에피파니 숲) 세포의 시계를 되돌리는 방법. 텔로미어로 암치료와 노화방지 그리고 영생을 꿈꾸는 과학

 

 

• 우리 몸의 엄청난 수의 세포와 끊임없는 세포 교체 과정 [00:07],
• 세포마다 수명이 다르며, 일부 세포는 평생 교체되지 않는다는 점 [00:42]
• 전체 세포 교체 시기는 평균 8년으로 알려져 있으며, 테세우스의 배에 비유하여 설명 [00:53], 
• 노화와 질병으로 인해 세포 분열이 어려워지면서 우리가 늙고 죽어간다는 과정 [01:30]
• 세포 노화의 원인으로 산화 손상과 텔로미어 단축설이 제시됨 [01:42]
• 텔로미어 단축의 의미와 영생에 대한 갈망 [02:00], 
• 무한 증식하는 헬라 세포 사례와 텔로미어의 역할 [02:43], 
• 텔로미어와 텔로머레이스의 관계 및 기능 [03:59], 
• 정상 세포와 암세포에서의 텔로머레이스 활성 차이 [05:11], 
• 텔로미어 발견자인 엘리자베스 블랙번의 이야기 [05:52], 
• 텔로미어와 텔로머레이스를 이용한 노화 방지와 영생 연구의 어려움과 한계 [07:25], 
• 텔로머레이스 활성화가 오히려 암을 유발할 수 있다는 연구 결과 [08:29], 
• 세포의 죽음과 교체의 중요성 및 텔로미어 조작의 한계 [08:59], 
• 텔로머레이스 비활성화 연구의 문제점과 부작용 가능성 [09:54], 
• 정신적 스트레스와 운동이 텔로미어에 미치는 영향 [10:29]
• 암 치료 및 예방에 텔로미어와 텔로머레이스 활용 가능성 [10:43], 
• 생명체 진화 과정에서 텔로미어와 텔로머레이스 활성화의 의미 [11:00], 
• 인간의 수명 연장 노력에 대한 철학적 질문 제시 [12:19],
• 텔로미어 단축이 인간의 생명과 세상의 질서에 대해 생각하게 한다는 결론 [12:58], 

 

우리 몸에는 별처럼 반짝이는 세포가 30조개나 있습니다.

은하수에 존재하는 별의 개수보다 10배나 더 많죠.

그리고 우리 몸은 세포의 교체를 통해 끊임없이 재생되고 있습니다.

 

1초에 약 400만 개의 세포가 우리 몸에서 죽는다고 합니다.

이것은 하루에 약 3500억 개에 가까운 세포가 죽는다는 뜻이죠.

질량으로 환산하면 하루 80g이며 전체 세포 질량의 0.2%입니다.

그리고 우리 몸에서는 또한

매일 약 3500억 개의 새로운 세포가 만들어집니다.

 

우리 몸은 정말 거대한 시스템입니다.

우리 몸의 세포는 세포마다 수명이 다르고

심장근육세포나 망막세포처럼 평생 교체되지 않는 세포들도 있지만

수명이 짧은 세포들을 기준으로 할 경우

대체적으로 인체의 전체 세포 교체 시기는 평균 80일로 알려져 있습니다.

 

그래서 혹자는 우리 자신을 테세우스의 배에 비유하기도 합니다.

이것은 그리스 신화에 나오는 역설인데,

테세우스라는 영웅이 타고 온 배를 보존하기 위해

시간이 지나면서 배의 부품을 새것으로 교체하는 이야기입니다.

 

만약 배의 모든 부품을 새것으로 교체한다면

그 배는 원래의 테세우스의 배와 같은 배인지

아니면 다른 배라고 해야 하는지에 대한 의문이 제기될 수 있습니다.

 

세포의 죽음은 많아지는데

노화와 질병으로 인해 세포의 분열은 점점 어려워지거나 불가능하게 됩니다.

이로 인해 우리는 점점 늙고 죽어가게 됩니다.

 

세포의 노화를 늦추거나 막을 수는 없는 걸까요?

현재까지의 연구 결과에 따르면

‘산화손상설’과 ‘텔로미어 단축설’이

세포 노화의 주요 원인으로 여겨지고 있습니다.

 

산화손상설은

활성산소에 의해 세포가 손상되어 노화된다는 가설입니다.

