절대 늙지 않는 세포의 과학적 비결

피부의 주름이 생기고, 머리카락이 하얘지고 면역계가 약해지는 등 무엇이 우리 신체를 노화시킬까요? 생물학자인 엘리자베스 블랙번씨는 이 영상 속에서 그녀에게 노벨상의 영광을 안겨준 '텔로머라아제' 의 발견 업적에 대해 이야기 합니다. 텔로머라아제 는 세포가 분열할 때마다 조금씩 소실되는 염색체의 말단을 복원시켜주는 역할을 하는 효소입니다. 블랙번씨의 획기적인 연구를 통해 어떻게 노화에 대해 통제권을 얻을 수 있는지에 대해 알아보세요.

위대한 발견은 어디서부터
시작되는 걸까요?

제 경우에는 이 작은 친구로부터
시작하였습니다.

이 매력적인 생물체는

적어도 저한텐 매력적입니다.

테트라히메나 (Tetrahymena)
라고 불리는 단세포동물입니다.

연못 파괴범 으로 알려져 있죠
(pond scum : 고인 물의 녹색 부유물)

그렇습니다. 제 경력의 출발점은
바로 이 연못 파괴범이었습니다.

제가 과학자가 된 것은 그리
놀라운 일이 아닙니다.

여기로부터 멀리 떨어진 곳에서

저는 살아있는 모든 것에 대해
엄청나게 호기심을 품었던 소녀였습니다.

저는 치명적인 독을 지닌 해파리를
주워와서는 노래를 불러주기도 했지요.

제가 연구를 하기 시작할 무렵

저는 생명을 구성하는 가장 기본적인
요소의 근본적인 신비에 대해

필사적인 호기심을 가졌습니다.

다행히도 저는 그런 호기심의 가치를
알아주는 사회에 살고 있었고요.

제게 이 작은 연못 파괴범
생물인 테트라히메나는

제가 그토록 궁금해한 근본적인 신비이자

우리 세포 속의 DNA 뭉치인

염색체란 것을 연구하는 데에 있어
훌륭한 연구수단이었습니다.

저는 염색체의 말단에 위치한
텔로미어라는 부위에 관심이 있었는데

제가 이 과제를 시작할 무렵만 해도

그것의 기능에 대해 알려진거라곤
말단부의 보호를 돕는다는 것뿐이었죠.

세포들이 분열할 때

그 보호 기능은 정말 중요합니다

그러나 저는 무엇이 텔로미어를
구성하는지를 알고 싶었고

따라서 저는 텔로미어가
많이 필요했습니다.

그리고 놀랍게도 이 작고 귀여운
테트라히메나에게는

짧은 선형의 염색체가 많이 있으며

대략 20,000 개에 달하는

텔로미어도 있습니다.

그리고 저는 이 텔로미어란 것이
염색체 말단부에 위치한

단백질을 암호화하고 있지 않은 DNA
서열이란 것을 발견했습니다.

그러나 진짜 문제는 지금부터입니다.

우리 모두는 단세포부터 삶을 시작하죠.

그것이 두 개로 증식하고,
둘은 넷이 되고, 넷은 여덟이 되고

계속 증식해나가서 성인의 몸을
구성하는 숫자인 200조 정도가 되는데요.

일부 세포들은 수천번씩
분열을 한다는 것입니다.

사실 여러분 앞에 서있는 저 역시도

제 몸 전체에 걸쳐서 존재하는
세포들이 맹렬히 분열하기에

제가 여러분들 앞에 서 있을 수
있도록 해주는 것이죠.

세포분열이 매번 일어날 때마다
세포 내 모든 DNA가 복제돼야 하는데

염색체 내 단백질을 암호화하고
있는 DNA 모두 말입니다,

그 DNA에 우리 세포들이
제대로 기능을 하는데 필요한

필수적인 작동 지침같은 것들이
있기 때문입니다.

그래서 제 심장 세포는 일정하게
꾸준히 박동하게끔 해주며

사실 지금은 그렇지 않습니다만

제 면역세포들은

세균들과 바이러스에 맞서 싸울 수 있고

우리 뇌세포들은 첫 키스의 기억을
저장한다거나 일생에 걸쳐 배울 수 있게 해 줍니다.

그러나 이 DNA의 복제 방식에는
작은 문제가 하나 있습니다.

