[명강의 다시보기] TED 하이라이트 절대 늙지 않는 세포의 과학적 비결 - 엘리자베스 블랙번 Elizabeth Blackburn

나이가 들면 피부의 주름이 생기고, 머리카락이 하얗게 되고 면역체계가 약해집니다. 대체 무엇이 우리 신체를 노화시킬까요? 생물학자인 엘리자베스 블랙번 박사는 이 테드 강연에서 ‘텔로머라아제’의 발견을 통해 노화의 비밀을 알았다고 합니다. 이 연구는 그에게 노벨상을 안겨주기도 하였는데요, 이번 편에서는 노화의 비밀이 숨겨져 있다는 텔로머라아제는 무엇이며, 과연 우리는 노화를 통제하고 싶은 꿈에 한 걸음 더 나아갈 수 있는 것인지 생각해보도록 하겠습니다.

 

■ 엘리자베스 블랙번 (분자생물학자)

엘리자베스 블랙번은 노화에 핵심적인 역할을 하는 것으로 보이는 텔로미어와 텔로머라아제에 관한 선구적인 연구로 노벨상을 받았습니다. 그는 소크 연구소의 소장이자 뉴욕 타임즈 베스트셀러인 『The Telomere Effect(2017)』(사진)의 저자입니다. 그가 2009년에 염색체 끝에서 유전정보 보존에 필수적인 보호 덮개 역할을 하는 텔로미어(말단소체)의 분자 성질에 대한 발견과 텔로미어의 끝부분을 유지시키는 효소인 텔로머라아제(말단소체복원효소)에 대한 공동 발견으로 노벨 생리의학상을 받았을 때부터, 텔로미어와 텔로머라아제는 노화와 암 등의 질병을 극복하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대되어 왔습니다. 또한 이 연구는 말할 것도 없이 완전히 새로운 분야를 탄생시킨 것으로 평가받고 있습니다. 블랙번은 노벨상 이외에도 래스커 상, 그루버 상, 가드너 상을 포함하여 모든 주요한 과학상을 수상한 굵직한 과학자입니다. 블랙번 박사의 저서 The Telomere Effect는 『늙지 않는 비밀』이라는 제목으로 2018년에 한국어로 출간되었습니다.

 

https://www.ted.com/talks/elizabeth_blackburn_the_science_of_cells_that_never_get_old?language=ko

 

 

살아있는 모든 것에 대해 호기심을 품었던 소녀

 

위대한 발견은 어디서부터 시작되는 걸까요? 오늘날의 노벨상 수상자 블랙번을 낳은 위대한 발견은 사진 속 작은 생물체로부터 시작되었습니다. 이 매력적인 생물체는 테트라히메나라고 불리는 단세포동물인데, 주로 연못 파괴범으로 알려져 있습니다.

 

블랙번이 과학자가 된 것은 그리 놀라운 일이 아닙니다. 그녀는 살아있는 모든 것에 대해 엄청나게 호기심을 품었던 소녀였는데 언젠가는 치명적인 독을 지닌 해파리를 주워 와서는 노래를 불러주었다고 합니다.

 

이런 그가 연구를 시작할 무렵에, 생명을 구성하는 가장 기본적인 요소의 근본적인 신비에 대해 필사적인 호기심을 가지게 됩니다. 그런 호기심의 가치를 알아주는 사회에 살고 있었던 것이 퍽 다행스러운 일이었다고 하니, 아이들의 쓸데없거나 다소 지나쳐 보이는 호기심을 포용하는 공동체 문화가 얼마나 중요한지 생각하게 하는 대목입니다.

 

텔로미어, 그것은 염색체 말단부에 있는 DNA 서열

 

작은 연못 파괴범에 불과하던 테트라히메나는 블랙번에게 있어 그토록 궁금했던 근본적인 신비이자 인간의 세포 속의 DNA 뭉치인 염색체를 연구하는 훌륭한 연구 수단이었습니다. 그는 염색체의 말단에 위치한 텔로미어라는 부위에 주목하였습니다. 당시만 해도 텔로미어의 기능에 대해 알려진 거라곤 말단부의 보호를 돕는다 정도였습니다. 세포들이 분열할 때 그 보호 기능은 정말 중요합니다. 그러나 그는 무엇이 텔로미어를 구성하는지를 알고 싶었고, 결국 이 텔로미어란 것이 염색체 말단부에 위치한 단백질을 암호화하고 있지 않은 DNA 서열이란 것을 알게 되었습니다.

