신시아 케년(Cynthia Kenyon) : 더 긴 삶에 대한 힌트를 주는 실험

혹시 더 긴 시간 동안 젊음을 유지하고 노화를 미루고 싶은 적이 있으신가요? 이건 나이 든 사람의 꿈이죠 하지만 과학자들은 긴 시간 동안 이런 일이 절대 가능하지 않을 것이라고 생각했습니다 사람들은 단지 닳아 없어질 것이고, 우리가 할 수 있는 것은 없다고 생각했죠 마치 낡은 신발처럼 말이에요 하지만 자연을 살펴보면, 모든 종류의 생명체가 각기 다른 수명을 가지고 있는 걸 볼 수 있습니다 이 동물들은 다른 종류의 유전자를 가지고 있기 때문에 서로 다르죠 이는 이런 유전자, 즉 DNA 어딘가에 노화를 진행시키는 유전자, 즉 다른 수명을 갖게 만드는 유전자가 있다는 것을 의미합니다 만약에 이런 유전자가 있다면, 실험에서 이 유전자, 즉 노화 유전자를 바꿀 수 있다면, 노화를 늦추고 수명을 늘릴 수 있지 않을까요? 그리고 만약에 그럴 수 있다면, 노화를 유발하는 유전자도 찾을 수 있을 겁니다 또 그것들이 존재하고, 우리가 그걸 찾을 수 있다면, 거기에 마침내 뭔가를 할 수 있을 겁니다

그래서 저희는 노화를 관장하는 유전자를 찾기 시작했습니다 저희는 동물에 대해 연구를 하지 않았습니다 그 대신 저희는 아주 작고 동그란, 쉼표 만한 예쁜 꼬마선충(C. elegans)라고 불리는 벌레를 연구했습니다 그리고 더 길게 사는 돌연변이에 대해 보고된 적이 있기 때문에, 저희는 뭔가를 찾을 것이라고 낙관했습니다 그래서 저희는 장수하는 선충을 찾기 위해 마구잡이로 유전자를 바꾸기 시작했습니다 운이 좋게도 저희는 daf-2라고 불리는 한 유전자가 망가진 변이가 꼬마선충의 수명을 2배로 늘린다는 사실을 발견했습니다

여기 검은색 그래프에서 보시다시피 한 달이 지나자 보통의 벌레들은 모두 다 죽었습니다 이들은 아주 짧게 살죠 그게 바로 저희가 꼬마선충을 노화의 연구대상으로 삼은 이유입니다 하지만 대부분의 돌연변이 선충은 그때에도 여전히 살아있었습니다 그리고 두 배의 기간이 지난 뒤에야 모두 죽었죠 여러분께 선충이 어떤 모습인지 보여드리겠습니다 자, 여러분께서 보실 첫 번째 영상은 대학생의 나이, 즉 젊은 성인 정도의 나이가 되었을 때의 보통 선충입니다 꽤나 작고 귀여운 녀석이죠 그리고 그 다음은 길게 사는 돌연변이가 젊었을 때의 모습을 보시겠습니다 즉, 이 선충은 두 배를 더 살 것입니다 끔찍하냐고요? 그렇게 보이진 않네요 아주 활발해요, 분명히 다른데라고 말하지 못할 거에요 그리고 이들도 완벽히 번식력이 강합니다 일반적인 벌레가 낳는 만큼의 새끼를 낳죠

자, 이제 손수건을 꺼내주시겠어요? 겨우 2주 만에 일반적인 벌레는 늙었다는 것을 보실 수 있습니다 여기 아래쪽에 조그마한 머리가 움직이는게 보이실 겁니다 하지만 나머지 부분은 그냥 놓여있을 뿐이죠 이 선충은 명백히 요양원에 있네요 그리고 선충의 조직을 살펴보면, 조직들이 망가지기 시작했네요 아시다시피, 여러분들께서 이 작은 예쁜 꼬마선충을 한 번도 못보셨더라도, 아마 대부분의 사람들이 못보셨겠지만, 이들이 늙었다는 것은 알 수 있을 겁니다 흥미롭지 않나요?

