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Wnt signailing pathway, stem cell niche and aging

Wnt signailing pathway, stem cell niche and aging서론Wnt는 분비성의 lipid-modified glycoprotein의 한 family로써, metazoan에서 진화적으로 잘 보존되어 있으며 동물의 발생과 질병에서 중요한 역할을 수행한다고 알려져 있다.발생과정에서 tissue patterning, cell proliferation, migration, polarity, gene expression 과 같은 일련의 사건들을 조절하며 ADDIN EN.CITE Logan200411117Logan, C. Y.Nusse, R.Department of Developmental Biology, Beckman Center, Howard Hughes Medical Institute, Stanford University, Stanford, CA 94305, USA. cylogan@cmgm.stanford.eduThe Wnt signaling pathway in development and diseaseAnnu Rev Cell Dev BiolAnnu Rev Cell Dev Biol781-810202004/10/12AnimalsCell Nucleus/physiologyCytoplasm/physiologyDisease/*etiology*Embryonic DevelopmentGene Expression Regulation/geneticsGlycoproteins/genetics/physiologyHumansIntercellular Signaling Peptides and Proteins/genetics/*physiologyNeoplasms/etiologyProtein TransportProto-Oncogene Proteins/genetics/physiologySignal Transduction/*physiologyWnt Proteins20041081-0706 (Print)1081-0706 (Linking)15473860http://www.ncbiue, skin, liver, muscle, blood, eye, brain 등의 거의 모든 신체 조직에 adult stem cell이 존재하고 있음을 밝혔다. 이러한 adult stem cell은 주변환경과의 끊임없는 상호작용을 통해 그들의 self-renew, proliferation, differentiation의 과정을 조절하고 있는데, 이러한 주변환경을 통틀어 stem cell niche라고 한다. Stem cell niche의 구성요소로는 stem cell주변의 tissue cells, extracelluar substrates을 들 수 있다. 최근 stem cell niche와 wnt signaling과의 상호작용을 보여주는 많은 연구들이 수행되었다.이번 review에서는 wnt signal과 aging과정 동안의 stem cell niche의 관계에 초점을 맞추어 보고자 한다.본론Wnt signaling pathway척추동물에서 wnt signailing pathway는 크게 canonical wnt와 noncanonical wnt의 두 가지 group으로 나눌 수 있다.Canonical wnt signaling에서는 cytosolic β-catenin이 중요한 위치를 차지한다. 자극이 없을 때, cytosolic β-catenin은 Axin, APC, GSK3β 등으로 이뤄진 degradation complex에 의해 인산화 되며, 인산화된 β-catenin은 ubiquitination과정을 거쳐 분해된다. Wnt 단백질이 wnt receptor인 frizzled (Fzd) 그리고 co-receptor인 LRP5/6와 binding하게 되면 G-protein의 일종인 disheveled (Dvl)가 활성화 되고 이로 인해 Axin의 활동이 억제되어 β-catenin이 degradation complex에서 분리된다. 