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저속노화, 역노화에 대한 관심이 높아지고 있다. 젊게 오래 사는 법과 관련한 책들도 출판되고 있다. 과연 ‘거꾸로 노화(Reverse Aging)’는 가능한 일일까? 저속노화, 역노화에 대한 해법을 모색해 본다.

PART ① 노화 역전 시대를 예고한 ‘야마나카 인자’

인간은 언제까지 살 수 있을까?

생명체는 시간이 지날수록 생체 기능이 떨어지고, 어느 순간 기능이 멈춘다.

그런데 수명 역시 종마다 천차만별이다. 하루살이는 예상과 달리 2년까지도 생존하지만, 대개는 2~3일, 길면 2~3주에 죽는다.

반면, 북극 심해에 사는 그린란드상어는 400년 이상도 살 수 있다. 동물은 아니지만 미국 캘리포니아주 화이트마운틴에 사는 브리슬콘 소나무는 약 5,000년까지도 살 수 있다.

생명체의 DNA는 시간이 지나면서 화학구조가 변한다. 그러면서 DNA 메틸화 현상이 일어난다. 메틸화를 촉발하는 메틸기(methyl group)는 후성유전물질 가운데 하나인데, 염기서열 부위에 달라붙어 유전자 발현을 억제하는 역할을 한다.

메틸화 현상을 분석하면 인간을 포함한 생물들의 수명을 측정할 수 있다. 메틸화 측정을 통해 얻은 인간의 자연 수명은 38년에 불과하다. 이는 실제 기대 수명과는 큰 차이가 있다. 선진국의 경우 평균 수명이 80세 이상이기 때문이다. 이는 인류가 환경을 극복하고, 건강한 생활습관을 따르고, 의학기술을 발전시킨 결과이다.

2022년 기준 한국인의 평균 기대수명은 83.5세로, OECD 평균인 80.5세보다도 길다. 지금까지 인간의 최대 수명은 100세에서 115세 사이에서 멈출 거라는 전망이 지배적이었다.

그런데 최근 의학계에서는 인간 수명이 100세를 넘어 500세까지도 늘 수 있다는 견해가 등장했다. 즉, 노화를 최대한 늦추는 저속 노화를 넘어 노화를 역으로 돌려 다시 신체 기능과 세포를 젊게 하는, 역노화(Reverse Aging) 이론이 부상하고 있다.

이는 노벨상을 수상한 교토대학 생물학자 야마나카 신야(Shinya Yamanaka) 교수가 발견하여 자신의 이름을 붙인 ‘야마나카 인자(Yamanaka factor)’를 통해 가능할 것으로 예견되고 있다.

야마나카 신야 교수가 이끄는 연구팀은 유전자 요법을 통해 늙은 쥐에 야마나카 인자를 주입하는 실험을 진행했다. 이를 통해 늙은 쥐의 체세포가 초기화되는 역노화 효과가 나타나면서 수명이 눈에 띄게 연장되는 것을 확인했다.

야마나카 인자는 DNA와 단백질의 화학적 변형을 더 젊은 상태로 복원할 수 있게 만드는 4종의 유전자 조절 단백질이다. 야마나카 인자를 통해 세포가 다시 젊어지고 암으로 변하지 않고 세포 노화를 되돌릴 수 있을 것이라는 가능성이 대두되었다.

PART ② 어떻게 노화를 되돌릴 수 있을까? 역노화 기술

역노화 이론은 노화된 세포를 젊게 되돌리는 기술로, 세포 리프로그래밍을 통해 세포의 후성유전 정보를 재설정하는 기술이다.

역노화 기술의 핵심은 나이 든 세포를 어리고 신선한 줄기세포로 다시 되돌리는 역분화줄기세포(iPSC) 기술이다. 향후 이는 체세포 핵치환 기술이나 유도만능줄기세포의 개발을 통해 더욱 발전할 것으로 예상된다. 이 기술을 통해 줄기세포나 텔로미어 등을 이용해 세포 분열과 재생 과정에서 발생하는 노화 축적을 해결할 수 있다.