 

텔로미어 단축설은

2009년 노벨 생리의학상을 수상한 엘리자베스 블랙번 등에 의해 제안된 가설로

세포가 분열할 때마다 텔로미어의 길이가 짧아지게 되는데

텔로미어가 너무 짧아지면

세포가 더 이상 분열하지 못하고 노화된다는 가설입니다.

 

텔로미어 단축설은 영생에 대한 갈망을 불러일으킵니다.

텔로미어의 단축을 막을 수 있다면

세포는 무한히 분열할 수 있고

따라서 인간은 영원히 살 수 있게 될 것입니다.

 

텔로미어 단축설은

또한 노화와 질병에 대한 새로운 이해를 제공함으로써

인간의 삶에 대한 근본적인 질문을 던져줍니다.

 

1951년 헨리에타 랙스라는 아프리카계 미국인 여성이

31살에 자궁경부암으로 사망했습니다.

그녀의 암세포는 존스홉킨스 대학교의 한 박사에 의해

채취되고 배양되었습니다.

그 후 실험실에서 계속 분열한 암세포는

세계 곳곳으로 보내졌습니다.

그녀의 암세포는 지금도 살아 있는데

그 무게가 20톤에 이른다고 합니다.

암세포의 이름은 헨리에타 랙스의 이름을 따서

‘헬라세포’라고 불립니다.

 

이 헬라세포는 그녀의 동의를 받지 않고 사용되었기에

일부 윤리적인 문제를 야기했지만

세포분열이 빠르고 안정적으로 이루어지는 특성이 있어서

에이즈 연구에 사용이 되었고

최근에는 코로나19 백신 개발에도 사용이 되는 등

인류에게 많은 공헌을 하였습니다.

 

과학자들은 이 헬라세포가

어떻게 그토록 오랜 시간 동안

무한증식을 계속할 수 있었는지 궁금했습니다.

 

헬라세포의 비밀을 풀 수 있다면

인간의 수명도 지금과 비교할 수 없을 정도로 길어질 수 있지 않을까요?

 

과학자들이 밝혀낸 헬라세포의 비밀은

세포의 염색체 끝부분에

마치 모자를 쓴 것처럼 붙어 있는 텔로미어에 있었습니다.

 

염색체는

중심부에 있는 염색체 중심과

염색체의 말단에 있는 텔로미어로 구성이 됩니다.

그러므로 텔로미어는 염색체의 일부입니다.

연필 모양을 하고 있으며,

염색체가 50~ 60번 정도 복사될 때마다 조금씩 짧아집니다.

텔로미어가 너무 짧아지면

세포는 더 이상 복사되지 못하고 죽어버립니다.

그래서 사람들은 텔로미어를 ‘세포의 시계’라고 부르기도 합니다.

 

헬라세포의 텔로미어는

정상 세포의 텔로미어보다 약 10배 정도 길었습니다.

더구나 세포가 분열해도 그 길이가 짧아지지 않았습니다.

그래서 헬라세포는 정상세포와 달리

세포 분열을 무한정 반복할 수 있었습니다.

 

텔로미어의 길이가 짧아지지 않은 이유는

다양한 유전적, 환경적 요인이 작용하지만

텔로머레이스의 역할이 매우 큽니다.

 

텔로머레이스는 또 뭘까요?

텔로머레이스는 짧아진 텔로미어의 길이를

다시 길게 만들어주는 효소입니다.

텔로미어가 염색체 끝에 모자처럼 붙어서 작동하는 것이라면

텔로머레이스는 그 모자에 또 다른 모자가 붙어서 작동한다고 비유할 수 있습니다.

이 텔로머레이스 효소는

대부분의 정상세포에서는 그 양이 적기 때문에

텔로미의 길이를 연장하는 역할을 하지 못합니다.

이것을 비활성이라고 합니다.

그래서 세포는 일정한 횟수만큼만 복사되고 죽습니다.

 

그러나 암세포와 줄기세포와 같은 세포에서는

텔로머레이스가 활성화되어 있습니다.

텔로머레이스 효소의 양이 많아서

텔로미어의 길이가 짧아지지 않으므로

세포가 훨씬 더 많이 분열할 수 있습니다.

 

특히 암세포의 경우는 텔로머레이스가 과활성화되어 있습니다.