결국 세포질에 축적된 β-catenin은 nuclear translocation 하게 되는데, 이렇게 이동한 β-catenin은 (Electronic)0264-6021 (Linking)20226003http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=PubMed&dopt=Citation&list_uids=20226003BJ20091866 [pii]10.1042/BJ20091866eng3.Wnt 와 Stem cell nicheNeurogenesis란 nervous system에 새로운 neuron이 생성되는 과정을 말한다. 지난 수 십 년간 adult brain은 변하지 않는 단단한 구조라는 인식이 지배적이었으나, 최근 연구결과들에 의하면 adult brain역시 매우 dynamic하게 변화하는 구조라는 인식이 대두되었다. 특히 포유류 brain의 lateral ventricle의 subventricular zone (SVZ) 그리고 hippocampal dentate gyrus의 subgranular zone (SGZ) 에서 일군의 neural stem cell 집단이 발견되었고, 이들이 neural plasticity와 degenerating neuron의 교체에 중요한 역할을 하고 있음이 알려지게 되었다. 그리고 많은 연구들을 통해 이들 stem cell 집단이 그들을 둘러싸고 있는 stem cell niche (neurons, glial cells, microvessle, ECM 등) 를 통해 많은 신호들을 주고받고 있으며, 이를 통해 maintenance, proliferation, neural fate commitment가 조절되고 있음이 확인되었다 ADDIN EN.CITE Kazanis200936363617Kazanis, I.Department of Pathology, University of Cambridge, Tennis Court Road, Cambridge, CB2 1QP, UK. ik255@cam.ac.ukThe subependymal zone neurogenic niche: a bea로 작용할 수 있다는 사실 ADDIN EN.CITE ADDIN EN.CITE.DATA 6, Aβ가 wnt signaling의 inhibitor로 작용하는 Dickkopf1의 발현을 증가시킨다는 결과 ADDIN EN.CITE ADDIN EN.CITE.DATA 7, 그리고 brain 발생과정 동안 wnt/β-catenin signaling이 직접적으로 proneural gene의 expression을 유도 한다는 결과들로 ADDIN EN.CITE ADDIN EN.CITE.DATA 8 비추어 볼때, neural stem cell의 분화과정에 있어 주변환경요인으로써 Aβ의 역할이 매우 중요하다고 할 수 있다.노화가 진행되면서 근육에 존재하는 muscle stem cell (satellite cell) 의 기능이 감소한다고 알려져 있다 ADDIN EN.CITE ADDIN EN.CITE.DATA 9. 이러한 muscle stem cell의 기능 감소는 aged individual에서 근력감소와 부상 시 느린 회복의 한 가지 원인으로 작용할 수 있다.하지만 많은 연구들에서 aged muscle이 youthful systemic environment에 노출되었을 때, muscle regeneration이 향상될 수 있음이 확인되었다 ADDIN EN.CITE ADDIN EN.CITE.DATA 9. 또한 parabiotic pairing 실험에서 aged mice를 young mice와 heterochronic pairing하면, isochronic pairing과 비교했을 때 myogenic progenitors의 proliferation이 증가하였고 muscle regeneration역시 더욱 향상되는 결과를 확인 할 수 있었다 ADDIN EN.CITE ADDIN EN.CITE.DATA 10. 위 실험에서 사용한 동물에서 wnt signaling에 관련된 분자들을 살펴보았더니, aged muscle stem cell에서 active GSK3β는 감소, active β-cat역할을 하는 wnt signaling pathway는 앞으로 stem cell therapy에 있어 시사하는 점이 크다고 생각된다. 