'투명인간' 불가능한 얘기 아니다 | Daum 뉴스

'투명인간' 불가능한 얘기 아니다

원호섭 입력 2017.05.14. 17:12 수정 2017.05.14. 20:14 댓글 119개SNS 공유하기

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• 한국인 과학자 원천기술 활용 뼈 투명하게 만드는 기술 개발

뼛속 줄기세포 관찰 가능..골다공증 새 치료제 기대도

그토록 원했던 약이 완성됐다. 조심스럽게 마신 뒤 거울을 바라봤다. 나 자신이 보이지 않는다. 투명인간이 된 할리 그리핀. 그는 곧 '광기'에 휩싸여 닥치는 대로 사람을 죽이는 잔인한 투명인간이 되어버렸다.

1897년 발표된 영국의 유명 작가 조지 웰스의 작품 '투명인간' 줄거리다. 100년 전 소설에서도 드러나듯이 사람들은 누구나 한 번쯤 투명인간이 되고픈 생각을 한다. 아무도 모르게 거리를 걸어다니거나 불가능한 임무를 해결해 영웅이 되는 꿈도 꾼다. 투명인간은 아직 과학에서 영역 밖의 일이다. 하지만 과학자들은 조심스럽게 투명인간에 한 걸음 다가서는 연구를 성공시켰다. 투명망토 이야기가 아니다. 미국 과학자들이 인체를 지지하는 뼈를 투명하게 만드는 데 성공했다. 이 기술이 투명인간이 되고픈 인간의 욕구를 채워주지는 못할 것이다. 하지만 인류를 괴롭히는 질병을 이해하는 데 도움을 주기에는 충분하다.

비비안 그라디나루 캘리포니아공대(칼텍) 생명공학과 교수와 헤리티지의료연구소, 유명 생명공학기업인 암젠 등 공동 연구진은 하이드로겔을 이용해 뼈를 투명하게 만드는 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구 결과는 임상·기초과학과 관련된 논문이 실리는 '사이언스 중개의학' 최신호에 게재됐다.

현재 당신의 몸을 지탱해주고 있는 뼈는 10년 전 존재하지 않았다. 뼈 역시 피부세포와 마찬가지로 오래된 조직은 퇴화돼 사라지고, 새로운 조직이 끊임없이 만들어진다. 새로운 뼈를 만들어내는 세포와 오래된 뼈를 제거하는 세포 사이에는 섬세한 균형이 존재한다. 이 과정은 골수에 있는 줄기세포가 통제하는데 이를 '골조상세포(osteoprogenitors)'라고 부른다. 골조상세포는 뼈를 구성하고 있는 '골아세포'나 '골세포'를 만드는 데 관여한다.

골밀도가 줄어들면서 발생하는 골다공증과 같은 질병을 정확히 이해하기 위해서는 골수에 있는 줄기세포의 행동을 연구하는 것이 필요하다. 하지만 줄기세포 수가 적고 뼈 전체에 균일하게 분포되어 있지 않아 연구가 쉽지 않았다. 줄기세포의 분포 역시 사람마다, 뼈마다 다르기 때문에 뼈를 잘라내서 내부에 있는 줄기세포를 관찰해봤자 극히 '일부'만을 알아낼 수 있을 뿐이다. 뼈를 자르면 내부에 있는 줄기세포의 3차원 형상이 무너진다. 이래저래 뼛속 줄기세포를 관찰해 질병 치료에 활용하는 것은 불가능했다.

연구진은 뼈를 손상시키지 않으면서 내부를 보기 위해 뇌를 투명하게 보는 데 사용했던 '투명도(CLARITY)'라는 기술을 적용했다. 이 기술은 2013년 정광훈 미국 스탠퍼드대 교수(현재 미국 매사추세츠공대 교수)가 개발한 것으로 당시 학술지 '네이처'가 선정한 '올해의 10대 기술'에도 선정된 바 있다. 그라디나루 교수 역시 당시 네이처 논문에 공동 저자로 참여했다.

뇌가 불투명하게 보이는 이유는 세포막을 구성하고 있는 '지질' 때문이다. 무턱대고 지질을 제거할 수는 없다. 지질은 세포의 뼈대 역할을 한다. 지질만 빼내면 세포 자체가 무너져 버린다. 당시 연구진은 하이드로겔을 이용해 세포의 모양이 무너지지 않도록 한 뒤 지질을 제거했다. 그러자 불투명한 뇌 속이 투명하게 보이기 시작했다.

연구진은 이 방법을 그대로 쥐의 뼈에 적용했다. 먼저 뼈에 하이드로겔을 넣은 뒤 지질과 칼슘을 제거했다. 칼슘은 뼈를 불투명하게 보이게 하는 대표적인 원인으로 꼽힌다. 이후 세제의 주원료이기도 한 계면활성제를 넣어 뼛속에 남아 있는 지질을 말끔히 제거했다. 그러자 뼛속이 훤히 들여다보이기 시작했다. 연구진은 뼛속 줄기세포를 빨갛게 보이도록 염색한 유전자 조작 쥐를 만든 뒤 이 기술을 적용했다. 곧바로 뼛속에 있는 줄기세포가 훤히 드러났다. 물론 이 기술은 살아 있는 쥐에게 적용할 수 없다. 연구진은 이 기술에 '뼈 투명도(Bone CLARITY)'라는 이름을 붙였다.

연구진은 암젠이 개발한 골다공증 치료제 신약을 쥐에게 투여하고 뼈 투명도 기술을 적용했다. 치료제를 투여한 쥐는 대조군과 비교했을 때 뼛속에서 줄기세포가 많이 늘어난 것이 확인됐다.

그라디나루 교수는 "생물학자들은 뼈가 단순히 우리 몸의 지지대 역할만 하는 것이 아니라는 것을 밝혀내고 있다"며 "예를 들어 뼈에서 나온 호르몬이 뇌로 전달돼 식욕을 조절하기도 하고, 두개골과 뇌의 경계면은 신경과학의 핵심이 되고 있다"고 말했다. 그는 "이번에 개발한 뼈 투명도 기술이 지금까지 알지 못했던 새로운 의학적 발견을 하는 데 유용하게 활용될 수 있다"고 덧붙였다.

[원호섭 기자]