[스크랩] 영생불사의 해파리(Turritopsis nutricula)

올해 초에 해외의 각 언론에서 발표된 불멸(不滅)의 해파리(immortal jellyfish)가
전 세계 바다로 퍼져가고 있다는 뉴스가 나간 이후 큰 반향을 일으키고 있다.
다 자란 해파리가 환경이 나빠지면 다시 어린 개체로 돌아가 성장 과정을 반복하는 하면서
다른 종에 포획되거나 잡아먹히지 않는 한, 끊임없이(perennial) 계속할 수 있다는 것이 과학자들의 추론이다.
어떻게 이 해파리는 영생불사(forever life, 永生不死)할 수 있을지에 대해 잠깐 살펴보기로 한다.
불멸의 해파리는 열대 바다에서 자라는 몸길이 4~5m의 투리토프시스 누트리큘라(Turritopsis nutricula)다.

1990년대 이탈리아 과학자들은 이 해파리가 성적(性的)으로 성숙해 바다를 떠다니다가
환경이 나빠지면 다시 바다 밑 바닥에 붙어사는 초기 상태로 돌아간다는 사실을 알아냈다.
언론들은 선박이 균형을 잡기 위해 밑바닥에 담는 물에 이 해파리가 들어가 전 세계로
퍼져나가고 있다고 보도했다. 보통 해파리는 무성(無性)생식과 유성(有性)생식을 번갈아 한다.
우리가 흔히 보는 해파리는 우산 같은 몸통에 머리카락처럼 촉수를 아래로 드리우고 바다를 떠다닌다.
이때를 메두사(medusa)라고 한다. 그리스신화에서 머리카락이 뱀인 메두사와 비슷하다고 붙인 이름이다.

암컷과 수컷 메두사는 정자와 난자를 분비해 알을 만들고 죽는다.
알은 자라나 관 모양의 폴립(polyp)이 되고 이내 바다 밑에 달라붙어 군집을 이룬다.
폴립에서 메두사가 되는 과정은 무성생식이다. 폴립이 둘로 쪼개지면서 군집에서 떨어져 나가고
이것이 자라 메두사가 된다. 하지만 누트리큘라는 메두사가 다시 폴립으로 바뀌는 과정을 밟는다.
먼저 메두사의 우산모양 관이 뒤집어진다. 이후 촉수들과 바깥쪽 세포들이 몸 안으로 흡수된다.
이 상태에서 바다 밑에 달라붙어 새로운 폴립이 된다. 유성생식을 포기하는 대신 죽지 않고 젊어진 것이다.

영생불사 해파리는 바다 속 치열한 생존경쟁에서 살아남기 위해 얻은 진화의 방법으로 불사의 삶을 얻었다.
이탈리아 학자가 밝혀낸 해파리의 영생불사 원리는 올해 초 전 세계를 떠들썩하게 만들었다.
생체 시계를 거꾸로 돌리는 역분화(dedifferentiation)와 교차분화(transdifferentiation)를 반복하는 것이다.
이와 유사한 방법으로 인간 세포의 시계를 거꾸로 돌리는 기술도 개발됐다.
어른의 체세포가 역분화 기술을 통해 원천의 줄기세포로 돌아가는 것이다.
그렇다면, 인간은 과연 이러한 과정을 반복하여 살아 갈 수 없는 것일까라는 의문이 가져지게 된다.

이러한 해답은 최근 일어나고 있는 줄기세포 연구에서 찾아 볼 수 있다.
지난 4월 Ding박사팀(piPSCs: 재조합단백질에 의한 만능성 유도)에 이어 차병원 통합줄기세포
치료연구소의 김광수 박사팀도 역분화 조절 단백질에 의해 만능성을 획득하는데 성공하였다.
이번 연구의 특이점으로 Ding박사팀은 E. coli에 발현된 후 다시 접혀진 단백질을 정제하여 밸프로산과 함께
배양하였지만 김광수 박사팀은 포유동물 세포에 발현시켜 whole protein의 추출에 의해 밸프로산과 같은
화학물의 도움 없이 만능성을 획득한 차이점이 있다.

다만 역분화 과정이 느리고 그 효율이 저조하여 고순도 단백질 제작을 포함한 여러 부분에서
최적화될 수 있는 여지를 남겨두고 있다고 논문에서도 언급되었다.
동물 섬유아세포를 사용한 선행 연구에 비해 인간 신생아의 섬유아세포(Human newborn fibroblasts)를
대상으로 이룩한 성과이기에 그 중요성은 가중된다. 교차분화는 사람에서도 찾아볼 수 있다.
성체줄기세포인 골수세포는 각종 혈액세포를 만들어낸다.
그런데 최근 골수세포로 다른 종류의 세포를 만들어 병든 세포를 대체하는 세포치료가 시도되고 있다.

