조지 처치 (George Church)와의 인터뷰

(image credit : Wyss Institute)

조치 처치 박사는 하버드와 MIT의 교수이자 현재 세계 유전체 학계에서 가장 많은 이슈를 몰고 다니는 과학자입니다. 여태까지 총 425편의 논문과 95개의 특허를 가지고 있으며 최근 그의 저서 Regenesis를 통해 일반 대중에게도 널리 알려진 인물 입니다. 그의 실험실은 DNA를 이용한 여러 가지 재미있는 시도들로 유명한데 맘모스 유전자를 클로닝 하는 것을 비롯하여 가장 최근에는 박테리아의 유전자 안에 동영상을 넣은 것으로 알려져 있습니다. 유전자를 읽는데(sequencing) 그치지 않고, 쓰고 (gene synthesis), 수정하는 (CRISPR-Cas9) 데에도 깊은 관심을 가지고 있는 세계적 석학 입니다.

최근 저희는 조치 처치 박사의 한 인터뷰 전문을 입수하여 인터뷰어의 동의를 얻고 게재하기로 하였습니다. 인터뷰를 진행한 Victor Bjoerk와 Steve Hill은 과학 기고가로서 인간 노화에 대한 많은 관심을 가지고 있습니다. 따라서 질문의 내용도 인간의 노화와 그의 극복 방안 위주로 구성되어 있습니다. 그의 다양한 관심사를 다 다루지 못한 아쉬움이 조금 있습니다만 그럼에도 불구하고 그의 가장 최근 인터뷰이자 유전체학이 가지고 올 미래에 대한 그의 생각을 간접적으로나마 살펴볼 수 있는 인터뷰라 판단하여, 번역 및 의역 후 편집자 주석을 추가하여 게재합니다. 그의 답변은 굵은 글씨체로, 편집자 주석은 박스 안의 텍스트로 편집하였습니다.

Q : 최근 한 일간지와의 인터뷰에서 향후 5년 즈음이면 노화를 막을 수 있을 것이다라고 이야기 하셨습니다. 노화에 관한 연구가 빠르게 진행되고 있기는 합니다만 5년은 놀라울 정도로 빠른 시간이라고 보는데요 그 즈음이면 어느 수준에 도달할 것으로 예상하시는지요?

A : 5년 정도면 아마 개를 대상으로 한 유전자 치료*가 허가를 받을 것이라고 봅니다. 사람을 대상으로 하는 것은 그 다음이겠지요.

* 유전자 치료란 이상이 있는 세포로 DNA나 RNA를 주입하는 방식의 치료법을 말합니다. 기존 약을 이용한 치료는 체내에 특정 화학 물질을 주입하는 방식이지만 유전자 치료는 우리 몸의 유전 물질인 DNA를 목적하는 조직에 위치한 세포에 전달한 후, 이 유전자를 세포 내에서 발현시키거나 혹은 세포가 가지고 있는 특정 유전자의 스위치를 꺼 버리는 등의 방식으로 세포의 대사를 조절하여 병을 치료하는 치료법입니다.

Q : 노화를 촉진하는 다양한 요소들이 있습니다. 이것들을 의학적으로 조절할 수 있는 방법에는 어떤 것들이 있을까요?

A : 노화 관련 유전자들을 대상으로 하는 복합적 유전자 치료를 통해 가능할 것으로 보입니다. 물론 아직까지 타겟에 정확히 그리고 효율적으로 유전자 치료 약물을 전달하는 방법에 있어서는 극복해야 할 사항들이 있습니다.

Q : Hallmarks of Aging^* 이라고 불리우는 노화 관련한 요소들의 후성생물학적 변화가 노화의 주요 원인이라고 보는 시각에 대해서 동의하십니까? 예를들어 우리가 OSKM^*^*을 비롯한 세포 재프로그램 유전자들을 안전하게 사용할 수 있을까요? 예를 들어 최근에 Belmonte^*^*^* 그룹에서 쥐에 했던 것 과 같은 실험 말이죠.

* Hallmarks of Aging이란 2013년도에 Cell 지에 발표된 한 논문에서 최초 제안된 것으로서, 포유류의 노화를 객관적으로 측정할 수 있는 총 9가지의 지표를 의미합니다.

** OSKM은 체세포를 유도만능줄기세포(induced Pluripotency Stem Cell : iPSC)로 역분화 시키는데 핵심적인 역할을 하는 네 개 유전자 (OCT4, SOX2, KLF4와 MYC)를 말합니다. 발견자의 이름을 따서 야마나카 팩터 (Yamanaka factors)라고도 합니다. 그는 이 연구로 2012년도 노벨 생리의학상을 공동 수상하였습니다.

*** Juan Carlos Izpisua Belmonte는 미국 Salk Institute의 과학자입니다. 최근 그의 논문에 따르면 체세포를 iPS세포로 역분화 시키는 과정은 세포의 나이도 거꾸로 돌려 놓는 것을 암시하였으며, 실제로 쥐의 수명을 연장하는데까지 성공하였다고 합니다. 위 질문에서 언급한 실험은 이것을 말합니다.

A : 후성 생물학 (epigenetics) 은 노화에 매우 중요한 요소이기는 하지만, 그것이 전부라고 이야기 할 수는 없습니다. OSKM도 마찬가지 입니다. 예를 들면 heterochronic parabiosis^*를 이야기 할 수 있죠. 그 배경에 있는 요소들도 중요한 역할을 할겁니다.

