Ezs 건강백세

Ezs 오진수 2020. 11. 26. 20:27

조광현 교수 연구팀 초기 원천기술 개발..수명 연장 새 방법 제시 (인터넷 카피)

(지디넷코리아=방은주 기자)노화된 세포를 젊은 세포로 되돌리는 역 노화 원천기술을 KAIST 연구팀이 개발했다. 이를 활용하면 노화 현상을 막고 각종 노인성 질환을 사전 억제할 수 있는 치료제를 개발할 단서를 찾을 수 있을 것으로 기대된다.

KAIST(총장 신성철)는 바이오 및 뇌공학과 조광현 교수 연구팀이 시스템생물학 연구를 통해 노화된 인간 진피 섬유아세포를 정상적인 젊은 세포로 되돌리는 역 노화의 초기 원천기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

조 교수팀의 이번 연구 결과는 아모레퍼시픽 기술연구원과의 산학 공동연구를 통해 최초로 개발한 노화 인공피부 모델에 이 기술을 적용, 입증하는 데 성공했다.

조 교수팀은 이번 연구를 위해 인간 진피 섬유아세포의 세포노화 신호전달 네트워크의 컴퓨터 모델을 개발한 후 시뮬레이션 분석을 통해 노화된 인간 진피 섬유아세포를 젊은 세포로 되돌리는데 필요한 핵심 인자를 찾아냈다. 이후 노화 인공피부 모델에서 핵심 인자를 조절함으로써 노화된 피부조직에서 감소된 콜라겐의 합성을 증가시키고 재생 능력을 회복시켜 젊은 피부조직의 특성을 보이게 하는 역 노화 기술을 개발했다.

이러한 역 노화 기술은 노화된 피부 등을 포함한 노화 현상 및 많은 노인성 질환의 발생을 사전에 억제할 수 있는 근본적 치료책을 제시한 것으로, 건강 수명을 오랫동안 유지하고 싶은 인류의 꿈을 실현하는데 한 걸음 다가선 결과라고 연구팀은 의미를 부여했다.

KAIST 바이오 및 뇌공학과 안수균 박사과정 학생, 강준수 연구원, 이수범 연구원과 아모레퍼시픽의 바이오사이언스랩이 참여한 이번 연구 결과는 국제저명학술지 미국국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다.(논문명: Inhibition of 3-phosphoinositide-dependent protein kinase 1 (PDK1) can revert cellular senescence in human dermal fibroblasts)

앙상블 불리언 네트워크 모델링 및 대규모 컴퓨터 시뮬레이션 분석

세포 노화 역행에 대한 표현형 검증 이미지

KAIST에 따르면 현재 널리 연구되고 있는 회춘 전략은 이미 분화된 세포를 역분화시키는 4개의 'OSKM(Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc) 야마나카 전사인자'를 일시적으로 발현, 후성유전학적 리모델링(epigenetic remodeling)을 일으킴으로써 노화된 세포를 젊은 상태로 되돌리는 부분적 역분화(partial reprogramming)를 택하고 있다.

하지만 이 기술은 노화된 세포가 젊은 세포로 되돌아갈 수 있다는 것을 증명했지만 종양 형성과 암 진행을 유발하는 부작용이 생긴다. 이에 따라 이 같은 부작용을 배제할 수 있는 정교한 제어 전략이 과학 난제로 남아있다.

조 교수팀은 이러한 난제를 해결하기 위해 시스템생물학 연구 방법을 통해 노화된 인간 진피 섬유아세포를 정상적인 젊은 세포로 되돌릴 수 있는 핵심 조절인자를 오래전부터 탐구해왔다. 4년에 걸친 연구 끝에 단백질 합성, 세포 성장 등을 조절하는 mTOR와 면역 물질 사이토카인의 생성에 관여하는 NF-kB를 동시에 제어하고 있는 상위 조절 인자인 'PDK1(3-phosphoinositide-dependent protein kinase 1)'을 찾아냈다.

연구팀은 PDK1을 억제함으로써 노화된 인간 진피 섬유아세포를 다시 정상적인 젊은 세포로 되돌릴 수 있음을 분자 세포실험 및 노화 인공피부 모델 실험을 통해 입증했다. 연구를 통해 노화된 인간 진피 섬유아세포에서 PDK1을 억제했을 때 세포노화 표지 인자들이 사라지고 주변 환경에 적절하게 반응하는 정상 세포 기능을 회복하는 현상을 확인했다.

연구 결과 노화된 인간 진피 섬유아세포에서는 PDK1이 mTOR와 NF-kB를 활성화해 노화와 관련된 분비 표현형(SASP: Senescence Associated Secretary Phenotype)을 유발하고 노화 형질을 유지하는 것과 연관돼 있음을 밝혀냈다. 즉, PDK1을 억제함으로써 다시 원래의 정상적인 젊은 세포 상태로 안전하게 되돌릴 수 있음을 증명한 것이다.

조 교수팀이 연구 과정에서 찾아낸 표적 단백질 활성을 억제할 수 있는 저분자 화합물과 관련된 신약 개발과 전임상실험을 통해 노화된 세포의 정상 세포화라는 연구 결과는 새로운 노인성 질환의 치료 기술과 회춘 기술에 관한 연구를 본 궤도에 올려놓은 초석을 다진 획기적인 연구라고 KAIST는 설명했다.

실제 아모레퍼시픽 기술연구원은 이번 연구 결과의 동백추출물에서 PDK1 억제 성분을 추출해 노화된 피부의 주름을 개선하는 화장품을 개발하고 있다. 조광현 교수는 "그동안 비가역적 생명현상이라고 인식돼왔던 노화를 가역화할 가능성을 보여줬다"라며 "이번 연구는 노화를 가역적 생명현상으로 인식하고 이에 적극적으로 대처해 건강 수명을 연장하는 한편 노인성 질환을 예방할 수 있는 새로운 시대의 서막을 열었다는데 의미가 있다"고 말했다.