현재의 stem cell therapy는 치료하고자 하는 부위에 단순히 stem cells을 넣어주는 수준을 벗어나지 못하고 있다. 하지만 이러한 치료방법은 young individuals에서는 좋은 효과를 보일지 모르나, degenerative diseases의 많은 수를 차지하는 aged individuals의 치료에서는 큰 효과를 보이지 못할 수 있고, 이것은 aging과정 동안 stem cell niche가 변하는 것이 주요한 원인일 수 있다. 때문에 앞으로의 stem cell therapy에 있어서 단순히 stem cell을 주입하는 방식에서 벗어나 stem cells을 둘러싼 환경조건에 적극적으로 개입하려는 노력이 필요하다고 생각된다.참고문헌 ADDIN EN.REFLIST 1Logan, C. Y. & Nusse, R. The Wnt signaling pathway in development and disease. Annu Rev Cell Dev Biol 20, 781-810, doi:10.1146/annurev.cellbio.20.010403.113126 (2004).2Arnold, S. J. & Robertson, E. J. Making a commitment: cell lineage allocation and axis patterning in the early mouse embryo. Nat Rev Mol Cell Biol 10, 91-103, doi:nrm2618 [pii]10.1038/nrm2618 (2009).3Sethi, J. K. & Vidal-Puig, A. Wnt signalling and the control of cellular metabolism. Biochem J 427, 1-17, doi:BJ20091866 [pii]10.1042/BJ20091866 (2010).4Kazanis, I. The s

의/약학| 2010.07.05| 4페이지| 1,500원| 조회(429)

stem cell, 연구, wnt, aging, stem cell niche

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산화적 스트레스와 노화

Oxidative Stress and Aging- Oxidative stress defence와 Aging -고대에서 현대까지 젊음을 유지하는 것은 수많은 사람들의 염원이었다고 할 수 있다. 그렇기에 왜 늙느냐는 질문은 과거에서부터 현재까지 많은 사람들에 의해 던져졌던 질문일 것이다. 지금으로부터 100여년 전에 처음으로 metabolic rate이 높은 생물은 그렇지 않은 생물보다 life span이 더 짧을 것이라는 생각이 대두하였다. ‘the rate-of-living hypothesis’가 등장한 것이다. 그리고 이것은 1950년대 중반, Denham Harman에 의해 세포 내에서 자연적으로 oxygen radical이 생성되며 이것이 나이가 듦에 따라 축적되어 damage로 작용한다는 ‘free-radical hypothesis of aging’으로 발전하게 된다 (Harman, 1957).‘free-radical hypothesis of aging’은 결국 radical에 의한 oxidative stress가 aging의 주요 원인이라는 것인데, 지금까지의 연구들을 통해서 이러한 oxidative stress를 일으키는 주요 요인이 바로 reactive oxygen species (ROS)라는 것이 이미 잘 알려져 있다. ROS는 크게 super oxide, hydroxyl oxide 등과 같은 free radical oxidant 그리고 hydrogen peroxide, siglet oxygen과 같은 non-radical oxidant로 구분 할 수 있다. 생체 내에서는 자연적인 대사과정의 산물로서 ROS가 생성되게 되는데 in vitro의 1-2%보다는 낮은 수준이지만 in vivo에서 대략 0.2% 이상의 산소가 ROS로 전환된다고 한다. 하지만 이정도 수준 역시 분명 무시할 수 있는 수준의 양은 아니다 (Balaban et al. 2005).