2023년 의학저널 <노화(Aging)>에 발표된 논문 <세포 노화를 역전시키는 화학적으로 유도된 재프로그래밍(Chemically induced reprogramming to reverse cellular aging)> 역시 야마나카 인자(Yamanaka factor)가 성체세포를 유도만능줄기세포(iPSC)로 전환할 수 있다는 기존 연구에서 출발한다.

논문에 참여한 연구진은 세포질 노후화를 반전하고 인간 세포를 젊어지게 할 수 있는 분자를 탐색했다. 이들은 오래된 세포와 노화 세포에서 젊은 세포를 구별할 수 있는 고처리량 세포 기반 분석법을 개발했다.

연구팀은 역노화를 일으킬 수 있는 6가지 화학 칵테일을 발견했다. 특히 연구에 참여한 하버드대 연구진은 특정 야마나카 유전자를 바이러스에 감염시켜 세포에 바이러스를 주입함으로써 세포 노화를 되돌릴 수 있었다. 쥐 실험에서 시신경, 뇌 조직, 신장 및 근육 등에서 세포 역노화가 일어났고, 수명 연장을 확인할 수 있었다.

최근에는 원숭이 실험에서도 같은 방법을 통해 시력을 개선할 수 있었다. 심지어 2023년 4월에는 원숭이의 실명을 치료하는 결과를 얻었다.

일반적으로 젊은 쥐는 늙은 쥐에 비해 시신경이 잘 회복된다. 연구팀은 일부러 젊은 쥐의 시신경을 손상한 뒤 유전적 변이를 확인했다. 연구팀은 세포 리프로그래밍 기술을 이용해 이 변이를 표적하는 약물을 개발할 수 있었다. 약물을 시신경이 손상된 쥐에게 투여해 시력이 회복되고, 근육과 뇌 조직도 건강해지는 것을 확인할 수 있었다.

이 연구가 중요한 것은 단순히 실명을 치료한 것을 넘어 안전하게 역노화가 가능하다는 사실을 증명했기 때문이다. 기존 연구에서는 종양 발생 등과 같은 여러 부작용이 나타났는데 여기에 대한 해결 방법을 찾았기 때문이다. 이미 원숭이 실험에 이어 인간에 대한 임상시험도 진행되고 있다.

이 연구에 참여한 하버드대 데이비드 싱클레어 교수는 자신의 저서 <노화의 종말>에서 이제 노화가 나이가 들면서 생기는 자연스러운 현상이라는 믿음이 더 이상 유효하지 않다고 말한다.

그는 현재 80세 안팎인 인간 수명이 머지않은 장래에 120세까지 늘어날 것으로 전망한다. 그는 또 이제는 80대가 되어도 40~50대처럼 생생하게 생활할 수 있을 거라고 전망한다. 그는 지금까지는 신체 일부의 역노화 연구가 주를 이뤘지만 이제는 전신 회춘을 위한 연구 단계에 접어들었다고도 말한다.

PART ③ 역노화 기술에 AI가 필요하다고?

현재 역노화 연구는 장수 유전자를 찾아 이를 강화하는 바이오 역노화, 세포의 생로병사를 조작하는 세포 재(再)프로그래밍, 초개인화 장기 재생, 특정 노화 유전자를 제거하거나 치환하는 유전자가위, 특정 유전자 DNA를 3D 프린팅하는 기술 등이 연구 중이다.

또, 세포 노화 지연, 좀비 세포 제거, 노화 DNA 교환, 장수 DNA 3D 프린팅, 역노화 줄기세포 재생, 초개인화 장기 재생 기술 역시 연구되고 있다.

현재까지 장수 물질로 개발돼 상용화된 것을 보면 세포 재생을 위한 니코틴아마이드 모노뉴클레오타이드(NMN) 등이 있다. 인간이 노화할수록 생성량이 급감하는 이 물질을 보충하면 노화를 억제할 수 있다. 노화 세포 제거용 피세틴, DNA 복제 증강용 텔로미어 등도 장수 물질 연구에서 중요한 분야이다.

또, 포도주에서 추출한 레스베라트롤, 당뇨약으로 개발돼 장수 효과가 발현된 메트포르민도 항노화 분야에서 주목받는 물질이다. 비만 억제제인 빅파마 등도 체중 감소를 통한 장수 물질로 전환될 수 있음이 확인되었다.

