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  [] [피터 디아맨디스] 장수와 건강한 삶 파트 2 : 제약산업과 유전체학의 르네상스. 건강수명이 100세가 되어가는 시기에 살고 있다. 40년의 건강한 삶이 보너스로 주어진다면 무엇을 창조하며 무엇을 탐구하며 어떻게 시간을 보내며 살 것인가? 게시글을 twitter로 보내기 게시글을 facebook으로 보내기
write date : 2019-02-18 11:24:46   
 

[피터 디아맨디스] 장수와 건강한 삶 파트 2 : 제약산업과 유전체학의 르네상스. 건강수명이 100세가 되어가는 시기에 살고 있다. 40년의 건강한 삶이 보너스로 주어진다면 무엇을 창조하며 무엇을 탐구하며 어떻게 시간을 보내며 살 것인가?

박영숙 세계미래보고서2019저자  
    입력 : 2019.02.15 10:38   트위터 페이스북 구글 네이버블로그

장수와 건강한 삶 파트 2 : 제약산업과 유전체학의 르네상스. 건강수명이 100세가 되어가는 시기에 살고 있다. 40년의 건강한 삶이 보너스로 주어진다면 무엇을 창조하며 무엇을 탐구하며 어떻게 시간을 보내며 살 것인가?

노화의 원인은 매우 복잡하고 명확하지도 않다. 그러나 최근 몇 년 사이에 장수에 관한 임상실험은 2012년의 73건에서 2018년의 145건으로 거의 두 배로 늘어났다. 따라서 그 어느 때보다 더 많은 질문과 해답이 나오고 있다. 지난 10년 동안 유전자 배열과 편집 비용이 급격하게 하락되었고 거대 제약화사와 스타트업, FDA가 노화를 질병으로 인식하기 시작했다.

장수와 건강한 삶을 다루는 시리즈 파트 2에서는 유전자 배열과 편집 기술, 새로운 노화방지약품이 생물학을 발전시키고 인류의 건강한 삶을 연장시키는 역할에 대해 말하고자 한다.

1. 유전자 시퀀싱과 유전자 편집

2. 세놀리틱스(Senolytics), 건강기능성 식품(Nutraceuticals), 제약 산업

 

LONGEVITY CLINICAL TRIALS
 

장수 임상실험

노화를 대상으로 하는 임상실험은 지난 6년 동안 꾸준히 증가해왔다.

유전자 배열과 유전자 편집

유전자는 신체를 움직이는 소프트웨어이다. 32억 개의 문자 배열이 인간을 만든다. A, T, C, G의 기본 쌍은 머리 색깔, 신장, 성격, 질병에 대한 경향성, 기대 수명 등을 결정한다. 최근까지 이러한 문자들을 읽는 것은 매우 어렵고 느렸으며 비용이 많이 들었다. 그리고 유전자가 의미하는 것을 이해하는 것은 더욱 어려운 일이었다.

2001년 이래 인간 유전자 배열 비용은 무어의 법칙을 세 배 이상 앞지를 정도로 급락했다. 처음에는 37억 달러의 비용이 들었지만 2006년에는 1,000만 달러로, 2012년에는 5,000달러로 떨어졌다. 오늘날 유전자 배열 비용은 500달러 미만으로 떨어졌으며 세계 최대 유전체 분석 장비 업체인 일루미나(Ilumina)에 의하면 유전자 배열 과정은 조만간 100달러 이하의 비용으로 1시간 이내에 완료될 것이라고 한다.

이는 의료 분야에서 가장 강력하고 혁신적인 기술 혁명의 하나이다. 사람들의 유전자를 이해하게 되면 어떻게 그 사람을 최적화할 수 있는지를 이해할 수 있게 된다.

- 개인을 위한 완벽한 음식, 완벽한 약품, 완벽한 운동요법, 완벽한 보충제가 가능해진다.

- 장내 미생물(microbiome) 유형을 알게 되면 이상적인 치료가 가능하다.

- 특정한 진정제와 약품이 어떤 영향을 주게 될지 정확하게 예측할 수 있다.

- 가장 많이 발병하게 될 질병을 알게 되고 더욱 중요한 것은 발병한 후에 치료하는 것보다 처음부터 발병을 막을 수 있는 방법을 알게 된다.

크리스퍼 유전자 편집

과학자들은 인간 유전자를 읽는 것에서 나아가 1987년에 발견된 크리스퍼/카스9(CRISPR/Cas9)라는 자연발생 생물학 시스템을 이용하여 유전자를 편집할 수 있게 되었다. 크리스퍼는 일정한 간격으로 분포하는 짧은 DNA 염기 반복 서열(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)과 크리스퍼와 관계된 단백질 9의 약어이다. 크리스퍼는 박테리아와 고 세균에서 발견되는 자연발생 방어시스템으로 DNA상에 존재하는 특정 염기서열을 인식하여 인공 제한효소(engineered nuclease)로 동식물 유전자를 편집하는 유전자 편집(genome editing) 기술을 의미한다.

