C. elegans 모델을 대상으로 한 연구에 따르면 세포 내 mRNA의 균형이 수명에 영향을 미친다는 사실이 밝혀졌습니다.

왜 어떤 사람들은 다른 사람들보다 더 오래 살까요? 우리 DNA의 유전자는 질병을 예방하고 전반적인 건강을 유지하는 데 중요한 역할을 하지만, 유전체 서열의 차이는 인간 수명의 자연적 변동 중 30%도 설명하지 못합니다.

노화의 영향을 분자 수준에서 탐구하면 수명의 차이를 밝혀낼 수 있지만, 인간을 대상으로 연구하는 데 필요한 속도, 규모, 그리고 질적인 데이터를 수집하는 것은 불가능합니다. 따라서 연구자들은 선충(Caenorhabditis elegans)에 관심을 기울이고 있습니다. 인간은 이 작은 생물들과 생물학적으로 많은 유사점을 가지고 있으며, 수명의 자연적인 차이도 큽니다.

유전체 조절 센터(CRG) 연구원들은 통제된 환경에서 유전적으로 동일한 수천 마리의 벌레를 관찰했습니다. 모든 벌레의 먹이, 온도, 포식자 및 병원균 노출이 동일했음에도 불구하고, 많은 벌레들이 평균 수명보다 더 오래 또는 더 짧게 살았습니다.

이 연구는 이러한 변화의 근본 원인을 생식 세포(생식에 관여하는 세포)와 체세포(신체를 형성하는 세포)의 mRNA 수치 변화에서 찾았습니다. 이 두 세포 유형 간의 mRNA 균형은 시간이 지남에 따라 깨지거나 "분리"되어 일부 개인은 다른 개인보다 더 빨리 노화됩니다. 이 연구 결과는 Cell 저널 에 게재되었습니다.

이 연구는 또한 분리 과정의 정도와 속도가 최소 40개의 서로 다른 유전자 그룹에 의해 조절된다는 사실을 발견했습니다. 이 유전자들은 신진대사부터 신경내분비계에 이르기까지 신체에서 다양한 역할을 합니다. 그러나 이 연구는 이 유전자들이 모두 상호작용하여 어떤 개체는 다른 개체보다 더 오래 산다는 것을 보여준 최초의 연구입니다.

일부 유전자를 비활성화하면 벌레의 수명이 증가한 반면, 다른 유전자를 비활성화하면 수명이 단축되었습니다. 이러한 결과는 놀라운 가능성을 시사합니다. 벌레의 자연적인 노화 차이는 여러 유전자의 활성 무작위성을 반영할 수 있으며, 이는 개체가 여러 유전자의 비활성화에 노출된 것처럼 보이게 합니다.

"벌레가 8일을 살든 20일을 살든 이러한 유전자들의 활성도에 따라 겉보기에 무작위적인 차이가 나타납니다. 어떤 벌레들은 적절한 시기에 적절한 유전자들이 활성화되는 행운을 누리는 것 같습니다."라고 이 논문의 제1저자이자 유전체 조절 센터 연구원인 마티아스 에더 박사는 말합니다.

Aexr-1, nlp-28, mak-1 등 세 가지 유전자를 제거하면 수명 변화에 특히 극적인 효과가 나타나, 수명 범위를 약 8일에서 단 4일로 줄였습니다. 모든 개체의 수명을 균일하게 늘리는 대신, 이 유전자 중 하나라도 제거하면 수명이 짧은 벌레의 수명이 크게 늘어난 반면, 수명이 가장 긴 벌레의 수명은 사실상 변화가 없었습니다.

연구진은 건강 수명, 즉 단순히 육체적인 삶이 아닌 건강한 삶을 사는 기간에도 동일한 영향을 관찰했습니다. 유전자 중 하나만 제거해도 건강 수명이 짧은 선충의 건강한 노화가 불균형적으로 향상되는 것으로 나타났습니다.

"불멸의 벌레를 만드는 것이 아니라, 노화 과정을 지금보다 더 공평하게 만드는 것입니다. 저희는 기본적으로 의사들이 하는 일을 하고 있습니다. 다른 벌레들보다 일찍 죽을 벌레들을 더 건강하게 만들어 최대 수명에 가깝게 살도록 돕는 것입니다. 하지만 단순히 아픈 개체만을 치료하는 것이 아니라, 노화의 근본적인 생물학적 메커니즘을 표적으로 삼아 이를 달성하고 있습니다. 이를 통해 개체군의 균일성을 높이고 수명을 연장할 수 있습니다."라고 이 연구의 수석 저자이자 유전체 조절 센터의 팀 리더인 닉 스트로스트럽 박사는 말했습니다.

이 연구에서는 유전자를 비활성화하는 것이 벌레의 건강에 부정적인 영향을 미치지 않는 이유에 대해서는 다루지 않았습니다.

"여러 유전자가 상호작용하여 특정 연령 이후에는 내장된 중복성을 제공할 수 있습니다. 또한 실험실처럼 안전하고 편안한 환경에서 사는 개체에게는 유전자가 필요하지 않을 수도 있습니다. 야생의 혹독한 환경에서는 이러한 유전자가 생존에 더 중요할 수 있습니다. 이는 여러 가설 중 일부에 불과합니다."라고 에더 박사는 말합니다.

연구진은 다양한 세포와 조직의 RNA 분자를 측정하는 방법을 개발하고, 이를 수천 마리 선충류의 전체 수명을 동시에 추적하는 장치인 "라이프스팬 머신(Lifespan Machine)"과 결합하여 이러한 발견을 이루었습니다. 선충류는 스캐너의 눈 아래, 기계 내부의 페트리 접시에서 서식합니다.

이 장치는 한 시간에 한 번씩 선충류를 촬영하여 선충류의 행동에 대한 풍부한 데이터를 수집합니다. 연구진은 생물학적 특성이 인간과 더 유사한 생쥐에서 노화의 분자적 원인을 연구하기 위해 유사한 기계를 개발할 계획입니다.