즉, 노화에 대해 일반적이라고 할 수 있는 뭔가가 있다는 것입니다 그리고 이것은 daf-2 돌연변이입니다 2만 개의 유전자 중에서 하나의 유전자가 바뀌었고, 한 번 보세요 같은 나이이지만, 요양원에 있지 않아요 마치 스키를 타러 가는 것 같네요 이게 바로 멋진 점이죠 : 더 느리게 나이를 먹는 것이요 보통의 선충이 하루에 진행되는 노화만큼 진행되려면 이 선충은 이틀이 지나야합니다 또 제가 사람들에게 이런 사실에 대해 말하면, 그들은 8, 90세인데도 그 나이 대에 비해 아주 건강한 사람들을 생각하곤 합니다 하지만 이런것에 더 가깝습니다 여러분이 30살의 남자, 또는 30대에 있다고 가정해봅시다 또 아직 미혼이고, 사람들과 데이트를 하고 있습니다 그러다가 당신을 아주 좋아하는 사람을 많났고, 그녀를 알고 싶어합니다 여러분이 레스토랑에 있고, 그녀에게 "몇 살이세요?"라고 말했습니다 그녀는 "60살이요"라고 했습니다 이게 바로 그것과 같은거죠, 절대로 알 수 없어요 그녀가 말할 때까지는 절대 알 수 없는거죠

(웃음)

자 그렇다면 daf-2 유전자는 뭘까요? 여러분이 아시다시피, 유전자는 DNA의 일부이고, 그들은 어떤 기능을 하는 단백질을 만들기 위한 지시입니다 그리고 daf-2 유전자는 호르몬 수용기를 만듭니다 즉, 이 사진에 보이는 것은 세포의 가장자리에 구멍을 뚫는 붉은색의 호르몬 수용기를 가진 세포입니다 그러니까, 그 세포의 일부는 마치 야구 글러브와 같은거죠 수용기의 일부가 바깥에 있고, 이는 초록색으로 보이는 호르몬이 근처에 지나갈 때 잡는 것입니다 그리고 다른 부분은 세포로 신호를 보내도록 안쪽에 위치해있습니다

자, 그럼 daf-2 수용기가 세포의 안쪽으로 보내는 신호는 무엇일까요? 제가 방금 여러분께 daf-2 유전자에 변이가 일어나면, 제대로 작동하지 않는 수용기를 가진다고 말씀드렸습니다 그 동물은 오래 살죠 이 말인 즉슨, 이 호르몬 수용기의 정상적인 기능은 노화를 촉진시키는 것입니다 그게 바로 저 화살표가 의미하는 바이죠 노화를 촉진시키고, 더 빠르게 진행하도록 만듭니다 즉, 그 동물은 자신의 몸 속에 노화를 빠르게 진행시키는 저승사자를 가지고 있는 것과 마찬가지입니다 그러니까, 이것들은 모두 아주 흥미롭습니다 이는 노화가 유전자, 특히 호르몬에 의해 통제되기 쉽다는 것을 보여줍니다 그렇다면 이는 어떤 종류의 호르몬들일까요? 테스토스테론, 아드레날린을 비롯해서 엄청나게 많은 종류의 호르몬들이 있습니다 여러분들께서도 많이 들어보셨을겁니다 이 호르몬들은 우리 몸속에 있는 호르몬들과 비슷합니다 daf-2 호르몬 수용기는 호르몬 인슐린과 IGF-1 수용기와 아주 유사합니다

