노령화 인구의 만성질환 증가에 대처 건강 수명 연장하는 약물 개발 필요
샌퍼드 번햄 플레비스 의약 발견 연구소와 하버드 대학교의 과학자들은 미토콘드리아가 세포의 핵과 연락을 해서 노쇠, 즉 늙은 세포의 가수면 상태를 촉발하는 것을 발견했고, 세포와 생쥐를 대상으로 그런 상태의 파괴적인 영향을 억제하는 데 도움이 되는 FDA가 승인한 약물을 확인했다. 이 연구 결과는 건강한 노화를 촉진하거나 혹은 암이나 알츠하이머병이나 심장질환 등과 같은 노화와 관련이 있는 질병을 방지하는 치료제 개발로 연결될 수가 있다.

이번 연구의 책임저자로 샌퍼드 번햄 프레비스의 (국립 암 연구소가 지정한) 암 센터의 교수인 피터 아담스 박사는 다음과 같이 말했다. “이번 연구 결과는 우리가 건강 수명 즉 건강한 삶을 사는 햇수를 연장하는 약물을 개발할 수 있는 기초를 제공해준다. 수백만 명의 미국인이 노인으로 편입되면서 머지않아 우리가 직면하게 될 사회/경제적 큰 어려움을 생각하면 한시라도 빨리 대비를 해야 한다.”

나이가 65세 이상인 미국 노인의 수는 베이비 부머 세대의 자연적인 노화로 2060년에는 2배로 증가해서 9천만 명이 넘을 것으로 예상되고 이는 전체 인구의 약 25%가 된다. 오늘날 노인의 약 80%는 심장질환이나 암이나 뇌졸중이나 당뇨 같은 만성질환을 최소한 2개는 가지고 있다. 이런 추세로 인해 우리가 직면한 다가올 건강상 문제의 내습을 해결할 필요성이 생기고, 과학자들이 노화를 일으키는 분자적인 원인을 깊이 파고들고, 사람들이 장기간 건강한 삶을 살도록 도와주는 약물을 발견하게 되었다.

이 연구를 부분적으로 후원한 글렌 재단의 대표 겸 관리자인 마크 콜린스는 이렇게 말했다. “노령화 인구로 인한 만성질환의 증가에 대처하기 위해서 우리는 노화의 근본적인 생물학적 영향을 이해해야만 한다. 이번 연구결과는 많은 노화 관련 질병의 발병을 예방하거나 지연해줄 수 있는 치료제 개발에 우리가 더 가까이 다가갈 수 있는 통찰력을 제공해준다.”

아담스는 10년이 넘는 세월 동안 보통 세포핵에 있는 DNA와 단백질의 복합체인 염색질 덩어리들이 어떻게 노쇠한 세포들의 세포질로 새어나와서 바람직하지 않은 많은 건강 상태를 조장할 수 있는 염증 신호를 촉발하게 되는지를 연구했다. 이번 연구에서 그의 연구진은 무엇이 애초에 염색질 덩어리들이 생기도록 만드는지를 알아내려고 했다. 이 질문에 대한 답변을 얻기 위해 연구진은 인간 폐 세포 노쇠 모델을 이용해서 일련의 실험에 착수했다. 그들은 미토콘드리아가 염증성 세포질 염색질의 생성을 추진하는 범인이고, 핵으로 되돌아가는 연락 경로를 통해 그렇게 하는 것을 발견했다.

아담스는 이렇게 설명했다. “학교에서 우리는 미토콘드리아의 역할은 에너지를 만드는 것이고, DNA는 세포가 하는 모든 것을 통제한다고 배웠다. 이제 연구는 미토콘드리아가 세포에게는 중요한 센서(감지기)이고 핵과 많은 잡담을 나누는 것을 보여주고 있는데, 이는 미토콘드리아의 임무가 세포의 대사 수요에 부응하는 것인 점을 고려하면 이해가 된다.”

HDAC 억제제 노쇠 세포 더 건강하고 젊게 만들어
연구진은 또 FDA가 현재 특정한 암을 치료도록 승인한 약물인 HDAC 억제제가 노쇠한 세포들을 크고 납작한 형태로부터 더 건강하고, 시각적으로 더 젊은 상태로 변모시키는 것도 발견했다. HDAC 억제제로 치료한 세포들은 또 미토콘드리아의 기능은 더 좋고, 염색질은 세포질이 더 적고, 염증 신호는 덜 만들었다. 연구진은 방사선이나 혹은 고용량의 아세트아미노펜으로 노쇠가 야기된 생쥐의 간을 검사해볼 때도 비슷한 유익한 영향을 관찰했다. 그러나 HDAC 억제제는 피로감, 메스꺼움 등등의 부작용이 있는데 그런 부작용으로 이 약물은 질병을 예방하기 위해 건강한 사람들에게 사용하기에는 너무 유독한 것이 된다.

연구진은 다음 단계로 의약 발견 연구소의 콘라드 프레비스 화학 유전체학 센터에서 독성이 덜한 노쇠 억제 약물을 선별해내기를 희망하고 있다. 예를 들면 미토콘드리아와 핵 간의 연락을 방해하는 화합물이 건강한 노화를 촉진하는 치료제로 유망할 것이다.

아담스는 다음과 같이 말했다. “미토콘드리아의 기능장애나 염증이나 노쇠 세포같이 몇 가지 알려진 노화의 특징이 있고 그런 것들은 개별적인 것으로 연구되었는데, 이번 연구는 그런 특징들 간에 구체적인 연관성이 있는 것을 처음으로 제시했다. 우리는 노쇠의 분자적인 추동체를 표적으로 삼는 것이 더 많은 사람들이 가능한 한 오랫동안 건강을 유지하는 데 도움이 될 안전하고 효과적인 약품을 우리가 찾도록 해줄 것으로 희망하고 있다.”

참조:
M. G. Vizioli et al., "Mitochondria-to-nucleus retrograde signaling drives formation of cytoplasmic chromatin and inflammation in senescence" Genes Dev. 2020 Mar 1;34(5-6):428-445. doi: 10.1101/gad.331272.119.