 

세포분열 때마다 세포 내 모든 DNA가 복제된다

 

그러나 블랙번에게 있어 진짜 문제는 여기서부터였습니다. 인간은 단세포부터 삶을 시작합니다. 그것이 두 개로 증식하고, 둘은 넷이 되고, 넷은 여덟이 되고 계속 증식해나가서 성인의 몸을 구성하는 숫자인 200조 개 정도가 되는데요, 일부 세포들은 수천 번씩 분열을 합니다. 세포분열이 매번 일어날 때마다 세포 내 모든 DNA가 복제돼야 하는데, 그 DNA에 우리 세포들이 제대로 기능을 하는 데 필요한 필수적인 작동 지침 같은 것들이 있기 때문입니다. 그렇게 해서 심장세포는 일정하게 꾸준히 박동하게끔 해주며, 면역세포들은 세균들과 바이러스에 맞서 싸울 수 있고 우리 뇌세포들은 첫 키스의 기억을 저장한다거나 일생에 걸쳐 배울 수 있게 해줍니다.

 

세포분열 때마다 DNA의 텔로미어가 닳아 짧아진다

 

그런데 DNA의 복제 방식에는 작은 문제가 하나 있습니다. 바로, 세포들이 분열할 때마다 DNA가 복제되기는 하는데 DNA의 끝 쪽의 일부가 닳아 없어지며 점점 짧아진다는 것입니다. 다시 말해 텔로미어의 일부가 닳아 없어진다는 겁니다. 블랙번의 제안처럼 좀 더 쉽게 이해하기 위해 신발 끈 양쪽 끝을 감은 플라스틱을 떠올려봅시다. 그게 텔로미어입니다. 신발 끈이 닳아 없어지는 것을 막아주듯 염색체가 닳아 해지는 것을 막는 역할이 텔로미어인데, 너무 닳아서 짧아진 텔로미어는 세포에게 이런 신호를 보낸다고 합니다. “나는 더 이상 네 DNA를 보호해줄 수 없어.” 죽을 때가 되었다는 겁니다. 그러면 이대로 끝나는 건가요? 아닙니다. 이게 끝일 수가 없겠죠? 그런 식의 닳고 해지는 게 불가피하다면 지구상의 대자연은 어떻게 우리 염색체들이 온전하게 유지될 수 있게 만들었겠습니까?

 

테트라히메나의 텔로미어는 짧아지지 않는다

 

블랙번은 궁금했습니다. 그래서 살펴보았더니 연못 파괴범 테트라히메나는 터무니없게도 절대 늙지 않고 죽지도 않는 것이었습니다. 시간이 아무리 흘러도 그 녀석들의 텔로미어는 짧아지지 않았습니다. 가끔씩은 되레 길어지기까지 했습니다! 그러니까 뭔가 다른 것이 작동했다는 것이 분명했습니다. 블랙번은 캐럴 그라이더Carol Greider와 함께 연구하면서 그 비밀을 알아냈는데, 이들은 이 연구로 나중에 노벨상을 수상하게 됩니다. 그들이 발견한 건 이전까지는 꿈도 꿀 수 없었던 존재로서, 바로 텔로미어의 길이를 복원하고 더 길게 만드는 효소였습니다. 그들은 이 효소를 텔로머라아제telomerase라고 이름 지었습니다.

 

연못 파괴범 테트로히메나는 개체에 따라 많게는 20만 개의 텔로머라아제를 가지고 있거든요. 텔로머라아제의 부유함을 누리던 녀석들에게서 그것을 박탈해버렸더니 텔로미어가 소실되어 죽어버리는 것이었습니다. 텔로머라아제를 많이 갖고 있던 덕분에 녀석들은 절대 늙지 않았던 겁니다. 어쨌거나 우리 인류에게 그 연못 파괴범들이 엄청나게 희망적인 메시지를 준 셈입니다.

