＜스크랩＞ 미토콘드리아와 수명연장에 대해

이집트의 미라, 중국의 강시 그리고 영화 속 냉동인간까지 인간의 영원한 삶에 대한 욕망은 인류의 탄생부터 시작되었다고 해도 과언이 아니다. 우리는 그 금단의 구역에 얼마나 가까이 와 있을까?   1 눈썹이 하얗게 새는 것도 나이가 듬에 따라 미토콘드리아가 활발하게 활동하지 못하기 때문이다. 2 현미경으로 들여다봐야 간신히 보이는 미토콘드리아지만 이 녀석의 역할은 엄청나다. 3 미토콘드리아 활성화 신약 개발은 이제 코 앞에 있지만 여전히 수많은 논란이 지속되고 있다. 4 미토콘드리아는 우리 몸에 절대적으로 필요한 존재지만 그 생성 순간부터 자기 파괴를 시작한다.   천하의 메이저리그 선수라도 슬럼프에 빠질 때가 있다. 일시적으로 타격 감각을 잃어버린다거나 타석에 들어섰을 때 관중석에 앉아 있는 섹시한 여자에게 정신이 팔려 헛스윙을 하는 것이라면 큰 문제가 되지 않을 것이다. 하지만 이런 슬럼프가 걷잡을 수 없이 길어질 때가 있다. 그런 선수들을 향해 우리는 선수 생명이 다한 선수라는 표현을 쓴다. 이 글을 읽고 이해할 수 있는 당신의 연령이라면 ‘빨리 나이가 들고 싶다’라는 생각은 아마 하지 않을 것이다. 몸이 예전 같지 않다는 것을 느끼며 ‘나도 늙었나 보구나’라는 생각이 드는 것은 왜 일까? 고등학교 생물 시간에 배운 미토콘드리아(Mitochondria)라는 낱말을 기억하는가?   바로 이 녀석이 문제의 원흉이다. 얼마나 대단한 미토콘드리아이기에 우리의 삶을 들었다 놓았다 하는 것일까? 최근 과학의 발달로 혹자들은 인류의 수명을 백년 아니 원한다면 수천 년까지 늘릴 수 있다고 말한다. 하지만 이런 이야기는 아직 공상 과학 영화에서나 등장할 법한 얘기라는 것이 과학계의 지배적인 의견이다. 한낱 실험실 쥐의 생명조차도 우리 마음대로 늘릴 수 없는 것을 보면 이해가 갈 법도 하다. 인간의 수명 연장에 대해 가장 활발하게 연구하는 하버드 의대의 데이비드 싱클레어(David Sinclair) 박사는 우리의 생명을 수백 년 연장할 수 있다는 데 단호하게 "아니요"라고 말한다. 하지만 10년이나 20년 정도를 더하는 것은 충분히 가능한 일이라며 긍정적인 반응을 보였다. 머지 않아 사람들은 80세에 이르러서도 테니스를 칠 수 있을 것이고 90세쯤이면 "증손자가 대학교 졸업하는 것을 보러 가는 날이네"라고 말하게 될 것이라고 그는 덧붙였다.   미토콘드리아에 관한 비밀이 벗겨지기 시작한 것은 불과 20여 년이 채 되지 않는다. 밝혀진 바에 따르면 미토콘드리아는 근육의 성장과 근지구력을 향상시키며 튼튼한 모근을 만들어내기도 한다. 하지만 잘못된 미토콘드리아는 당뇨병과 심장질환 그리고 신경 근육성 비만의 원인이 된다. 현재 싱클레어 박사는 그의 연구팀과 함께 미토콘드리아를 활성화하는 시르투인(Sirtuin)이라는 효소에 대해 연구하고 있다. 지난 2003년 싱클레어는 시르투인이 레드 와인에 가장 많이 들어 있다고 알려진 폴리페놀의 일종인 레스베라트롤(Resveratrol)과 함께 인체에서 활성화된다는 것을 알아냈다. 이어서 그와 연구팀은 다량의 레스베라트롤을 실험용 쥐에 투여했을 경우 활발하고 건강해질 뿐만 아니라 수명이 30% 가량 늘어난다는 것을 알아냈다.   