100세에 건강해지는 방법: 100세 시대의 줄기세포가 열쇠를 쥐고 있다

잔느 칼망이 122세의 나이로 죽었을 때, 그녀의 장수에 연구자들은 머리를 긁적였다. 그녀는 일생의 대부분을 신체 활동적이었지만 정기적으로 담배를 피웠고 일반적으로 건강한 수명을 단축시킨다고 생각되는 생활 방식인 와인을 즐겼다.

인간 수명의 복잡성을 떼어내는 것은 복잡하다. 식이요법, 운동 및 기타 습관은 나이가 들어감에 따라 건강의 궤적을 바꿀 수 있다. 유전적 요인도 중요한 역할을 하는데, 특히 황혼기에 그러하다. 그러나 이러한 아이디어를 시험하기 위한 실험은 어려운데, 그 이유 중 하나는 우리의 수명이 상대적으로 길기 때문이다. 나이가 들어감에 따라 많은 인구를 추적하는 것은 엄청나게 비용이 많이 들고 결과를 얻는 데 수십 년이 걸릴 수 있다. 그래서 대부분의 연구는 파리, 설치류, 개를 포함한 동물의 노화 모델에 의존하고 있는데, 그 동물들은 수명이 훨씬 짧다.

그러나 유난히 긴 수명을 가진 사람들에게서 유래한 세포를 사용하여 인간의 "접시 속의 노화"를 모델링할 수 있다면 어떨까?

에이징 셀(Aging Cell)에 발표된 새로운 연구가 바로 그 일을 했다. 연구진은 100세 노인에 대한 가장 크고 포괄적인 데이터베이스인 뉴잉글랜드 센테니언 연구(New England Centenarian Study)에서 채취한 혈액을 활용하여 혈액 세포를 유도만능줄기세포(iPSC)로 변환했다.

이 세포에는 기증자의 유전자 청사진이 들어 있습니다. 본질적으로, 연구팀은 장수 관련 유전자를 찾는 연구자들을 도울 수 있는 세포의 바이오뱅크를 만들었다. 연구팀은 "인간의 노화, 수명, 질병에 대한 저항력 및/또는 회복력에 대한 모델을 통해 잠재적인 중재의 기능적 테스트를 가능하게 하는 모델은 사실상 존재하지 않는다"고 썼다.

그들은 이미 이러한 "슈퍼 에이징" 줄기 세포를 장수 커뮤니티의 나머지 부분과 공유하여 더 건강하고 긴 수명에 기여하는 유전자 및 기타 요인에 대한 이해를 높였다. "이 은행은 정말 흥미진진합니다." 연구에 참여하지 않은 킹스 칼리지 런던(Kings College London)의 장수 연구원 키아라 헤르조그(Chiara Herzog)가 네이처에 말했다.

귀중한 자원

100세 시대는 드물다. 퓨 리서치 센터(Pew Research Center)에 따르면 미국 인구 조사국의 데이터에 따르면 그들은 미국 인구의 0.03%에 불과하다. 전 세계적으로 약 722,000명의 사람들이 100세 생일을 맞았으며, 이는 현재 지구상에 있는 80억 명이 넘는 인구 중 극히 일부에 불과하다.

100세 노인은 단순히 더 오래 사는 것이 아니다. 그들은 또한 극도로 노년기에도 더 건강하고 치매, 제2형 당뇨병, 암 또는 뇌졸중과 같은 노화 관련 질병을 앓을 가능성이 적다. 어떤 사람들은 이러한 위험한 건강 문제를 끝까지 아예 회피한다.

무엇이 그들을 특별하게 만드는가? 지난 10년 동안 여러 연구에서 어떤 유전자가 활성화되는지(또는 활성화되지 않는지), 그리고 이것이 건강한 노화와 어떤 관련이 있는지 알아보기 시작했다. 그런가 하면 노화 시계를 개발한 사람들도 있는데, 이 시계는 무수히 많은 생체 지표를 사용하여 사람의 생물학적 나이, 즉 몸이 얼마나 잘 작동하는지를 판단한다. 100세 시대 사람들은 유전적 풍경과 신체 기능이 연대기적 나이에 비해 예상보다 훨씬 젊은 사람들과 닮아 있어 자주 눈에 띄었다.

인간 노화 연구의 잠재력을 깨달은 뉴잉글랜드 센테너리 연구(New England Centenarian Study)는 1995년에 시작되었다. 현재 보스턴 대학에 기반을 두고 있으며 새로운 연구의 저자인 톰 펄스(Tom Perls)와 스테이시 앤더슨(Stacy Andersen)이 이끄는 이 프로젝트는 유권자 등록부, 뉴스 기사, 노인 요양 시설에 보내는 우편 등 다양한 방법을 통해 100세 노인을 모집했다.