 

텔로미어의 단축은 죽음에 이르게 하는 심장병, 치매(Alzheimer), 암, 당뇨 등을 유발한다

 

인간은 나이가 들면서 텔로미어가 짧아지고 그 짧아진 텔로미어에 의해 현저하게 노화가 일어납니다. 일반적으로 텔로미어가 길수록 복이 많은 사람이라고 보시면 됩니다. 반대로 텔로미어가 과하게 짧아지면, 노화의 징후가 급격히 나타나고 늙었다고 느끼게 되는 겁니다. 주름과 흰머리가 늘고 면역계 세포들이 죽기 시작하면서 건강이 나빠질 위험도 커집니다. 그러니까 우리 주변에서 젊음을 오랫동안 유지하는 것으로 보이는 사람들은, 실제로 텔로미어의 길이를 잘 보존하고 있는 것이죠.

 

블랙번은 그녀의 20여 년간의 연구를 통해, 텔로미어의 단축이 심지어는 심장병, 치매(Alzheimer), 각종 암과 당뇨 등의 발병과 매우 관련 있다는 것을 명백히 알게 되었다고 합니다. 블랙번이 말합니다. “문제가 아주 쉬워지는 것 같군요. 그렇다면 노화의 증상과 징후들을 되돌리기 위해 여러분이 해야 할 일은, 적당한 가격의 대용량의 유기농 A등급 텔로머라아제를 구입하는 거겠군요, 그렇죠? 고민 끝, 문제 해결!”

 

여러분 중에 혹시 ‘테드 강연이 이제 상품 광고로 이어지는 건가요? 대관절 후천 선仙 문명이 이런 식으로 열린다는 겁니까?!’라고 생각하는 분이 계셨다면, 노벨상 수상자의 페이크fake에 살짝 휘청하신 겁니다. 그럴리가요. 다행인지 불행인지 모르겠지만 사실은 그렇지가 않습니다. 말하자면 텔로머라아제는 양날의 검과 같기 때문인데요, 블랙번이 연구를 해보니, 텔로머라아제를 약간 늘리면 일부 질환들의 발병률을 낮추지만, 더 지독한 암과 같은 병의 발병률을 증가시키는 효과가 있더라는 겁니다. 20만 개의 텔로머라아제를 흐느적거리며 연못을 파괴하러 다니는 테트라히메나의 미생未生이 부러워지는 대목이 되겠습니다.

 

텔로미어의 가치는 ‘영생’이 아니라 ‘건강 기간’에 있다

 

그래서 블랙번은 말합니다. 텔로미어는 우리 인간의 수명을 엄청 늘리거나 영생이 실현되거나 하는 그런 것과 관련된 발견은 아닌 것 같다고요. 오히려 ‘건강 기간’에 관한 이야기라는 겁니다. 건강 기간(health span), 이것은 삶에 있어서 병에 걸리지 않은 채로 건강하게, 생산적이고 열정적으로 삶을 사는 햇수를 의미합니다. 그 반대말인 질병 기간(Disease span)은 살면서 아프고 나이 들어 죽을 것 같은 상태로 보내는 기간을 말합니다. 그렇습니다. 시판된 유기용 A급 텔로머라아제를 마구 복용할 수 없다면, 암 발병 같은 부작용 없이 내 텔로미어의 길이를 통제하면서 나의 건강과 안녕을 컨트롤할 수 있을까요?

