잘린 도마뱀 꼬리의 연골 재생력, 골관절염 치료 활용?

미 남가주대 “조직 재생 막는 흉터 억누르는 ‘중격세포’ 등 재현이 관건”

도마뱀은 위험이 닥치면 자신의 꼬리를 힘껏 흔들어 자르고 도망친다. 물론 모든 종이 다 그렇지는 않다. [사진=게티이미지뱅크]

도마뱀은 위험에 처하면 꼬리를 자르고 도망간다. 도마뱀이 잘린 꼬리의 연골을 재빨리 재생하는 능력을 활용하면 뾰족한 근본 치료법이 없는 사람의 골관절염 치료에 도움이 될 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

미국 서던캘리포니아대(USC) 의대 연구팀은 도마뱀이 잘려나간 꼬리를 재생하는 중요한 세포 유형을 연구한 결과 이같이 나타났다고 밝혔다.

연구의 교신 저자인 정형외과 토마스 로지토 조교수(줄기세포생물학, 재생의학)는 "도마뱀은 연골을 많이 재생할 수 있으며 연골은 뼈로 바뀌지 않는다. 그 때문에 도마뱀의 연골 재생 능력이 마법과 같다"고 말했다.

미국 질병통제예방센터(CDCP)에 따르면 미국 성인 약 3250만 명이 퇴행성 관절염을 앓고 있으며이 때문에 연골이 손상된다. 하지만 아직까지 근본적인 치료법은 없다. 국내의 건강보험심사평가원 통계에 따르면 2022년 퇴행성 관절염으로 진료받은 환자는 약 417만 8947명이다.

연구팀에 의하면 도마뱀은 뼈로 변화하지 않는 연골을 재생할 수 있는 유일한 고등 척추동물이다. 연골 등 조직으로 부속기관을 재생할 수 있는 포유류와 가장 가까운 존재다. 사람은 성인이 된 다음에는 손상된 연골을 복구할 수 없다.

연구팀은 도마뱀이 위험에 닥쳐 꼬리를 잃은 뒤 연골을 재건하는 특이한 능력에 초점을 맞춰 연구를 수행했다. 그 결과 조직 형성을 돕는 특정 세포(섬유아세포)가 거의 대부분 연골로 이뤄진 도마뱀의 재생 꼬리에서 연골을 형성하는 데 핵심적인 세포 유형이라는 사실을 밝혀냈다. 또 특정 면역세포(중격세포)가 조직의 섬유화 또는 흉터를 억제해 연골의 재생 과정을 촉진하는 데 중요한 역할을 한다는 점도 알아냈다.

연구팀은 섬유아세포, 중격세포 등 두 가지가 함께 작용해 연골 재생 과정이 시작되는 토대를 마련하는 것으로 나타났다고 밝혔다. 로지토 조교수는 "사람은 조직에 흉터가 생기는 경향이 있고 흉터가 조직 재생을 방해하는 데 비해, 도마뱀은 그렇지 않다는 게 가장 큰 차이점"이라고 말했다. 또 "뛰어난 치유력을 지진 유기체가 조직을 재생하는 방법을 잘 이해하면 포유류에서 이런 과정을 재현하는 방법을 찾는 데 도움이 될 수 있다"고 덧붙였다.

연구팀은 단일 세포 RNA 시퀀싱을 이용해 도마뱀의 흉터를 막는 분자 메커니즘을 규명하고, 이 과정을 포유류에서 재현하는 게 향후 핵심 연구 방향이라고 밝혔다.

연구팀은 도마뱀의 연골 재건 과정을 재현할 수 있는지 알아보기 위해 도마뱀 꼬리에서 중격세포를 뽑아내 흉터를 억제하는 재생 촉진 면역세포가 없는 다리에 이식했다. 연구팀이 꼬리와 비슷한 환경을 재현한 결과, 연골이 도마뱀 다리에 성공적으로 형성됐다.

연구팀은 생쥐 등 포유류에서도 연골이 형성될 수 있는지 실험할 계획이다. 이 연구 결과(Single-cell analysis of lizard blastema fibroblasts reveals phagocyte-dependent activation of Hedgehog-responsive chondrogenesis)는 국제학술지 ≪네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)≫에 실렸다.

김영섭 기자 (edwdkim@kormedi.com)