노화의 종말 by 데이비드 A. 싱클레어

[시냇물]

노화의 종말 by 데이비드 A. 싱클레어 (tistory.com)

노화의 종말 by 데이비드 A. 싱클레어

1부. 우리가 아는 것(과거)
1장. 원시 생물 만세
생존 메카니즘은 일종의 회로, 즉 유전자 회로.
유전자 A에서 시작. A는 환경이 안 좋을 때 번식을 멈추게 하는 관리자 역할. 초기 행성은 환경이 나쁠 때가 대부분이기 때문에 대단히 중요.
유전자 B는 침묵시키는 단백질을 만드는데, 침묵 단백질은 상황이 좋을 때 유전자 A에 달라붙어서 그 유전자를 끄면 세포는 자신을 복제. 즉 자신과 자손이 생존 가능성이 높을 때만 번식.
유전자 B에 돌연변이가 일어나서 DNA의 수선을 돕는 기능이 추가. 세포의 DNA가 끊기면 유전자 B가 만드는 침묵 단백질은 DNA 수선을 돕기 위해 원래 결합되어 있던 유전자 A를 떠나고, 유전자 A는 활동을 시작하여 DNA 수선이 끝날 때까지 모든 생식 활동과 번식 활동은 일시적으로 중지.
분열을 하기 전에 염색체들의 특정 지점을 양쪽으로 잡아당겨서 DNA부터 서로 나누기 때문에 DNA를 수선할 때 분열을 계속하면 세포는 유전물질을 잃을 것이 거의 확실시. DNA가 끊겨 있다면 한쪽 염색체는 일부를 잃게 되고 끊긴 나머지 부위는 다른 염색체에 달라붙은 채로 반대편으로 끌려갈 것이고 그런 상태로 분열되어 나온 세포는 죽거나 제멋대로 증식해 종양이 될 가능성이 높다.
생물의 몸이 이기적 유전자를 후대로 전달하는 일을 완벽하게 잘 해내는 세계에서는 자연선택이 불멸을 선택하지 않기 때문에 개체는 영원히 살지 못한다. 모든 종은 자원이 한정되어 있기에 가용 자원을 번식이나 수명 중 어느 한쪽에 할당하도록 진화해 왔다. 양쪽에 다 투자할 수는 없다.
생물학에는 두 종류의 정보가 존재.
첫째는 디지털 정보로 DNA의 아데닌, 티민, 사이토신, 구아닌, 즉 A, T, G, C 4가지로 된 코드를 사용.
두 번째는 아날로그 정보로 후성유전체epigenome라고 불리며, 유전적 수단을 통해 전달되지 않는 유전 가능한 형질을 말함.
장수 유전자인 서투인sirtuin(시르투인)이라는 단백질은 효모에서 처음 발견된 sir2 유전자의 이름을 딴 것으로 포유류는 서투인 유전자가 sirt1에서 sirt7까지 7개가 있으며, 서투인 단백질은 몸의 거의 모든 세포에서 만들어짐. 서투인은 히스톤을 비롯한 단백질에서 아세틸기 꼬리표를 제거하는 효소를 만들고 이 효소는 꼬리표를 제거해 DNA의 포장 상태를 바꾸며, 그럼으로써 필요할 때 유전자를 켜거나 끈다. 이 중요한 후성유전학적 조절 인자는 세포 제어 시스템의 최상위에 자리하고 있으면서 우리의 번식과 DNA 수선을 제어. 효모가 출현한 이래 수십억 년 동안 진화한 끝에 이 유전자들은 지금 우리의 건강, 적응성, 생존 자체를 맡고 있으며 NAD(니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드)라는 분자를 이용하는 쪽으로 진화. 우리가 나이를 먹을수록 NAD는 줄어들며, 그에 따른 서투인 활성 감소가 젊을 때는 없던 질병들이 늙으면 나타나는 주된 이유로 추정.
서투인은 스트레스를 받을 때는 번식 대신에 수선에 치중하여 당뇨병, 심장병, 알츠하이머병, 골다공증, 암을 포함한 노화의 주요 질병들에 맞서라고 명령. 죽상경화증, 대사장애, 궤양대장염, 관절염, 천식 같은 질병을 악화시키는 만성적인 과잉 염증 반응을 억제. 또 세포의 죽음을 예방하고 세포 발전소인 미토콘드리아의 활력을 높이고 근육소모증, 골다공증, 황반변성도 억제.
장수유전자는 서투인 외에도 TOR(라파마이신의 표적 target of rapamycine)가 있는데 성장과 대사를 조절하는 단백질들의 복합체. TOR-포유류의 것은 mTOR-는 서투인과 마찬가지로 모든 생물에 존재, 서투인처럼 mTOR 역시 영양소를 통해 활성이 조절하며 스트레스 상황에서는 숨을 죽이고 생존을 도모하라고 신호를 보낸다. DNA 수선 같은 활성을 증진시키고, 노화한 세포가 일으키는 염증을 줄이고, 오래된 단백질을 분해하는 활동에 치중하라고 세포에 지시.
모든 상황이 좋을 때 TOR는 세포 성장의 주된 추진력. 가용 아미노산의 양을 감지하고 그에 반응해 단백질을 얼마나 만들지를 지정하지만 상황이 안 좋을 때는 숨을 죽이고 있으라고 세포를 압박. 분열을 삼가고 기존 세포 성분들을 재활용해 에너지를 아끼고 생존을 도모하라고 지시하는데 새 차를 사는 대신 고물상으로 가서 부품을 찾아서 낡은 차를 수리해 쓰라고 하는 것과 비슷. 이 분해와 재활용 과정을 ‘자가포식’이라고 함.
AMPK(AMP 활성 단백질 인산화 효소)라는 대사 조절 효소가 또 다른 경로로 작용. 이 효소는 에너지가 적을 때 반응하도록 진화. AMPK효소 역시 진화적으로 잘 보존되어 왔으며, 서투인과 TOR처럼 효소의 조절 방식을 꽤 많이 밝혀왔다.
여기서 착안할 수 있는 것은 세포를 손상시키지 않으면서 장수 유전자들을 활성화할 수 있는 스트레스 요인들이 많다는 사실. 특정한 유형의 운동, 간헐적 단식, 저단백질 식단, 고온과 저온 노출.
약한 스트레스를 받았을 때 몸이나 세포가 반응해 활성을 띠는 현상을 ‘호르메시스’라고 하며 호르메시스는 전반적으로 생물에게 좋음. 그 어떤 지속적인 손상도 일으키지 않으면서 이 현상을 유도할 수 있을 때 더 좋음. 장수 유전자가 활성화할 때 생기는 약간의 스트레스가 몸 방어 체계의 나머지 구성원들에게 숨죽이고, 보존하고, 좀 더 오래 생존을 도모하라고 자극하는 것이 장수의 출발점.
이런 접근법을 강화하는 것이 호르메시스 모방 분자 아무런 손상을 일으키지 않으면서 몸의 방어 체계를 켤 수 있는 약물이 현재 최소한 두 종류 시장에 나와 있고, 개발 중인 약물들도 있음.
 