 

유전자 너머의 텔로미어에 주목한다

 

블랙번은 연구를 계속하던 중 2000년쯤에, 심리학자 엘리사 에펠Elissa Epel을 만나게 됩니다. 그런데 에펠이 이렇게 묻는 겁니다. ‘아주 만성적인 스트레스를 앓는 사람들의 텔로미어는 어떻게 되죠?’ 그때 당시 에펠은 ‘돌보는 사람들’에 대해 연구 중이었는데 구체적으로는 장염이나 자폐증같이 만성질환을 앓는 아이들의 엄마 같은 사람들이었습니다. 이들은 지속적으로 막대한 정신적 스트레스를 받는 사람들이었죠. 에펠의 질문은 블랙번의 연구 방향성을 완전히 바꿔놨다고 합니다. 그전까지는 텔로미어가 단지 미세한 분자구조를 지닌 분자들로서 유전자가 텔로미어를 조절한다고 여겨왔는데 엘리사가 ‘돌보는 사람들’에 대한 연구를 제안했을 때, 유전자와 염색체 너머 진짜 우리가 연구하고 있는 실제 사람들의 삶이 바라보이기 시작했다고 합니다.

 

스트레스가 많을수록 텔로미어의 길이는 짧아진다

 

엘리사의 권유로 시작된 연구가 4년의 시간이 흐르고, 모든 결과 정리가 끝난 날이 되었을 때 블랙번과 엘리사는 숨이 턱 막혔다고 합니다. 산포도는 점진적인 반비례 경향, 즉 환우를 돌보기 시작한 햇수와 기간이 더 오래되고 길수록 어머니분들의 나이와는 상관없이 텔로미어의 길이가 더 짧아졌음을 보여주었습니다. 그리고 사람이 처한 상황 때문에 받는 스트레스가 많고 만성적일수록, 텔로머라아제의 활성은 낮아지고 텔로미어의 길이는 짧아진다는 것이었습니다. 스트레스로 인해 인생에서 ‘질병 기간’이 더 빨리 찾아온다는 뜻이며, 이들이 바로 때 이른 죽음의 희생자가 된다는 것이죠. 뒤집어 말하면 인생의 특정 사건들에 우리가 어떤 식으로 대응하느냐가 우리의 텔로미어를 유지하는 데에 도움이 될 수 있다는 것입니다. 텔로미어의 길이는 단순히 신체적 나이의 문제가 아니라는 증거였습니다.

 

스트레스를 잘 견디면 텔로미어의 길이를 유지할 수 있다

 

그런데 장애우를 돌보는 일부 어머니들은 그렇지 않았습니다. 다년간 장애를 가진 자식을 정성스레 돌봐왔음에도 불구하고 텔로미어의 길이가 잘 유지되고 있었는데, 이분들을 자세히 들여다보니 스트레스를 더 잘 견디는 분들이었습니다. 그녀들은 어떤 식으로든 자신이 처한 환경을 일상에서의 위협이 아니라 도전으로 받아들일 수 있었으며 이것은 정말 귀중한 연구적 통찰로 이어졌습니다. 바로, 우리에게는 우리 자신의 노화에 대해 세포 수준까지 통제권이 있다는 것입니다.

 

명상을 수련하자 텔로미어 유지 능력이 증가했다

 

블랙번의 연구는 여러 분야에 큰 영향을 미쳤고, 각기 다른 분야의 수천 명의 과학자들이 자신들의 전문적 지식을 텔로미어 연구에 녹여나갔습니다. 그 결과는 최대 10,000여 편이 넘는 과학적 논문과 통계로 나타났습니다. 그리고 블랙번은 지금껏 우리가 상상했던 바 이상으로 우리에게 노화에 대한 통제권이 있음을 보여주는 몇 가지 연구를 소개합니다.

 

로스엔젤레스 캘리포니아 대학(UCLA)의 연구팀은, 치매를 앓고있는 친족을 장기간 돌봐온 사람들을 대상으로 텔로미어의 유지 능력을 조사했는데, 이 연구팀은 하루에 12분씩 두 달 동안 명상을 수련한 사람들에게서 유지 능력이 증가하는 걸 발견했습니다. 태도가 중요하다는 겁니다. 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 코르티솔의 수치가 서서히 상승하여 그 수치가 높은 상태로 유지되면 시간이 지나도 만성적으로 코르티솔 수치가 높아서 실제 텔로머라아제의 활성을 감소시킵니다. 텔로미어에게 좋을 리가 없습니다.

