노화 연구의 혁신: IL-11을 차단하면 수명이 연장되고 건강이 개선됩니다.

Nature 저널에 최근 발표된 연구에서는 마우스 모델과 다양한 약리학적, 유전학적 접근 방식을 사용하여 세포외 신호 조절 키나아제(ERK)와 mTORC1과 같은 신호 분자를 활성화하는 인터루킨(IL)-11과 관련된 염증성 신호 전달 행동이 건강 악화 및 수명 단축과 관련이 있는지 조사했습니다.

연구에 따르면 염증, 세포 노화, 미토콘드리아 기능 장애와 같은 노화의 특징은 ERK, mTORC1, AMP 활성화 단백질 키나아제(AMPK), 세린/트레오닌 키나아제 11(STK11)과 같은 신호 전달 분자 관련 경로의 손상과 관련이 있는 것으로 나타났습니다. 노화하는 유기체의 대사 건강은 AMPK-mTORC1 축과 연관되어 있으며, 생쥐에서 mTOR를 억제하면 수명이 연장되는 것으로 나타났습니다.

초파리, 효모, 선충과 같은 동물 모델을 대상으로 한 연구에서 수명 연장에 대한 연구가 진행되었습니다. 그러나 이러한 연구 결과는 수명 연장이 건강 증진과 동일하지 않기 때문에 건강 증진에 직접적으로 적용될 수 없습니다. 따라서 다양한 개입이 수명과 건강에 미치는 영향을 개별적으로 검토하는 것이 중요합니다. 생쥐는 인간과 유사한 노화 과정을 나타내므로 이러한 측면에서 적합한 모델입니다.

만성 무균성 염증은 면역 체계 기능 장애의 특징이며 노화의 주요 특징 중 하나입니다. 염증 유발 사이토카인을 표적으로 삼는 중재는 기대 수명과 삶의 질에 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

연구진은 IL-6 사이토카인 계열에 속하는 친섬유화 및 친염증성 사이토카인인 IL-11이 노화 및 수명 단축과 관련된 병리 현상에 관여할 수 있다는 가설을 세웠습니다. 연구진은 IL-11이 ERK-mTORC1 및 JAK-STAT3 경로를 활성화하는 역할을 한다는 가설을 세웠습니다.

이 연구에서 연구진은 마우스 모델과 인간 간세포 배양을 사용했습니다. 일차 인간 간세포를 배양하고 다양한 기간 동안 IL-11로 자극했습니다. 이 세포들의 상층액을 92가지 단백질로 구성된 염증 패널을 이용한 분석에 사용했습니다.

IL11 수용체(IL11RA)의 알파 서브유닛을 표적으로 하는 중화 항체인 면역글로불린 G(IgG) 또는 X209로 처리한 인간 심장 섬유아세포도 고처리량 표현형 분석에 사용되었습니다.

실험에는 세 가지 계통의 생쥐가 사용되었습니다. 인터루킨 11 수용체 유전자(IL11RA1)가 결실된 생쥐, IL11 유전자가 결실된 생쥐, 그리고 IL11 유전자에 EGFP 유전자가 삽입된 생쥐입니다. 이 생쥐들에 IL-11 결실 및 항-IL-11 항체 투여와 같은 다양한 처리를 실시하여 대사 지표, 생리적 특성 및 수명을 평가했습니다.

이 연구에서는 노화된 쥐의 다양한 세포와 조직에서 IL-11 발현이 증가했으며, IL-11이나 IL-11 수용체의 알파-1 서브유닛을 암호화하는 유전자를 삭제하면 쥐가 노화에 따라 대사 감소, 허약함, 복합질환으로부터 보호되는 것을 발견했습니다.

또한, 75주 이상 생쥐에 항-IL-11 항체를 25주 동안 투여한 결과, 근육 기능이 개선되고, 신진대사가 증가하며, 노화 바이오마커 수치가 감소하고, 노쇠가 감소했습니다. IL11 유전자를 제거하면 생쥐의 수명이 평균 24.9% 증가했으며, 75주 생쥐에 항-IL-11 항체를 투여하면 수컷과 암컷의 평균 수명이 각각 22.5%와 25% 증가했습니다.

또한 IL-11을 억제하면 연령 관련 암과 종양의 발생률이 크게 감소하는 것으로 관찰되었습니다.

이 연구 결과는 포유류의 수명과 삶의 질에 있어 염증 유발 사이토카인 IL-11이 해로운 역할을 한다는 것을 보여줍니다. 이 연구에서는 항-IL-11 항체가 생쥐의 대사 지표와 근육 기능을 개선하고 암 발생률을 감소시키는 것으로 나타났습니다. 이러한 결과는 IL-11을 표적으로 삼는 치료가 암 치료 및 섬유성 폐 질환 치료에 유용할 수 있음을 시사합니다.