크리스퍼의 작동 방식은 다음과 같다.

- 크리스퍼 카스9는 크게 두 가지 요소로 이루어져있다. RNA로 만들어진 가이드 RNA와 DNA를 전달하는 효소인 카스9이다.

- 가이드 RNA는 DNA 중에 어떤 부분을 절단할 것인지 안내하는 역할을 한다. DNA는 주로 핵에 정보를 저장하는 역할을 하고 RNA는 그 정보를 변환하는 역할을 한다.

- RNA는 DNA의 서열에 상보적 결합이 가능하다. 크리스퍼는 이러한 RNA의 특성을 활용해 RNA에 정확하게 결합하는 DNA 서열을 찾아 결합하는 것이다.

- 가이드 RNA는 DNA의 이중 나선을 절단하는 효소 즉 제한효소라고 불리는 카스9와 하나의 복합체를 형성한다. 카스9를 넣으면 목표한 DNA 서열을 찾아내 카스9가 DNA를 절단하게 된다.

- 이 기술을 활용해 절단뿐만 아니라 원하는 곳에 유전자를 추가할 수도 있다.

가장 중요한 것은 크리스퍼 기술이 이전의 모든 유전자 편집 방법보다 훨씬 싸고 빠르며 정확하는 점이다. 그 결과 크리스퍼/카스9 기술은 순식간에 전 세계 유전자 연구소를 휩쓸었다.

 

PUBMED CRISPR MENTION COUNT

2003-2017 기간 중 퍼브메드(PubMed)에서 크리스퍼 언급 숫자

2018년은 크리스퍼 기술의 혁신이 이루어진 해였다. 작년 초 시카고 대학교 연구진은 크리스퍼 기술을 이용하여 생쥐의 코카인 저항성을 유전공학적으로 조작하는데 성공했다. 텍사스대학교 사우스웨스턴 메디컬센터의 연구진은 크리스퍼 기술을 이용하여 개에게 뒤쉔 근육 영양장애(Duchenne muscular dystrophy)를 일으키는 유전자를 역전시키는데 성공했다. 뒤쉔 근육 영양장애는 아동들에게 치명적인 유전질환이다.

크리스퍼 기술은 거대한 힘과 이에 따른 거대한 책임성, 도덕적 윤리적 딜레마를 동시에 가지고 있다. 2015년 중국의 과학자들은 최초로 천연두와 HIV(인간면역결핍바이러스), 콜레라에 내성을 가질 수 있도록 인간 배아세포 편집에 나서 세계적 논란을 불러 일으켰다. 그로부터 3년 뒤인 2018년 11월에 허젠쿠이(He Jiankui) 박사는 세계 최초로 유전자 편집 실험을 통해 쌍둥이 자매를 출산시켰다. 허젠쿠이 박사는 루루(Lulu)와 나나(Nana)라는 쌍둥이 자매가 에이즈를 일으키는 HIV에 대한 면역력을 갖도록 이들의 DNA를 조작하였다.

심각한 윤리적 논쟁과는 별도로 크리스퍼는 조만간 질병을 없애고 더욱 강한 후손을 만들어내며 환경적으로 저항성을 가진 식물을 만들고 병원균을 없앨 수 있는 도구를 제공하게 된다.

세놀리틱스(Senolytics), 약효 식품(Nutraceuticals), 제약

일생동안 신체 내의 세포들은 헤이플릭분열한계(Hayflick limit)라고 알려진 정상적인 인간의 세포집단이 세포분열이 멈출 때까지 분열할 수 있는 횟수인 약 50회 가량 분열하게 된다. 그 다음에는 프로그램된 세포 사망 또는 면약체계에 의한 세포 파괴가 잇따르게 된다. 그러나 아주 일부의 세포는 노화세포(senescent cell)가 되어 이러한 운명을 영구적으로 피한다. 사라지지 않는 노화세포는 만성 염증을 유발하거나 주변 조직세포에 손상을 입히고 주변의 세포 행동을 변화시키는 강력한 분자 조합을 분비한다.

노화의 원인 중 하나로 밝혀진 노화세포는 섬유증과 혈관 석회화, 관절염과 같은 국소 염증질환, 폐 기능 약화 등 여러 가지 질병을 가져온다. 다행스러운 일은 과학계와 기업들이 노화세포를 선택적으로 파괴하는 세놀리틱 치료 연구를 시작했다. 이 분야의 유망한 회사들은 다음과 같다.

