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KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-05-22
청춘의 샘을 찾는 노력이 원점으로 돌아갔다, 최소한 피(血)에 대해서는. `젊은 쥐의 피가 늙은 쥐의 근육을 회춘시키는 이유`를 밝히려는 시도에 의문을 제기하는 연구결과가 새로 발표되었기 때문이다.
지난 수십 년 동안 과학자들은 개체결합(parabiosis)의 항노화 효과를 이해하려고 안간힘을 써 왔다. 개체결합이란 젊은 쥐와 늙은 쥐의 순환계를 연결시키는 방법인데, 젊은 쥐의 피는 늙을 쥐를 회춘시켜 지친 근육에 활력을 불어넣고 인지능력을 회복시키는 것처럼 보인다. 이를 기반으로 하여, 최소한 한 회사가 인간을 대상으로 그 효과를 재현하려고 노력하고 있다(http://www.nature.com/news/ageing-research-blood-to-blood-1.16762). 청년의 혈장을 이용하여 알츠하이머병 환자를 치료하는 것이 목표라고 한다.
2013년 하버드 대학교의 줄기세포 연구자 에이미 웨이저스가 이끄는 연구진은 혈액도핑(blood-doping)의 효과를 설명하는 근거를 제시한 듯 싶었다(참고 1). 연구진은, 쥐가 늙어갈수록 GDF11이라는 단백질의 혈중농도가 감소한다는 사실을 밝혀냈다. 연구진이 이 단백질을 늙은 쥐의 심장에 주사하니, 늙은 쥐는 날씬해지고 혈액 박출 능력이 향상되는 등 젊음을 되찾은 것으로 나타났다. 그 후 웨이저스가 이끄는 연구진은 2건의 후속연구를 통해 GDF11이 신생혈관과 뇌신경의 성장을 촉진하며(참고 2), 줄기세포를 자극하여 상처 부위의 골격근을 재생시킨다고 보고했다(참고 3).
회춘의 수수께끼
웨이저스가 이끄는 연구진의 논문들로 인해, GDF11는 젊은 피의 회춘효과를 설명하는 선두주자로 급부상했다. 그러나 많은 과학자들은 고개를 갸우뚱했다. 왜냐하면 GDF11은 마이오스타틴(myostatin)과 매우 비슷한데, 마이오스타틴은 근육줄기세포가 성숙한 근육세포로 분화하는 것을 억제하는 작용을 하기 때문이다 ― 이것은 웨이저스 연구팀이 설명한 것과 정반대의 효과다. "작년에 GDF11이 근육의 재생을 돕는다는 이야기가 나왔을 때 나는 크게 놀랐다. `우리가 뭘 빠뜨린 것은 아닌가?`라는 생각이 들었다"고 노바티스 생물의학연구소에서 근육질환 부문을 이끄는 데이비드 글래스 박사는 말했다.
글래스 박사가 이끄는 노바티스의 연구진은 GDF11의 작용 메커니즘을 확인하기 위한 연구에 착수했다. 첫 번째로, 연구진은 웨이저스 연구팀이 GDF11의 농도를 측정하기 위해 사용한 항체(http://www.nature.com/news/reproducibility-crisis-blame-it-on-the-antibodies-1.17586)와 기타 시약들을 테스트했다. 연구진이 보다 특이성이 높은 시약을 이용하여 랫트와 인간의 혈중 GDF11 농도를 측정하자, GDF11은 나이가 들어감에 따라 실제로 증가하는 것으로 밝혀졌다. 마이오스타틴과 마찬가지로 말이다. 이는 웨이저스 연구팀이 발표한 내용과 모순된다.
두 번째로, 노바티스의 연구진은 화학물질 혼합물을 이용하여 마우스의 근육을 손상시킨 다음, 마우스에게 다량(웨이저스 연구팀이 사용한 양의 3배)의 GDF11을 정기적으로 주입했다. 그 결과 근육이 재생되기는커녕 근육의 재생능력이 저해됨으로써 손상이 되레 악화되는 것으로 밝혀졌다. 노바티스의 연구진은 이상의 연구결과를 정리하여, 5월 19일 <Cell Metabolism>에 발표했다(참고 4).
"이번 연구는 개체결합의 작용원리를 해명하지는 못했지만, 우리가 「근육 약화 및 소모」 치료제로 개발중인 비마그루맵(bimagrumab)의 작용 메커니즘을 설명하는 데는 도움이 되었다. 현재 임상시험에 계류 중인 비마그루맵은, 본래 마이오스타틴을 차단하는 약물이지만 GDF11도 차단하는 것으로 보인다"고 글래스 박사는 말했다.
세심한 연구방법
스탠퍼드 대학교의 토머스 란도 박사(줄기세포 생물학)는 노바티스 연구진이 사용한 꼼꼼한 연구방법을 칭찬했다. "그들은 매우 철저하고 엄밀한 연구방법을 적용했다. 나는 이번 연구가 젊음의 묘약을 찾는 연구를 후퇴시켰다고 보지 않는다. 왜냐하면 이번 연구결과는 웨이저스 연구팀의 논문이 발표되기 전에 다른 과학자들이 예상했던 점들을 재확인했기 때문이다. 만약 이번 논문이 웨이저스 연구팀의 논문보다 먼저 나왔더라면, 그리 놀랍지 않았을 것"이라고 그는 말했다.
그러나 웨이저스는 기존의 주장을 굽히지 않고 있다. "노바티스 연구진의 연구결과는 일견 내 연구결과와 모순되는 것 같다. 하지만 GDF11에는 여러 가지 형태가 있으며, 그 중 하나만이 연령증가에 따라 감소할 수도 있다. 또한 `GDF11이 너무 많거나 너무 적을 경우 해로울 수 있다`는 점에 대해서는 그들과 내 연구결과가 일치한다. 그리고 노바티스 연구진은 우리보다 마우스의 근육을 더 많이 손상시키고 더 많은 많은 GDF11을 주입했으므로, 우리 연구결과와 직접 비교될 수 없다. 추가자료가 발표되어, 두 연구의 차이를 비교검토할 수 있게 되기를 기대한다"고 그녀는 반박했다.
노바티스 연구진은 `GDF11이 뇌신경과 뇌혈관의 증식에 영향을 미친다`는 선행연구 결과(참고 2)를 재검토할 계획인데, 란도 박사는 이에 대해 큰 기대감을 표시했다. "나는 두 연구 중 어느 것이 시간의 시련을 이겨낼지 확신할 수 없다"고 그는 말했다.
※ 참고문헌
1. Loffredo, F. S. et al. Cell 153, 828–839 (2013).
2. Katsimpardi, L. et al. Science 344, 630–634 (2014).
3. Sinha, M. et al. Science 344, 649–652 (2014).
4. Egerman, M. A. et al. Cell Metab. http://dx.doi.org/10.1016/j.cmet.2015.05.010 (2015).
http://www.nature.com/news/young-blood-anti-ageing-mechanism-called-into-question-1.17583
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