그래서 헬라세포처럼 오랜 시간 동안 분열을 계속할 수가 있는 것입니다.

 

텔로미어를 발견한 사람은 엘리자베스 블랙번입니다.

그녀는 원래 과학자가 아니었고

그녀의 남편이 과학자였기에

남편의 연구에 관심을 가지게 되었습니다.

그러다가 1970년대에 캘리포니아 공과대학교에 입학하여

분자생물학을 전공했는데

테트라하이메나라는 원생동물의 DNA를 연구하다가

염색체의 끝에

어떤 염기서열이 반복되는 부분이 있다는 것을 발견했습니다.

블랙번은 이 부분을 텔로미어라고 이름 지었습니다.

 

텔로미어란 그리스어로

끝을 의미하는 telos와

부분을 의미하는 meros의 합성어입니다.

즉 세포의 끝부분이라는 뜻이죠.

 

블랙번의 텔로미어 발견은 당시에는 크게 주목받지 못했습니다.

세월이 흘러서 1985년, 블랙번은

공동 연구자였던 캐럴 그라이더 등과 함께

텔로미어의 길이가 세포분열을 반복할 때마다 짧아지는 현상을 관찰하게 됩니다.

그리고 텔로미어의 길이를 유지하는 데 필요한 효소가 존재한다는 것도 발견했습니다.

이 효소를 텔로머레이스라고 명명했습니다.

 

텔로머레이스는 텔로미어의 그리스어로

합성의 의미가 더해진 것입니다.

 

블랙번은 공동 연구자 2명과 함께 2009년에

노벨 생리의학상을 수상하였습니다.

블랙번의 이야기는

과학자가 되기 위해 특별한 배경이 꼭 필요한 것은

아니라는 것을 보여주는 사례입니다.

 

아무튼 텔로미어와 텔로머레이스의 발견은

과학자들에게 노화를 멈추고

영생이 가능한 비밀을 찾았다고 생각하게 만들었습니다.

 

텔로미어의 길이를 인위적으로 연장하거나

텔로머레이스를 활성화시키면

세포가 무한히 살고 노화와 질병을 막을 수 있지 않을까요?

 

그래서 많은 연구자들이

정상세포에서 텔로머레이스를 활성화시키는 방법을 찾기 위해 노력했습니다.

그러나 정상세포에서 텔로머레이스를 활성화시키는 것은

생각보다 매우 어려운 일이었습니다.

 

텔로머레이스는 정상세포에서는 대부분 비활성화되어 있기 때문에

텔로머레이스를 활성화시키기 위해서는

텔로머레이스 유전자를 세포에 주입하거나

텔로머레이스 활성을 조절하는 약물을 개발해야 합니다.

 

또한 정상 세포에서 텔로머레이스를 활성화시킨다 하더라도

그것이 안전하고 효과적인 결과를 가져올지에 대해서는

아직 알 수가 없습니다.

 

결론적으로

현재까지는 텔로머레이스의 활성화는

노화를 되돌리거나 생명을 연장하는 것이 아니라

오히려 암을 유발하는 위험을 높이는 것으로 나타났습니다.

 

텔로머레이스가 활성화되면

세포가 정상적으로 죽지 않고 무한히 증식하게 되는데

이는 암세포의 특징과 일치합니다.

 

실제로 텔로머레이스를 활성화시키는 약물을 쥐에게 주입하였더니

정상세포가 암세포로 변하는 것을 관찰한 연구도 있습니다.

 

결과적으로

텔로미어와 텔로머레이스를 조작하는 것은

세포의 수명과 관련이 있지만

세포의 수명이 인간의 수명과 동일한 것은 아니었습니다.

오히려 인간의 수명을 늘리는 가장 좋은 방법은

세포의 죽음과 교체를 전제로 합니다.

 

세포가 죽지 않으면 세포의 손상이나 노화가 누적되어

세포의 기능이 저하될 수 있습니다.

세포는 죽음을 통해 손상이나 노화를 제거하고 새로운 세포로 교체됩니다.

 

세포가 죽지 않으면

세포의 유전자에 돌연변이가 생겨도

세포가 자기 조절을 할 수 없습니다.

 

세포의 죽음은

세포의 유전자에 문제가 생기더라도

세포를 제거하여

암의 발생이나 기타 질병을 예방하는 방법인 것입니다.

