이 분야에서 가장 뛰어난 업적은 터프츠대학교의 과학자이자 기업가인 마이클 레빈(Michael Levin) 박사의 작품이다. 재생 의학 분야의 세계 최고의 전문가 중 한명이자 점점 성장하고 있는 "생체 전기" 분야의 리더인 레빈은 조직, 사지 및 기관의 재생을 유도하기 위해 신체의 생체 전기 제어를 사용하는 방법을 개발해 왔다.

 

가장 최근에 레빈은 뛰어난 연쇄 기업가인 제스 마(Jess Mah)와 협력하여 재생 의학 분야의 획기적인 연구의 대부분을 상업화하는 것을 목표로 하는 벤처인 Astonishing Labs를 설립했다. 건강수명 연장을 가능하게 할 핵심 기술을 생각할 때 레빈의 기술이 마모되고 파손된 부품을 교체하는 데 중요한 요소가 될 것이라는 점에는 의심의 여지가 거의 없다.

레빈과 마는 모두 3월에 열리는 Abundance Summit에서 저와 함께 사지와 장기 재생에 대한 연구에 대한 통찰력을 공유할 예정이다.

 

오늘의 블로그는 2023년 9월 장수 플래티넘 여행(Longevity Platinum Trip)에서 레빈과 나눈 토론과 그가 템플턴 아이디어(The Templeton Ideas) 팟캐스트에서 진행한 최근 인터뷰를 부분적으로 바탕으로 작성되었다.

재생 의학에 대한 레빈의 혁신적인 접근 방식을 요약하고 그의 연구 사례 몇 가지를 공유하겠다.

 

 

게놈 편집의 한계와 생체 전기의 가능성

가장 근본적인 수준에서 생명을 변화시키고 조작하는 것에 대해 생각할 때 우리의 마음은 종종 게놈 편집과 CRISPR로 곧바로 이동한다. 결국 생명의 청사진을 대표하는 것은 바로 DNA가 아닐까?

하지만 유전학 이상의 이야기가 있다면 어떨까?

이것은 레빈이 제기한 흥미로운 질문이다.

"왜 DNA만으로 할 수 없을까?" 레빈은 현상 유지에 도전하며 묻는다.

그는 유전학의 결정적인 한계를 다음과 같이 지적한다. "어떤 유전자를 비틀어야 하는지 정확히 아는 단일 유전자 질환과 같이 우리가 관심을 갖는 대부분의 사항을 제외하고는 어떤 유전자가 변형될지 전혀 알 수 없다. 그런 일이 일어나도록 바꿔라."

레빈의 통찰력은 심오하다... 유전자는 특성이 아니라 단백질을 암호화하며, 생물의학에서 우리가 변경하려는 특성은 시스템 수준의 큰 특성이며 종종 불투명한 유전적 기반을 갖는다. 생물학적 시스템이 장기나 사지의 재성장을 촉발하도록 하려면 어떻게 해야 할까? 레빈에게 있어 이러한 능력은 생체전기의 약속을 통해 가능하다.

 

레빈의 연구실에서 그가 "프로골로틀(frogolotl)"이라고 부르는 하이브리드 생물을 만든 것은 이 수수께끼를 아름답게 보여준다.

프로골로틀은 개구리와 도롱뇽 세포가 합쳐진 형태로 처음 만들어졌을 때 다음과 같은 당혹스러운 질문을 제기했다. 이 새로운 생물에는 다리가 있을까, 없을까? "개구리와 아홀로틀 게놈을 모두 갖고 있음에도 불구하고 우리는 그 질문에 대한 결과를 예측할 수 없다"고 레빈은 말한다.

이 예는 우리가 유전적 "하드웨어"를 이해하지만 여전히 "소프트웨어", 즉 세포 집단이 그러한 결정을 내리도록 안내하는 알고리즘을 파악하고 있다는 레빈의 요점을 강조한다.

 

그렇다면 대안은 무엇일까?

유망한 생체전기 영역으로 들어가본다. 레빈은 이를 세포 집합체를 공통 목적에 연결하는 "인지 접착제"라고 설명한다. 이는 세포 내 전기 네트워크, 즉 우리 뇌에서 작동하는 것과 동일한 네트워크에 관한 것이다. "전기 네트워크를 형성하고 해당 네트워크에서 정보를 처리하는 능력이다."라고 레빈은 설명한다. 이러한 생체 전기 패턴을 이해하고 조작함으로써 전체 시스템을 다시 배선할 필요 없이 온도 조절 장치를 조정하는 것과 같이 다양한 목적으로 패턴을 다시 작성할 수 있다.

레빈의 비전은 유전암호를 넘어 전기암호로 이동하는 패러다임 전환이다. 그의 말에 따르면 "당신이 이해해야 할 것은 설정이 어떻게 인코딩되는지 확인한 다음 어떻게 변경해야 할까?"이다.

이 접근 방식은 재생 의학에 혁명을 일으킬 수 있으며, 우리가 이제 막 상상하기 시작한 방식으로 신체의 타고난 능력을 활용할 수 있게 해준다.

 

자신의 근본적인 질문에 답하기

재생 의학의 중심에는 레빈이 제기한 핵심 질문이 있다. "세포 그룹이 멋지고 건강한 기관을 생성하도록 어떻게 설득할 수 있을까?"