하지만 이런 효과를 인간에게 기대하려면 하루 최소 35병의 레드 와인을 마셔야 하니 섣부른 시도는 하지 말자. 그리고 지난해에는 드디어 싱클레어 박사가 노화 방지 약품을 개발하기 위해 공동 설립한 서트리스 파마슈티컬스(Sirtris Pharmaceutical)사에서 레스베라트롤보다 노화 방지에 1,000배 이상 효과가 있는 약품을 만들어냈다고 발표하기에 이르렀다. 불과 몇 년 사이에 싱클레어 박사 팀은 엄청난 일을 해낸 것이다. 거대 제약회사인 글락소스미스클라인사는 작년 6월 서트리스사를 1조원에 이르는 돈을 주고 인수했으며 싱클레어 박사는 시르투인을 활성화하고 미토콘드리아를 생성하는 약품이 길게는 10년, 짧게는 5년 안에 상용화될 것이라고 예상했다. 실제로 그런 일이 발생한다면? 아마 우리 생활에 엄청난 파장을 몰고 오게 될 것이다. 무엇보다도 그동안 흔하게 발병하지만 난치병이라고 여겼던 심장병이나 당뇨병, 암까지 정복할 수 있다는 새로운 가능성이 열리게 된다.   영원 불멸로 가는 지름길 미토콘드리아 미토콘드리아는 전자 현미경으로 봐야 할 정도로 아주 작지만 우리 몸에 미치는 영향은 실로 엄청나다. 그 영향이 어느 정도인지 실험 쥐를 통해 단번에 알 수 있었다. 싱클레어 박사의 모니터에는 쳇바퀴를 돌고 있는 쥐 두 마리의 영상이 비춰지고 있었다. 두 마리 모두 싱클레어 박사의 실험에 쓰였던 쥐로 왼쪽 녀석은 사료만을 먹인 쥐로 뚱뚱해 보이기도 했지만 마치 30년간 줄담배를 피운 것처럼 힘들게 쳇바퀴를 굴리고 있었다. 이와는 반대로 다량의 레스베라트롤을 투여해 미토콘드리아를 활성화시킨 오른쪽 쥐는 다리에 엔진이라도 달린 것처럼 앞으로 힘차게 달려나갔다. 미토콘드리아의 주요 기능은 우리가 섭취하는 영양 성분을 세포들이 사용할 수 있는 에너지로 변환시켜 주는 것이다.   세포마다 가지고 있는 미토콘드리아의 개수는 매우 다양하다. 예를 들면 심장에는 수천 개의 세포가 있지만 피부에는 오직 한 개의 세포소기관인 미토콘드리온을 가지고 있다. 미토콘드리아가 제대로 작동을 해야 우리는 정상적인 생활을 할 수 있다. 심장이 뛰고, 뉴런이 더욱 활발하게 움직이며, 근육도 더욱 발달하게 된다. 뿐만 아니라 눈과 장기들이 제기능을 하려면 배후에 미토콘드리아가 있어야 한다.   하지만 불행하게도 이 미토콘드리아가 제대로 작동하지 못하도록 하는 장애물 두 가지가 있다. 첫번째 장애물은 바로 유전적 돌연변이다. 이것은 본인의 의지와는 상관없이 물려받는 것이기도 하지만 주위 환경과 생활 습관에 따라서도 발생할 수 있다. 심지어는 아무런 이유도 없이 발생하기도 하는데 이런 돌연변이가 더욱 심각한 것은 치매나 당뇨병, 아테롬성 동맥경화증과 직접적인 관계가 있기 때문이다. 돌연변이로 인해 유전적 결함을 지닌 미토콘드리아는 세포에 제대로 영양분을 전달하지 못하게 되어 세포들에 치명적인 손상을 입힌다. '세포들이 갑자기 바보가 된다’라고 생각하면 이해하기 쉬울 것이다.   미토콘드리아의 능력을 저하시키는 또 다른 장애물은 바로 시간이다. 미토콘드리아는 우리의 몸에 절대로 필요한 존재이지만 그 생성 순간부터 스스로 자기 파괴를 시작한다. 우리가 섭취한 영양분을 몸의 각 부분에 전달하는 일을 하면서 만들어지는 부산물들은 미토콘드리아뿐만 아니라 몸의 각 세포에도 해를 끼친다. 이렇게 발생한 피해들이 결국 인간의 노화로 이어지는 것이다. 