생체 내에서 생성되는 ROS의 10%정도는 NADPH oxidase나 NO synthase등을 통해trnasformation, smooth muscle의 relaxation, 면역반응 등에 있어서 중요한 역할을 한다 (Droge, 2002). 하지만 나머지 90%는 정상적인 대사과정의 by-product로서 생성되며 (Balaban et al. 2005), 세포내 protein, lipid, nucleic acid 등을 산화시킨다. 이러한 ROS가 바로 oxidative stress의 주범이라고 생각된다.이렇게 생성된 ROS는 분명 생명현상에 필수적인 역할을 담당하기도 하지만, 세포내 여러 가지 물질들을 손상시킨다. 때문에 진화적인 관점에서 보았을 때, 생물이 생존을 위해서 ROS를 제거할 수 있는 방법을 찾은 것은 당연한 결과라고 생각된다. 이를 위한 방법을 크게 다음의 다섯가지로 나누어 볼 수 있다.첫 번째로, 제어되지 않는 ROS의 생성을 최소화 하는 방법이다. ROS 생성의 주요 장소인 mitochondria의 membrane의 구성이나 어떤 조직에 있느냐, 혹은 나이가 어떤지에 따라 ROS 생성에 차이가 생긴다. 이때 산소 소모와 ATP generation의 uncoupling을 증가시키면 ROS의 생성은 감소하고 대신 열로의 발산이 증가하게 된다 (Hulbert et al. 2007).두 번째는 enzyme을 통한 ROS의 제거이다. 이미 많은 종류의 ROS scavenging enzyme들이 잘 알려져 있다. SOD는 superoxide anion을 hydrogen peroxide와 siglet oxygen으로 바꾸고, caltalase와 glutathione peroxidase는 hydrogen peroxide를 물로 전환시켜 ROS로부터 생체를 방어하는 역할을 한다.세 번째는 antioxidant compounds를 통한 ROS 방어 기작을 생각해 볼 수 있다. 이들은 생체에서 합성되기도 하고 음식을 통해 섭취할 수도 있다. endogenous compound로는 intra-cell thioredoxin system, ubiquinone, oxidant로는 vitamine E, carotenoid와 같은 물질들을 들 수 있다. 특히 vitamine E와 같은 물질은 siglet oxygen의 제거나 lipid peroxidation을 막는데에 중요한 역할을 한다는 것이 이미 잘 알려져 있다 (Catani et al. 2008).네 번째는 구조적인 저항성을 갖는 것이다. 중요한 역할을 수행하는 분자들은 ROS에 대해 저항성을 지닌다는 것이 알려졌는데, 이는 amino acid나 fatty acid의 구성성분 차이에 의한 결과이다. 이러한 차이가 조직간, 개체간, 종간에 oxidative stress에 차이가 생기는 주요한 원인 중 하나로 생각된다 (Hlbert et al. 2007).생물체는 위에서 언급한 많은 방식들을 통해 ROS로부터 신체를 보호하고는 있지만 그럼에도 불구하고 여전히 많은 oxidative stress들이 발생하고 있다. 이러한 damage로부터 생체를 보호하기 위한 마지막 방법은 방어는 damage를 받은 molecule을 제거하거나 고치는 것이다. 이러한 방법에는 DNA, protein, lipid 모두가 속해 있지만 아직 이러한 것들이 어떤식으로 이뤄지는지에 대해서는 상당부분 연구해야 할 과제로 남아있다.생물체는 위에서 말한것과 같이 다양한 방법들로 ROS를 제거하고 oxidative stress를 줄이려고 하고 있지만, 그럼에도 불구하고 100%의 ROS를 제거할 수 있는 것은 아니다. 그렇다면 이러한 ROS가 정말로 aging에 있어 중요한 역할을 담당하고 있으며 또한 aging이 삶의 과정동안 축적된 oxidative stress의 결과라고 볼 수 있는 것일까.많은 연구들에서 oxidative stress, senescence, life span간의 관계에 대해 밝히고자 하였다. 그 결과 이들 간에 많은 연관관계가 있음이 상당부분 밝혀지게 되었다. 