이번 연구는 조광현 교수 연구팀의 시스템생물학 기반 가역화 기술 개발의 일환으로 이뤄졌다. 연구팀은 지난 1월 같은 기술을 적용해 대장암세포를 다시 정상 대장 세포로 되돌리는 연구에 성공하기도 했다. 한편 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업과 KAIST 그랜드챌린지 30 (KC30) 프로젝트 및 아모레퍼시픽 R&D 센터 지원으로 수행됐다.

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Ezs 과학문명/우주의 theory

Ezs 오진수 2020. 7. 14. 17:51

 

퍼서비어런스를 싣고 날아오르는 아틀라스Ⅴ 로켓 상상도 [NASA/JPL-Caltech 제공/ 재판매 및 DB 금지] [2020.07.03 송고]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 15일 아랍에미리트(UAE)의 아랍권 첫 화성탐사선 '알-아말(Al-Amal)'호를 시작으로 중국의 '톈원(天問)-1호', 미국의 퍼서비어런스(Perseverance)가 잇따라 '붉은 행성' 화성을 향해 발사된다.

불과 보름여 사이에 화성을 목표로 로켓이 불을 뿜으며 솟아오르는 보기 드문 장관이 연이어 연출되는 것이다.

이는 지구와 화성의 공전 궤도와 주기에 맞춰 최상의 비행 궤도에 도달할 수 있는 '발사의 창'에 맞추기 위한 것으로 8월 중순까지 발사하지 않으면 26개월을 더 기다려야 한다.

현재는 화성을 향해 직접 발사되지만 중간에 금성을 거쳐서 중력 도움(flyby) 비행을 하는 것이 여러모로 더 도움이 된다는 분석 결과가 제시돼 주목을 받고있다.

충미션(왼쪽)과 합미션 궤도 비교 적색 실선은 지구에서 화성으로 갈 때, 청색실선은 화성에서 지구로 돌아올 때 궤도. 노란색선은 지구 귀환궤도에 오르기 위해 화성에서 체류해야 하는 기간(궤도변화)을 표시하고 있으며, 충미션의 적색 점선은 발사 초기의 오류로 임무가 취소됐을 때 지구귀환 궤도를 나타낸다. ['아카이브' 공개 백서 캡처]

과학전문 매체 '피즈닷오르그'(Phys.org)와 스페이스닷컴(space.com) 등에 따르면 존스홉킨스대학 응용물리연구소(JHUAPL)의 행성과학자 노엄 아이젠버그 박사 등이 참여한 연구팀은 금성의 중력 도움 비행을 연구 분석한 '백서'를 정식 출간 전 논문을 수록하는 온라인 저널 '아카이브'(arXiv.org)를 통해 발표했다.

연구팀은 이를 '국제우주항행학회'(IAA)가 후원하는 동료평가 저널인 '악타 아스트로노티카'(Acta Astronautica)에 제출할 예정이다.

연구팀은 중간에 다른 곳을 거치지 않고 지구와 화성 사이의 거리만 보고 발사하는 '합(合·conjunction) 미션'보다는 금성을 거치면서 금성의 중력을 이용해 화성까지 비행하는 '충(衝·opposition) 미션이 우주비행사의 화성 체류 시간을 획기적으로 단축하고 비용도 줄일 수 있는 것으로 분석했다.

지구에서 화성까지의 거리만 보고 발사하는 합 미션이 간단해 보이지만 두 행성이 비행에 적합한 위치로 정렬하기까지 26개월이 걸린다. 반면 충 미션은 19개월마다 발사의 창이 열린다.

특히 합 미션 때는 우주비행사가 화성에서 발사의 창이 열리기 기다리며 체류해야 하는 기간이 1년 반에 달하지만 충 미션 때는 이를 짧게는 한 달 정도로 줄일 수 있다.

충 미션이 금성을 거쳐 가느라 실제 비행 거리가 합 미션 때보다는 길지만 전체적으로는 지구 귀환 시점을 1년 가량 앞당길 수 있는 것으로 나타났다.

지난 2018년에 발사된 화성 탐사선 인사이트호의 합미션 궤도 청색은 지구, 녹색은 화성, 보라색은 인사이트호를 나타낸다. [HORIZONS System, JPL, NASA 제공/ 재판매 및 DB 금지]

이와 함께 우주선 발사 초기 오류가 발생해 임무를 취소하고 궤도를 수정해 지구로 귀환할 때도 금성을 거쳐 가는 것이 유리한 것으로 분석됐다.

연구팀은 또 유인 우주선이 금성의 중력도움을 받을 때 금성 표면의 로버나 드론을 직접 조종하면 5~28분가량 지체되는 현상 없이 실시간으로 대응할 수 있는 장점을 갖고 있다고 강조했다. 이는 금성과 화성에 각각 유인 우주선을 보내 탐사할 때보다 비용을 훨씬 적게 들이는 것으로, 일석이조의 효과를 거둘 수 있다고 했다.

연구팀은 금성 중력 도움 비행을 하면서 드론을 조종하는 것은 이미 꿈의 차원을 넘어서는 것이라고 지적했다.

지난 4월 공개된 미국항공우주국(NASA) 보고서가 미래 목표로 '2년짜리 화성탐사 미션'을 언급했는데, "일반적인 추진체를 사용한다고 가정한다면 화성에 2년만에 다녀올 수 있는 유일한 방법은 금성 중력도움 비행을 포함하는 것밖에 없다"고 설명했다.

eomns@yna.co.kr

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