미토콘드리아와 노화와의 관계는 2004년 저명한 과학잡지 <네이처>지가 게재한 연구에 잘 소개되어 있다. 스웨덴 스톡홀름의 카롤린스카 연구소가 손상을 입은 미토콘드리아를 가진 쥐로 실시한 이 실험에서 생후 25주간 미토콘드리아에 손상을 입은 쥐는 다른 쥐와 다를 바 없이 정상적인 생활을 했다. 하지만 25주가 지나자 갑자기 여느 쥐와는 다르게 이상한 행동을 하기 시작했다. 다리를 떨기 시작하고, 아무런 의욕도 없었으며, 머리까지 벗겨지기 시작했다. 전형적으로 야생 쥐는 100주 정도 살 수 있다. 하지만 이 돌연변이 미토콘드리아를 가진 쥐들은 61주 만에 모두 죽었다.   노화도 느려지게 하는 운동 이쯤 되면 미토콘드리아가 파괴되는 것을 늦추는 방법이 있을지 궁금할 것이다. 다행스럽게도 대답은 "예스"다. 바로 운동을 하는 것이다. 2003년에 평소 운동을 즐겨하지 않는 65명의 실험자를 대상으로 실시된 연구가 있었다. 실험에 참가한 사람들의 통제 조건은 오직 일주일에 3일씩 자전거를 타라는 것뿐이었다. 연구 결과 이들은 단지 운동 능력만 향상된 것이 아니라 그들의 미토콘드리아도 더욱 활성화했으며, 성격도 실험전보다 활기차고 밝아진 것 같다고 대답했다. 슬프게도 운동을 한다고 영원 불멸의 길로 갈 수는 없다. 데이비드 싱클레어 박사가 그렇게도 약품 개발에 매달리는 이유가 여기에 있다. 그러나 운동이 질병 예방 및 장수에 도움이 된다는 근거는 무수히 많다. 일례로 러닝머신 위에서 규칙적으로 달리기를 하도록 한 쥐들은 그렇지 않은 쥐들보다 월등히 낮은 확률로 심장 질병에 걸렸고 당뇨병 발병도 현저히 낮았으며 30% 더 오래 살았다.   데이비드 싱클레어 박사는 이제 미토콘드리아 활성화 신약 개발의 결승선에 와 있다. 하지만 실제로 이런 약품에 대한 개발 요구는 70여 년 전부터 줄기차게 이어져왔다. 1930년대 한 무리의 과학자들은 유기체가 섭취하는 칼로리를 줄이게 되면 그 유기체의 생명을 늘릴 수 있다고 주장했다. 당시 이 주장은 큰 파장을 불러일으켰는데 그들의 이론은 이러했다. 영양분이 부족하면 유기체는 어쩔 수 없이 최소한의 영양분으로 생존을 하려고 노력하기 때문에 신진대사 또한 활발하지 못하게 된다. 신진대사가 적게 일어나는 만큼 몸속에서도 노화 현상이 덜 일어나 결국엔 수명이 늘어난다는 것이다. 예컨대 자동차를 과격하게 몰지 않으면 엔진에 무리가 가지 않아 더 오래 탈 수 있는 것처럼 말이다. 하지만 그 당시 그들은 이런 주장을 하면서도 정확한 이유를 밝혀내지 못했다.   1990년대 초 미국 MIT대학의 레니 게런트(Lenny Guarente) 박사는 과학자들이 막연하게만 생각했던 칼로리와 노화에 관한 문제를 풀어보기로 결심했다.   하지만 연구가 진행됨에 따라 그는 주위의 의심어린 눈초리를 피할 수 없게 되었다. 당시만 해도 기존에 정립되어 있던 노화에 관한 이론들을 반박한다는 것은 과학에 대한 도전이라는 분위기가 팽배했기 때문이다. “제가 사실이 아니라고 부정한 기존의 이론들 때문에 항의 전화가 너무 많이 와 연구는 손도 못 댈 지경이었어요” 라고 그는 회상했다. “노화 문제는 너무 복잡하기도 하고 풀기에는 너무나도 많은 이론들이 혼재했습니다.” 