이른 바 생명의 진실 중 하나이죠.

세포들이 분열할 때마다
DNA가 복제되기는 하는데

DNA의 끝쪽의 일부가 닳아 없어지며
점점 짧아진다는 것입니다.

바로 텔로미어의 일부 말이에요.

이해에 도움을 드리자면

신발끈 끝 쪽에 플라스틱
부분을 떠올려보세요.

그 부분이 신발끈이나 염색체가
닳아 헤지는 것을 막는 역할을 하는데

끝부분이 너무 짧아져서 떨어져나가면

닳아서 짧아진 텔로미어가 세포에게
이런 신호를 보냅니다.

"더이상 DNA를 보호해줄 수 없어."

죽을 때가 되었다는
신호를 보내는 거죠.

이야기의 끝

이 아니라, 서두르지 맙시다.

이게 끝일 수가 없죠.

지구 상에 생명이
다 죽은 게 아니잖아요.

그래서 저는 궁금했죠.

그런 식의 닳고 해어지는 게
불가피하다면

지구상의 대자연은 어떻게
우리 염색체들이 온전하게

유지될 수 있게 만든걸까요?

다들 아까 그 연못 파괴범인
테트라히메나 기억하시죠?

터무니없게도 테트라히메나는
절대 늙지 않고 죽지도 않는다는거죠.

시간이 아무리 흘러도 그녀석들의
텔로미어는 짧아지지 않았습니다.

가끔씩은 되려 길어지기까지 했죠.

뭔가 다른 것이 작동한 겁니다.

그리고 그 무언가는 그 어느 책에도
없던 것이었습니다.

당시 제 연구실의 비범한 학생인
캐럴 그라이더 (Carol Greider) 양과

캐럴과 저는 이 일로
노벨상을 함께 받았죠.

연구하면서 저희는 실험을 통해

그 세포들에서 다른 무언가를
발견해냈습니다.

이전까지는 꿈도 꿀 수 없었던

텔로미어의 길이를 복원하고
더 길게 만드는 효소로서

텔로머라아제 (telomerase)
라고 이름 지었습니다.

그리고 저희가 이 연못 파괴범들로부터
텔로머라아제를 없애버렸더니

텔로미어가 소실되어 죽어버리는 겁니다.

텔로머라아제를 많이 갖고 있던 덕분에

그 연못 파괴범 녀석들은
절대 늙지 않았던거죠.

자 그러니까 이건 저희 인류에게
그 연못 파괴범들이 주는

굉장히 희망적인 메시지인 셈입니다.

왜냐하면 우리 인간은

나이가 들면서 텔로미어가 짧아지고

그 짧아진 텔로미어에 의해
현저하게 노화가 일어나니까요.

대체로 당신의 텔로미어가 길수록

형편이 더 나은 셈입니다.

텔로미어가 과하게 짧아지면

우리에게 노화의 징후가 나타나고
늙었다고 느끼게 되는 것입니다.

제 피부세포는 죽기 시작했으며

때문에 가는 선들과 주름이
보이기 시작한 셈이죠.

머리카락 색소 세포들도 죽어서

흰 머리가 보이기 시작하고요.

면역계 세포들이 죽기 시작해서

건강이 나빠질 위험도 커지고요.

사실 지난 20 여년간 축적된
연구결과들로부터

텔로미어의 단축이

우리를 죽음에 이르게 만드는 심장병

치매 (Alzheimer), 각종 암과 당뇨 등의

질환의 발병과 관련있다는 것이
명백해졌습니다.

이제 이것에 대해
생각해봐야할 때 입니다.

무슨 일이 일어나고 있죠?

이 단축현상 때문에

우리가 늙어보이고
늙었다고 느끼잖아요.

우리의 텔로미어는 점점 더
빨리 짧아지고 있는 걸요.

우리 중 젊음을 오랫동안
유지하는 사람들은

더 오랜 기간 동안 텔로미어의 길이가

길게 남아 있었던 것이죠.

덕분에 팔팔한 느낌을 더 오래 느끼고

생일이 지나감에 따라 느끼기 마련인

공포감의 부담도 줄어들고요.

그렇다면

매우 쉬운 문제 같군요.

