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성인세포에 '성장기 정보' 존재 규명…장기재생·암치료 ‘청신호’

기사승인 2019.04.04  11:43:08

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사진=Fotolia

미국의 ‘다나파버 암 연구소(Dana-Farber Cancer Institute)’ 연구원들이 최근 성인 세포조직에 태아 때부터 현재까지 성장에 관한 모든 정보가 보존돼 있음을 발견했다.

성인 인체 세포는 태아 단계의 정보를 지니지 않는다는 기존 학설이 이번 연구로 뒤집힌 것이다.

이번 연구의 제1 저자인 하버드 의대 라메쉬 시브다사니 연구팀은 ‘태아 기록’이 세포 내 DNA에 메틸기가 부착되거나 떨어지는 방식으로 저장됨을 발견했다. DNA에 결합된 메틸기의 위치와 수량이 공동으로 유전자의 활성이나 휴면을 결정한다. 각 DNA에 부착된 메틸기의 배열을 ‘메틸기모델’이라고도 부른다.

이번 연구에서 연구원들은 DNA 조각 중에서 인핸서(enhancers) 구역의 메틸기모델에 중점을 두고 연구했다. 인핸서란 유전자의 발현을 직접적으로 통제하는 열쇠에 비유된다.

시브다사니는 태아에서 영아로 자라는 과정에서 세포는 끊임없이 어느 세포를 육성할지 결정한다고 한다. 이 과정은 유전자의 활성을 조절하는 방식으로 통제된다. 특정한 발육 단계에서 특정 그룹의 인핸서가 자극을 받는데, 마치 오케스트라 연주처럼 각기 다른 파트가 따로 움직인다.

한편, 영아가 완전한 형태를 갖춘 후에는 인핸서의 활동이 크게 변하지 않는다. 그러면 태아 초기 발육에 사용됐던 인핸서들은 마치 감금된 것처럼 기본적으로 어떤 활동도 하지 않는다.

전에는 인체 세포가 어떻게 태아 단계의 발육 정보를 유지하는지, 또 이 정보가 나중에 다시 활성화될 수 있는지 몰랐다.

이번 연구에서는 쥐의 장(腸) 세포 실험을 통해 이 두 문제에 대한 답을 얻었다.

연구팀은 쥐의 장 세포에서 장 발육 초기에 활약했던 거의 완전한 인핸서 파일을 발견했다. 아울러 PRC2단백질(특정 유전자의 활성을 결정하는 중요 단백질의 하나)이 없으면 발육 초기에 활약했던 인핸서들이 2주 내에 다시 활성화될 수 있다는 사실을 발견했다.

시브다사니는 “우리는 성인 세포가 태아나 영아 시기의 성장 기억을 보존할 뿐만 아니라 특정한 조건에서는 이들 기억이 되살아난다는 사실을 발견했다. 이 정보는 안전한 곳에 보존돼 있으며, 또 아주 정확하게 조절할 수 있다”고 했다.

아직까지는 연구팀도 왜 성인 세포가 이들 성장 정보를 보존하는지 명확한 이유를 모른다. 한 가지 가능성은 그것이 일종의 역사적 정보가 돼 마치 화석처럼 저장된다는 것이다. 또 다른 가능성은 세포가 특정한 시기에 이들 정보를 사용해 자기 회복을 해야 할 필요가 있다는 것이다.

이번 연구 성과는 재생 약물 영역에 새로운 돌파구가 될 수 있다. 학자들은 계속해서 이 세포 기억을 이용해 인체 장기를 재생할 수 있는지 연구하고 있다. 만약 이것이 가능하다면 환자들이 자기 세포에서 재생된 새로운 장기를 이용할 수 있게 된다. 이 경우 기존 장기이식에 존재하던 거부 반응이 없는 아주 안전한 치료법이 될 수 있다.

이 외에도 연구원들은 이번 연구가 암치료에도 큰 의미가 있다고 본다. 왜냐하면 암세포가 원래 발생한 위치에서 나와 전이되는 기전이 영아기 일부 발육유전자의 발현과 관련이 있기 때문이다. 영아기에 활약했던 인핸서들을 잘 이해하면 새로운 항암제 표적개발에 도움을 주고 암세포의 확산을 저지할 수 있다.

※ 이 연구는 분자세포(Molecular Cell) 최신호에 발표됨.

장니(張妮) 기자

<저작권자 © 에포크타임스 무단전재 및 재배포금지>
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