미국 노스웨스턴대학 의학부와 일본 토호구대학의 공동 연구팀이 세포 노화와 생리학적 노화에서 핵심적인 역할을 수행하는 단백질을 새롭게 동정하였다. 또한 연구팀은 이 단백질의 효과를 저해하는 TM5441이라는 약물을 발견하여 노화가 빨리 진행되는 마우스 모델에서 수명을 연장하는 효과도 확인하였다고 한다. 이번 연구 결과는 노화가 빨리 진행되는 사람들의 질병을 치료하는 새로운 약물 개발로 이어질 것으로 기대되고 있다.

노화는 시간이 흐름에 따라 생물의 신체 기능이 퇴화되는 현상이다. 세포의 노화는 세포가 분열할 수 있는 능력을 잃어버리는 것으로 나타난다. 노화는 일반적으로 스트레스에 대처하는 능력이 감소하고 항상성을 유지하지 못하게 되며 질병에 걸리는 위험이 증가하는 것이 특징이다. 노화가 어느 정도 진행되면 사망에 이르게 된다.

이번 연구결과는 ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’ 최신호에 발표되었다. 연구팀이 새롭게 발견한 TM5441을 노화가 빨리 진행되는 마우스에 투여했을 때에 위약이 투여된 대조군과 비교하여 4배나 오래 생존하였다고 한다. 또한 TM5441이 투여된 마우스들은 폐와 혈관계가 모두 노화 촉진으로부터 보호를 받은 것으로 확인되었다. 연구팀의 신물질은 만성 신장 질환, 당뇨병, HIV 감염과 같은 노화를 촉진시키는 질환과 흡연의 영향을 경감시키는데 이용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

연구를 주도한 미국 노스웨스턴대학 의학부 교수인 Douglas Vaughan 박사는 “이러한 약물은 노화의 가속화를 반영하는 복합증상을 줄여주는데 도움을 줄 수 있다. 또한 이 물질은 수명 연장이라는 점에서는 매우 놀라운 효과를 보여주었다”고 설명했다. Vaughan 박사는 노스웨스턴대학 Feinberg 의학부의 교수이자 노스웨스턴 기념병원의 의료 총괄 책임자라고 한다. 이번 연구는 미국립 심장, 폐, 혈관 연구소와 미국립 당뇨병, 소화기질환, 신장질환 연구소의 자금 지원을 받았다고 한다.

이번 연구는 수명 연장 효과를 갖는 것으로 보고된 기존 약물들과 완전히 다른 표적에 작용하는 새로운 물질을 보여준다고 Vaughan 박사는 설명했다. 또한 아직 실험이 초기 단계이지만 이 신물질이 주요 성분으로 포함된 약물 칵테일이나 보충제가 미래에 사람들의 건강한 삶의 연장에 도움을 주게 될 것으로 기대하고 있다고 한다. TM5441은 미국립 노화 연구소에서 진행된 마우스의 수명을 연장시키고 질병을 지연시키는 효과를 갖는 물질을 찾기 위한 Interventions Testing Program에서 매년 선택된 주요 물질 중 하나라고 한다. 이번에 TM5441의 수명 연장 효과를 찾은 것은 Vaughan 박사의 25년간의 연구의 성과로 알려져 있다.

세포나 조직이 노화가 되면 특정 단백질을 재생시키고 분비하는 능력이 사라지게 된다고 한다. 연구팀은 노화에 연관된 이러한 단백질 중 하나인 플라스미노겐 활성화체 저해제-1(plasminogen activator inhibitor-1, PAI-1)에 초점을 맞추었다고 한다. 원래 PAI-1은 심혈관 질환과 관련이 있는 것으로 알려져 있다고 한다. 때문에 TM5441 관련 기존 연구들에서는 노화 보다는 비만, 당뇨 및 여러 성인성 질환들에 대하여 시험이 진행되었다고 한다. 그러나 연구팀은 PAI-1이 노화에 연관되어 있음을 이번에 확인하여 노화에 대한 시험을 실시하게 되었다고 한다.

Vaughan 박사는 “우리는 노화 증상(senescence)과 생리적 노화 표지자 사이의 지적 도약을 달성했다. 우리는 세포 노화의 표시자가 빠른 생리적 노화의 구동자이거나 주요 기작에 관여하지 않는가 하는 의문을 제기했다”고 설명했다. 이번 연구에서는 노화를 억제시키는 Klotho라는 유전자가 결핍되도록 교배시킨 마우스를 이용했다고 한다. 이들 마우스들은 동맥경화, 신경변성, 골다공증, 기종(emphysema) 등의 노화 증상이 나타났으며 일반 마우스들보다 훨씬 짧은 수명을 보였다고 한다. Vaughan 박사는 이들 빨리 노화가 진행되는 마우스들의 혈액과 조직에서 PAI-1 수치가 현저히 증가하는 것도 발견했다.

이어서 연구팀은 이들 노화 진행 마우스들에게 TM5441을 매일 사료에 포함시켜서 섭취하게 만들었다고 한다. 이 물질의 투여로 마우스들의 PAI-1 활성이 크게 감소하는 동시에 수명이 연장되었고, 마우스들의 주요 장기들이 건강한 상태로 제 기능을 오래 유지시키는 것으로 확인되었다. 또한 연구팀은 노화 억제 유전자가 결핍된 마우스와 PAI-1 유전자가 결핍된 마우스들을 교배시켰으며, 이렇게 만들어진 마우스들에서도 TM5441이 투여된 것처럼 수명이 연장되는 효과가 확인되었다고 한다. 이 결과는 PAI-1의 부분 유전적 결핍과 PAI-1 길항제의 투여가 마우스에서 동일한 효과를 발생시킴을 보여주고 있다고 연구팀은 지적했다.

Journal Reference:M. Eren, A. E. Boe, S. B. Murphy, A. T. Place, V. Nagpal, L. Morales-Nebreda, D. Urich, S. E. Quaggin, G. R. S. Budinger, G. M. Mutlu, T. Miyata, D. E. Vaughan. PAI-1-regulated extracellular proteolysis governs senescence and survival in Klotho mice. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014; DOI: 10.1073/pnas.1321942111

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http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-05/nu-edp050114.php