만일 제 텔로미어의 길이가 곧

제가 얼마나 빨리 노화를 겪고
느낄지에 대한 지표이고

동시에 제 텔로미어의 길이가
텔로머라아제에 의해 복원될 수 있다면

노화의 증상과 징후들을 되돌리기 위해
제가 해야할 일은 그저

어디에 가면 적당한 가격에 대용량의
유기농 A 등급 텔로머라아제를

구입할 수 있는지 알아내기만
하면 되는거잖아요, 그렇죠?

고민 끝! 문제 해결.

(박수)

잠깐만요, 유감스럽게도

아, 실은 그렇지 않습니다.

왜 아닐까요?

인체 유전학을 통해 알게 된
사실에 따르면

우리의 삶에 있어 텔로머라아제는

양날의 검과 같다는 것이죠.

쉽게 말해서

물론 텔로머라아제를 약간 늘리는 것이
일부 질환들의 발병율을 낮추겠지만

동시에 더 지독한 암과 같은 병의
발병율을 증가시키는 효과도 있습니다.

그래서 만일 여러분들이 대용량의
텔로머라아제를 구매할 수 있고

온라인 상에 그와 비슷한 상품들을
판매하는 웹사이트가 있더라도

동시에 암에 걸릴 확률을 증가시키는
문제를 안게 되는 것이죠.

그러고 싶진 않잖아요.

그러나 걱정마세요.

사실 제가 지금 이 상황이 재밌다고
느끼는 이유는 여러분 중 다수가 아마

'그럼 난 차라리 연못 파괴범이 될래'
라고 생각하실것 같아서 입니다.

(웃음)

하지만 우리 인간들에게도

텔로미어와 그것의 유지에 관한
이야기가 시사하는 바가 있습니다.

그러나 한가지 분명히 해둘 점은

그것이 우리 인간의 수명을
엄청늘리거나 영생에 관한 것은

아니란 것입니다.

이를테면 그것은 '건강 기간'
(health span) 에 관한 것입니다.

'건강 기간' 이란 것은
여러분의 삶에 있어서

병에 걸리지 않은 채로 건강하게
생산적이고 열정적으로 삶을 사는

해수를 의미합니다.

'건강 기간' 의 반대말인
'질병 기간' (Disease span)은

살면서 아프고 나이들어서 죽을 것
같은 상태로 보내는 기간입니다.

그러니까 정말 우리가 알고 싶은 것은

텔로머라아제를 마구 복용할 순 없는데

암 발병율에 관한 부작용 없이
내 텔로미어의 길이를

즉 나의 건강과 안녕에 대한

통제권을 얻을 수 있을까?

그렇죠?

바야흐로 2000년 쯤에

저는 이 작디 작은 텔로미어에 대해
정밀하고 자세하게 연구하면서

행복한 나날들을 보내고 있었는데

하루는 실험실에 '엘리사 에펠' 이란
(Elissa Epel) 한 심리학자가 왔습니다.

엘리사의 전문 분야는 만성적이고
극심한 심리적 스트레스가

우리의 신체와 정신적 건강에
미치는 영향인데요.

그녀가 저희 실험실에 서서는

아이러니하게도 그녀는 영안실의
입구를 그냥 지나친 셈인데, 어쨌든

(웃음)

그녀가 제게 사활을 좌우하는
질문을 했습니다.

"아주 만성적인 스트레스를 앓는
사람들의 텔로미어는 어떻게 되죠?

라며 제게 물었습니다.

그녀는 '돌보는 사람' 들에 대해
연구중이었는데

구체적으로는 어떤 만성질환을
앓는 아이들의 엄마와 같은 사람들

만성질환은 장염이라던가
자폐증 등 아무튼 아이들을 돌보면서

지속적으로 막대한 정신적 스트레스를
받는 사람들을 대상으로 연구중이었죠.

그녀의 질문이 저를

완전히 바꾸어버렸습니다.

그러니까 그전까지의
저는 텔로미어가 단지

미세한 분자 구조를 지닌 분자들로서

유전자가 텔로미어를
조절한다고 여겨왔습니다.

엘리사가 제게 '돌보는 사람' 들에
대한 연구를 제안했을 때

갑자기 저는 완전히 새로운 관점으로
텔로미어를 보게 되었습니다.

저는 유전자와 염색체 너머 진짜

우리가 연구하고 있는 실제 사람들의
삶을 바라보았습니다.