적어도 인슐린에 대해서는 들어보셨을겁니다 인슐린은 사람들이 밥을 먹은 뒤 조직으로 가는 영양분의 흡수를 촉진시키는 호르몬입니다 그리고 IGF-1 호르몬은 성장을 도와줍니다 이러한 기능은 이 호르몬들의 기능이라고 오래 전부터 알려져있었습니다 하지만 저희의 연구는 이 호르몬들이 아무도 모르는 제3의 기능을 가지고 있을지도 모른다고 시사합니다 아마 이들이 노화에도 영향을 줄 수도 있죠 그리고 이게 맞는 말처럼 보입니다

저희가 예쁜 꼬마선충에 대한 연구를 마친 후, 다른 종류의 동물에 대해 연구를 하는 사람들이 만약에 다른 동물에게서도 daf-2 변이, 즉 호르몬 수용기에 변이를 일으키면 그들도 오래 사는지에 대해 질문을 퍼붓기 시작했습니다 파리는 그런 것으로 밝혀졌습니다 파리의 이 호르몬 경로를 바꾸면, 그들은 오래 삽니다 쥐 역시 그렇고, 쥐는 우리와 같은 포유류이기도 합니다 그러니까 이는 오래된 방법입니다 왜냐하면 진화에 있어서 오래 전부터 발생하여 여전히 모든 동물에게 작용하는 것이기 때문입니다 그리고 공통적인 전구체가 사람에게서도 생겨났습니다

그래서 사람들에게도 같은 방법으로 작용할지도 모릅니다 이게 바로 그것에 대한 힌트입니다 예를 들자면, 뉴욕시에 사는 아슈케나지 유태인의 인구 대한 연구가 진행된 적이 있습니다 다른 모든 인구들과 마찬가지로, 대부분의 사람들은 70~80세까지 살았지만, 몇몇은 90~100살까지 살았습니다 그리고 그들은 90~100살까지 사는 사람들이 daf-2 변이, 즉 IGF-1 수용기를 만드는 유전자에 변형이 있을 확률이 높다는 것을 밝혀냈습니다 그리고 이러한 변이가 유전자로 하여금 보통의 유전자처럼 작동하지 않도록 만든 것입니다 변이가 유전자에 손상을 준 것입니다 그리고 이러한 것들이 인간들이 노화에 있어서 호르몬의 작용에 민감하다는 것을 보여주는 힌트입니다

그 다음 질문은 물론 나이와 관련된 질병에 영향이 있느냐는 것입니다 사람들은 나이가 들면서 암이나 치매, 심장질환, 그리고 모든 종류의 질병에 걸릴 확률이 높아집니다 하지만 이 장수하는 돌연변이들은 이런 모든 질병에 대해 내성이 더 강한 것으로 밝혀졌습니다 그들은 암에 거의 걸리지 않고, 걸린다 하더라도 심각한 것은 아닙니다 이는 아주 흥미롭고, 그들이 여전히 어리다는 측면에서 말이 되기도 합니다 그렇다면 왜 나이가 들어서야 노화와 관련된 질병에 걸리는 것일까요? 즉, 이것이 시사하는 바는, 만약에 우리에게도 이러한 효과를 재현할 수 있는 치료법이나 알약이 있다면, 아마 인간들에게도 노화와 관련된 수많은 질병들과 한 번에 맞설 수 있는 방법이 생길지도 모릅니다 그러면 어떻게 호르몬이 노화의 속도에 전적으로 영향을 미칠까요? 그게 어떻게 가능할까요?

이는 daf-2 돌연변이 안에서, 세포와 조직을 보호하고 손상을 복구하는 단백질을 만들도록 설계되어 있는 DNA안에 엄청나게 많은 유전자들의 스위치가 켜진 것으로 밝혀졌습니다 그리고 그들의 스위치는 FOXO라고 불리는 유전자 제어 단백질에 의한 것입니다 그러니까 daf-2 변이 안에, 여기 제가 수용기에 X 표시를 그려 놓은 게 보이실겁니다 수용기가 제대로 작동을 하지 않는다는 뜻이죠 이런 조건 하에서 파란색으로 된 FOXO 단백질은 세포 한 가운데에 있는 자그마한 부분인 세포핵으로 들어가서, 거기에 엮여있는 유전자에 안착합니다 여기 한 유전자가 보이는데, 사실 아주 많은 유전자들이 FOXO에 붙어있습니다 그리고 그것은 그 유전자들 중 하나에 앉아있는 거죠

