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대사질환의 연구와 지방세포의 분화

김재우(연세대학교 의과대학 생화학-분자생물학교실)

서론

비만은 음식물의 섭취(food intake)와 에너지의 사용(energy expenditure)의 불균형으로 초래되는 질병으로, 제2형 당뇨병 및 동맥경화증 등 심각한 질병을 동반할 수 있다. 최근에는 비만, 당뇨, 이상지혈증, 고혈압 등을 묶어 대사증후군(metabolic syndrome)으로 부르게 되었으며, 그 어느 때 보다도 높은 관심으로 세계 각국에서 연구가 진행되고 있다 (1). 이런 성인병들은 사회적으로 가장 왕성하게 활동하는 사람들에게서 발병하기 때문에 경제적인 손실도 상당할 뿐만 아니라, 이의 예방과 치료를 위해 들이는 비용은 의약학 및 건강 산업의 최고액에 다다를 정도이므로 이에 대한 의생명과학의 연구는 아무리 강조해도 지나침이 없다.

하지만 이 분야의 연구 성과는 신약으로 개발되기까지의 장벽이 만만치 않다. 항암제 등과 비교해 볼 때 대사질환은 진단 당시 심각한 증상을 가지지 않는 것이 보통이며, 임상적으로 조금의 부작용이 있어도 용납될 수 없기 때문이다. 따라서 현재 임상에서 사용되는 대사 질환에 대한 약물은 많아야 5-6 종류 안팎에 머물고 있는 실정이다. 거의 20-30년 동안 천문학적인 연구비가 투여된 분야 치고는 대단히 초라한 성적이다. 그러나 보다 훌륭한 타겟 물질을 근거로 새로운 약물을 개발하려는 노력은 끊임없이 계속되고 있으며, 시장성과 효용 가치를 떠나 전 인류가 이 분야의 연구 성과를 기다리고 있다고 본다.

치료와 연구를 위해 인체의 대사를 전체적으로 이해하고 영양소와 에너지의 흐름을 생각하는 것이 가장 중요하다. 인체 대사는 간, 근육, 지방세포 뿐 아니라 뇌 및 내분비기관, 혈액, 면역까지도 관련되며, 한 가지 장기만 집중적으로 연구한다고 하여 좋은 약물을 개발할 수 없다. 본 논문에서 다룰 지방세포는 단지 인체에서 대사에 중요한 기관 중의 하나일 뿐이며, 이에 대해 먼저 언급해 두는 것이 지방세포 연구를 더욱 탄탄하게 만들 것이라 생각한다.

지방세포가 단순한 에너지의 저장기관이 아니라 여러 가지 홀몬을 분비하는 내분비기관이기도 하며, 인체 대사에서 대단히 능동적으로 작용하는 장기라는 것이 일반적으로 받아들여지는 사실이다. 섭취한 영양소는 중성지방(triglyceride)의 형태로 지방 조직에 축적되며, 비만은 지방세포의 비대(hypertrophy)와 과형성(hyperplasia)으로 초래된다 (2). 이러한 에너지의 과도한 저장을 막기 위해서는 에너지 흡수를 최소화하고 에너지 사용을 증대시키는 것이 필요하므로, 지방세포 연구는 지방 축적을 감소시키고 지방세포의 수를 줄이는 방안을 찾아내는 것이 핵심이다.

지방세포를 분자생물학적으로 연구하기 위해서는 세포 모델이 필요하므로, 과거 수십 년 동안 이 연구에 사용될 수 있는 세포 모델이 제시되었다. 가장 많이 사용되는 것은 약 30 여년 전 Green 박사가 소개한 3T3-L1 세포이며 (3), 본 장에서는 이에 대한 설명과 함께 최근까지의 지방세포 분화에 대한 연구 결과들을 간략히 정리할 것이다. 또한 많은 연구자들이 3T3-L1 세포를 분화시켜 실험할 때 가지게 되는 기술적인 고민에 대한 내용을 서술하려고 한다.

....(계속)

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