하지만 이런 어려움에도 게런트 박사의 열정은 계속되었고 마침내 1996년 그의 연구팀은 효모에 들어 있는 시르투인이라는 특정 효소에 돌연변이를 일으키자 일반 효모보다 그 수명이 50%나 늘어난다는 것을 발견했다. 그가 조작한 것은 시르투인 효소를 하나 더 추가한 것뿐이지만 이 발견은 과학자들이 가지고 있던 기존의 막연했던 칼로리와 장수와의 관계에 확실한 그림을 그려넣는 것이었다.   게런트 박사의 이런 발견이 이루어졌을 때 싱클레어 박사는 대학원에서 갓 생물학 박사 학위를 받았다. 그리고 인간 노화 방지의 양대 산맥이라고 불리는 이 둘의 만남이 이루어졌다. 오스트레일리아 시드니에서 개최된 과학 포럼에서 두 사람은 우연스럽게도 바로 옆자리에 앉게 되었다. 공동 연구를 먼저 제안한 것은 싱클레어 박사였다. 게런트 박사의 업적에 대해 들은 그는 다짜고짜 “당신이 원하든 말든 나는 내일 짐을 싸서 박사님 연구실로 가겠어요” 라고 말했다고 한다. “그 말고는 저와 함께 연구를 할 수 있는 사람은 없을 거라는 확신이 들었거든요.” 두 박사가 공동 연구를 시작하자마자 그들은 눈부신 성과를 내기 시작했다. 1999년에는 시르투인 효소가 기생충 같은 효과가 있다는 것을 밝혀냈다. 게런트 박사는 이 순간을 잊지 못한다고 말했다. 대부분의 유기체에서 이런 효과가 입증되었기 때문이다. 또 다른 위대한 성과는 시르투인 효소가 우리 몸에 흡수되는 칼로리를 줄여준다는 것이다. 1930년대 처음 제기되었던 칼로리 제한과 수명 연장의 관계가 시르투인 효소 때문에 가능하다고 주장한 것이다. 기존의 이론에서는 유기체의 신진대사가 적게 발생함으로써 칼로리가 덜 소모된다고 주장했지만 게런트 박사는 정반대 입장을 제시했다. 칼로리를 적게 흡수하면 시르투인 효소가 분비되는데 이로써 세포내에 있는 미토콘드리아가 활발하게 작용할 수 있도록 한다는 것이다.   그로부터 10여 년간 싱클레어와 게런트 박사는 시르투인에 관한 연구를 계속했다. 싱클레어박사는 1999년 미국 하버드 대학교에 자신의 연구소를 세우고 레스베라트롤이 시르투인을 활성화시킨다는 발견을 포함해 괄목할 만한 성과를 이루어냈다. 심지어는 레스베라트롤보다 1,000배는 더 효과적인 화합 물질을 만들어내는 데 성공했다. 2006년부터는 임상 실험을 시작했는데 앞으로 알게 될 실험 결과를 예상하며 그는 다음과 같이 말했다. “실험 경과를 보면 우리가 쥐를 대상으로 했을 때와 마찬가지로 당뇨병에 걸린 사람은 혈중 포도당 수치가 낮은 것으로 나타났어요. 우리 약을 투여하자 쥐에서 나타났던 것처럼 당뇨병 환자의 포도당 수치가 올라가는 것을 확인했습니다.” 과연 이 신약이 사람의 수명을 얼마나 늘려줄 수 있을까? “최소한 건강한 신체를 가지고 5~10년 정도는 더 살 수 있도록 해줄 겁니다. 궁극적으로는 칼로리 섭취를 억지로 줄임으로써 수명을 연장하려던 기존의 의학계에 큰 변화를 줄 거예요. 동물을 대상으로 한 실험에서 평균 수명보다 30%나 더 살 수 있게 했던 것을 떠올려보면 쉽게 예상할 수 있지 않나요?” 싱클레어 박사는 자신했다.   영원 불멸은 행복일까, 불행일까? 이런 그의 태도를 비판하는 과학자들도 더러 있다. 어떻게 쥐를 대상으로 한 실험을 가지고 사람도 그렇게 될 것이라고 확신하느냐는 것이다. 안전성에 대한 문제 또한 해결되어야 한다. 