KAIST-아모레퍼시픽 공동연구
분자생물학 연구와 빅데이터 기반 수학 모델 사용
"인공 피부 통해 역노화 기술 입증"
국내 연구진이 아모레퍼시픽과 공동 연구를 통해 노화된 세포를 젊은 세포로 되돌리는 원천기술을 개발했다.

KAIST 바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀은 시스템생물학 연구를 통해 노화된 인간 진피 섬유아세포를 정상적인 젊은 세포로 되돌리는 데 성공했다고 26일 발표했다. 노화된 피부 조직에서 감소된 콜라겐 합성을 증가시키고, 재생능력을 회복시켜 젊은 피부로 되살리는 역노화 기술을 새로 개발했다.

현재 널리 연구되고 있는 '회춘' 기술은 야마나카 신야 일본 교토대 교수가 처음 개발한 유도만능줄기세포(iPS 셀)다. 이미 분화된 세포를 역분화시키는 4개의 인자(Oct4, Sox2, Klf4, C-Myc)를 일시적으로 발현시키는 기술이다. 그런데 이 줄기세포는 언제든지 악성 종양으로 둔갑할 수 있어 이를 제어하는 것이 큰 과제로 남아있었다.

연구팀은 기존의 방대한 분자생물학 실험 데이터를 집대성하고, 직접 실험을 통해 생산한 단백질 인산화 데이터를 활용해 인간 진피 섬유아세포의 노화 신호전달 네트워크 모델을 수학적으로 정립했다.
연구팀은 인간 진피섬유아세포의 노화 네트워크 모델 분석(A,B,C)을 통해 PDK1 단백질 발현을 막았을 때 mTOR과 NF-kB 신호가 동시에 억제됨을 보였다. KAIST 제공

연구팀은 인간 진피섬유아세포의 노화 네트워크 모델 분석(A,B,C)을 통해 PDK1 단백질 발현을 막았을 때 mTOR과 NF-kB 신호가 동시에 억제됨을 보였다. KAIST 제공

연구팀은 이후 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이 세포를 젊은 세포로 되돌리는 핵심 인자를 4년여간 연구했다. 그 결과 단백질 타깃 'PDK1(3-phosphoinositide dependent protein kinase 1)'을 찾아내는 데 성공했다. 단백질 합성과 세포 성장을 조절하는 mTOR과 면역 물질 사이토카인 생성에 관여하는 NF-kB를 동시에 제어하는 조절인자다.

연구팀은 PDK1이 mTOR과 NF-kB를 활성화해 노화와 관련된 '분비 표현형'을 유발하고, 노화 형질을 유지한다는 것을 밝혀냈다. 즉, 반대로 PDK1을 억제하면 늙은 세포를 젊은 세포로 되돌릴 수 있다는 것이다. 인공피부 모델을 통해 이를 입증했다.

아모레퍼시픽은 이번 연구결과를 토대로 동백추출물에서 PDK1 억제성분을 추출해 노화된 피부의 주름을 개선하는 화장품을 개발중이다.

연구팀 관계자는 "그동안 비가역적인 생명현상으로 인식돼왔던 노화를 되돌릴 수 있음을 보였다"며 "피부 노화 및 노인성 질환의 발생을 사전에 억제할 수 있는 치료 전략을 제시한 것"이라고 설명했다. 연구팀은 지난 1월 같은 기술을 적용해 대장암 세포를 정상 세포로 되돌리는 데 성공한 바 있다.

KAIST 바이오및뇌공학과 안수균·강준수·이수범 연구원과 아모레퍼시픽 기술연구원이 참여한 이번 연구결과는 미국 국립과학원회보(PNAS)에 실렸다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com

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