이 근본적인 질문은 레빈에게 단지 이론적인 것이 아니다. 그것은 그가 그의 실험실에서 함께 맞추고 있는 진짜 퍼즐이다.

레빈은 그 답의 핵심 부분이 세포를 둘러싼 환경에 있다고 믿는다. 그가 이러한 관점을 표현하는 방법은 다음과 같다.

“...재생이 가능하다는 것을 확신시키는 세포를 위해 생성되어야 하는 환경이 있을 것이다. 보호되고 있으므로 이를 수행하는 데 에너지를 투자하는 것이 합리적이다."

레빈의 통찰력은 포유류의 진화 역사에 바탕을 두고 있다. 그는 환경의 지속적인 위협에 노출된 초기 포유류는 팔다리가 다시 자라기보다는 빠르게 상처에 상처를 입히도록 진화했다고 추측한다. 즉각적인 치유가 생존에 중요했기 때문이다.

 

레빈의 접근 방식은 단순한 추측을 뛰어넘는다. 그의 연구실에서 그는 재생에 도움이 되는 환경을 조성하기 위해 노력하고 있다. 여기에는 그가 "웨어러블 생물반응기" 또는 "바이오돔"이라고 부르는 것을 사용하는 것이 포함된다.

이 장치는 상처 주위에 거의 양수와 유사한 환경을 조성하도록 설계되어 흉터보다는 재생에 유리한 조건을 세포에 신호로 보낸다. 목표는 재생을 위한 단계를 설정하기 위해 이러한 바이오돔 내에서 이온 채널과 기타 약물의 올바른 혼합물을 만드는 것이다.

세포 환경을 재구성함으로써 레빈과 그의 팀은 언젠가 건강한 장기의 재생을 현실로 만들 수 있는 혁신의 길을 닦고 있다.

 

재생 의학의 미래: 해부학적 컴파일러 구상

그렇다면 재생의학의 최종 목표는 무엇인가?

2023년 장수 플래티넘 여행에서 레빈은 "해부학 컴파일러"라고 부르는 개념인 이 혁신적인 분야의 미래에 대한 야심찬 비전을 공유했다.

그가 설명하는 방법은 다음과 같다. "컴퓨터 앞에 앉아 원하는 식물, 동물, 기관 등 무엇이든 그릴 수 있다. 그런 다음 이 해부 컴파일러는 해부학적 설명을 컴파일한다. 분자나 유전자 등의 수준을 말하지만, 말 그대로 당신이 원하는 것이 무엇일까? 당신은 장기를 원한다. 좋다. 당신은 새로운 생물학적 로봇을 원한다, 물론 그렇다."

해부학적 컴파일러의 핵심은 원하는 해부학적 결과를 일련의 지침, 즉 세포가 당신이 상상하는 것을 정확하게 구성하기 위해 따르는 일련의 자극으로 변환하는 것이다.

레빈은 다음과 같이 설명한다. "이것이 흥미롭고 이것이 우리 모두가 목표로 삼아야 할 것이라고 생각하는 이유는 선천적 결손, 외상성 부상, 암, 노화, 퇴행성 질환 등 의학의 모든 요구 사항을 생각한다면 그렇다. —모두 한 가지 중요한 공통점이 있는데, 그것은 바로 우리가 세포 모음에 무엇을 만들고 싶은지 알릴 수 있다는 것이다."

세포가 특정 구조를 구성하거나 손상된 조직을 복구하도록 지시할 수 있다면 가능성을 상상해 보라. 이 시나리오에서는 선천적 결함부터 퇴행성 질환에 이르기까지 수많은 의학적 문제가 잠재적으로 해결될 수 있으며 주로 전염병이 이 기술에서 다루지 않는 주요 건강 문제로 남아 있다.

결정적으로 해부학적 컴파일러는 3D 프린터와 유사하지 않다. 복잡한 기관을 수동으로 만들기 위해 세포를 정확한 위치에 배치하는 것이 아니다. 대신 레빈은 다음과 같이 설명한다:

"해부학 컴파일러는 변환기이다. 해부학적 목표나 요구 사항을 세포가 구축하려는 설정 지점으로 변환한다."

레빈의 해부학적 컴파일러(Anatomical Compiler)는 재생의학이 단순히 치유나 교체가 아닌 창조와 변화에 관한 미래를 엿볼 수 있는 희망의 등불이다. 미래에 우리는 단지 손상된 부분을 고치는 것이 아니라 신체 자체의 세포 언어를 사용하여 재구성하고 재건하고 있다.

 

이것이 중요한 이유

작년 터프츠 데일리와의 인터뷰에서 레빈은 생물의학에 대한 새로운 접근 방식의 중요한 필요성에 대해 논의했다.

“오늘날 모든 생물의학은 분자 하드웨어에 초점을 맞추고 있으므로 게놈 편집, CRISPR 경로 재배선, 단백질 공학, 단일 분자, 단일 세포 접근 방식…우리는 분자 하드웨어의 초점을 넘어 생명의 소프트웨어를 실제로 활용해야 한다.”

수백만 명의 사람들이 선천적 결함, 사지 상실, 외상, 퇴행성 질환 및 기타 질병으로 고통받고 있다. 그리고 레빈에게는 이러한 고통의 대부분이 궁극적으로 예방 가능했다. “이 기술은 인류가 앞으로 나아갈 중요한 길이다. 그것이 바로 사람들이 집중하기를 바라는 것이다.”