 

그리고 결정적으로 텔로미어와 텔로머레이스를 조작하더라도

심장근육세포나 망막세포는 세포분열을 거의 하지 않으므로

관련성이 매우 적습니다.

 

텔로머레이스를 비활성화시키는 연구에서도

비슷한 문제가 발생하였습니다.

텔로머레이스를 비활성화시키는 것은

암세포의 분열을 억제하여

암의 성장을 늦추거나 멈추게 하는 것이 목적입니다.

 

그런데 이것은 정상 세포들의 분열 또한 불가능해지면서

면역력이 저하되고 인체에 여러 종류의 손상된 세포들이 쌓여서

염증과 질병이 유발될 수 있습니다.

 

이처럼 텔로미어의 길이를 인위적으로 조절하는 것은

심각한 부작용이 초래되며

이 과정에서 새로운 질병이 발생할 수도 있으므로

이러한 문제들을 해결할 수 있는 새로운 방법이 필요한 상황입니다.

 

그렇다고 해서 텔로미어와 텔로머레이스에 대한 연구가

의미 없는 것만은 아닙니다.

정신적인 스트레스가 텔로미어의 단축을 가속화하고

운동이 텔로미어의 길이와 텔로머레이스의 활성을

증가시킬 수 있다는 연구 결과가 있습니다.

 

또한 텔로미어와 텔로머레이스를

암의 치료와 예방에 활용할 수 있는 가능성은

여전히 존재합니다.

 

텔로미어와 텔로머레이스의 역할을 정확하게 이해하고, 조절하고, 활용할 수 있다면

암의 치료와 예방에 큰 도움이 될 것입니다.

생각컨대

텔로미어의 존재와 텔로머레이스의 활성화는

생명체의 진화 과정에서 선택된 결과로 보여집니다.

 

일반적인 세포에서 텔로머레이스가 비활성화되는 데에는

어떤 이유가 있을 것이라는 생각을 해봅니다.

 

텔로머레이스는

세포가 자신의 수명을 연장하는 일종의 방식입니다.

텔로미어가 너무 길거나 텔로머레이스가 과도하게 활성화되면

암세포와 같은 비정상적인 세포가 발생할 수 있고

이것은 세상의 질서에 반하는 것이기 때문입니다.

 

그래서 줄기세포처럼

활성화가 꼭 필요한 곳에서만 활성화가 되어 있습니다.

“세상의 모든 생명체는

어쩌면 누군가 혹은 무언가에 의해 기획된 것이 아닐까?” 하는 의문이 들 만큼

정교한 모습을 하고 있습니다.

 

우리가 세상을 바라보는 많은 가설이 있습니다.

시뮬레이션 가설에 의하면

우리의 현실 세계는

사실은 컴퓨터 프로그램에 의해 만들어진 가상현실일 수도 있다고 합니다.

 

프렉탈우주 가설에서는

우리가 사는 세상이 더 큰 세상의 입장에서 볼 때

하나의 세포에 불과할 수도 있다고 봅니다.

 

만약 그렇다면 우리가 하는 모든 일은

이 가상 현실의 설계자에게 영향을 미칠 수 있다는 의미가 됩니다.

혹은 우리가 하는 모든 일은

이 우주의 구조에 영향을 미칠 수 있을 것으로 생각됩니다.

 

인간의 생명 연장을 위한 노력을 그 누군가는 어떻게 평가할까요?

혹시 일종의 암세포와 비슷한 존재로 보고 있지는 않을까요?

그렇다면 우리는

인간의 수명을 연장하는 것보다는

삶의 질을 향상시키는 것에 더 관심을 가져야 하는 걸까요?

 

이 질문에는 당장은

과학적인 답보다는 철학적인 답이 필요할지도 모릅니다.

인간은 자신의 삶을 연장하고 풍요롭게 하기 위해

다양한 과학기술을 개발해 왔습니다.

 

이러한 노력이 더 큰 세상의 질서와 합리성에

부합하는지, 아니면 방해하는지에 대해서는

다양한 의견이 있을 수 있습니다.

 

텔로미어 단축설은

우리가 인간의 생명과 죽음

그리고 세상의 질서와 합리성이 어떤 것인지에 대해 생각해 보게 합니다.

이러한 생각은

우리의 삶에 더 많은 의미와 가치를 부여할 수 있을 것입니다.