특히, ROS에 의한 oxidative stress를 최전방에서 방어하기 위한 enzymatic defence기작에서 중tivity를 감소시켰을 때, oxidative stress에 대한 감수성이 증가하고 life span이 짧아지는 결과를 얻었다 (Machay & Bewley, 1989). 이러한 연구결과들은 catalase나 SOD의 기능을 높이거나 overexpression 하였을 때에는 수명을 연장시킬 수도 있을 것이라는 가능성을 보여주었고, 실제로 몇몇 종류의 생물에서는 실제로 life span이 증가하는 결과를 얻을 수 있었다. 하지만 이러한 결과들만 가지고 oxidative stress가 노화나 life span의 결정적인 인자라고 할 수는 없을 것이라고 생각되어 진다. 왜냐하면, Drosophila에서 긍정적으로 나온 결과가 다른 종의 생물에게서는 적용이 되지 않기도 하고, 또한 같은 Drosophila에서도 strain이 어떤 것 인지에 따라 life span이 증가하기도, 또는 영향을 받지 않기도 했기 때문이다. 특히나 Drosophila의 life span에 영향을 준 SOD의 overexpression은 motor neuron에 제한적이었다 (Parkes et al. 1998) 라는 연구 결과는, organ에 따라 SOD와 같은 항산화 효소의 효과가 동일한 것이 아니고 다를 수 있다는 점을 시사한다.그렇다면 음식물의 형태로 섭취되는 여러 가지 antioxidant가 노화를 늦추고, lifespan을 증가시킬 수 있다고 할 수 있을까. C. elegans (Melov et al. 2000)나 Drosophila (Magwere et al. 2006)에서는 이러한 antioxidant들이 lifespan을 증가시킬 수 있음을 보였다. 하지만 이보다 고등한 생물인 mice에서의 결과를 살펴보면 antioxidant가 어떤 경우에는 lifespan을 증가시킬 수 있지만 이것이 oxidative stress를 감소시켜 lifespan을 증가시킨다는 증거를 얻을 수는 없었다 (Selman et al. 2008). 이것들 외에도 많은 연구결과들을 보았을 때, 분명 an은 분명해 보인다. 하지만 이러한 실험들 중에는 단일 물질이 아닌 total extract를 대상으로 한 실험들이 상당부분 있기 때문에, 이것이 특정 물질에 의한 단일 효과인지 아니면 여러 가지 물질들에 의한 synergic effect인지 구분하기가 어렵다는 단점역시 제기되어 왔다. 또한 이러한 antioxidant는 그 자체로 metabolite로 작용하기 때문에 과도한 antioxidant는 정상적인 metabolism에 분명 어떤 방해를 일으키는 요인으로 작용할 것이라고 생각되어 진다. 이미 수많은 연구들에서 antioxidant의 과다한 섭취는 수명을 연장시키는 효과 보다는 오히려 여러 가지 질병의 발병을 높일 수 있음이 밝혀진 상태이다. 즉, antioxidant는 oxidative stress에 있어 중요한 역할을 하기는 하지만, 무조건 많다고 좋다기 보다는 balance를 유지하는 것이 더욱 중요하다고 생각되어진다.노화를 설명하기 위해 많은 연구들로부터 수백 가지의 이론들이 제기되었다. 그중에서도 oxidative stress는 노화를 설명하는 중요한 축 가운데 하나이며, 또한 많은 연구자들 사이에서 지지를 받고 있다. 분명 많은 연구결과들을 보았을 때, ROS를 통한 oxidative stress는 노화의 중요한 원인 중 하나임이 틀림없는 것 같다. 하지만 아직 ROS가 노화의 원인인지 아니면 노화의 결과로서 중요한 것인지에 대해서는 이견이 많은 것이 사실이다. 앞에서도 언급했듯이 ROS가 항상 신체내에서 부정적인 역할만을 수행하는 것이 아니고, 세포의 증식, cell signaling, 면역반응 등에서 필수적인 역할을 담당하고 있다. 그리고 이미 규칙적인 운동이 lifespan을 증가시키는데 긍정적인 기여를 한다는 것이 알려져 있는데, 이 역시 규칙적인 운동으로 인한 ROS 증가가 ROS scavenging system을 더욱 강화시키는 positive feedback으로 작용하기 때문이라는 것이 잘 알려져 있다. 이처럼 ROS에 의한 oxd다.

자연과학| 2009.06.29| 4페이지| 1,000원| 조회(603)

