인간은 얼마나 오래 살 수 있을까?

내가 의과대학에 다닐 때 북극고래가 200년 이상 살 수 있고 그린란드 상어가 400~500살까지 살 수 있다는 것을 알았을 때 이것이 언젠가는 인간에게도 표적이 될 수 있다는 생각이 들었다.

소프트웨어나 하드웨어를 수정하는 문제일 뿐이다.

오늘 나는 장엄한 북극고래(지구상에서 가장 큰 생물 중 하나)가 놀라운 200년을 살 수 있게 해주는 근본적인 마법에 대해 알아보고자 한다.

페토의 역설과 생물학적 수수께끼

Life on Earth는 우리에게 매혹적인 수수께끼를 제시한다.

더 큰 동물 종은 일반적으로 수명이 더 길다. 그들의 몸은 또한 더 많은 세포로 구성되어 있다. 그리고 암은 "발암성 돌연변이"라고 불리는 일련의 과정을 겪는 단일 세포에서 발생하기 때문에 더 큰 동물이 암에 걸리기 쉽다고 생각할 수 있다.

그러나 그 반대인 경우가 많다. 이것은 페토(Peto)의 역설로 알려진 것이다.

이 역설에 대한 해결책은 우아할 정도로 간단하다. 자연은 단순히 더 나은 항암 방어력을 가진 이 더 큰 생물을 선물했다.

예를 들어, 우리는 코끼리가 암에 대한 세포의 자연 방어 메커니즘의 핵심 구성 요소인 p53 유전자의 추가 사본을 가지고 있다는 것을 한동안 알고 있었다. 이제 최근 연구에 따르면 코끼리보다 더 크고 오래 사는 종인 북극고래가 암과 싸우는 데 도움이 될 수 있다.

북극고래: 200년 된 경이로움

200년 넘게 사는 80톤의 생명체를 상상해보라.

세포가 암이 되려면 하나 이상의 발암성 돌연변이(또는 "적중")를 겪어야 한다.

흥미롭게도 과학자들은 북극고래의 세포가 암이 되는 과정에서 인간 세포보다 더 적은 공격을 필요로 한다는 사실을 발견했다.

이것은 우리가 이제 막 이해하기 시작한 북극고래의 독특한 특징, 즉 돌연변이를 줄이고 DNA를 복구하는 효과적인 방법을 가리킨다.

북극고래의 비밀 풀기: DNA 복구

우리의 DNA는 방사선 및 산화 스트레스와 같은 요인에 지속적으로 노출되어 DNA 파손 및 돌연변이로 이어질 수 있다. 우리는 살아가면서 돌연변이를 축적한다.

그러나 북극고래는 우수한 DNA 복구 메커니즘을 개발하여 돌연변이가 훨씬 적다. 이중 가닥 DNA 파손을 해결하기 위한 두 가지 기본 메커니즘인 상동 재조합(HR) 및 비상동 말단 결합(NHEJ)이 있다.

연구자들이 최근 집중하고 있는 것은 후자인 NHEJ이다.

그들은 북극고래가 NHEJ의 주인이라는 것을 발견했다. 이 수리 도구는 다른 종에서는 오류가 발생하기 쉽지만 고래에서는 놀라운 효율성으로 작동하며 유해한 돌연변이가 훨씬 적다.

CIRBP(저온 유도성 RNA 결합 단백질 Cold-Inducible RNA-Binding Protein): 슈퍼스타

이 놀라운 복구 메커니즘의 중심에는 CIRBP(cold-inducible RNA-binding protein)로 알려진 단백질이 있다. 이 단백질은 고래 섬 유아세포에 더 풍부하며 추위, 저산소증 및 자외선과 같은 스트레스 요인에 반응한다.

이제 흥미로운 부분이 있다.

과학자들이 인간 세포에서 CIRBP의 북극고래 버전을 과 발현했을 때 DNA 복구 효율이 1.6배 향상되었다. 고래 CIRBP를 사용하는 것은 또한 세포를 죽이거나 궁극적으로 신체에 해로울 수 있는 기능 장애 세포를 생성하는 것과 관련된 암과 싸우는 다른 접근 방식보다 안전할 수 있다.

이것은 CIRBP가 인간의 건강과 장수에 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다.

더 건강하고 더 긴 삶을 향하여

우리는 인간의 암과 싸우기 위해 북극고래가 개발한 보호 메커니즘을 어떻게 활용할 수 있는지 이제 막 밝히기 시작했다.

DNA 수리를 고래와 같은 수준으로 높일 수 있다면 수세기 동안 인류를 괴롭힌 질병 그룹인 암 발병률을 잠재적으로 줄일 수 있다.

또한 하버드 대학의 데이비드 싱클레어(David Sinclair) 박사가 "노화 정보 이론"이라고 설명하는 것과 노화 세포가 DNA 복구 요구와 후성유전적 제어 사이의 균형을 맞추는 능력 사이에서 겪는 투쟁을 다룰 수 있을 것이다.

싱클레어(Sinclair)의 이론은 "정보"의 개념에 기반을 두고 있으며, 노화는 후생유전학적 수준에서 정보 손실의 결과라고 가정한다. 이는 DVD의 긁힘으로 인해 제대로 읽을 수 없는 것과 비교할 수 있다.

우리 세포의 DNA는 세포가 해야 할 일을 "기억"하는 데 도움이 되는 후생유전학적 마커 시스템으로 구성된다. 이러한 마커는 유전자 발현을 조절하여 특정 유전자를 켜거나 끄고 세포가 기능을 올바르게 수행하도록 한다.

그러나 시간이 지남에 따라 다양한 요인(예: 환경 스트레스 및 DNA 손상)으로 인해 이러한 후생유전학적 마커가 변경되거나 잘못 배치될 수 있다. 이 "후생유전적 노이즈"가 축적되면 세포는 정체성과 기능을 잃기 시작하여 노화와 관련된 신체적, 기능적 쇠퇴로 이어진다.

DNA 손상의 축적과 후성유전체의 변화는 모두 노화의 특징이며 많은 노화 관련 질병에 관여한다.

싱클레어(Sinclair)의 이론은 우리가 이러한 후생유전학적 마커를 재설정하거나 잡음을 줄이는 방법을 찾을 수 있다면 잠재적으로 노화 과정을 늦추거나 역전시킬 수 있다고 주장한다. 이에 따라 그의 연구에는 후생유전학적 정보를 유지하거나 복원하는 데 도움이 되는 것으로 여겨지는 NAD+ 전구체 및 시르투인과 같은 화합물을 연구하는 것이 포함된다.

아마도 가까운 미래에 CRISPR/유전자 요법을 사용하여 인간에게 p53 유전자의 추가 사본을 부여하거나 정기적으로 인간 세포에서 CIRBP의 북극고래 버전을 과발현함으로써 인간 DNA 복구 메커니즘을 개선할 수 있을 것이다.

우리는 자연선택(다윈주의)에 의한 진화에서 인간의 방향에 의한 진화로 옮겨가는 미래를 향해 가고 있다.