기초지원연 첨단연구장비 GC-MASS 활용, 가천의대와 공동연구
(논문명: Phenyl 2-pyridyl ketoxime induces cellular senescence-like alterations via nitric oxide production in human diploid fibroblasts)
노화연구분야 세계적인 학술지 Aging Cell(JCR 2%) 誌 온라인판에 2015년 12월 22일 게재
최근 여성뿐만 아니라 남성들에게도 ‘동안외모’는 부러움의 대상이며, 동안외모로 거듭나기 위해 시간과 돈을 아낌없이 투자하고 있다. 하지만 이러한 노력으로 우리들의 몸 속 깊이 있는 세포까지 젊게 만들 수 있을까?
한국기초과학지원연구원(원장 이광식, 이하 기초지원연)은 가천대와의 공동연구를 통해 세포의 노화를 촉진시키는 물질을 발견하고 이 물질의 작용을 조절하여 노화를 억제할 뿐만 아니라 젊은 세포를 재생시킬 수 있었다고 밝혔다.
기초지원연 질환표적기능연구팀의 장익순 박사연구팀과 가천대 여의주 교수연구팀은 첨단연구장비인 기체크로마토그래피 질량분석시스템(Gas Chromatography-Mass Analysis System/GC-MS)을 활용하여 늙은 섬유아세포를 둘러싸고 있는 세포외 기질(extracellular matrix, ECM)*에서 세포 노화를 촉진하는 소형 화합물인 PPKO(phenyl 2-pyridyl ketoxime)”을 발견했다.
세포외 기질 ECM(extracellular matrix) : 조직 내 또는 세포외 공간을 채우고 있는 생체고분자 집합체. 거의 모든 조직에 고루 분포되어 있지만 특히 결합조직에 다량 존재한다.
이 PPKO 물질이 세포 노화의 주범인 활성산소와 산화질소를 증가시켜 세포의 노화를 촉진하는 것을 밝혀냈다.
흥미롭게도, 늙은 세포에서 PPKO에 의한 활성산소와 산화질소 생성을 막을 경우 젊은 세포가 많아지는 것을 확인하였다.
이러한 발견은 젊은세포와 노화세포를 배양한 후 배양접시의 표면에 있는 세포외기질을 획득하고 이를 GC-MS를 통해 분석한 후, 차이나는 물질들을 비교분석하는 과정을 통해 이루어졌다.
이번 연구결과는 노화과학분야 세계 1위 학술지 Aging Cell(IF: 6.340)誌(논문명: Phenyl 2-pyridyl ketoxime induces cellular senescence-like alterations via nitric oxide production in human diploid fibroblasts) 온라인판에 지난 12월 22일에 게재되었다.
기초지원연 장익순 박사는 “이번 연구에서는 직접 PPKO를 제거할 방법까지는 도출하지 못하였지만, PPKO를 막으면 급격히 노화가 진행되는 것을 막고 노화 세포를 젊게 만들 수 있다는 것까지 확인할 수 있었다”며, “이번 성과는 노화를 억제하거나 유발시킬 수 있고 나아가 노화된 세포를 다시 젊게 만들 수 있는 세포 노화 제어 연구에 응용될 수 있을 것이다”라고 전망했다.
가천대학교 여의주 교수는 “기초지원연의 첨단연구장비와 우수한 분석기술이 있어 새로운 물질 발견이 가능했다”며, “앞으로도 기초지원연과 꾸준히 노화 관련 공동연구를 지속할 계획이다”라고 밝혔다.
연구결과 문답
이번 성과 뭐가 다른가
늙은 세포와 젊은 세포의 세포외 기질(ECM)을 모으고 여기에서 소형 화합물을 추출한 후 GC/MS로 분석하여 늙은 세포와 젊은 세포에서의 차이를 보이는 물질을 확보하였고 이 물질의 노화 촉진 기전을 밝혔다.
어디에 사용할 수 있나
노화를 제어할 수 있는 방법을 찾고 노화 조절 물질의 개발에 응용될 수 있다.
연구를 시작한 계기는
본 연구진(기초지원연의 장익순 박사와 가천의대 여의주 교수)는 10여 년 동안 노화의 분자적 기전을 밝히기 위한 공동연구를 수행해 왔다. 선행연구에서 늙은 세포의 ECM에 노화를 유도할 수 있는 물질이 존재할 가능성이 제기되었고 이를 검증하기 위해 본 연구를 수행하였다.
기대효과와 실용화를 위한 과제는
세포 노화 유도 및 노화 억제 물질의 개발에 상용화되기 위해서는 순도 높은 물질로서 대량 생산이 필요하다.
신진연구자를 위한 한마디
현재 고령화 사회로의 진입에 따라 노화연구 필요성이 절실한 만큼 더 많은 신진 연구자가 노화과학 연구에 합류하여 자부심을 갖고 노화제어 방안을 강구할 수 있기를 기대해 본다.
1 – 활용 장비
기체크로마토그래피 질량분석시스템
(Gas Chromatography-Mass Analysis System) GC/MS
유세포분석기(Fluorescence-activated Cell Sorting)
2 – 관련 이미지
[그림 1] 젊은 섬유아세포의 ECM에서 추출한 소형 화합물의 GC/MS에 의한 분석 (A), 늙은 섬유아세포의 ECM에서 특히 증가되어 있는 소형 화합물의 구조.
[그림 2] (R,S)-solketal과 PPKO 처리 농도에 따른 세포 생존율 변화(A)와 PPKO 처리 기간에 따른 생존율 변화 (B).
[그림 3] PPKO에 의한 G2/M 세포주기 정체 (A), SA-β-gal 염색 증가(B), 노화관련 단백질의 발현 증가 (C).
[그림 4] 활성산소의 생성(A)과 항산화제 처리에 의한 SA-β-gal 염색 감소 (B).
[그림 5] PPKO에 의한 NO 생성(A) 및 NOS 활성도 증가(B), NOS 활성억제제 처리 후 NO 생성량 감소(C) 및 SA-β-gal 염색 감소(D).
[그림 6] 항산화제의 전처리 후 PPKO에 의한 NO 생성량 감소(A)와 iNOS 합성 감소 (B).
