카이스트 조광현 교수팀, 인간 세포 역노화기술 세계 첫 개발

카이스트(KAIST) 바이오및 뇌공학과 조광현 교수

인체 세포의 노화를 되돌릴 수 있는 원천기술이 국내 연구진에 의해 세계에서 처음 개발됐다.

아직 초기단계의 기술이지만 노화 현상을 막고 각종 노인성 질환을 사전 억제할 수 있는 치료제 개발의 단서를 찾을 수 있을 것으로 기대된다.

카이스트(KAIST) 바이오및 뇌공학과 조광현 교수팀은 시스템생물학 연구를 통해 노화된 인간 진피 섬유아세포를 정상적인 젊은 세포로 되돌리는 역 노화의 초기 원천기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

연구팀은 아모레퍼시픽 기술연구원과의 공동연구를 통해 최초로 개발된 노화 인공피부 모델에서 이 기술을 적용해 입증하는데에도 성공했다.

현재 널리 연구되고 있는 회춘기술은 이미 분화된 세포를 역분화시키는 4개의 ‘OSKM(Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc) 야마나카 전사인자’를 일시적으로 발현시켜 후성유전학적 리모델링을 일으킴으로써 노화된 세포를 젊은 상태로 되돌리는 부분적 역분화(partial reprogramming) 전략이다. 그러나 종양의 형성과 암의 진행을 유발하는 부작용이 생겨 정교한 제어 전략이 난제로 남아있었다.

조 교수팀은 이를 해결하기 위해 시스템생물학 연구 방법을 통해 노화된 인간 진피 섬유아세포를 정상적인 젊은 세포로 되돌릴 수 있는 핵심 조절인자를 찾아냈다. 4년에 걸친 연구 끝에 단백질 합성, 세포의 성장 등을 조절하는 mTOR와 면역 물질 사이토카인의 생성에 관여하는 NF-kB를 동시에 제어하고 있는 상위 조절 인자인 ‘PDK1(3-phosphoinositide-dependent protein kinase 1)’을 발견한 것이다. 

연구팀은 PDK1을 억제함으로써 노화된 인간 진피 섬유아세포를 다시 정상적인 젊은 세포로 되돌릴 수 있음을 분자 세포실험 및 노화 인공피부 모델 실험을 통해 입증했다. 연구를 통해 노화된 인간 진피 섬유아세포에서 PDK1을 억제했을 때 세포노화 표지 인자들이 사라지고 주변 환경에 적절하게 반응하는 정상 세포로서 기능을 회복하는 현상을 확인(모식도)했다.

연구 결과 노화된 인간 진피 섬유아세포에서는 PDK1이 mTOR와 NF-kB를 활성화해 노화와 관련된 분비 표현형(SASP)을 유발하고 노화 형질을 유지하는 것과 연관돼 있음을 밝혀냈다. 즉, PDK1을 억제함으로써 다시 원래의 정상적인 젊은 세포 상태로 안전하게 되돌릴 수 있음을 증명한 것이다.

이번 연구 결과는 새로운 노인성 질환의 치료 기술과  회춘 기술에 관한 연구를 본 궤도에 올려놓은 초석을 다진 획기적인 연구로 평가받고 있다. 

실제 아모레퍼시픽 기술연구원은 이번 연구 결과로부터 동백추출물에서 PDK1 억제 성분을 추출해 노화된 피부의 주름을 개선하는 화장품을 개발중이다.

조교수는 “역노화 기술은 노화된 피부 등을 포함한 노화 현상 및 많은 노인성 질환의 발생을 사전에 억제할 수 있도록 근본적인 치료전략을 제시한 것”이라며 “건강 수명을 오랫동안 유지하고 싶은 인류의 꿈을 실현하는데 한 걸음 다가선 결과”라고 설명했다.

카이스트 바이오및 뇌공학과 안수균 박사과정, 강준수 연구원, 이수범 연구원과 아모레퍼시픽의 바이오사이언스랩이 참여한 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘미국국립과학원회보(PNAS)’ 최근호에 실렸다.

대전=임정재 기자 [e-mail]