노화, 생물, ROS, oxidative stress, 산화적 손상

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내 의자를 돌려주세요

내 의자를 돌려주세요- 김성중 -내가 이 이야기를 접하게 된 것은 정말 우연찮은 기회였다. 어디선가 (아마도 신문이 아니었을까 싶다) 이 이야기가 어떤 상인가를 수상했다는 내용을 얼핏 보았고, 자주 가는 인터넷 사이트에 이 짧은 소설이 올라와 있어 보게 되었고, 내 눈길을 끌게 되었다. A4용지 아홉 페이지 분량의 이 소설은 다른 소설들과는 좀 다른 것 같다. 내가 소설과 같은 글들을 많이 읽는 편은 아니지만, 그래도 인간과 의자가 주인공인 소설은 처음 보았고, 흥미로움을 느낄 수 있었다.대략적인 줄거리를 먼저 살펴보면, 번역 아르바이트를 해서 생계를 꾸려나가는 주인공이 어느 날 구립도서관에 가게 된다. 그곳에서 그는 팔걸이가 높고 등받이가 깊숙한, 베이지색 격자무늬의 안락해 보이는 의자에 앉게 된다. 그러자 그 의자가 처음으로 주인공에게 말을 걸게 된다. 그리고 주인공은 이 수다스런 의자의 이야기를 듣다가 의자가 하는 말을 받아적으면 좋겠다는 생각을 하고, 의자의 이야기를 듣고 이를 글로 받아 적기 위해 주인공은 도서관으로 향하게 된다. 하지만 언젠가부터 이들 사이가 삐걱거리기 시작하고, 결국 주인공은 의자를 떠나버리게 된다. 그리고 도서관은 리모델링 과정을 거치게 되고 그 도중 의자는 사라져 버리고 주인공은 자신에게 처음으로 말을 걸어 주었던 그 의자를 그리워한다는 내용이다.이 짧은 소설을 읽으면서 나는 현대 사회에서 흔히 문제시 되고 있는 ‘군중 속의 고독’ 이라는 생각을 언뜻 하게 되었다. 언제부터 인지 모르겠지만, 우리 사회는 이러한 현상들이 사회적인 문제로 대두되기 시작하였고, 왕따, 히키코모리 같은 용어들이 빈번하게 사용되고 있다. 이러한 현상들은 어떻게 보면 개인이 집단속에서 소외되어 나타나는 현상이라고 생각할 수 있다. 내가 소설을 보면서 느끼기에 주인공은 외부 세상과 제대로 된 소통을 하지 못하는 인물이라고 생각된다. 일단 그는 평범한 사람들과는 달리 의자와 소통을 할 수 있다. 반면 소설 안에서 주인공이 일반적인 사람들과 소통하는 장면은 등장하지 않는다. 그가 다른 사람들과 소통하는 장면은 세 군데가 나오는데, 첫 번째 장면인 포장마차에서 그는 철저히 관찰하는 사람으로만 보여진다. 또 그가 직접 다른 사람과 이야기 하는 장면에서 그와 이야기를 하는 사람들은 모두 정상적인 사람들이 아닌, 그들만의 세상에 같혀있는 사람들이다. 이러한 내용은 글 안에서도 발견 되는데, 주인공은 그 스스로가 수개월째 다른 사람들과는 이야기를 하지 않고, 의자와만 이야기를 하고 있다고 스스로 밝히기도 한다.의자와 주인공의 이러한 관계는 주인공에 의해 파국을 맞게 된다. 언젠가부터 인지 의자가 하는 이야기에 주인공이 불만을 느끼기 시작했고, 주인공은 의자의 이야기를 무시하고 자신의 이야기를 쓰기 시작한다. 그리고 그러한 과정을 통해 의자를 무시하면서 오히려 통쾌함을 느끼기도 한다. 그리고 결국 의자가 던진 한마디 말에 흥분하여 의자를 박차고 나가버린다. 하지만 이 순간을 나는 오히려 긍정적으로 바라보고 싶다. 주인공은 구립 도서관을 나가는 순간 자신을 감싸고 있던 얇은 막이 찢어지는 소리를 들었다라고 묘사하고 있다. 이 장면은 아마도 나 자신만의 세계를 뚫고 세계와 소통하기 시작했음을 의미하지 않을까? 이 날 이후로 주인공은 더 이상 의자들과 대화하지 못하고 일상적인 삶을 영위하게 된다. 하지만 그 이후에 주인공은 도서관의 그 의자를 그리워하는 모습을 보여준다. 세계와 소통하기 시작한 주인공이 왜 예전의 자신만의 세계에 있을 때 말을 걸어 주었던 그 의자를 그리워 하는지 잘 이해는 되지 않는다. 다만 어림잡아 추측해 보건데, 다시 세계와 소통하기 시작했어도 여전히 어떤 어려움이 있다 라는걸 말해 주는 건 아닐까? 그럼에도 불구하고 다시 의자와 소통하지 못하는 것은, 예전의 자신으로 돌아가고 싶은 유혹이 있지만, 인간은 사회적인 동물이기 때문에 나 홀로는 존재하기 힘들다 라는걸 의미하는 것이 아닐까 싶다.