 

담대한 태도가 텔로미어를 보호한다

 

그러나 스트레스성 상황을 응당 맞닥뜨려야 할 도전으로 여기는 사람에게는 혈류가 심장과 뇌로 흘러들어가며 딱 활력을 불어넣을 정도의 짧은 코르티솔의 상승을 겪게 됩니다. “올 테면 와봐”라는 특유의 태도 덕분에 텔로미어가 괜찮은 것이죠. 그러니까 결론적으로 말하면, 우리의 텔로미어는 괜찮습니다. 왜냐하면 우리에게는 텔로미어에게 일어나는 것을 통제할 능력이 있기 때문입니다.

 

폭력, 따돌림, 전쟁의 환경에 노출된 텔로미어는 길이가 짧고, 유대가 긴밀한 공동체에서는 길어진다

 

블랙번 연구팀의 궁금즘은 끝이 없었습니다. 자신이 아닌 외부 요인도 궁금해진 이들은 사회적 상황을 연구하였습니다. 과연 텔로미어도 사회적인 존재일 수 있을까요? 블랙번의 연구팀은 놀라운 사실을 알게 되었는데, 이르면 유년기부터 감정적 무시나 폭력, 집단 따돌림, 인종차별에 노출되는 것 모두가 텔로미어에 영향을 미치고 그 효과가 장기적으로 간다는 것입니다. 전쟁 지역에서 유년기를 보낸 어린이들은 어땠을까요? 이웃조차 믿을 수 없는 상황에서 즉 주변으로부터 안전하다고 느끼지 못한 사람들은 일관되게 더 짧은 텔로미어를 지니는 것으로 나타났습니다. 그러니까 텔로미어를 유지하는 데는 어떤 지역에 사느냐도 중요한 것이죠. 반면에 유대가 긴밀한 공동체는 반대였습니다. 예를 들어 결혼이 장기간 존속된 부부나 심지어 평생 친구를 가진 사람들은 모두 텔로미어가 잘 유지되었습니다.

 

텔로미어의 과학은 우리가 서로 얼마나 연관되어 있는지 보여준다

 

결국, 나 자신의 텔로미어 길이에 나의 의지가 영향을 미칠 수 있고 동시에 타인의 텔로미어에도 영향을 미칠 능력을 가졌다는 겁니다. 텔로미어의 과학은 우리가 얼마나 상호 연관되어 있는지를 알려주고 있는 것입니다.

 

자, 이제 어떻게 하실 건가요?

 

강의를 마무리 지으며 블랙번이 청중들에게 제시한 몇 가지 질문이 있어 소개하려 합니다.

 

Question

질문1. 어떻게 자신의 텔로미어를 보호할 수 있는지 알게 되었으니 건강함이 흘러넘치는 다가올 수십 년 동안 우리가 무엇을 하며 살지 결정하셨습니까?

 

질문2. 타인의 텔로미어에도 영향을 미칠 수 있음을 알게 되었으니 어떤 식으로 세상을 바꿔나갈지 결정하셨습니까?

 

질문3. 호기심의 힘이 이렇게 세상을 바꿀 수 있는데, 우리가 다음 세대의 호기심을 위해 기꺼이 투자하시겠습니까?

약간은 수동적인 자세로, 오직 ‘나’에게만 초점 맞춘 채 듣고 있던 저는 적지 않게 당황하고 말았습니다. 이 노벨상 수상자는 그의 위대한 연구결과보다 더 위대해 보이는 실천적 물음으로, 청중들에게 180도 반전된 곳에 초점을 맞춰야 함을 각성시키고 있었습니다.

 

과학기술은 불로장생의 영생문화를 열고야 말겠다는 각오로 끊임없이 진화하고 있습니다. 후천선경의 도래, 이 문제는 어쩌면 ‘얼마나 진보된 과학기술을 기반하여’가 아니라 ‘얼마나 개벽된 가을 인존의 심법으로’ 열릴 것인가에 대해 더 많은 담론을 요구하고 있는 것일지도 모르겠습니다. 이제 여러분들께서도 이 세 가지 질문에 대답해보시겠습니까?

 

 

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