후성유전학적 리프로그래밍을 통한 마우스의 노화된 시력 개선 연구결과 발표

[혜산]

후성유전학적 리프로그래밍을 통한 마우스의 노화된 시력 개선 연구결과 발표

◇ 노화가 진행된 마우스의 망막세포를 후성유전학적 리프로그래밍을 통해 시력이 회복되는 연구결과 발표. 향후

    후성유전학적 접근방법으로 노인성 난치질환 치료 기대
▸주요 출처 : Nature, Sight restored by turning back the epigenetic clock, 2020.12.
                  동아사이언스, 망막세포 노화 되돌려 생쥐 시력 돌아왔다, 2020.12
    하버드의대 노화연구생물학센터 연구팀, 망막세포의 노화를 되돌려 마우스(실험동물)의 시력을 회복시켰다는

    연구를 네이처에 발표

○ 노화(Aging)는 뇌를 포함하여 우리 몸의 모든 세포와 기관에 부정적인 영향을 미치며 신경세포도 점차 악화되고

    회복력도 없어지는 상태로 변화
    - 일반적으로 발달이 진행 중인 뇌의 신경세포는 손상에 반응하여 변화에 적응하고 재생될 수 있는 능력을 보유
    - 이러한 능력은 시간이 지남에 따라 감소하는 것으로 오랫동안 알려져 왔지만, 노화에 따른 재생능력 감소에

      관한 분자기전은 미스테리로 남아있었음

○ 하지만 노벨상을 받은 세포 리프로그래밍* 연구결과 등 노화를 늦추거나 되돌릴 수 있다는 인식이 확산
   * 특정 유전자 발현을 유도하는 전사 인자를 세포에 주입하여 이미 성숙하고 분화된 체세포를 역분화해 다시 모든

      세포로 분화시킬 수 있는 만능줄기세포로 유도(2012년 노벨생리의학상, 일본 교토대 야마나카 교수)

   - ‘OSKM 야마나카(Yamanaka) 인자*’를 사용해 노화된 세포 및 조직의 젊음을 유도할 수 있다는 사실은

      2010년대 중반에 이미 밝혀진 사실
   - 하지만 4개의 야마나카 인자들은 세포가 조직 특이적 손상을 유도하고, 암발생을 유도할 가능성이 문제
     * 이미 분화를 마친 체세포를 유도만능줄기세포로 되돌리는 4개의 유전자발현 전사인자 (OSKM : Oct4, Sox2,

       Klf4 및 c-Myc)를 지칭

○ 하버드의대 연구팀은 ‘야마나카(Yamanaka) 인자’ 중 OCT4와 SOX2, KLF4(OSK라고 지칭) 세 가지만을 이용해

    조직손상 및 암발생 위험을 막으면서 마우스의 손상된 망막세포를 회복시키는 데 성공

   - 마우스의 망막 신경절 세포(RGCs*)를 대상으로 실험하였으며, 아데노바이러스를 전달체로 활용하여 OSK

      인자를 시신경이 손상된 마우스의 망막 신경절 세포에 전달
   - 노화와 관련하여 시력이 상실된 마우스와 녹내장 질환의 특징인 눈 내부 압력이 증가한 마우스의 시력이

     회복되는 것을 관찰
* Retinal ganglion cells : 망막 신경절 세포층에 있는 큰 다극성신경세포(Multipolar neuron). 이것의 가지돌기는

   양극성 세포 및 무축삭 세포와 연접하며, 신경절 세포의 축삭은 시각신경을 형성

< ‘야마나카(Yamanaka) 인자’ 활용, 마우스의 손상된 망막세포 회복 >

<그림 설명> 망막 신경절 세포(RGCs)는 축삭(axon)이라고 하는 돌기를 따라 눈에서 뇌로 시각정보를 전달.

RGC 축색 돌기가 손상되면 이 정보의 전송이 차단되어 시력을 잃게 되는데, OSK라고 하는 전사인자 칵테일로 손상된

RGC를 치료하면 세포가 젊은 상태로 회복되어 마우스의 축삭 재생 및 시력 회복으로 이어지는 과정을 제시
출처 : Nature, Sight restored by turning back the epigenetic clock, 2020.12.

○ 노화된 시신경세포를 야마나카 인자 중 3개인 OSK로 리프로그래밍하면 젊은 상태를 회복하여 재생 능력을 다시

    확보함을 확인
  - 현재 망막 신경절 세포 재생 연구는 비교적 자연 재생능력이 남아있는 어린 동물에서 수행되었으나,
  - OSK를 활용한 접근 방식은 노령 동물의 RGC에서도 시력을 재생시킬 수 있다는 증거로서, 이 분야 연구의 이정표가

    될 것임을 시사
 현재 발견은 신경세포 등 여러 세포의 후성유전학적 변화가 노화의 원인이며, 이를 다시 리프로그래밍하여 노화되거나

 손상된 조직, 기관을 복구하는 시대가 도래할 것임을 시사 

○ 노화는 시간이 지남에 따라 세포가 항상성을 손실하는 것으로, 이는 DNA 메틸기 패턴의 변화를 야기하고,

    결과적으로 유전자 발현 패턴을 변경하는 분자 변화에 주목할 필요
 - 결국 이러한 변화는 세포가 항상성을 잃게 하며, 손상에 대해 회복력을 가능하게 하는 DNA, RNA 및 단백질 발현

   패턴을 잃게 만든다는 점을 강조

○ 연구진은 OSK 발현이 인간 신경세포 모델에서도 동일하게 작용한다면 노화와 관련된 문제해결에 한걸음 다가갈

    수 있을 것으로 기대
- OSK가 인간에게 미치는 영향은 아직 확인되지 않았지만, 이번 결과는 망막 신경세포 외에도 노화된 뇌 신경세포의

  리프로그래밍을 통해 기능을 회복할 가능성을 시사
- 향후 연구는 OSK 발현이 뇌와 척수의 다른 부위의 신경세포에도 동일한 영향을 미치는지 확대 연구가 추진될

  것으로 전망

출처: 생명공학정책연구센터('20. 12. 15)

        BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 20-88