몇 살인가? 간단한 질문인 것 같다. 그것은 당신이 태어난 때를 기준으로 한다. 그러나 우리 모두는 실제 나이보다 훨씬 젊어 보이는 사람들을 알고 있다. 그들은 빛나는 피부와 머리카락을 가지고 있다. 그들은 나이가 암시하는 것보다 더 날카로워 보인다. 그들은 놀라운 에너지로 매우 활동적이다.

 

왜일까? 연구에 따르면 세포, 조직, 사람은 "생물학적 연령"이 있으며 이는 생일 측면에서 나이와 일치하거나 일치하지 않을 수 있다. 장수 과학자들은 주목했다. 그들이 우리를 늙게 만드는 요인을 조사할 때 한 가지 주요 지표가 나타난다. 생물학적 노화 시계는 지구에서의 나이와 상관없이 신체의 나이를 반영하는 측정값이다.

 

가장 인기 있는 노화 시계 중 하나가 우리 세포 깊숙이 파고든다. 나이가 들어감에 따라 게놈에는 유전자 발현을 변경하는 화학 물질 덩어리가 추가된다. 후성 유전적 변형이라고 하는 이 마커는 일반적으로 벨크로처럼 붙였다 떼었다. 그러나 나이가 들어감에 따라 게놈의 특정 부분이 훨씬 더 많은 덩어리를 추가하여 본질적으로 유전자를 차단하는 역할을 한다.

 

즉, 우리 세포에는 후성적 연령(EpiAge)이 있다. 그러나 시계가 장수를 의미한다면 무엇을 의미할까?

 

시계 제조공을 만나다

 

Steve Horvath 박사는 10대 때부터 수명 연장에 눈을 떴다. 생물 수학자인 그는 컴퓨팅 모델링과 AI를 사용하여 "생명을 연장하는 방법을 이해"하는 데 눈을 돌렸다.

 

그러나 열쇠를 찾기 위해서는 초점이 필요했다. Horvath의 아이디어는 우리 몸이 DNA 가닥 자체를 변경하지 않고 DNA 발현을 제어하는 강력한 방법인 후성 유전학에서 비롯되었다. 후성 유전학은 여러 화학 성분이 DNA 가닥에 걸리거나 떨어져 나가는 매우 유동적인 춤이다. 일부 변화는 시간이 지남에 따라 일관된 것처럼 보이지만 후성 유전적 춤은 나이에 따라 변한다. 이로 인해 Horvath는 다음과 같이 질문했다. 세포의 나이를 측정하기 위해 이러한 후성 유전적 마커를 사용할 수 있을까?

 

분명한 대답은 예이다. 13,000개 이상의 인간 샘플을 수집하고 분석한 후 Horvath는 노화에 대한 인상적인 측정 테이프를 발견했다. 핵심은 메틸화라고 하는 일종의 후성유전학적 변형으로, 이는 CpG 섬이라고 불리는 DNA 반점에 위치하는 경향이 있다. (우리 모두는 여름 방학이 필요하다!)

 

그의 팀은 생체 나이에 대한 알고리즘(세포 생체 시계)을 개발하여 신체 전반에 걸친 정확성으로 장수 연구자에게 깊은 인상을 남겼다. 후성적 연령(EpiAge)는 일회성보다는 여러 장기와 조직에 작용하여 노화가 어떻게 일어나는지 잠재적으로 밝혀준다.

 

“나는 많은 조직 또는 대부분의 조직에서 작동하는 방법을 개발하고 싶었다. 그것은 매우 위험한 프로젝트였다.”라고 Horvath는 당시에 말했다.

 

시계의 중앙값 오차는 겨우 3.6년으로 43개월 안에 사람의 나이를 측정할 수 있었다. 훨씬 더 인상적인 것은 이 시계가 DNA의 단 두 개의 표적 부위에서 특정 유형의 후성 유전적 변형(DNA 메틸화)을 관찰하는 간단한 통계 모델을 사용했다는 것이다. 필요한 것은 타액 샘플뿐이었다. 더 많은 작업을 통해 Horvath는 뉴런 및 혈액 세포와 같은 특정 유형의 세포의 나이를 반영하는 훨씬 더 많은 패턴을 발견했다. 당시 캘리포니아 어바인에 있는 생명공학 회사인 자이모 리서치(Zymo Research)의 케빈 브라이언트(Kevin Bryant)는 이 테스트가 “놀라울 정도로 훌륭했다”고 말했다.

 

후성적 연령(EpiAge)는 베일 아래서도 살펴보기 시작했다. 저자들은 “이 시계로 추정되는 후성적 연령과 연대기적 연령 간의 불일치를 후성적 연령(EpiAge) 가속이라고 한다.”라고 말했다. "역학 연구는 후성적 연령(EpiAge) 가속을 다양한 병리, 건강 상태, 생활 방식, 정신 상태 및 환경 요인과 연관시켰으며, 이는 후성 유전 시계가 노화와 관련된 중요한 생물학적 과정을 활용함을 나타낸다."

 

그러나 한 가지 분명한 질문이 남아 있다. 후성적 연령(EpiAge)시계가 정확히 무엇을 측정할까?

