 새로운 치료방법을 연구하는 중요한 생표지가가 될 것이라고 그는 부언했다.

마지막으로 호바트는 그 시계의 속도가 특정한 사람의 나이에 따라 빨라지거나 느려지는 것을 발견했다. 그 시계가 째깍째깍 가는 속도가 일정치가 않다고 그는 설명했다. 우리가 이 세상에 태어나고 어린이로 성장하고 그 후 10대가 될 때에는 그 시계가 훨씬 더 빠르게 가고 20살이 되면 그 시계의 속도가 떨어져서 일정하게 된다고 그는 부언해서 설명했다.

예상치 못한 발견은 유전질환인 조로증에 걸린 어린이의 세포는 정상적으로 보이고 그 어린이의 실제적인 생활 나이를 반영하고 있다는 점이었다. 로스앤젤레스에 소재한 캘리포니아 대학은 호바트의 시계에 대해 잠정적인 특허를 신청했다. 그의 다음번 연구는 인체의 노화 시계를 멈추면 노화과정이 멈추어지는지 혹은 암 발생 위험이 증가하는지를 살펴보는 것이다. 그는 또 생쥐에게도 이와 유사한 시계가 있는지도 연구해볼 것이라고 한다.

출처: S. Horvath "DNA methylation age of human tissues and cell types" Genome Biol. 2013; 14 (10): R115 DOI: 10.1186/gb-2013-14-10-r115