과학자, 인간도 재생 능력 있을지도 모른다 발견… 도롱뇽은 시큰둥

수 세대 동안 과학은 인간과 도롱뇽이 부상에 대해 매우 다른 접근 방식을 가진다고 받아들여 왔다: 도롱뇽은 팔다리를 완전히 재생하는 반면, 인간은 흉터 조직을 만들고 불평한다. 텍사스 A&M 수의학 및 생의과학 대학(VMBS)의 새로운 연구는 이러한 한계가 우리가 생각했던 것만큼 고정된 것이 아닐 수 있음을 시사한다. 재생 능력은 우리 자신의 치유 기계 속에 숨어 있을지도 모르며, 올바른 자극만 기다리고 있을지도 모른다.

"왜 어떤 동물은 재생할 수 있고 다른 동물, 특히 인간은 재생할 수 없는지는 아리스토텔레스 시대부터 제기된 큰 질문이었습니다,"라고 VMBS 수의 생리학 및 약리학과(VTPP)의 교수인 Ken Muneoka 박사가 말했다. "저는 그 질문을 이해하기 위해 제 경력을 바쳤습니다." 참고로 아리스토텔레스는 현대 성장 인자에 접근할 수 없었다.

Nature Communications에 발표된 연구에서 Muneoka와 동료들은 포유류에서 뼈, 관절 구조 및 인대를 성공적으로 재생시키는 2단계 치료법을 설명한다. 재생된 조직은 완벽한 복제품은 아니었지만, 이 접근법이 결국 흉터를 줄이고 절단 후 조직 복구를 개선할 수 있을 만큼 충분히 가까웠다.

핵심은 치유 과정을 섬유증에서 벗어나도록 방향을 바꾸는 것이었다. 섬유증은 섬유아세포가 상처를 흉터 조직으로 빠르게 막는 신체의 기본 반응이다. 도롱뇽과 같은 재생 동물에서는 유사한 세포가 blastema라는 구조로 모여 새로운 성장의 기초가 된다. 텍사스 A&M 팀은 포유류 섬유아세포를 흉터 대신 blastema 쪽으로 밀어낼 수 있는지 확인하고자 했다.

"마치 이 세포들이 두 가지 다른 방향으로 움직일 수 있는 것과 같습니다,"라고 Muneoka가 말했다. "그들은 흉터를 만들거나 blastema를 만들 수 있습니다. 우리의 연구는 부상 부위에 이미 존재하는 섬유아세포의 행동을 방향 전환하는 데 초점을 맞췄습니다."

치료법은 잘 알려진 두 가지 성장 인자를 순차적으로 사용한다. 먼저, 상처가 아문 후에 섬유아세포 성장 인자 2(FGF2)를 적용했다. 이는 신체가 정상적으로 반응하도록 한 후 개입하는 것이다. 이는 포유류에서 일반적으로 발생하지 않는 blastema 유사 구조의 형성을 촉진했다. 며칠 후, 그들은 뼈 형태 형성 단백질 2(BMP2)를 적용하여 세포에게 새로운 조직을 만들기 시작하라고 지시했다.

"이것은 정말 2단계 과정입니다,"라고 Muneoka가 말했다. "먼저 세포를 흉터에서 멀어지게 이동시킨 다음, 무엇을 만들지 알려주는 신호를 제공합니다."

연구의 가장 고무적인 발견 중 하나는 재생을 위해 몸 밖에서 줄기 세포를 추가할 필요가 없다는 것이다. 이는 재생 의학에서 일반적인 접근 방식이다. "실제로 줄기 세포를 가져와 다시 넣을 필요가 없습니다,"라고 Muneoka가 말했다. "그들은 이미 거기에 있습니다. 당신은 그들이 원하는 대로 행동하도록 만드는 방법을 배우기만 하면 됩니다."

연구에 참여한 또 다른 VTPP 교수인 Larry Suva 박사는 결과가 오랜 가정에 도전한다고 말했다. "우리가 프로그래밍할 수 없다고 생각했던 세포들이 실제로는 프로그래밍 가능합니다,"라고 Suva가 말했다. "능력이 없는 것이 아니라 가려져 있는 것입니다."

연구자들은 또한 세포가 일반적인 위치 밖에서 구조를 만들도록 방향을 바꿀 수 있다는 증거를 발견했다. 이는 위치 재지정(positional re-specification)이라고 불리는 과정이다. 실용적인 측면에서, 일반적으로 한 유형의 조직을 형성하는 데 도움이 되는 세포가 부상 후 완전히 다른 것을 재건하도록 지시받을 수 있다.

재생된 조직이 원래 해부학과 정확히 일치하지는 않았지만, 팀은 절단 중 제거된 모든 주요 구조(뼈, 힘줄, 인대 및 관절 조직 포함)를 성공적으로 복원했다. "우리는 그 부상 수준에서 기대할 수 있는 것을 재생했습니다,"라고 Muneoka가 말했다. "구조는 존재하지만 완벽한 형태는 아닙니다."

연구 결과는 또한 재생이 여러 생물학적 경로가 함께 작동하는 데 의존한다는 것을 시사하며, 이는 단일 메커니즘을 활성화하는 것보다 훨씬 더 복잡하게 만든다. 그러나 과학자들은 완전한 재생이 가능해지기 훨씬 전에 이 접근법이 실용적인 응용을 가질 수 있다고 믿는다. 심지어 반응을 전환하는 것만으로도.