2장. 혼란에 빠진 피아니스트
후성유전체는 어느 유전자를 켜고 어느 유전자를 잠재우라고 세포에게 알리는 제어 시스템과 세포 내 구조들을 총괄하는 용어. 따라서 실질적으로 우리 삶의 많은 부분을 제어하는 일은 유전자보다 후성유전체가 훨씬 더 많이 맡고 있다.
우리 유전체를 그랜드피아노라고 생각하면 각 유전자는 건반. 각 건반은 하나의 음을 내는데, 건반 하나하나가 우리의 유전자로서 똑같이 연주한다고 해도 제작사, 재료, 제작 환경에 따라 각 건반이 내는 소리는 조금씩 다를 것. 우리는 약 2만개의 유전자로 구성.
또 각 건반은 피아니시모(부드럽게) 또는 포르테(세게), 테누토(길게) 또는 알레그로(빠르게)로 연주. 거장은 각 건반을 수백 가지 방식으로 칠 수 있고, 여러 건반을 무수한 방식으로 조합해 재즈, 레그타임, 레게, 왈츠 등 온갖 음악을 연주. 이런 다양한 연주를 할 수 있는 피아니스트가 바로 후성유전체. 우리 DNA를 노출시키거나 단백질로 꽉 묶어서 포장하는 과정을 통해, 그리고 유전자에 탄소, 산소, 수소로 이루어진 메틸기와 아세틸기라는 화학적 꼬리표를 붙임으로써 유전체로 음악을 연주.
일란성 쌍둥이 유전체는 동일하지만 후성유전적 힘을 통해 서로 다른 방향으로 발달. 늙는 속도까지 달라질 수 있다. DNA는 대체로 거의 같지만 흡연자는 눈 밑이 더 처지고 양쪽 뺨이 더 늘어지고 눈가와 입가에 주름이 더 많다. 일란성 쌍둥이 연구자들은 유전자가 장수에 미치는 영향이 10~20%라고 본다.
 
