바이오인

 [2023 바이오 미래유망기술(상)] 세포 역노화 연구 및 산업 동향

양재현/ 하버드 의대 책임연구원

김경규/ 성균관대 의대 교수

◈ 목차

1.  개요
2. 해외 연구 동향
 가. 후성유전정보와 노화

 나. 세포 리프로그래밍을 통한 역노화 연구

 다. 부분 리프로그래밍을 통한 역노화 연구

 라. 저분자 물질을 이용한 부분 리프로그래밍을 통한 역노화 연구

3. 국내 연구 동향

4. 세포 역노화의 산업적 응용 

5.  세포 역노화 연구의 전망

◈본문

1. 개요

최근 의료기술의 발달 및 건강에 대한 관심 증가로 인해 인간의 기대수명은 크게 증가했지만, 노인인구가 증가하여 인구 고령화 사회로 진입하면서, 노인성 질환 및 만성 질환의 발생률이 급증하고 있다. 따라서, 항노화 및 이와 관련된 바이오헬스 산업에 대한 관심이 과학적, 사회적, 경제적 측면에서 급증하고 있다. 학계에서는 항노화를 노화 과정을 지연하거나 예방하거나 노화 현상을 역전시키는 것으로 정의하며, 산업계에서는 노화로 인한 신체 기능 저하나 노화 관련 질환을 조기에 탐지하고 예방하여 관리 및 치료하는 것으로 정의하고 있다. 이와 관련하여 노화 및 항노화 질환 관련 연구 및 상용화 기술 개발이 활발히 진행되고 있다 (BioINdustry, 글로벌 항노화 치료제 시장 전망 2023).

노화는 다양한 스트레스 요인에 대한 반응으로 인해 손상이 축적되어 모든 장기 시스템에 걸쳐 점진적이고 돌이킬 수 없는 신체 기능 저하를 초래하는 생물학적 과정으로 1925년 빛의 강도가 초파리의 성장과 수명에 영향을 주는 노화 연구를 시작으로 (Northrop, J. H , 1925), 분자, 세포, 및 시스템 범주에서 노화의 특징들에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. Liu그룹의 최신 총설에서는 이러한 연구를 종합하여 10가지 노화의 특징들을 정의한 바 있다(그림 1, Gao et al., 2022). 즉, 노화의 증거로서 분자 범주에서는 유전체 불안정성(genomic instability), 텔로미어 길이 감소(telomere shortening), 후성유전변이(epigenetcic alteration), 단백질 항상성 상실(lossofproteostasis), 자가포식(compromisedautophagy), 미토콘드리아기능 장애(mitochondrial dysfunction) 등의 특징을 정의했고, 세포 수준에서는 세포 노화(cellular senescence), 줄기세포 고갈(stem cell exhaustion)과 변화된 세포 소통(altered intercellular communication)등의 특징을 꼽았으며, 마지막으로 시스템 범주에서는 영양 불균형(nutritional dysregulation)을 노화의 특징으로 정의하였다.

2000년대 초반부터 항노화 및 노화에 따른 질환을 치료하기 위한 스타트업 기업들이 다수 창업되어 전 세계적으로 40여 곳 이상의 기업이 항노화 치료제 관련 다양한 분야의 상업화 연구를 진행하고 있다(BioINdustry, 글로벌 항노화 치료제 시장 전망 2023). 이러한 기업들의 주요한 연구 트랜드는 세포 노화와 관련된 오믹스 데이터를 활용한 노화 예방 및 진단법 개발, 노화 관련 유전자 발굴 및 유전자 조절 항노화 신약, 오토파지 및 마이토파지(mitophagy) 촉진 약물의 탐색 등에 집중되고 있다(Insight Ace Analytics, Global Antiaging Therapeutics Market Research Report–2023). 하지만, 이러한 항노화 치료제 개발의 노력에도 불구하고, 여전히 초기 단계의 작은 시장 규모와 임상 단계의 약물의 부족, 시장 지배적 항노화 치료제 개발 기업의 부재 등은 새로운 개념의 노화 억제 기술의 개발이 요구된다.

최근, 노화 관련 연구 중에 가장 주목을 받고 있는 분야는, 세포를 다시 젊게 만드는 세포 역노화에 대한 연구이다. 역노화 연구는 세포의 노화에 대한 이해 및 리프로그래밍을 통해 제작된 유도만능줄기세포(iPSC)와 체세포와의 세포학적인 차이에 기반을 두고 있으며, 체세포의 부분적 리프로그래밍을 통해 노화된 세포를 정상적인 젊은 세포로 되돌릴 수 있다는 내용을 포함하고 있다. 본 소고에서는 최근에 주목받고 있는 세포 역노화와 관련된 국내외 연구동향을 살피고 이러한 연구의 사업적 응용 및 그 전망에 대해서 간단히 기술하고자 한다.

 [그림 1] 개체, 세포, 분자 수준에서 정의된 노화의 특징들

출처 : Gao et al. Signal Transduction and Targeted Therapy, 2022

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