1. 유니티 바이오테크놀로지

이 회사는 관절염, 안과질환, 폐질환에 대한 국소 치료방법에 초점을 두고 선택적인 노화세포 제거를 위한 세놀리틱 약품을 개발하고 있다. 아마존의 제프 베조스와 페이팔 창업자인 피터 틸도 노화 관련 질병을 멈추거나, 늦추거나, 역전시키는 약을 개발 중인 유니티 바이오테크놀로지에 투자하고 있다.

2. 오이신 바이오테크놀로지(Oisin Biotechnologies)

센스 연구재단이 설립한 이 회사는 세포 내부의 생화학에 기반을 두고 노화세포를 파괴할 수 있는 프로그램 가능한 유전자 치료방법을 연구하고 있다.

3. 시와 세라퓨틱스(SIWA Therapeutics)

시와 세라퓨틱스는 노화세포 문제에 대한 면역 요법을 연구하고 있다.

연구진들은 최근 몇 년 동안 노화세포를 조절하야 노화를 억제할 수 있는 몇 종의 세놀릭틱 화합물질을 확인하거나 만들어내는데 성공했다. 이둘 중 가장 주목을 받은 두 개의 약품은 라파마이신과 메트포르민이다.

라파마이신(Rapamycin)

원래 이스터 섬에서 발견된 박테리아에서 추출한 라파마이신은 세포 분열을 촉진하는 핵심 단백질을 선택적으로 차단하기 위해 m-TOR(mammalian target of rapamycin) 신호전달체계에 작용한다.

현재 라파마이신 유도체는 장기와 골수 이식 과정에서 면역 억제제로 널리 사용되고 있으며 연구 결과 수명 연장과 인지능력, 면역 기능향상에도 도움을 주는 것으로 알려졌다. 라파마이신의 최근 임상 결과는 다음과 같다.

- 감염 발생률 감소

- 인플루엔자 예방접종 반응성 향상

- 호흡기 감염 30.6% 감소

메트포르민(Metformin)

메트포르민은 제 2형 당뇨병 환자들의 간에서 포도당이 생성되는 것을 막고 장에서는 포도당의 흡수를 감소시키며 인슐린에 대한 민감성을 개선한다. 체중증가를 일으키지 않고 저혈당 발생이 적어 널리 사용되는 당뇨약이다. 연구진들은 메트포르민이 나이가 들면서 증가하는 산화 스트레스와 염증을 줄인다는 사실을 발견했다. 따라서 메트포르민이 세포재생을 증가시키고 세포 노화를 극적으로 향상시킨다는 강력한 연구 결과가 나왔다. ClinicalTrials.gov에 등록된 100 개가 넘는 연구에서 메트포르민의 암 예방 효과에 대한 강력한 증거의 후속 연구를 진행하고 있다.

건강기능성 식품(Nutraceuticals)NAD+

세포 노화와는 별도로 특정한 중요 영양소와 단백질은 노화 과정에서 감소하는 경향이 있다. 건강기능성 식품은 이러한 감소되는 영양소 수준을 보충하여 노화를 예방하고자 한다.

NAD+(Nicotinamide Adenine Dinucleotide+)는 모든 세포에 존재하며 DNA 손상 복구에서 세포과정의 필수 에너지 생성에 이르는 모든 과정에 참여한다. 나이가 들면 NAD+ 수치가 감소하게 된다.

엘리시움헬스(Elysium Health)의 베이시스(Basis) 보충제는 신체 내의 NAD+ 수준을 증가시켜 기대수명을 늘리는 것을 목적으로 하고 있다. 엘리시움헬스의 임상연구 결과 베이시스는 NAD+ 수준을 40%까지 지속적으로 증가시킨다.

 

NAD+

 

도표 : 엘리시움헬스의 임상연구 결과 베이시스는 NAD+ 수준을 40%까지 지속적으로 증가시킨다.

결론

위의 내용은 장수와 노화방지 기술의 엄청난 발전 상황에 대한 맛보기이다. 인공지능과 양자컴퓨팅은 DNA 분석과 신약개발과정, 유전학과 제약 산업을 획기적으로 변화시켜 의료산업을 개인 맞춤형으로 만들게 된다.

다음 글에서는 인공지능과 유전체학, 제약 산업의 결합으로 장수와 노화, 건강한 삶에 어떠한 변화를 가져오는지에 대해 기술한다.

우리는 100세가 새로운 60세가 되는 건강수명이 획기적으로 연장되는 시기에 살고 있다. 40년의 건강한 삶이 추가적으로 주어진다면 무엇을 창조하며 무엇을 탐구하며 어떻게 시간을 보내며 살 것인가?

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