3장. 눈먼 관행
19세기에 유아 사망, 사고, 감염 등 노화와 무관한 사망이 점점 줄어들면서 영국의 사망률은 단순한 수학 모형에 점점 들어맞고 있다. 이로써 늘 똑같은 속도로 움직이는 체내 시계 때문에 사망률이 점점 기하급수적으로 증가한다는 사실이 갈수록 뚜렷. 당시에 사망 확률은 8년마다 2배로 증가했으며 그 방정식에 따르면 100세 이후에는 생존자가 거의 없었다. 이 상한은 그 뒤로 대체로 유지. 1960년부터 현재에 이르기까지 세계 평균수명이 20년이나 급증했음에도 그렇다. 나이를 먹을수록 사망 확률이 2배씩 계속 불어나기 때문. 따라서 설령 현재 선진국 국민 대다수가 자신이 80세까지는 살 것이라고 확신한다 할지라도 한 개인이 100세까지 살 확률은 100명 중 3명에 불과. 115세에 다다를 확률은 1억분의 1. 130세에 다다를 확률은 수학적으로 불가능. 적어도 지금으로서는 그렇다.
최근 수십 년 사이에 미국인의 평균 수명은 늘어난 반면 건강수명은 그만큼 증가하지 않았다는 것을 알아냈다. 우리는 이환율(일정 기간에 인구 중 병에 걸리는 사람의 비율)을 억제하기보다는 사망률을 줄여왔다. 조기 사망률과 이환율이 한데 얽혀 빚어지는 문제가 너무나 만연해서 장애보정생존연수라는 별도의 통계항목이 설정되어 있다. 때 이른 사망과 나쁜 건강 상태 둘 다 때문에 잃는 수명 햇수를 측정한 것. 유럽에서는 러시아의 장애보정생존연수가 가장 높다. 1인당 건강한 삶에서 25년을 잃는다. 이스라엘은 겨우 10년, 미국은 무려 23년.
50세에 다다르면 우리는 머리가 세고 주름이 늘면서 자신이 부모와 닮아 간다는 것을 알아차리기 시작. 65세에 다다랐을 때 아직 질명이나 장애가 없다면 자신이 운이 좋다고 생각. 80세까지 산다면 어ᄄᅠᆫ 질병에 시달리느라 삶이 더 힘겹고 덜 편안하고, 덜 즐거울 것이 거의 확실. 85세에 남성은 평균 4가지 질병, 여성은 5가지 질병에 시달린다는 연구결과. 심장병, 암, 관절염, 알츠하이머병, 실장질환, 당뇨 등. 또 대부분은 고혈압, 허혈심장병, 심방세동, 치매 등 아직 진단을 받지 않은 질병을 몇 가지 더 지닌다.
흡연은 암에 걸릴 위험을 5배 증가시키지만, 50세가 되면 암에 걸릴 위험이 100배 증가, 70세가 되면 1000배로 증가.
 