독후감/창작| 2008.11.14| 2페이지| 1,000원| 조회(223)

의자, 내 의자를 돌려주세요, 내 의자

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노화와 인간수명 그 한계는? - somatic genome측면 에서 바라본 노화

인간 수명, 그 한계는?- Somatic Genome의 측면에서 바라본 인간수명 -수십 세기 동안 수없이 많은 인간들은 주어진 인간의 수명에서 자유롭길 희망했다. 진시황이 불로불사를 위해 동남동녀를 배에태워 불로초를 찾아오라고 시켰다는 이야기는 널리 알려진 이야기 일 것이다. 그리고 기원전 2000년전 메소포타미아 지방에서 쓰여진 길가메쉬 서사시(Epic of Gilgamesh)역시 수명의 한계에서 벗어나고 픈 인간의 욕망에 대해 다루고 있다(옆의 사진 - 길가메쉬 서사시가 쓰여진 점토판). 간단하게 그 내용을 살펴보면 메소포타미아의 우르크(Uruk)라는 지방에 길가메쉬라는 왕이 살았다. 그는 저주로 인해 아끼던 친구를 잃은뒤 죽음에 두려움을 느껴, 불로불사를 위한 여행을 떠나지만 결국 인간에게 있어 죽음이란 피할 수 없는 운명임을 깨닫고 이를 받아들이고 현왕이 되어 백성을 다스린다는 내용의 이야기 이다. 이러한 예는 비단 길가메쉬 서사시 뿐만이 아니라 수세기동안 서양의 연금술에서 만들고자 했던 엘릭서(elixir)나 현자의 돌(Philosopher`s Stone), 그리고 동양에서 연단술을 통해 만들고자 했던 불로불사약. 이러한 모든 것들은 사람들이 얼마나 죽음의 손길로부터 피해가고 싶었는지를 보여주는 단적인 예일 것이다. 그리고 현대에 들어 눈부신 과학기술의 발전과 더불어 anti-aging, 즉 노화방지를 위한 노력은 그 어느 때 보다도 활발하게 진해되고 있는 중이다.하지만 이에 대한 반대급부로 인간 수명의 증가에 대해 회의적인 시각으로 바라보고 있는 사람들 역시 많이 있는 것이 사실이다. 특히 이들 중에는 주류 과학자를 대표하는 사람들이 대거 포진하고 있어, 회의론자들의 주장에 힘을 실어주고 있다. 이러한 사람들 중에 하나로 S. Jay Olshansky박사를 들 수 있다. 그는 그의 논문에서 인간수명의 증가와 그에 따른 노인 정책에 대해 다루었는데, 미국의 경우 태어나는 신생아는 향후 85년, 그리고 현재 50세인 사람은 앞으로 35년의 기대수명을 가일 것이라고 주장하였다. 그러면서 앞으로 노인 정책을 다루는데 있어, 인간의 최대수명에 초점을 맞추는 것 보다는 정해진 수명 내에서 늘어나는 노인인구에 초점을 맞추어 정책을 세우는 것이 옳은 일이라고 주장하였다.) 이 외에도 많은 과학자들이 인간 수명의 증가에 대해서 회의적인 입장을 나타내고 있지만 이들의 많은 주장들은 단순히 과거에서부터 지금까지의 통계적인 수치와 같은 것들을 바탕으로 결론내린 것일 뿐, 실제로 실험적으로 증명되지 않았다는 점에서 문제가 있다고 할 수 있다.이처럼 현재 과학계에는 인간 수명과 관련하여 회의적인 관점과 낙관적인 관점이 공존하고 있는 중이다. 하지만 최근의 많은 연구 결과들은 마냥 회의적인 시각으로만 바라볼 필요가 없다는 것을 깨닫게 해준다. 이러한 연구결과들은 크게 두 가지 사실을 지지하고 있는데, 첫 번째로 ‘인간의 수명은 유연하다(Lifespan is flexible).’는 것이고 두 번째로 ‘특정 조건하에서 수명은 자연에서의 평균보다 높을 수 있다(Lifespan can range for above the natural average under certain conditions).’는 것이다. 그럼, 이러한 내용을 지지하는 증거들을 살펴보도록 하겠다.오른쪽의 그림은 19세기 Benjamin Gompertz라는 사람에 의해 작성된 인간수명 곡선이다. 그림에서 보는것과 같이 야생(Wild)에서는 포식자나 다른 그 밖의 위협 등에 의해 나이에 상관없이 일정하게 죽어나가기 때문에 사망률과 나이 간에 큰 차이를 보이지 않는다. 하지만 인간과 같이 보호된 환경(Protected)에서 성장하는 생물의 경우 나이가 점점 들어 갈수록 사망률역시 급격하게 증가함을 알 수 있다. 