| 초록 |
#10월 우수전문가 동향보고서(KOSEN Expert Insight)# 이 자료는 스탠퍼드 대학 에 계신 조준석전문가 께서 작성해주셨습니다. 1. 서론 약 10년 전부터, 미 국립노화연구소(National Institute of Aging, NIA)와 통계청(Census Bureau), 세계보건기구(World Health Organization, WHO)에서는 세계적으로 출산율의 저하와 기대수명의 증가로 65세 이상 노인 인구가 급격히 늘어날 것을 예상해왔다(그림 1)[1]. 이에 따른 경제적 사회적 부담을 줄이기 위한 노력도 함께 증가하였으며, 그 일환으로 노화와 노화 관련 질병에 관한 연구에 많은 투자를 하고 있다. 일반적으로 노화는 시간이 지남에 따라 유기체의 기능이 점진적으로 감소하는 것으로 정의되며, 상호 연결된 다양한 세포 기능의 동시적 악화로 인해 발생한다[2]. 불완전한 DNA 복구 기전, 텔로미어 말단 마모, 게놈 안정성의 저하, 단백질 항상성의 저하, 미토콘드리아의 기능 저하, 줄기세포의 고갈, 세포 노화, 만성 통증과 염증반응 등이 노화의 원인과 진행에 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. 또한 이러한 노화생물학에 대한 이해를 바탕으로 암, 대사질환, 퇴행성신경질환, 심혈관계질환과 같은 노화 관련 질병에 관한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 줄기세포는 자가증식하며 오래 살고 조직 재생이 가능한 특징이 있어, 노화의 큰 특징 중 하나인 재생 능력 저하의 개선을 위해 각광받는 연구 소재이다. 본 보고서에서는 노화 관련 대표적인 줄기세포 연구들을 정리하고 미 서부 지역 노화 연구 모임을 소개하고자 한다. 2. 노화와 줄기세포 성체줄기세포는 정지(quiescence)와 활성(activation) 두 상태 변화를 통해 조직의 항상성과 재생에 기여한다. 노화는 이러한 균형을 무너트려 조직 생리를 변화시킨다. 노화에 따른 줄기세포의 특징 줄기세포의 회춘(rejuvenation) 젊은 쥐와 늙은 쥐의 순환계를 결합시키는 parabiosis 모델을 이용한 근육, 신경, 조혈모 줄기세포의 회춘은 혈액 속에 줄기세포를 회춘시킬 수 있는 물질의 존재 가능성을 암시하였다[4]. 현재 혈장 안에 회춘인자를 분리하여 시험하는 단계까지 와 있다[4, 5]. 젊은 줄기세포 자체가 다른 전구세포의 분화를 자극하는 인자를 분비한다는 보고도 있다. 최근에는 parabiosis 모델의 단점을 보완하여, 수술 없이 단순한 혈액 교환만으로 근육, 신경 줄기세포의 기능이 향상되고 지방간이 개선되는 결과가 발표되었다[6]. 노화에 따른 줄기세포 내의 분자적 변화에 관한 연구 결과들은 이를 역으로 바꾸어 줄기세포를 회춘시키는 시도를 가능하게 하였다. Notch/Delta, Wnt, transforming growth factor- beta;(TGF- beta;), JAK/STAT, mechanistic target of rapamycin(mTOR), p38 mitogen-activated protein kinase(p38 MAPK) 등이 관련 신호 경로로 알려졌으며, 해당 신호 경로의 조절을 통한 줄기세포 회춘은 긍정적인 결과들을 보여주고 있다[7, 8]. 개체 수준에서 유전학적 조절을 통해 노화를 늦추려고 하는 연구도 계속되고 있다. 대표적인 것이 분화가 끝난 세포를 유도만능줄기세포로 역분화시키는 Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc(OSKM) 전사인자를 응용한 연구이다. 노화 모델 쥐에서 OSKM을 짧은 시간 발현시켰더니 후생유전학적 변화를 통해 개체 전체의 노화현상이 개선되고 수명이 연장되었다[9]. 3. Bay Area Aging Meeting (BAAM) 2010년, 미 서부 베이 지역의 대표적 노화 연구 기관인 Stanford University, Gladstone Institutes, UC Berkeley, Buck Institutes, UCSF 등이 협력하여 시작한 bay area aging meeting이 올해로 15회를 맞이하였다[10]. Glenn foundation, California Institute of Regenerative Medicine, Calico 등의 줄기세포, 노화 연구 단체와 굵직한 회사들이 후원하고, 저명한 노화 연구 전문가들이 프로그램을 준비하고 주최하는 BAAM은 매년 2차례 약 400여 명의 지역 노화 연구자들이 모여 발표되지 않은 연구 결과들과 진행 상황 등을 오픈하고 활발하게 의견을 교환한다. 주최하는 전문가들의 친분이 깊어서 참가자들 사이의 네트워크가 용이하고 활발하며, keynote speaking에서는 직접적으로 노화와 관련 있는 연구를 하지 않는 과학자들도 와서 들을 만큼 수준 있는 대가를 초청하여 현재의 연구 동향과 미래의 전망을 듣는다. References 1. Global Health and Aging. 2011, NIH publication. no. 11-7737 2. kaupplia, T. et al. Mammalian Mitochondria and Aging: An Update. Cell Metab. 2017, 10;25(1):57-71 3. Keyes, BE. And Fuchs, E. Stem cells: Aging and transcriptional fingerprints. J Cell Biol. 2017, doi: 10.1083/jcb.201708099 4. Megan Scudellari. Ageing research: Blood to blood. Nature. 2015, 517, 426 ndash;429 5. Katsimpardi, L. et al. Vascular and neurogenic rejuvenation of the aging mouse brain by young systemic factors. Science. 2014, 9;344(6184):630-4. 6. Rebo, J. et al. A single heterochronic blood exchange reveals rapid inhibition of multiple tissues by old blood. Nat Commun. 2016 Nov 22;7:13363 7. Kanya Honoki. Preventing aging with stem cell rejuvenation: Feasible or infeasible?. World J Stem Cells. 2017, 26; 9(1): 1 ndash;8. 8. Bengal, E. et al. Rejuvenating stem cells to restore muscle regeneration in aging. F1000Res. 2017, 6: 76. 9. Ocampo, A. et al. In Vivo Amelioration of Age-Associated Hallmarks by Partial Reprogramming. Cell. 2016, 15;167(7):1719-1733.e12 10. http://agingmeeting.org/ |