그리고 저 자신도 엄마로써

그 당시에는

주변의 도움 없이는 굉장히 힘든

장애 아동을 돌보는 어머니들의

모습에 감명 받았었는데요.

그 여성들은, 단순히

종종 닳아 헤진 듯 보였습니다.

그러니까 그녀들의 텔로미어도
닳아 헤졌던 것은 아니었을까요?

이렇게 모인 저희의 궁금증이
일종의 추진력이 되었습니다.

엘리사는 저희의 첫 연구대상이 될
어머니분들 집단을 선정하였고

그분들께 물어보고 싶었던 것은
만성질환을 앓고 있는 아이들을

그분들이 돌보기 시작한 햇수에
따라 그분들의 텔로미어 길이가

어떻게 변했는지 였습니다.

그렇게 4년의 시간이 흐르고

모든 결과 정리가 끝난 날이 되었을 때

엘리사는 우리의 첫번째
산포도를 보고는

말그대로 숨이 턱 막혔는데

그 결과에는 저희가 가장 두려워했던

점진적인 반비례 경향의 결과가
나타났기 때문입니다.

보고서에 딱 그렇게 나왔죠.

환우를 돌보기 시작한 햇수와 기간이

더 오래되고 길수록

어머니분들의 나이와는 상관없이

텔로미어의 길이가 더 짧아졌던 거죠.

그리고 그분들이 자신들이
처한 상황 때문에

받는 스트레스가 더 많다고 느낄수록

텔로머라아제의 활성은 낮아지고
텔로미어의 길이는 짧아졌던 거죠.

그래서 저희는 유래 없는 무언가를
발견하게 되었습니다

더 많은 만성적 스트레스에 노출될수록
텔로미어의 길이가 짧아진다는 거죠

그말인 즉슨 인생에서 '질병 기간' 이
더 빨리 찾아올 위험이 크다는 것이고

때 이른 죽음의 희생자가
될 공산이 크다는 걸 뜻합니다.

저희의 결과가 말해주는 것은
인생의 특정 사건들에

우리가 어떤 식으로 대응하느냐가

우리의 텔로미어를 유지하는데에
도움이 될 수 있다는 것입니다.

텔로미어의 길이는 단순히 신체적
나이의 문제가 아닌 셈이죠.

엘리사가 제 실험실에 처음 찾아와

질문했던 것이 실제로 사활을 좌우하는
질문이었던 것이죠.

다행히도 저 데이터 속에
희망적 사실이 숨겨져 있었습니다.

저희는 일부 어머니들에게서는

다년간 그녀들의 자식을 정성스레
돌봐왔음에도 불구하고

텔로미어의 길이가 잘 유지된 것을
발견했습니다.

이 분들을 자세히 들여다보니 스트레스를
더 잘 견딘다는 사실을 발견했고요.

그녀들은 어떤 식으로든
자신이 처한 환경을

일상에서의 위협이 아니라

도전으로 받아들일 수 있었으며

이런 점이 저희에게 매우 귀중한
통찰로 이어졌습니다.

우리에게는 우리 자신의 노화에 대해

세포 수준까지 통제권이 있다는 것이죠.

이제 저희의 첫 번째 호기심이
퍼져나가기 시작했습니다.

각기 다른 분야의 수천 명의 과학자들이

자신들의 전문적 지식을
텔로미어 연구에 녹여나갔고

그 결과들이 모이게 되었습니다.

최대 10,000 여 편이 넘는
과학적 논문과 통계가 모였습니다.

몇몇 결과들은 저희의 첫 결과인
만성적인 스트레스가 텔로미어에

해롭다는 것을 빠르게
뒷받침해 주었습니다.

그리고 다수의 결과들이

특정 노화 과정에 있어서는
지금껏 우리가 상상했던 바 이상으로

우리에게 통제권이 있음을
밝히고 있었습니다.

몇몇 예를 들자면

로스엔젤레스 캘리포니아 대학의
(UCLA) 연구에 따르면

치매를 앓고 있는 친족을 장기간
돌봐온 사람들을 대상으로

그분들의 텔로미어 유지능력을
조사해 보았더니

하루에 12 분씩 두 달 동안

명상을 수련한 사람들에게서
유지능력이 증가한다는

사실을 발견하였습니다.

태도가 중요하단 거죠.

