악솔로틀 도마뱀(사진: 게티)
Nature Communications 에 게재된 새로운 연구에 따르면, 멕시코 악솔로틀의 사지 재생 능력에 숨겨진 분자적 비밀이 밝혀졌습니다.
가장 놀라운 점은 이 과정의 핵심 화합물이 레티노산이라는 것입니다. 이는 비타민 A의 친숙한 유도체로, 여드름 치료제에서 흔히 발견됩니다.
멕시코의 담수호에 서식하는 이상한 생물인 멕시코 악솔로틀은 오랫동안 재생생물학에서 매력적인 연구 주제였습니다.
인간과 달리 아홀로틀은 팔다리를 잃더라도 뼈, 관절, 혈관, 신경까지 전체 팔다리를 재생시킬 수 있습니다. 이는 일부 동물 종에서 흔히 볼 수 있는 현상이지만, 아홀로틀이 복잡한 팔다리를 재생하는 능력은 과학자들을 항상 놀라게 해 왔습니다.
그러나 제임스 모나한 교수가 이끄는 미국 노스이스턴 대학교 연구팀은 이 생물학적 "기적"이 실제로 정교한 분자 신호 전달 체계에 의해 제어된다는 것을 발견했습니다. 이 체계에서 레티노산은 세포 재생을 위한 공간 위치 시스템(생물학적 GPS) 역할을 합니다.
레티노산 – 화장품부터 조직 재생까지
레티노산은 비타민 A의 활성 유도체로, 여드름과 피부 노화 치료에 흔히 사용됩니다. 하지만 새로운 연구에 따르면 이 화합물은 그 이상의 기능을 하는 것으로 나타났습니다. 세포가 팔다리 성장 축의 어느 위치에 있는지, 그리고 어깨부터 팔꿈치, 손가락까지 어떤 조직을 형성해야 하는지 알려줍니다.
팔다리 축을 따라 레티노산 농도가 분포되어 있습니다(바닥 쪽이 높고 끝쪽으로 갈수록 낮아짐). 이는 팔다리 구조를 이전과 똑같이 재건하는 과정을 지시하는 데 도움이 되는 "생물학적 좌표"를 형성합니다.
레티노산은 비타민 A의 활성 유도체로, 여드름 치료와 노화 방지 피부에 흔히 사용됩니다(사진: 게티).
CYP26B1 효소는 이 과정에서 핵심적인 역할을 합니다. 레티노산 분해를 돕고 농도 기울기를 조절합니다. 연구진이 이 효소를 억제하자 도롱뇽의 재생된 팔다리가 잘못된 위치에서 자라면서 반복적인 조직이나 추가 뼈를 형성했습니다. 이는 "분자 GPS"가 작동하지 않음을 시사합니다.
CRISPR를 사용하여 척추동물의 전완 성장을 조절하는 유전자인 Shox 유전자를 제거했을 때에도 아홀로틀은 팔다리가 다시 자랐지만, 팔 중간 부분은 기형이었고 손은 그대로 유지되었습니다. 이는 이 유전자들이 팔다리의 각 부분을 조절한다는 것을 시사하며, 재생 의학에 중요한 발견입니다.
인간은 재생할 수 있을까?
특히, 아홀로틀과 공유되는 일부 유전자는 인간에게도 존재합니다. 예를 들어, Shox 유전자의 돌연변이는 사지마비나 관절 기형과 같은 사지 발달 장애를 유발할 수 있습니다. 이는 두 종 간의 사지 발달 과정에 유사성이 있음을 시사합니다.
하지만 미국 노스이스턴 대학교 제임스 모나한 교수에 따르면, 그 차이는 유전자에 있는 것이 아니라 세포가 생물학적 신호에 반응하는 방식에 있다고 합니다.
아홀로틀의 경우, 사지 손상은 손상된 부위를 대체할 새로운 조직을 생성하는 배아 발달 프로그램을 재활성화할 수 있습니다. 그러나 인간의 경우, 동일한 신호가 복구가 필요한 부상으로 "오해"되어 흉터 조직이 형성됩니다.
인간이 도롱뇽처럼 사지를 재생하지 못하는 것은 바로 이러한 생물학적 반응 때문입니다. 그러나 모나한 교수는 줄기세포가 재생 신호에 잘못 반응하는 대신 "듣도록" 하는 적절한 신호 전달 환경을 조성할 수 있다면 완전한 사지 재생이 가능하다고 믿습니다.
이 연구는 유전자에 깊이 개입하는 것이 아니라, 레티노산과 같은 신호 전달 분자를 조절하여 세포의 행동을 제어하는 새로운 접근법을 제시합니다. 다시 말해, 과학자들은 유전체를 재프로그래밍하는 대신, 세포가 이해하는 "생물학적 언어"로 소통할 수 있는 방법을 모색하고 있습니다.
재생 생물학 혁명
인간은 아직 도롱뇽처럼 팔다리가 다시 자랄 수 있는 수준에 이르기까지는 먼 길이 남았지만, 이 연구는 재생이 더 이상 미스터리가 아니며 분자생물학으로 완벽하게 설명될 수 있음을 증명한 중요한 이정표입니다.
전 세계적 으로 많은 연구 그룹들이 이 목표를 추구하고 있습니다. 미국 터프츠 대학교의 한 연구팀은 생체 전기 요법을 이용하여 성체 개구리의 다리가 다시 자라도록 자극하는 데 성공했습니다.
오스트리아의 한 연구팀은 세포가 손상된 사지의 원래 모양을 기억하는 데 도움이 되는 분자 지도를 개발하고 있습니다. 이는 정확한 구조를 회복하는 데 중요한 요소입니다.
일부 진화 이론에 따르면 인간은 한때 더 높은 재생 능력을 가졌지만, 혹독한 생존 환경에 적합한 흉터 조직을 이용해 더 빠른 속도로 치유하는 방식을 택하면서 점차 재생 능력을 잃어갔다고 합니다.
팔다리 재생이라는 꿈은 아직 요원하지만, 이 연구는 재생 능력이 더 이상 미스터리가 아니라 현대 생물학적 도구로 해독될 수 있음을 보여주는 중요한 이정표입니다. 이는 미래 재생 의학의 새로운 혁명을 위한 토대가 될 수 있습니다.
출처: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/thuoc-tri-mun-he-lo-bi-mat-giup-con-nguoi-moc-lai-tay-chan-nhu-ky-nhong-20250614072352981.htm
댓글 (0)