장수에는 유전적 근거가 있을 수 있기 때문에, 그들의 자녀들도 가입하도록 초대받았고, 배우자가 대조군 역할을 했다. 모든 참가자는 자신의 사회경제적 지위와 병력에 대해 보고했다. 연구진은 영상 통화에서 이들의 인지력을 평가하고 잠재적인 정신 건강 문제가 있는지 검사했다. 마지막으로, 일부 참가자들은 혈액 샘플을 채취했다. 많은 백세인들은 나이가 들었음에도 불구하고 날카로움을 유지했고 스스로를 돌볼 수 있었다.

Super-Ager 줄기세포

연구팀은 먼저 참가자들을 대상으로 다양한 노화 시계를 테스트했다. 이 연구에서는 메틸화(methylation)가 측정되었는데, 메틸화는 DNA 염기서열을 변경하지 않고 유전자를 정지시킨다. 이전 결과와 마찬가지로, 100세 노인들은 연대기적 나이보다 평균 6년 반 더 젊었다.

노화 방지 부스트는 아이들에게서 그다지 두드러지지 않았다. 어떤 사람들은 생물학적 나이가 더 높았고 다른 사람들은 더 낮았다. 이것은 장수와 관련된 유전적 "서명"을 물려받은 사람의 다양성 때문일 수 있다고 연구팀은 썼다.

다행히도, 그들은 틀렸다. 몇몇 단백질은 iPSC가 건강하고 다른 세포를 만들 수 있다는 것을 보여주었다. 그들은 또한 대부분 게놈 무결성을 유지했는데, 놀랍게도 3명의 남성 백세인의 세포에서 Y 염색체가 약간 손실된 것으로 나타났다.

이전 연구에서는 70세 이상 남성의 혈액 세포에서 유사한 결실 패턴을 발견했다. 이는 노화의 지표가 될 수 있으며 암 및 심장병과 같은 노화 관련 질환의 잠재적 위험 요인이 될 수 있다. 평균적으로 여성은 남성보다 더 오래 산다. 이 발견은 Y 염색체 손실이 발생하는 이유를 더 잘 이해할 수 있는 "흥미로운 연구 기회를 허용"한다.

노화의 실마리

혈액 세포를 줄기 세포로 전환하면 노화의 징후, 특히 세포의 후성유전학적 상태와 관련된 징후가 지워진다. 이것은 유전자가 켜지거나 꺼지는지 여부를 제어하며 나이에 따라 변한다. 그러나 근본적인 유전 암호는 동일하게 남아 있다.

장수의 비밀이 부분적으로라도 유전자에 숨겨져 있다면, 이 초노화 줄기 세포는 연구자들이 무엇이 보호적이거나 해로운지 알아내는 데 도움이 될 수 있으며, 그 결과 시계의 재깍거리는 속도를 늦추는 새로운 아이디어를 촉발할 수 있다.

한 예로, 연구팀은 줄기세포가 대뇌 피질 뉴런이 되도록 유도했다. 이 뉴런은 감각과 추론을 담당하는 뇌의 가장 바깥 부분을 형성한다. 또한 치매나 알츠하이머병에서 가장 먼저 부패하는 동물이기도 하다. 100세 노인에게서 유래한 단백질은 나이가 들면서 축적되는 독성 단백질의 확산을 빠르게 제한하는 것과 같은 손상에 더 잘 대처했다.

연구원들은 또한 알츠하이머병에 대한 회복력 을 테스트하기 위해 세포를 사용하고 있다. 또 다른 실험에서는 건강한 뉴런, 면역 세포 및 성상세포로 구성된 세포 배양을 관찰했다. 뇌를 건강하게 유지하는 데 도움이 되는 보조 세포인 후자는 백세시대 줄기세포를 사용하여 만들어졌다. 성상교세포는 점점 더 알츠하이머병과 관련이 있지만, 인간을 대상으로 그 역할을 연구하기는 어려웠다. 100세 시대의 줄기세포에서 유래한 줄기세포는 앞으로 나아갈 길을 제시한다.

100세 이상 된 줄기 세포의 각 계통은 기증자, 즉 기증자의 인구 통계, 인지 및 신체 상태와 연결되어 있다. 이 추가 정보는 연구자들이 노화의 다양한 측면에 대한 연구를 위해 가장 적합한 백세 세포주를 선택하는 데 도움이 될 수 있다. 그리고 세포는 나이가 들면서 감소하는 다양한 조직(근육, 심장 또는 면역 세포)으로 변형될 수 있기 때문에 노화가 다양한 장기에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 그 속도에 어떤 영향을 미치는지 탐구할 수 있는 새로운 방법을 제공한다.

저자들은 "이 연구의 결과는 노화 관련 질병에 대한 새로운 치료법의 발견과 검증을 촉진할 수 있는 인간의 수명과 회복력 연구를 위한 독특한 자원"이라고 썼다. (Peter Diamandis)