그러나 역시 앞서 소개한 야마나카 인자를 통한 줄기세포 재프로그래밍 기술이 독보적이다. 그런데 야마나카 인자는 불안정성이 심한 탓에 세포 역노화의 성공률이 낮다는 한계를 가지고 있다. 성공률을 높이기 위해서는 야마나카 인자를 구성하는 300개가 넘는 아미노산 배열을 매번 조합해야 하는데, 이는 사람이 직접 하기에는 너무 큰 비용과 시간이 필요한 일이다.

그런데 최근 AI 기술이 발전하면서 이 문제를 해결하는 새로운 방법이 급부상하고 있다.

AI를 활용해 아미노산 서열을 최적화해 야마나카 인자의 역노화 성공률을 크게 높일 수 있을 것으로 전망되기 때문이다.

이에 따라 역노화 기술 분야에 세계적인 관심이 집중되고 있다. 이미 오픈AI의 샘 올트먼이나 아마존 창업자 제프 베이조스 같은 투자자들이 역노화 연구에 막대한 투자를 진행하고 있다. 역노화를 AI를 통해 성공적으로 진행할 수 있는 날이 머지않아 보인다.

현재 역노화, 항노화 분야에 AI가 적극적으로 활용되고 있기도 하다. 한 연구에서는 AI를 활용해 노화를 일으키는 체내 작용과 싸우는 약물 후보물질들을 발견한 바 있다. 이 연구에서는 80만 개 이상의 화합물을 분석해 물질들을 추려냈고, 이들 물질들은 주변 환경의 방해에도 마치 좀비처럼 살아남아 항노화 효과를 보였다는 것이다.

제임스 콜린스 미국 매사추세츠공대(MIT) 교수 연구팀은 심층 신경망(DNN) 기반 AI 모델을 통해 섬유화, 염증, 암과 같은 노화와 관련한 작용을 억제하는 화합물 3개를 발견하여 국제학술지 <네이처 에이징>에 발표했다. 구글 딥마인드가 개발한 AI 바둑프로그램 ‘알파고’에도 쓰인 DNN은 인간의 신경망을 모방해 여러 개의 가상 신경이 방대한 자료를 축적, 분석하는 머신러닝 기법이다.

노화를 억제하기 위해서는 노화와 관련된 세포를 선택적으로 죽여야만 한다. 유전자 제어를 통해 특정 세포를 죽이는 것을 ‘아포토시스’라고 부른다. 현재까지 아포토시스를 일으키는 화합물이 몇 가지 개발됐지만 여러 단점을 가지고 있었다.

연구팀은 체내 주변 환경에 견딜 수 있는 화합물을 찾기 위해 AI를 활용했다. 먼저 심층 신경망을 통해 AI가 세포의 노화를 일으키는 활동을 예측하게 했다. 이를 통해 노화 작용을 억제할 수 있는 화합물을 선별할 수 있었다.

AI는 80만 개의 후보물질 중 3개의 후보물질을 제시했다. 이 후보물질들은 먹어서 섭취해도 항노화 작용이 유지되었으며, 적혈구를 파괴하거나 유전독성을 일으키지 않았다. 기존의 항노화 물질과 달리 주변 환경에 영향을 받지 않고 효과를 유지하는 것이 확인되었다.

PART ④ 지금까지 개발된 검증된 항노화 방법들

개인 입장에서는 역노화의 신기술이 나올 때까지 마냥 기다릴 수는 없는 노릇이다. 이미 개발되고, 충분히 검증된 항노화 방법들도 많이 있기 때문에 이 방법들을 적극적으로 활용해 노화를 늦출 필요가 있다. 지금까지 개발된 역노화, 항노화 최신 기법 몇 가지를 소개한다.