FOXO는 아주 많은 유전자들을 활성화시킵니다 그리고 그 활성화되는 유전자들은 항산화 유전자, 그리고 다른 단백질들이 잘 작동하도록, 즉 제대로 형성하고, 기능하도록 도와주는 단백질을 만드는, 제가 캐롯-기버(carrot-giver)라고 부르는 유전자도 속해있습니다 그리고 FOXO는 다른 세포들을 세포들의 휴지통으로 데리고 가서 그들이 손상을 입었다면 재생을 시킵니다 DNA 재생 유전자는 이 동물들에서 더 활발합니다 그리고 면역 체계도 더 활발하죠 그리고 저희가 보여드린 다른 유전자들 중 많은 것이 실제로 daf-2 돌연변이의 긴 수명에 기여를 하고 있습니다 그래서 아주 흥미롭죠 이 동물들은 그들이 일반적으로 사는 것 보다 훨씬 더 긴 삶을 사는 잠재적인 능력을 자신들 안에 가지고 있습니다 그들은 많은 종류의 피해로부터 스스로를 보호할 능력을 가지고 있으며, 이것이 그들을 장수하도록 만들어줍니다

그렇다면 보통 벌레는 어떨까요? 글쎄요, daf-2 수용기가 제대로 작동을 하면, 이것이 FOXO로 하여금 DNA가 있는 세포핵으로 가는 것을 방해하는 일련의 작용들을 촉발시킵니다 그래서 FOXO가 유전자를 켤 수 없는 것이죠 이게 작동되는 방식이고, 이러한 이유로 daf-2 돌연변이를 가지지 않는 이상 긴 수명을 관찰할 수 없는 것입니다 그렇다면 이게 선충에게 좋은점은 무엇일까요? 저희는 인슐린과 IGF-1 호르몬이 먹을 것이 많고 주변에서 주는 스트레스가 많지 않은 좋은 조건 아래서, 즉 좋은 때에 훨씬 더 활발해지는 호르몬이라고 믿습니다 그때 그 호르몬들이 영양소의 섭취를 촉진시키죠 음식을 저장할 수도 있고, 에너지로 사용하거나 성장 등을 합니다

하지만 저희가 생각하는 것은 스트레스가 많은 환경, 예를 들자면 음식의 공급이 제한적일 때, 이 호르몬들의 수치는 급감한다는 것입니다 그리고 이것은 동물들에게 위험 신호로 인식되어 있습니다 즉, 무언가 잘못되어있고, 스스로를 보호할 기능을 발휘해야한다는 신호로 말이죠 그래서 그 동물이 FOXO를 활성화시키고, FOXO는 DNA로 가서, 세포가 스스로를 방어하고 치료하는 능력을 신장시키는 호르몬들의 방출을 촉진합니다 저희는 이게 바로 동물들이 더 길게 사는 이유라고 생각합니다

그래서 여러분들께서는 FOXO를 빌딩의 관리자 쯤으로 생각하시면 될 겁니다 그가 약간 게으를 수는 있지만, 항상 옆에 있으며 빌딩을 관리하죠 그러다 빌딩이 무너지고 있으면, 갑자기 그는 허리케인이 불어올 것이라는 걸 예감하죠 그렇지만, 그 자신이 직접 하는 것은 전혀 없습니다 마치 FOXO가 DNA에 붙는 것처럼, 전화기를 들고 지붕 고치는 사람, 창문 고치는 사람, 도색공, 그리고 바닥 고치는 사람을 부르죠 그리고 그들이 모두 다 와서 집을 견고히 만듭니다 그리고 허리케인이 지나가고, 그 집은 평소 때보다 훨씬 더 좋은 상태가 됩니다 그 뿐만 아니라, 허리케인이 없었다고 하더라도 더 긴 시간 동안 좋은 상태로 유지될 수 있습니다 이게 바로 어떻게 이 수명 연장 능력이 존재하는 지에 대한 기본 개념입니다