2부. 우리가 배우고 있는 것(현재)
4장. 건강하게 장수하는 법
동물성 식품 위주의 식단이 높은 심혈관질환 사망률 및 암 발병률과 관련이 있다는 연구 결과. 붉은 가공육은 특히 나쁘다. 핫도그, 소세지, 햄, 베이컨은 맛있지만 발암성을 띤다. 결장직장염, 췌장염, 전립샘암과 관련. 또 붉은 고기에는 키르니틴이 들어 있는데 장내 세균은 이 물질을 심장병을 일으키는 것으로 추정되는 화학물질인 TMAO로 바꾼다.
건강을 개선하는 유전자들을 가장 많이 참여시키는 운동은 고강도 인터벌 트레이닝. 심장 박동수와 호흡률을 상당히 높이는 운동으로 나이 든 사람일수록 높은 효과. 힘들다는 느낌이 들 때까지 격렬하게 운동. 빠르고 깊이 호흡을 하면서 최대 심장 박동수의 70~85%로 뛰어야 한다. 땀을 흘려야 하고 숨을 고르지 않고서는 몇 마디 이상 말할 수 없을 정도로 해야 한다. 이것이 저산소증 반응이며, 영구히 피해를 입지 않으면서 몸의 노화 방어 체계를 활성화할 만큼 스트레스를 일으키는 좋은 방법.
 
5장. 먹기 좋은 알약
NAD가 부족하면 서투인은 효율적으로 작동하지 않는다. 히스톤에서 아세틸기를 제거하지 못하고, 유전자를 침묵시키지 못하고 나아가 수명을 연장하지 못한다. 활성 인자인 레스베라트롤의 수명 연장 효과도 나타나지 않는다. 나이를 먹을수록 뇌, 혈액, 근육, 면역세포, 췌장, 피부, 심지어 모세혈관 안쪽을 덮고 있는 상피세포에 이르기까지 몸 전체에서 NAD 농도가 줄어든다.
몸에서 NR는 NMN으로 전환되고, 이 NMN이 NAD로 전환. 동물에게 NR나 NMN을 섞인 음료를 먹이면 2시간 동안 체내 NAD 농도가 약 25%까지 증가. 단식이나 많은 운동을 했을 때와 비슷한 양상.
 
6장. 원대한 도약
사람의 몸에서 떼어내 배양 접시에서 키우는 젊은 세포는 약 40~60번 분열하면 텔로미어가 위태로울 만치 짧아진다. 이 현상을 발견한 해부학자 레너드 헤이플릭은 이 시점을 헤이플릭 한계라고 명명.
왜 텔로미어가 짧아지면 노화가 일어나는지 거의 다 밝혀졌다.
끝부분을 감싸고 있던 애글릿이 빠져 달아난 신발 끈처럼, 아주 짧아진 텔로미어는 히스톤 포장이 떨어져 나가고 염색체의 끄트머리에 있는 DNA가 그대로 노출. 세포는 DNA 끝이 드러난 것을 알아차리는데 그 부위가 끊겼다고 판단. 세포는 DNA 수선을 시도. 그러다가 서로 다른 염색체들의 양쪽 끝을 하나로 잇기도 한다. 그 결과 유전체 전체가 불안정. 그렇게 이어진 염색체는 세포 분열 때 조각났다가 다시 융합되는 일이 되풀이 될 것이며 그런 세포는 이윽고 암세포로 변질 가능.
서투인 같은 후성유전인자들은 노출된 텔로미어를 DNA 끊김이라고 판단하고서 손상을 수선하려고 본래 있던 자릴르 떠난다. 그런데 DNA의 끝자락이므로 이어붙일 가닥이 없다. 그 결과 늙은 효모에게서 끊긴 DNA 때문에 Sir2 효소가 교배형 유전자를 떠나면서 세포의 생식력이 상실되는 것과 비슷한 양상으로 세포 복제가 중단되는 것일 수 있다.
노화세포는 적게 있어도 몸 전체에 혼란을 야기. 분열을 멈추긴 했지만 노화세포는 사이토카인이라는 단백질을 계속 분비. 이 단백질은 염증을 일으키고 대식세포라는 면역세포를 끌어들여서 조직을 공격. 만성염증은 몸의 건강을 약화. 다발성경화증, 염증성창자병, 건선은 사이토카인 단백질이 지나치게 많아지는 현상과 관련. 또 염증은 심장병, 당뇨병, 치매를 악화. 염증이 노화 관련 질환의 진행에 너무나 핵심적 역할을 하므로 과학자들은 이를 ‘염증성 노화’라고 부른다.
 