 

노화의 특징

 

후성유전학적 변형을 노화와 연결하는 데 문제가 있는 경우 문제가 해결될 것이다. 게놈을 위한 본질적으로 "냉장고 자석"이 어떻게 그리고 왜 변화를 일으키나?

 

노화의 수레바퀴를 소개하겠다.

 

유전자를 확대하면 게놈이 더 불안정해진다. 즉, 돌연변이의 가능성이 더 커진다. 유전자의 보호 캡인 텔로미어가 낭비된다. 단백질은 불안정하게 행동하기 시작하여 때로는 세포의 폐기물 처리 시스템을 막는 덩어리를 형성하여 잠재적으로 알츠하이머 및 기타 신경퇴행성 장애를 유발할 수 있다.

 

세포의 에너지 공장, 미토콘드리아, 스퍼터링 및 오작동. 세포는 더 이상 떠다니는 영양분을 감지할 수 없다. 설상가상으로 일부 세포는 완전히 포기하고 노화된 "좀비 세포"로 변한다. 죽지 않지만 정상적인 기능을 수행하지 않고 독성 면역 화학 물질을 뿜어낸다.

 

문제는 이러한 다양한 유형의 노화 행동이 일어나는 이유를 알지 못한다는 것이다. 그리고 나이를 측정할 때 노화 시계가 이러한 특징에 어떻게 대응하는지 모른다. 노화 시계가 여러 개 있는 이유도 일부 있다. 후성적 연령(EpiAge)은 하나이다. 다른 하나는 (농담이 아니라) 피부와 혈액으로, "수명을 예측하고 많은 연령 관련 상태와 관련이 있다."

 

네이처 에이징(Nature Aging)에 발표된 새로운 연구에서 Altos Labs의 Horvath와 Ken Raj 박사는 후성 유전적 시계를 노화의 특징과 연결하는 첫 걸음을 내디뎠다. 연구팀은 14명의 건강한 사람에게서 기증된 인간 세포(실험실의 용기 내부에서 자란)를 사용하여 세포를 4개 그룹으로 나눴다. 하나는 방사선에 찔렸고, 다른 하나는 암이 되도록 변형되었으며, 세 번째는 "좀비" 노화 세포로 변했다. 네 번째 그룹은 아무런 치료도 받지 않고 홀로 남겨졌다.

 

이러한 치료법은 노화의 주요 특징을 반영한다고 저자들은 설명했다. 예를 들어, 소량의 방사선은 노화를 모방한 게놈을 불안정하게 만들고 세포가 노화되는 것은 단 2주이다. 암과 같은 세포도 단 며칠 만에 심하게 노화된다. 그러나 놀랍게도 다른 세포에서 테스트했을 때도 후성적 연령(EpiAge)에 따라 세포가 노화되지 않았다. "서로 다른 1차 인간 및 생쥐 세포와 여러 방사선량 및 요법을 사용한 조사를 통해 얻은 이러한 결과는 후성 유전적 노화가… 방사선에 의한 DNA 파손으로 인한 게놈 불안정성의 영향을 받지 않는다는 것을 보여준다."고 저자는 말했다.

 

다시 말해, 후성적 연령(EpiAge)가 측정하는 것(세포의 CpG 후성유전체의 변화)이 반드시 세포의 "좀비" 노화 상태를 예측하는 것은 아니다. 마찬가지로, 시계는 텔로미어 문제 또는 일반적인 게놈 안정성과 일치하지 않는 것 같았다.

 

무엇을 일치시켰을까? 에너지. 이를 분해하면 후성적 연령(EpiAge)는 세포가 성장, 번식 또는 수축하도록 지시하는 핵심 신호인 영양소를 감지하는 능력과 관련이 있다. 또 다른 관련자는 세포에 전력을 생성하는 미토콘드리아 활동이다. 마지막으로 후성적 연령(EpiAge)은 샘플 내 줄기세포의 양을 반영하는 것으로 보이며 초기부터 변경된다.

 

저자들은 “노화가 너무 일찍 시작된다는 관찰은 시간이 흐르지 않고 세포의 생물학을 기반으로 나이를 측정할 수 있기 때문에 가능하다”고 말했다. 노화 시계의 경우 "이 측정을 통해 나이와 수명 간의 연관성을 조사할 수 있다."

 

노화 시계가 점점 주류가 되고 있지만 문제는 각각이 정확히 무엇을 측정하는지이다. "후성유전적 시계의 개발에 따른 흥분은 측정의 의미에 대한 불확실성으로 뒤덮였다."

 

이 연구는 강력한 노화 시계를 노화의 특징과 연결시킨 최초의 연구 중 하나이다. 저자는 "후성 유전적 노화와 노화의 특징 4가지의 연결은 이러한 특징이 더 깊은 수준에서도 상호 연결되어 있음을 의미한다."고 썼다.

 

다시 말해서, 우리는 노화의 여러 혈관을 하나로 묶는 것이 무엇인지 엿보기 시작했다. 저자들은 "다른 노화 특징과 후성 유전적 노화 사이의 연관성이 없다는 것은 노화가 다중 병렬 메커니즘의 결과임을 시사한다"고 말했다. 일부는 후생적 변화 때문일 수 있다. 다른 사람들은 단순히 마모로 인한 것이다.

 

이미지 출처: Pixabay의 Icons8_team