FOXO에 대해 정말로 멋진 것은 바로 다른 종류들이 있다는 것입니다 우리들 모두가 FOXO 유전자를 가지고 있지만, 모두가 정확히 동일한 FOXO 유전자를 가지고 있진 않습니다 마치 우리 모두에겐 안구가 있지만, 몇 명은 파란색, 몇 명은 갈색인 것처럼요 그리고 90~100세까지 사는 사람들에게서 훨씬 더 많이 발견되는 특정한 종류의 FOXO 유전자들도 있습니다 여러분들께서 여기 별 모양의 표식에서 보시다시피, 이는 전 세계적으로 통용되는 진실입니다 그리고 각각의 별들은 과학자들이 "그렇다면, 장수하는 사람들에게는 다른 종류의 FOXO 유전자가 있는 것인가?"라고 질문한 모집단을 나타내는데, 실제로 그것이 존재합니다 저희는 어떻게 이것이 작용하는지 자세히는 모릅니다 하지만 FOXO 유전자가 인간의 수명에 영향을 준다는 것은 확실히 알고 있습니다 그리고 이 사실은, 만약 우리가 그것을 약간 손을 본다면, 인간의 수명을 늘릴 수 있다는 것을 의미합니다

전 이 사실이 아주 흥미롭습니다 FOXO는 이 작고 동그란 벌레에서 발견된 수명에 영향을 주는 유전자인데, 여기 인간의 수명에도 영향을 미칩니다 그래서 저희는 실험실에서 인간의 세포를 사용해서 노화와 이와 관련된 질병을 늦추기 위해 FOXO 세포를 활성화시키는 약을 개발하려고 노력 중입니다 그리고 전 이 연구가 성공할 것이라고 생각합니다

노화에 영향을 준다고 알려진 다른 단백질들도 많이 있습니다 그 중에 하나는 약입니다 또 다른 영양분 센서인 TOR라고 불리는 것도 있는데, 이는 인슐린의 작용과 비슷합니다 그리고 daf-2 돌연변이처럼 TOR 유전자에 손상을 가하는 변이는 벌레와 파리 그리고 쥐의 수명을 연장시킵니다 그러나 이 경우에, TOR 단백질에 이미 들러 붙어서 그 활동을 방해하는 라파미신이라는 약이 있습니다 그 라미피신을 쥐에게 주면, 설사 그 쥐가 인간으로 치면 60세 정도 될 정도로 아주 늙었다고 하더라도, 그 쥐는 더 오래 살 것입니다

그렇다고 모두 라미피신을 드시라는 건 아니에요 라미피신이 사람들을 위한 약이긴 하지만, 면역체계를 억제시키기 위한 용도입니다 그래서 장기 이식을 거부당하는 것을 방지하기 위해 먹는 약이죠 그러니까 이 약은 젊음을 유지하기 위해 먹을 완벽한 약은 아니죠 하지만 여전히, 지금 2011년에도, 아주 늙은 쥐에게 그들의 수명을 늘려 줄 수 있는 약이 있습니다 이 약은 이 모든 다른 종류의 동물들에게 시행되었던 실험에서 비롯된 것이죠

그래서 전 아주 낙관적이고, 이 아주 오래된 꿈이 실현되기까지 길진 않을 것이라고 믿습니다

감사합니다

(박수)

감사합니다 신시아씨 이건 확실히 해두죠 비록 박사님께서 저 같은 나이든 사람의 노화를 해결하기 위한 약을 찾고 계시지만, 만약에 도덕적으로 용인이 된다고 가정하면, 인간의 유전자를 조작해서 사람이 더 오래 살 수 있도록 하는 실험을 시작해 보는 것에 관해선 어떤 생각이신가요?