연세대 의대 김동욱 교수에 의하면 골수줄기세포를 뽑아내 신경세포로 자라게 하고 이를 손상된
신경조직에 주입하는 것이라고 한다. 역시 A세포가 전혀 다른 B세포로 바뀐 것이니 교차분화이다.
골수 유래 세포의 심근경색 후 심근기질로 분화하여 생착하는 놀라운 유연성의 능력에 대한 의문이 제기된 바 있다.
성체줄기세포는 분화과정에서 유연성의 성격을 가지고 있고 더불어 교차 분화도 가능하다고 알려져 있다.
이 유연성 또한 이식 후 표적세포 형태로 분화되는지 아니면 단순히 수용자 세포와 융합(cell fusion)을
일으키는지에 관한 검증도 필요하다.

성체줄기세포는 주변조직의 특성에 자신을 맞추어 분화하는 조직 특이적 분화능력(differentiation)이 있다.
또한 신체조직에 어떤 손상이 발생하면, 다른 장기에 있던 줄기세포에 의해 손상조직으로 변하는 분화의
유연성(plasticity)을 가지고 있다. 이런 성질을 이용하여 심근경색환자를 치료한 예들이 더 많이 보고 되고 있다.
한편 교차분화(transdifferentiation)는 한 가지 형질의 줄기세포가 다른 형질의 줄기세포로 변화하는 현상으로
주어진 세포특성이 다시 미분화 상태로 역분화을 한 후 다른 세포로 분화하는 경우와,
바로 직접적 형질변환을 통하여 전이분화를 하게 되는 가능성이 있다.

세포 융합의 존재 여부를 알아내기 위해 단순히 과다한 양의 염색체가 존재하는지를 관찰하기도 하지만,
정상 수의 염색체가 존재할 때도 융합은 일어날 수 있다. 융합이 먼저 일어난 후 연속적인 분열 감소가 일어나서
정상 염색체 수는 유지된다는 반증도 있고 융합 반응은 염색체 수에 관계없이 감지될 수 있다고 한다.

이는 수컷 실험쥐에서 골수 유래 세포가 암컷 실험쥐에 이식되었을 때 Y 염색체를 조사함으로써
이식된 세포가 추적될 수 있다. 그러고 수컷 실험쥐에서의 세포가 암컷 마우스 세포와 융합 시
녹색 형광 단백질을 발현하도록 하여 확인하는 방법도 사용된다.

네이처(Nature) 7월 23일자 온라인판에 중국인 과학자 주기(周 琪, Qi Zhou), 증범일(曾凡一, Fanyi Zeng) 등이
제출한 논문 “iPS cells produce viable mice through tetraploid complementation”에서 다기능 줄기세포를 배양하는데
성공하였음을 게재하였다. 이 잡지에 의하면, 이들이 iPS세포(인공만능줄기세포)를 이용해 생체 실험쥐를
복제해 처음으로 iPS세포도 배아줄기세포와 마찬가지로 만능성이 있음을 증명해 보였다.
중국과학원(中國科學院) 동물연구소 과학자 주기와 베이징생명과학연구소의 과학자 고소영이 이끄는 연구팀은
이전에 각기 기본상 동일한 유전자 기술로 생체 실험쥐를 배양한 적이 있었다.

인공만능줄기세포(iPS세포)는 여러 가지 조직세포로 분화될 수 있는 동시에 윤리문제도
회피할 수 있어 미래 재생의료의 중요한 재료로 인정받고 있다.
중국 연구진은 두 개의 논문에서 실험쥐의 복제를 통해 iPS세포의 만능성을 재확인함으로써
기존의 전통적인 복제기술에 비해 대조적인 새로운 접근법을 제시하게 됐다.
다양한 실험 조건의 최적화와 4배체 유도를 통해 각 연구진의 성공률은 3.5%와 1.1%로 보고 됐다.

이번 결과에서 표출된 성공 수율과 출생 직후, 유아기, 기형 등에 의한 사망률과 같은 실패의 분자학적
기전을 이해하기 위한 후속 연구가 기대되고 있다. 이번 결과가 인간으로 번역되는 과정이 필요하지만
2~3세대 후손에서도 그 안전성이 입증되어 추후 iPS세포가 모든 경우에서 배아줄기세포를 대체할 수 있는
그 가능성에 대해서는 앞으로의 관심대상이다. 그리고 이러한 인간으로의 번역이 제한 없이 이루어 질 경우
그만큼 윤리적인 논란의 중심에 위치될 수 있다. 무엇보다 이러한 두 가지 복제 과정과 결과의 비교는
iPS세포을 이해하고 최적화에 활용할 수 있는 중요한 도구가 될 전망이다.

출처 : 화 목 한 사람들

글쓴이 : 閔在鏞 원글보기

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