* Heterochronic parabiosis는 서로 다른 연령을 지닌 두 개의 생명체를 외과적 수술로 연결 시켰을때 젊은 개체의 영향으로 늙은 개체도 젊어지는 현상을 말합니다.

Q : 쥐 세포에서 OSKM이 발현되도록 유도할 때 doxycycline이 사용됩니다. 부작용을 수반하는 이런 물질을 이용하는 방법 말고 다른 방법이 또 있을까요?

A : doxyxycline 말고 다른 물질을 사용하는것도 가능할겁니다. 최근 sucralose를 비롯한 여러 다른 물질을 사용하는 방법도 개발되고 있습니다.

Q : DNA 손상은 노화의 주요 원인으로 일컬어지고 있습니다. TFAM^*을 타겟으로 하여 NAD레벨을 증가시키는 것을 통해 DNA 수리 (DNA repair) 효율을 높일 수 있을까요?

* TFAM은 Mitochondrial transcription factor A를 코딩하는 유전자의 이름입니다. NAD는 Nicotinamide adenine dinucleotide의 약자로서 생체내에서 많이 발현되는 코엔자임입니다. NAD는 DNA 수리를 도와 세포의 노화를 거꾸로 되돌려 준다는 연구 결과가 올해 3월 발표된 바 있습니다.

A : 저희가 그 실험을 해 보았습니다. NAD 레벨까지 높이는데 성공했습니다만, NAD의 증가가 DNA 수리를 위한 유일한 방법은 아닙니다. 활성 산소의 조절을 통해 DNA 손상을 예방할 수도 있고, 종양 억제 유전자(tumor suppressor gene)들을 이용하여 DNA 손상으로 부터 오는 문제점을 줄여줄 수도 있습니다. 이 모든 것을 종합적으로 생각해야 합니다.

Q : 암 또한 DNA 손상으로부터 유래될 수 있다고 알려져 있고, 노화의 또 다른 결과물이라고도 보는 시각도 있습니다. CRISPR^*를 이용하여 암을 정복할 수 있을까요?

* CRISPR (CRISPR-Cas9)이란 최근 각광 받고 있는 유전자 교정 기술로서 유전자의 원하는 곳을 정확하게 잘라줄 수 있는 도구입니다. 기존 방법들에 비하여 만들기가 매우 간단하고 정확도도 높아 유전자 조작의 새로운 지평을 열었다고 평가 받는 기술 입니다.

A : 유전자 교정은 상당히 성공적으로 연구가 진행되고 있는 분야입니다. 하지만 일반화를 위한 증명이나 장기적인 결과에 대해서는 아직 모릅니다. 현재 다른 대안으로는 HPV와 같은 암 발생 바이러스에 대한 백신이나 유전자 검사, 혹은 다른 예방 의학적 차원에서의 접근이 있습니다.

Q : 최근 한 연구 결과에 의하면 CRISPR-Cas9이 의도하지 않은 곳에 돌연변이를 가져오는 현상이 보고되었습니다. CRISPR-cpf1^*이나 다른 기술들이 이 문제를 극복할 수 있을까요?

* CRISPR-Cas9의 정확도나 클로닝 편의성을 높이기 위해 여러가지 새로운 기술들이 개발되고 있습니다 그 중 CRISPR-cpf1은 DNA의 두개 가닥 모두를 동일하게 끊어 blunt end를 만드는 Cas9에 비해 두 개 가닥 중 하나를 나머지 하나보다 더 길게 잘라 cohesive(sticky) end를 만들어 클로닝에 더 유리한 것으로 알려져 있습니다.

A : 저희 연구팀을 비롯해서 세계적으로 총 3팀이 이 문제의 심각성에 대한 이슈를 제기했습니다. 유전자 교정의 첫번째 논문이 나온 이래로 이 off-target 효과(원치 않은 곳에 변이를 일으키는 현상)를 줄이기 위한 많은 연구가 진행되고 있습니다. 그리고 일반적으로 유전자 교정에 의한 예상치 못한 돌연변이 비율은 자연적으로 발생하는 비율보다 현저히 낮고, 또 그리 심각한 위험을 초래하지는 않을 것으로 보입니다.

Q : 늙어감에 따라 갑상선의 기능 저하에 따라 T 세포의 생산력이 급감하며 이는 면역 체계의 약화를 가져옵니다. 여기에도 어떤 대책이 있을까요?

A : 저희가 이식 가능한 장기나 세포에 대한 연구를 많이 진행하고 있습니다. 이 기술들은 우선적으로는 장기 손상이나 암을 대상으로 사용이 되겠지만, 좀 더 나아가면 면역 시스템에도 사용될 수 있을 것입니다.

Q : 인간 노화의 정도를 측정할 수 있는 가장 훌륭한 지표는 뭐라고 생각하십니까?

A : 사용 가능한 모든 지표들을 사용해야 합니다. 분자생물학적인 것부터 시스템 적인 것까지 모두.

Q : 장수하는 생명체들, 예를 들면 400세까지 사는 것으로 알려진 그린란드 상어라든가 하는 생명체들의 시퀀싱으로부터 우리가 얻을 수 있는 유용한 정보가 있을까요?