1. 고압산소요법(Hyperbaric Oxygen Therapy, HBOT)

고압 환경에서 순수 산소를 흡입할 수 있도록 도와 세포 재생을 촉진하는 방식이다. 이스라엘 텔아비브대학 연구진은 고압산소요법을 통해 텔로미어 길이를 연장하고, 노화된 세포(노화표지세포, Senescent Cell)를 제거할 수 있다는 연구 결과를 발표한 바 있다. 고압산소요법은 혈액 내 산소 포화도를 높여 조직 손상을 회복하고, 뇌 기능을 개선하며, 전신 건강을 촉진할 수 있다. 피부 조직, 근육, 장기 세포까지 노화를 되돌리는 방법이다.

2. 노화세포 제거(Senolytics)

노화된 세포는 염증을 유발하고 질병을 촉진하는데, 이를 약물을 통해 제거하는 방법이다. 노화된 세포를 제거하는 피세틴(Fisetin), 퀘르세틴(Quercetin), 나비톡신(Dasatinib) 조합을 통해 노화를 늦출 수 있다. 현재 노화 관련 질환(치매, 당뇨, 심혈관 질환) 예방과 조직 재생에 활용되고 있다.

3. 젊은 혈장 치료(Young Blood Plasma Therapy)

연구를 통해 젊은 생쥐의 혈장을 늙은 생쥐에게 주입했을 때 뇌 기능, 근력 같은 다양한 신체 기능이 회복되는 것을 확인할 수 있었다. 버클리대 연구팀은 GDF11이라는 특정 단백질이 역노화 작용을 한다는 사실을 발견해 발표한 바 있다. 혈장 기반 치료는 이미 널리 시행되고 있으며, 뇌 기능 개선, 노화 질환 예방에 활용되고 있다.

4. 케톤식이요법(Ketogenic Diet)과 단식(Fasting)

저탄수화물, 고지방 식단과 간헐적 단식을 통해 노화를 억제하는 방법이다. 하루 16시간 이상 단식하면 케톤 대사 과정에서 β-하이드록시부티레이트(BHB)라는 물질이 활성화되어 미토콘드리아 기능을 강화하고, 노화 세포 생성을 억제한다는 사실이 밝혀졌다. 케톤식사법을 너무 자주 하는 것도 해롭다는 연구 결과가 있으므로 일주일에 1~2차례 정도 시행하는 것이 바람직하다.

5. 니코틴아미드 모노뉴클레오타이드(NMN, nicotinamide mononucleotide) & 니코틴아미드 리보사이드(NR, nicotinamide riboside) 보충제 요법(NAD+ 전구체)

NAD+는 세포 에너지를 조절하는 핵심 분자인데, 나이가 들수록 감소한다는 사실이 밝혀졌다. 하버드대 데이비드 싱클레어 교수 연구팀에서는 NMN(Nicotinamide Mononucleotide)와 NR(Nicotinamide Riboside)를 보충하면 NAD+를 증가시켜 노화를 지연시키는 것을 확인했다. NMN, NR(고함량 제품)을 복용했을 때 상기 효과를 얻을 수 있다.

6. 메트포르민(Metformin) & 라파마이신(Rapamycin)

당뇨병 치료제인 메트포르민이 노화 속도를 늦추는 효과까지 가지고 있다는 사실이 발견되었다. TAME(Treating Aging with Metformin) 연구에서 노화 관련 질환을 예방하는 효과가 확인되었다. 면역억제제로 쓰이는 라파마이신도 항노화 효과가 입증되었다. 두 가지 약물 복용을 통해 세포 내 노화 신호 억제, 인슐린 감수성 향상과 같은 효과를 기대할 수 있다.

PART ⑤ 역노화, 항노화 요법 없이도 노화를 되돌릴 수 있다!

아직까지는 개발된 역노화, 항노화 요법들이 초래할 수 있는 각종 부작용이나 악영향에 관한 검증이 완벽하게 이루어진 것은 아니다.

그런 까닭에 선뜻 항노화 요법을 시도하기가 꺼려질 수도 있다. 물론, 충분히 검증이 끝난 노화 예방 방법이 있다면 신중하면서도 능동적으로 도전해야 할 것이다.

사실, 우리는 알게 모르게 역노화, 항노화 방법을 실천하고 있다. 일상에서 건강한 식습관, 생활습관을 지키는 것은 노화를 예방하는 데 적지 않은 역할을 한다.