많은 사람들은 수명을 인위적으로 연장하는 것은 자연의 섭리를 거스르는 것이라며 반대하고 있다. 싱클레어는 이미 이런 문제점들이 발생할 줄 알고 있었지만 그가 하고 있는 일이 옳은 일이라는 굳은 신념으로 흔들리지 않는다고 했다. “여태까지 실험했던 칼로리 섭취 제한법은 모든 유기체에서 성공을 거뒀습니다. 인간이라고 다를 것은 없다고 생각해요.” 만약 미토콘드리아를 활성화시키는 시르투인 제품이 시판되면 어떤 일이 생길지 예상해보자.   현재 서트리스사가 개발 중인 약품의 주 효과는 노화 방지가 아니라고 관계자는 말한다. 물론 이들도 시르투인 성분이 노화 방지에 효과가 있다고 생각하지만 아직 확실히 입증된 것이 아니기 때문이다. 미국식품의약청의 승인을 받으려면 측정 가능한 명확한 결과가 있어야 한다. 만약 이 제품이 사람을 대상으로 임상 실험을 마치고 시장에 나오려면 적어도 10~20년의 시간은 필요할 것이라고 전문가들은 말한다. “이 약의 주 효능이 노화 방지로 되어서 나올 일은 당분간 없겠지만 시장에서 그런 효과도 있는 것 같다는 반응이 나온다면 그때는 얘기가 달라질 거예요. 의사들이 먼저 정말 그런 효과가 있는지, 부작용은 없는지 알아보려고 할 겁니다.” 가장 중요한 것은 환자들이 이 약의 진정한 효과 즉 활기찬 몸 상태와 향상된 기억력 그리고 심혈관 질병 발병률을 현저히 떨어뜨릴 수 있다는 것을 느끼는 것이라고 그는 덧붙였다.   싱클레어는 사람들의 비난에 대해 자신이 어떤 일을 하고 있는지 제대로 이해하지 못했기 때문이라고 말했다. “가끔 저는 ‘올해 75살 되는데 잘 걷지도 못하겠고 몸도 아프고 당신이 이런 걸 치료하는 약을 개발했다고 해서 편지쓰오. 그 약 좀 내가 먹어볼 수 없겠소?’ 라는 편지를 받습니다.” 속삭이다시피 작게 말하던 그가 이어서 말한다. “무언가 단단히 오해하신 거예요. 제가 하려는 일은 사람의 수명을 늘리려는 것이 아니라 어떻게 하면 젊음을 더 오래 유지할 수 있는가라는 것입니다.” 다시 말해 요양원에 어떻게 하면 더 오래 있느냐가 아니라 요양원으로부터 멀어지는 것이 그의 목적이란 얘기다. 이 약이 상용화된다면 우리가 일을 할 수 있는 나이도 늘어날 것이며 우리의 증손자 대학교 졸업식에도 참석할 수 있게 될 것은 자명하다. 교육도 최소 10년 이상은 더 계속될 것이다. 결혼은 또 어떻게 변하겠는가.   30살 전후 결혼이 당연시되는 현재에서 얼마나 큰 변화가 생길까. 한 명의 배우자로 만족할지도 모를 일이고 어쩌면 50살까지만 한 사람과 살고 그 후엔 다른 사람을 만나서 사는 것이 일반화될지도 모른다. 싱클레어 박사가 이 일을 시작하게 된 계기는 무엇일까? “제가 박사 학위를 위해 공부할 때 어머니가 폐암에 걸리셨어요. 의사는 이미 암세포가 너무 많이 퍼져서 살아날 확률이 기껏해야 5% 미만이라고 했죠. 아무것도 할 수 없는 제 자신이 너무 한심했어요. 그때 불치병 치료에 헌신하기로 결심했어요. 제겐 터닝 포인트였던 셈이죠.” 일부 주위의 원색적인 비난에도 불구하고 소신껏 자신의 생각을 밝히는 그의 모습이 인상적이었다. 지금 이 순간에도 인류의 수명과 건강에 관한 무수한 연구가 세계 곳곳에서 벌어지고 있다. 인류는 과연 불멸이라는 꿈을 이룰 수 있을 것인가? 신과 과학의 경계에서 그 선택권은 우리가 쥐고 있다. 당신의 선택은 무엇인가