3부. 우리가 가고 있는 곳(미래)
8장. 앞으로 벌어질 일들
문제는 단지 인구만이 아니라 그 인구의 소비, 폐기물이 문제. 식량을 많이 쓰면 풍요, 화석연료를 많이 쓰면 탄소 배출 증가. 석유 화학물질을 많이 쓰면 플라스틱이 증가. 평균적으로 미국인은 생존하는 데 필요한 양보다 식품은 3배 이상, 물은 약 250배 이상 소비하면서 매일 2kg 쓰레기를 생산하는데 그중 재활용되거나 퇴비가 되는 것은 1/3에 불과. 심지어 바닥 수준ㅡ미국의 수도원에서 생활하는 수사들조차 내려가지 않는 하한선ㅡ마저 세계 평균의 2배.
우리 세상을 더 친절하고 더 관용적이고 더 포용적이고 더 살기 좋은 곳으로 만드는 한결같은 추진력이 있다면 그것은 바로 사람이 너무 오래 살지 않는다는 것.
경제학자 폴 새뮤얼슨이 종종 말했듯 사회적, 법적, 과학적 혁명은 “거듭되는 장례식”의 대가.
양자물리학자 막스 플랑크는 1947년 사망하기 직전에 이렇게 썼다. “새로운 과학적 진리는 반대편을 설득해 그들이 그 빛을 보도록 함으로써 승리하는 것이 아니다. 반대편이 결국 죽어 사라지고, 새로운 진리에 친숙한 새로운 세대가 자라면서 이기는 것이다.”
이어지는 죽음을 통해서 세계는 버릴 필요가 있는 사상들은 버린다. 그리하여 이어지는 탄생을 통해서 세계는 더 나은 행동을 할 기회를 얻는다. 안타깝게도 언제나 옳은 방향으로 나아가는 것은 아니다. 그리고 때로 발전이 느리거나 고르지 못할 때가 있다. 한 세대가 20분에 불과한 세균은 빠르게 진화하면서 새로운 도전 과제에 대처. 한 세대가 20년인 인류에게서는 문화와 사상이 진화하는데 수십 년이 걸릴 수 있고 때로는 퇴보.
아직 노화를 질병으로 여기는 나라가 없다. 보험사는 정부 당국이 인정하지 않은 질병을 치료하는 약에는 보험금을 지불하지 않는다. 그 약이 인류와 국가 경제에 혜택을 준다해도 그렇다. 보험 적용 항목으로 지중되지 않으면, 메트포르민(항노화제)을 처방하는 당뇨병 같은 특정한 질병을 이미 앓고 있지 않다면, 장수 약물 값은 선택적 사치품일 것이기에 고스란히 자기 돈으로 지불. 노화가 의학적 증상으로 지정되지 않으면 처음에는 부자들만이 과학적 발전들 중 상당수를 누릴 것. 진정한 맞춤 보건 의료를 가능하게 할 최첨단 생체표지추적, DNA 서열 분석, 후성유전체 분석 역시 마찬가지. 결국 가격이 하락하겠지만 정부가 빨리 나서지 않는다면 부자와 나머지 사람들에 큰 격차.
삶을 연장하는 것과 ‘건강한’ 삶을 연장하는 것은 다르다는 사실을 깨닫기 시작. 현재 기준에서 보면 노화는 이중으로 경제적 타격. 앓아누우면 돈을 벌고 사회에 기여하는 일을 못할 뿐만 아니라 사회 전체에 비용 부담을 가중. 그런데 나이든 사람이 더 오래 일할 수 있다면? 보건 의료 자원을 더 적게 쓰게 된다면? 자원봉사, 멘토링 등의 형태로 사회에 계속 기여한다면?
 