유전자가 거의 일치하는 일란성 쌍둥이가 서로 떨어져 살았을 때 둘의 수명 차이가 나는 것, 때로는 큰 수명 차이가 생기는 것은 이런 역노화, 항노화 방법을 어느 정도, 얼마나 꾸준히 실천했느냐와 밀접한 관련이 있다.

그렇다면 지금까지 노화 연구를 통해 밝혀진, 일상생활 속에서 우리가 실천할 수 있는 항노화, 역노화 방법에는 어떤 것이 있을까?

1. 담배를 끊어라

흡연자가 담배를 끊는다면 적어도 10년 이상 오래 살 수 있다. 흡연은 심장병에서 폐질환에 이르기까지 많은 질병을 일으키는 직접적인 원인이다.

장수 유전자의 유무에 따른 흡연과 수명의 상관관계를 연구한 캘리포니아대 모건 레바인 교수는 흡연에도 수명이 크게 줄지 않는 장수 유전자를 가진 사람이 있지만, 이 유전자를 가졌다고 해도 흡연의 해악에서 완전히 벗어날 수 없다고 말한다. 그는 평균적으로 흡연자의 수명은 비흡연자에 비해 10년이나 짧다는 사실을 미루어 보았을 때 아무리 장수 유전자를 가졌다고 해도 자신의 건강을 흡연에서 완벽하게 지킬 수는 없다고 말한다.

2. 술을 끊거나 조금 마신다

체내로 들어온 알코올은 세포의 유전자를 손상하고 간에 염증을 일으킨다. 이를 막고 싶다면 여성의 경우 하루에 와인 한 잔, 남성의 경우 하루에 와인 두 잔을 넘게 마셔서는 안 된다. 금주하는 것만으로도 수명을 크게 늘릴 수 있다. 연구에 따르면 매일 술 한 잔 정도를 마셨을 때는 수명이 두 달 반 정도 줄 뿐이지만, 일주일에 35잔 이상을 마신다면 약 2년의 수명이 단축될 수 있다.

3. 꾸준히 운동을 실천한다

운동은 근육을 유지하고, 심폐 기능을 높여 노화를 예방한다. 연구에 따르면 적절한 근력 운동을 실천했을 때 텔로미어 길이가 짧아지지 않고 계속 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 주 3회의 근력 운동과 매일 40분 정도의 저강도 유산소를 실천하기 바란다.

4. 충분하게 깊게 자야 한다

충분하고도 깊은 수면은 낮 동안 손상된 세포를 복구하고, 노화를 예방한다. 스탠퍼드대 연구진은 체내 멜라토닌 수치가 낮은 사람은 노화 속도가 빠르다는 사실을 밝혀냈다. 노화 예방 효과를 보기 위해서는 7시간 이상 자야 하며(8시간 이상 자는 것은 오히려 좋지 않다), 자는 동안 깊은 수면이 이루어져야 한다. 잘 자지 못하거나 깊은 수면을 취할 수 없다면 당장 수면 전문의를 찾아 해결해야 한다. 자기 전 침실에서 블루라이트를 완전히 차단하고(자동 열림 암막 커튼 등을 이용해 완벽하게 빛이 차단된 침실을 만들 것), 수면 중 침실 온도를 18~20도 정도로 유지하고, 습도 유지에도 신경을 쓴다. 낮 동안 야외 활동이나 일광욕, 멜라토닌 보충제(천연 제품) 복용을 통해 멜라토닌 분비 체계를 정상화하는 노력이 필요하다.

5. 오메가-3 지방을 충분히 섭취한다

스페인 델마 의학연구소의 연구 결과에 따르면, 65세 이상 노인의 혈중 오메가-3 농도를 높이면 기대수명이 5년까지 길어질 수 있다. 또 다른 연구에서는 혈중 오메가-3 수치가 가장 높은 노년기 성인은 사망 위험이 낮은 것이 확인되었다.

붉은 고기나 가공육의 섭취를 줄이고, 생선 섭취를 늘리자. 통곡물, 과일, 채소와 같은 복합탄수화물을 섭취하자. 연어, 고등어, 정어리에 함유된 오메가-3는 활성산소 분자가 세포를 손상시키는 것을 막아준다.