습관적으로 부정적인 생각을
하는 사람들에게서는

스트레스성 상황에서 일반적으로
위협적인 반응을 보게 됩니다.

예컨대, 상사가 보자고 불렀을 때

반사적으로 "나 해고될 것 같아"
라고 느껴서

혈관이 수축되고

스트레스 호르몬인 코티솔의
수치가 서서히 상승하여

그 수치가 높은 상태로 유지되면

시간이 지나도 만성적으로
코르티솔 수치가 높아서

실제 텔로머라아제의 활성을
감소시킵니다.

텔로미어에게 좋을리가 없죠.

다른 한편으로

그런 류의 스트레스성 상황을 응당
맞닥뜨려야할 도전으로 여기는 사람에게는

혈류가 심장과 뇌로 흘러들어가며

딱 활력을 불어넣을 정도의 짧은
코티솔의 상승을 겪게 됩니다.

"올테면 와 봐" 라는
특유의 태도 덕분에

텔로미어가 괜찮은 것이죠.

그래서...

이 모든 게 시사하는 바가 뭘까요?

여러분들의 텔로미어는 괜찮습니다.

정말로 여러분들에게는 여러분의
텔로미어에게 일어나는 것을

변화시킬 능력이 있습니다.

저희의 궁금증은 여기서 그치지 않고
더 강렬해 졌는데요.

우리 자신의 외부에서 오는 요인에 대해

궁금해지기 시작했기 때문입니다.

그 외부적인 요소들도 텔로미어의
유지에 영향을 미칠까요?

아시다시피 저희 인간들은
굉장히 사회적 존재입니다.

우리의 텔로미어도 사회적인
존재일 수 있을까요?

그리고 밝혀진 결과는 놀라웠습니다.

이르면 유년기부터

감정적 무시나 폭력, 집단 따돌림

인종차별에 노출되는 것

모두가 텔로미어에 영향을 미치고
장기적인 효과를 가진다고 합니다.

전쟁 지역에서 유년기를 보낸 어린이에게

어떤 영향이 끼쳤을지 상상이 되시나요?

자기 이웃조차 믿을 수 없는 상황에서

즉 주변으로부터 안전하다고
느끼지 못한 사람들은

일관되게 더 짧은 텔로미어를
지니는 것으로 나타났습니다.

여러분들의 주소지가 어딘지도
텔로미어에 영향을 미치는 거죠.

이것의 이면인

유대가 긴밀한 공동체에서는,
그러니까 결혼이 장기간 존속된 부부나

심지어 평생 친구를 가진 사람들은

모두 텔로미어가 잘 유지되었습니다.

이 모든 것들이 우리에게 의미하는 것은

나 자신의 텔로미어 길이에
나의 의지가 영향을 미칠 수 있고

동시에 타인의 텔로미어에도
영향을 미칠 능력을 가졌다는 겁니다.

텔로미어의 과학은 우리가 얼마나
상호연관 되었는지를 알려줍니다.

하지만 저는 여전히 궁금합니다.

저는 우리 모두가

다음 세대들에게 어떤 유산을

남기게 될지 궁금해합니다.

우리가 다음 세대의

젊은 여자나 남자들에게 투자하여

또 다른 작은 생물들
그러니까 다음 연못 파괴범들을

현미경을 통해 들여다보면서

우리가 아직 알지 못하는 질문들에 대해
호기심을 갖도록 만들까요?

물론 그게 전 세계에 영향을 미칠
그런 훌륭한 질문이 될 수 있겠죠.

어쩌면 여러분은 여러분들
자신에 대해 궁금해할 수도 있을 겁니다.

이제 어떻게 자신의 텔로미어를
보호할 수 있는지 알게 되셨으니

건강함이 흘러넘치는
다가올 수십 년 동안

무엇을 할지 궁금해하고 계신가요?

그리고 타인의 텔로미어에도 영향을
미칠 수 있음을 알게 되셨으니

어떤 식으로 세상을

바꿔나갈지 궁금해하고 계신가요?

그리고 이제 여러분들은 호기심의 힘이
세상을 바꿀 수 있음을 알게 되셨으니

우리가 어떻게 우리 다음 세상을 살아갈
세대들을 위한 호기심에

지금의 세상이 투자하도록 만들 수 있을까요?

감사합니다.

(박수)