9장. 우리가 나아가야 할 길
언제 그렇게 될지는 좀 불확실하지만 전반적인 경로는 매우 뚜렷. AMPK 활성 인자, TOR 억제 인자, 서투인 활성 인자가 효과가 있다는 증거는 많다. 우리는 이미 메트포르민, NAD 증진제, 라파마이신 유사물질, 노화세포 제거제에 대해 알고 있을 뿐 아니라 하루하루 지날수록 더욱 효과적인 분자나 유전자요법이 발견될 가능성이 점점 높아짐.
의학 연구에 공공 예산을 지원하는 거의 모든 나라에서 어떤 연구를 지원할지가 질병의 정의에 따라 결정
- 심장병은 인구의 11.7%가 앓는데 17억 달러를 받는다
- 암은 8.7%가 앓는데 63억 달러를 받는
- 알츠하이머병은 3%가 앓는데 30억 달러를 받는다
- 인구의 30%에 영향을 미치면서 수명을 10년 넘게 단축시키는 비만은 10억 달러에 못 미친다.
- F-22 랩터 전투기 1대의 비용은 3억 3500만 달러를 넘는다.
- 미국 소비자들은 한 해에 커피를 마시는 데 3000억 달러를 넘게 쓴다.
2018년 의회는 노화 연구에 35억 달러의 예산을 승인. 그런데 예산항목을 살펴보면 알츠하이머병 연구, 호르몬 대체요법 임상 시험, 노년층의 삶 연구가 거의 대부분. ‘노화연구’를 위한 예싼 중 실제로 노화생물학을 연구하는 데 들어가는 돈은 3% 미만.
오늘날 의사는 50세인 환자를 진료할 때 앞으로 수십 년 동안 건강하고 행복하게 지낼 수 있도록 하는 것이 아니라 “덜 아픈” 상태로 지낼 수 있게 하는 것을 목표로 삼는다. 40세를 넘은 사람이라면 누구나 한 번쯤은 의사에게서 이런 말을 들어 보았을 것이다. “더 이상 20대가 아니시잖아요?”
의료의 방향을 결정하는 것은 2가지 요인. 나이와 경제력.
나이는 의사가 환자에게 알리고 논의하려는 치료 법의 종료까지 제한. 환자의 신체 활동이 줄어들고, 이미 얼마간 통증을 안고 살며, 시간이 흐를수록 몸 여기저기의 기능이 떨어질 것이라고 가정하기 때문.
경제력은 논의를 더욱 제약. 어떤 치료법이 환자의 삶을 얼마나 개선할 가능성이 있는지에 관계없이 경제력으로 감당할 수 없다면 언급 자체가 무의미.
이런 상황은 완전히 바뀌어야 한다. 의료의 질이 나이나 소득에 제약받아서는 안됨. 90세든 30세든 똑같이 정성껏 든든하게 치료받아야..
대다수가 죽는 방식은 야만적. 긴 세월에 걸쳐 퇴화. 그리고 통증, 슬픔, 혼란, 두려움을 겪는 기간을 연장함으로써 더욱더 많은 통증, 슬픔, 혼란, 두려움을 겪는 방법을 찾아냈다. 그 결과 가족과 친구들은 더욱 오래 슬픔, 희생, 동요를 느끼면서 정신적 상처. 그러다 하직하면 사랑하는 이들은 안도.
 
나가며 : 22세기를 향하여
내가 나를 위해 하는 일
- 매일 아침 NMN 1그램(1000밀리그램)과 레스베라트롤 1그램(직접 만든 요구르트에 섞어서), 메트포르민 1그램을 먹는다.
- 매일 비타민 D와 비타민 K2의 하루 권장 복용량과 아스피린 83그램을 먹는다.
- 설탕, 빵, 파스타를 최대한 적게 먹으려고 노력. 40세부터 후식을 끊었다. 슬쩍 맛보기는 하지만.
- 하루에 한 끼를 건너뛰거나 적어도 정말로 적게 먹으려고 애쓴다. 사실 일정이 너무 바빠서 일주일 중 점심을 거르는 날이 거의 대부분.
- 몇 달마다 채혈 간호사가 집으로 와서 피를 뽑는다. 수십 가지 생체지표를 검사. 표지 중 여러 가지가 최적 범위에 있지 않으면 식단이나 운동을 통해 조절
- 매일 많이 걷고 계단을 오르려고 애쓰며, 주말마다 아들과 체육관에 가서 역기를 들고, 사우나를 한 뒤 차가운 물에 몸을 담근다.
- 채소를 많이 먹고 다른 포유동물을 먹는 것을 피하려 애쓴다. 맛이 좋기는 하지만, 운동을 한다면 고기를 먹을 것이다.
- 담배를 피우지 않는다. 플라스틱 용기를 전자레인지에 돌리는 것, 지나친 자외선 노출, 엑스선, CT 촬영을 피하려고 애쓴다.
- 낮에 그리고 밤에 잘 때 시원한 환경을 유지
- 체중이나 체질량지수가 건강수명의 최적 범위에 높이도록 노력.