분야
hwp2. 독일팀, 불도마뱀의 복구 능력은 세포들의 재프로그램이 아닌 잘려 나간 기관이 필요한 세포를 즉시 만들어
3. 어떻게 발견했나, 불도마뱀의 복구 능력은 잘려 나간 기관의 오리진(Origin)과 위치를 정확하게 기억
4. 기대와 향후 연구 과제, 왜 인간은 안 되는가
1. 2005년 7월 1일에 제시된 사이언스 지의
이 내용은 제가 이미 2005년 8월 8일에 소개한 내용이다[참고 Part II(6-10) 참조]. 드넓은 우주에서부터 미세한 세포에 이르기까지 인류의 호기심과 궁금증을 자극하는 수수께끼들은 도처에 널려 있다. 그러나 인류탄생 이래 과학은 꾸준히 발전해왔지만, 우주의 신비를 벗겨내는 걸음은 느리기만 하다. 1880년 7월 3일 미국의 발명왕 토머스 에디슨이 창간한 유서 깊은 과학전문지 ‘사이언스(Science)’는 2005년 7월 1일 발간된 창간 125주년 기념호(Special Issues 2005, 1 July 2005: 125th Anniversary)1)에서 ‘인류가 여전히 풀지 못한 수수께끼 125개’를 선정하여 이중 앞으로 25년 안에 인간이 풀어 낼 과학적 수수께끼 25개(25 Big Questions)를 선정, 제시했다. 사이언스는 “이 수수께끼들은 과학이 얼마나 진전을 이뤘는지 보여주는 동시에 미래의 발견에 대한 동력이 되고 있다.”면서 “25년 안에 풀어낼 가능성이 있거나 그 해법에 대한 접근법을 제시할 수 있을 것”이라고 내다봤다. 이 25개의 수수께끼 중 7번째가 바로 도마뱀이나 기타 생물들의 복구 능력에 관한 내용이다. 2005년 7월 1일자의 내용을 먼저 살펴보자.
기관/조직 재생을 통제하는 것은 무엇인가? (Davenport, Science, 01 July 2005)2
- 기관이나 조직을 재구성하는 재생의학은 20세기의 항생제 발견과 맘먹는 21세기 의학으로 생각할 수 있다. 하지만 재생의학에 도전하기 전에 과학자들은 재생을 통제하는 시그널(신호)을 반드시 이해해야 한다. 누가 신호를 보내고 누가 재생을 통제하는 것인가?
자동차와는 달리 우리 인간들은 부모님이 주신 오리지널 신체발부를 갖고 대부분의 일생을 영위해 간다. 그러나 기관들은 종종 실패하여 자동차 같이 엔진을 간다든지 워터 펌프를 교체하려 정비소에 갈 수 없다. 옛날의 의학은 주로 수명을 단축시키는 전염병과 씨름하였으나 지금은 만성병이나 악화되는 기관들이 인간의 건강을 위협하는 가장 커다란 주제가 되었다. 따라서 21세기는 재생의학이 20세기의 항생제 발견과 맘먹는 커다란 의학의 도전이 된 셈이다.
따라서 과학자들은 몸의 부분들이 스스로 보충될 수 있는지 수세기 동안 씨름하여 왔다. 1700 년 중반에 예를 들면 스위스의 과학자인 Abraham Trembley(1710-1784))는 깨끗한 물 속에 사는 촉각(촉수)을 가진 튜브같이 생긴( 원시적인 강장동물인 히드라(hydra)를 얇은 조각으로 쪼개면 이들은 다시 자라 완벽한 새로운 유기체가 됨을 발견하였다. 이 당시의 다른 과학자들은 불도마뱀(salamander)은 심각하게 손상된 꼬리를 스스로 대체할 수 있는 능력을 갖고 있는지 연구하기도 했다. 한 세기 뒤인 1800년 경에 캘리포니아 공대의 Thomas Hunt Morgan(1866-1945)) 교수는 플라나리아(와충, planaria)와 편충(flatworms)들을 조사했는데 이들은 279 비트(bits)로 쪼개도 재생될 수 있음을 발견하였다. 하지만 그는 재생은 다루기 힘든 문제라고 결론짓고 플라나리아를 포기하고 초파리를 연구하기 시작했다
하지만 Morgan은 생물학의 주요 흐름을 바꾸어 놓았다. 동물이나 이들 곤충을 이용한 유전학적이고 배아적 성장에 불을 당겼다. 몇몇 과학자들은 이미 재생의학 분야의 슈퍼스타로 등장하기 시작했으며 이들은 이러한 유기체의 유전자를 연구하기 위한 혁신적인 전략들을 고안해 내기 시작했다. 이 새로운 재생 모델들은 바로 제브라피쉬(줄무늬가 있는 열대어, zebrafish) 및 특별한 쥐 종류 등을 이용하여 재생의 원천(힘, forces) 및 왜 재생이 불가능한지 그 이유를 밝히기 시작했다. Morgan은 1933년 "유전형질에서의 염색체의 역할을 발견하여 노벨생리의학상을 수상했다
지금까지 연구한 이들 동물이나 곤충들의 기관재생에 대한 3가지 주요 전략을 보면 다음과 같다.
(1) 첫째, 일반적으로 세포분열을 하지 않고 활동 중인 기관 세포들은 대량으로 분열 증식 성장하여 손실된 조직을 대체(보충)한다는 것이다. 예를 들면 불도마뱀이 손상된 심장을 고치는 경우이다