아, 제가 말씀드린 종류의 약들은 유전자를 바꾸진 않아요 단지 단백질 자체에 붙어서 그것의 행동만 변화시키는 거에요 그래서 복용을 중지하면, 단백질은 다시 평범하게 돌아가죠 원리적으로는 유전자도 조작시킬 수 있어요 단지 그걸 할 수 있는 기술이 없을 뿐이죠 하지만 전 그게 좋은 생각 같진 않네요 왜냐하면 인슐린이나 IGF 호르몬, 그리고 TOR 경로 같은 호르몬들은 필수적이기 때문이에요 만약 그것들을 완전히 정지시켜버리면 사람들은 굉장히 아플 거에요 그러니까 다른 문제를 유발시키지 않고 이를 아주 조심스럽게 조절하는 게 나을 거에요 그리고 제 생각은 그러한 조절은 약으로 하는 게 더 낫다는 것이에요 또, FOXO를 활성화시키는 데 있어서 인슐린이나 IGF-1과 관련이 없는 훨씬 더 안전한 방법도 있어요

제가 그걸 한다는 말은 아니었지만... (웃음) 박사님께서 무시해도 될 정도의 노년기라고 언급하셨던 현상이 있습니다 지구상의 몇몇 생명체들은 이미 노화를 겪지 않는 것들도 있죠 옆 쪽으로 자리를 옮길까요?

네, 나이를 먹지 않는 것처럼 보이는 동물들이 있어요 예를 들자면, 잔점연못거북이라고 불리는 거북이들이죠 그리고 한 이만하게까지 자라요 꼬리표를 붙였었는데, 70살 정도 된 걸로 밝혀졌었죠 또 이 70살 짜리 거북이를 볼 때, 육안으로는 20살 짜리 거북이와 차이점을 발견할 수 없어요 그리고 이 70살 짜리들은 실제로 알 낳기 좋은 장소를 더 잘 찾아내고, 매년 더 많은 알을 낳아요 그리고 이런 양상을 보이는 특정 종류의 새들 같이 다른 예들도 있어요 그리고 그들이 영원히 사는지, 혹은 무엇이 그들을 노화로부터 보호해주는지는 아무도 모르죠 확실치가 않아요

장수하는 새들을 관찰해보면, 이러한 새들의 세포가 높은 온도나 과산화수소와 같은 환경적인 스트레스에 훨씬 더 큰 저항력을 가진 것으로 밝혀졌어요 그리고 저희의 오래 사는 돌연변이들도요 그들은 이런 종류의 스트레스를 더 잘 견뎌내죠 그러니까 선충에서 아주 빠른 전달을 위해 놓인 경로(pathway)가 새와 같은 동물에서는 다른 일반적인 기준점이 있고, 이로 인해 새들이 훨씬 더 길게 사는 것일 수도 있어요 그리고 미미한 노화를 하지 않는 동물들의 구조가 아주 다르게 만들어져 있을 수도 있지만, 저희는 모릅니다

하지만 박사님께서 여기서 이야기 하신 것은 죽음을 예방함으로써 인간의 수명을 늘린다는 것보다는 인간의 젊음을 늘리는 것이었죠

네, 맞아요 그러니까, 우리가 개라고 가정을 해보죠 자신이 늙어간다는 것을 인지하는데, 사람을 보면서 "왜 이 사람은 안 늙는거지?" 라고 생각하는 것이죠 개의 수명으로 봤을 때는 인간들은 늙지 않는 것이죠 이런 셈이에요 하지만 이제 저희는 다른 인간을 찾고, 상상하는 인간들인거죠

신시아 케년씨, 정말 감사드립니다

(박수)