생명硏 "줄기세포 노화·스트레스 억제 유전자 발굴"

스트레스 환경에서 TXNIP 결핍 생쥐의 생존율이 급감했음을 보여주는 실험 결과. 스트레스를 받은 생쥐의 생존을 관찰한 결과, 스트레스를 준 후 7일째 정상 생쥐(WT-PA)는 100% 생존했지만, TXNIP 결핍 생쥐(KO-PA)는 0% 생존했고, 항산화물질을 처리한 경우(KO-PA+NAC) 생존율은 70%까지 회복됐다. (한국생명공학연구원 제공)

대전 대덕연구개발특구 내 한국생명공학연구원은 16일 면역치료제연구센터 최인표, 정해용 박사 연구팀이 조혈줄기세포의 노화 및 스트레스를 억제하는 유전자를 발굴하고, 기능을 규명함으로써 줄기세포의 노화 및 스트레스 조절 기술을 개발했다고 밝혔다.

그동안 줄기세포를 이용한 노화 방지 기술 및 줄기세포의 노화를 억제하는 약물을 개발하는 등의 연구 성과는 있었으나, 줄기세포의 노화 및 스트레스에 대한 억제 유전자를 발굴한 경우는 이번이 처음이다.

조혈줄기세포가 노화, 스트레스 등으로 인해 항상성에 이상이 생기면, 몸 전체 혈액세포의 이상이 발생해 면역저하와 빈혈, 암, 노화 등 각종 질병이 야기된다.

연구팀은 조혈줄기세포가 노화 또는 스트레스를 받는 환경에 있을 때 TXNIP 유전자(Thioredoxin interacting protein, 항산화 단백질인 Thioredoxin과 결합해 Thioredoxin 기능을 억제하는 유전자로 알려짐)가 조혈줄기세포의 유지와 생성을 보호해주는 인자임을 알아냈다.

동물실험 결과, TXNIP 유전자가 결핍된 생쥐에서 노화가 일어날 경우 정상 생쥐에 비해 조혈줄기세포 및 조혈세포가 60% 이상 줄었다.

또 스트레스를 받는 환경에서 TXNIP 유전자가 결핍된 생쥐의 조혈줄기세포와 조혈세포가 정상 생쥐에 비해 90% 정도 현저히 감소했으며, 7일 후 정상생쥐는 모두 살아있었지만, TXNIP 유전자 결핍 생쥐는 단 한 마리도 생존하지 못했다.

(사진 왼쪽부터)한국생명공학연구원 최인표, 정해용 박사. (한국생명공학연구원 제공)

연구팀은 TXNIP가 결핍된 조혈줄기세포의 활성산소가 정상 세포보다 40% 정도 높았으며, 증가된 활성산소는 조혈줄기세포의 세포주기를 억제해 결국 사멸에 이른다는 점을 확인했다. 실제로 TXNIP가 결핍 생쥐에게 항산화물질을 투여했을 때 활성산소를 낮춰 조혈줄기세포의 생존율을 높일 수 있었다.

이와 함께 TXNIP가 결핍된 생쥐에 암을 유발했을 때 조혈세포 감소로 인해 정상 생쥐에 비해 암 생성과 전이가 활발하다는 점도 밝혀냈다.

결론적으로, TXNIP 유전자가 항암억제 및 항산화 유전자인 p53의 발현을 증가 또는 유지시키며, 이 과정에서 p53과 직접 결합해 p53이 분해되는 것을 억제시키는 중요한 기능이 있음을 규명했다.

생명연 최인표 박사는 “이번 연구는 TXNIP 유전자를 조절함으로써 조혈줄기세포의 항상성 유지와 조혈세포의 생성, 분화를 조절할 수 있는 근본적인 기술 개발 토대를 마련한 것으로 볼 수 있다”면서 “향후 조혈줄기세포 유지 및 생성, 나아가 향후 암 치료, 노화 억제 조절 기술개발에 필요한 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다”고 말했다.

미래창조과학부와 연구재단이 추진하는 Global Research Laboratory(GRL) 사업과 신약타겟발굴검증사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구결과는 세계적 권위지인 'Cell'의 자매지 'Cell Metabolism'(IF 14.619/ 5년 평균 IF 17.551) 온라인판(7월 2일자)에 발표됐다.