6. 체중 관리에 신경 쓴다

연구에 따르면, 과체중인 사람은 표준 체중보다 1kg 증가할 때마다 평균 2개월 정도 수명이 줄어든다. 또, 비만인 사람은 정상 체중인 사람과 비교해 약 2~5년 정도 더 일찍 사망한다. 특히, 고도비만인 사람은 정상 체중을 유지하는 사람에 비해 수명이 최대 14년 단축될 수 있다.

최근 가장 장수하는 체중 상태는 어느 정도인지에 관한 연구가 발표되고 있다. 지나치게 체중이 적게 나가는 사람 역시 수명이 짧을 수 있다. 기존 지침은 BMI가 18.5~22.9 사이면 정상 체중, 23.0~24.9 사이면 과체중, 25.0 이상이면 비만으로 분류된다.

그러나 최근 연구에서는 BMI가 21.9~27.9인 사람의 사망률이 가장 낮았다. 2015년 연구에서는 한국인 최적 BMI는 18.5~24.5인 것으로 나타났다. 하지만 이보다 조금 더 살이 찐 사람이 오래 산다는 몇몇 연구 결과도 존재한다. 이 논란에 대해서는 섣불리 단정할 것이 아니라 향후 정확한 연구 결과를 확인해볼 필요가 있다.

7. 소식하라

조금 부족하다 싶게 먹어야 오래 살 수 있다. 쥐를 대상으로 한 연구에서 칼로리를 30% 제한했을 때 수명이 눈에 띄게 늘었다. 또 붉은털원숭이를 대상으로 한 연구에서도 먹이 투여를 줄이면 몇 년 이상 더 생존하는 것을 확인했다. 물론 지나치게 체중이 적게 나가거나 영양 부족이 일어나지 않는 선에서 칼로리 제한을 실천해야 한다.

8. 호르몬 분비가 정상적으로 이루어질 수 있도록 노력한다

성장호르몬 분비가 줄면 뼈가 약해지고, 근육이 줄어든다. 중년 이후 남성호르몬이 지나치게 높으면 노화가 빨라질 수 있다. 중년 이후 여성호르몬이 줄어들면 피부 노화, 골다공증, 심혈관계 질환 위험성이 증가한다. 또 멜라토닌 수치가 감소하면 수면의 질 저하로 인해 노화 시계가 빨라질 수 있다. 최근 이를 해결하기 위한 호르몬 요법이 널리 활용되고 있으므로 적극적으로 시도해 볼 필요가 있다.

9. 스트레스에 적극적으로 대응하라

심한 스트레스는 혈압을 높여 심혈관에 부담을 주며, 노년 혈관 사망 사고를 일으키는 주범이다. 스트레스로 인해 장내 마이크로바이옴이 파괴될 수 있고, 이로 인한 유익균 감소는 장기적으로 수명을 단축하는 원인이 될 수 있다.

스트레스 호르몬은 면역계를 억제하기 때문에 노년기에는 감염병으로 인한 사망 원인으로 작용한다. 또 스트레스로 인해 발생하는 활성산소가 심뇌혈관질환, 자가면역질환을 유발하며, 심지어 암을 일으키는 원인으로 작용할 수 있다. 노화를 늦추고, 되돌리기 위해서는 스트레스부터 근절해야 한다.

10. 발전하는 노인의학, 역노화 의학 기술을 적극적으로 수용하라

현재 노인의학, 역노화 의학 분야는 눈부신 발전을 하고 있다. 그리고 이 분야에 정통한 노인의학 전문의, 역노화 의학 전문가도 속속 등장하고 있다. 여러 채널을 통해 충분히 검증한 후 이런 전문가의 도움을 받는 것도 좋다. 특히 노인의학 전문의와 함께 한다면 지나친 영양요법을 줄일 수 있고, 충분히 검증된 역노화 기술을 추천받을 수도 있다. 또 각종 바이오마커의 확인을 통해 자신의 노화 상태를 과학적으로 평가받을 수 있으니 적극적으로 활용하는 지혜가 필요하다.