그리고 이러한 개념은 최근까지도 의심 없이 받아들여지던 내용이다. 하지만 최근의 연구결과들은 과연 이러한 생각이 옳은 것인지 하는 의문을 불러일으키고 있다. 그러한 의문을 불러일으키는 많은 논문들이 있는데, 그중 C.elegans(꼬마선충)로 실험한 실험을 살펴보자.ans의 생존률(왼쪽)과 사망률(오른쪽)을 나타낸 그래프 이다. 여기서 흥미로운 것은 그래프를 보면 알 수 있듯이 처음 20일 정도 까지는 생존률이 급격하게 감소하지만 오히려 40일 정도를 넘어가게 되면 생존률이 큰 차이를 보이지 않음을 알 수 있다. 이것은 사망률로 변환시켰을 때, 더욱 확실하게 나타나는데, 앞서 말한 것과 마찮가지로 처음 20일 정도는 사망률이 Gompertz가 말한 것과 같이 기하급수적으로 증가함을 알 수 있다. 하지만 그 이후에는 Gompertz의 주장과는 달리 오히려 완만한 수준의 사망률을 보이고 있음을 알 수 있다.)두 번째 증거로써 growth, energy metabolism, reproduction, nutrient sensing등에 관여된 pathway를 조절함으로써 수명을 증가시킬 수 있다는 실험들이 있다. 그 중 한 예로써, Kenyon,C 그룹에서 C.elegans를 사용한 실험이 있는데, 이 실험의 내용을 간략하게 살펴보기로 하자. 왼쪽의 그림은 C.elegans의 gonad를 나타낸 그림이다. 이중 Z1과 Z4 cell은 somatic gonad를 만들어 내는 cell이고 Z2와 Z3는 germ line을 만들어 내는 cell이다. Kenyon,C 그룹에서는 이들 gonad cell을 제거한 뒤 사망률을 관찰하는 실험을 하였는데, 그 결과가 매우 주목할 만 한데, 실험 결과부터 간략하게 말하면 Z2와 Z3 gonad를 제거한 경우 수명이 최대 60%까지 증가함을 관찰 할 수 있었다. 이는 인간으로 환산해 보았을때 500세에 달하는 놀라운 수치이다. 왼쪽 그림을 보면 더욱 확실하게 알 수 있는데, 동그라미로 나타난 부분이 Z1~Z4의 gonad를 나타내고 동그라미안에 X표로 표현된 부분은 그곳에 위치한 cell을 제거했다는 의미이다. 재미있게도 Z1과 Z2를 제거한 경우와 Z1부터 Z4까지 모두 제거한 경우는 그렇지 않은 대조군과 비교해 보았을 때, 수명에 영향을 주지 않는 것처럼 보인다. 하지만 Z2와 Z3, 즉, g 수 있는데, 빨간색으로 표현된 그래프를 보는 것과 같이, 수명의 증가에 있어 유의한 수준의 증가를 보임을 알 수 있었다. 마찮가지로 채집장소와 strain만 다른 C.elegans로 반복실험한 결과인 그림C부터 그림G까지를 보더라도 비슷한 결과를 얻는 것으로 보아 이것이 특정 strain만에 의한 결과는 아닐 것이라고 여겨진다.)위에서 살펴본 2가지의 예는 수명 증가 가능성이라는 측면에 있어 일부의 실험에 지나지 않는다. 하지만 그럼에도 불구하고 여기에는 문제점이 있다. 바로 인간에게 적용했을 때는 다를 수 있다는 것이다. 실제로 이러한 수명 증가의 효과는 C.elegans와 같은 무척추동물에서는 최대 4배까지 수명이 증가됨이 관찰되었지만, 이것이 쥐와같은 설치류에서 행한 실험에서는 50~60%에 증가하는데 그쳤고. 인간의 경우 단지 marginal한 선까지만 증가하는데 그쳤다. 하지만 위의 실험에서 처럼 metabolic pathway의 조절을 통한 수명 연장의 가능성이 자연계에 광범위하게 퍼져있다는 것은, 만일 우리가 적절한 전략만 발견할 수 있다면 인간 수명역시 크게 증가할 수 있을 것이라는 강력한 증거로써 작용하고 있다.최근 들어 주목받는 그룹 중 하나로 SENS라는 것을 들 수 있다. SENS는 Strategies Engineered Negligible Senescence의 약자로 Aubrey de Grey(오른쪽 사진)라는 영국 Cambridge대학의 교수가 SENS를 주장하는 대표적인 인물 중 하나이다. 일단 Negligible Senescence라는 것에 대해 간단하게 살펴보면, 이것은 노화되어감에 따라 통계적으로 유의한 수준의 사망률 증가를 관찰 할 수 없는 현상을 뜻한다. 이러한 현상은 가장 간단한 metazoa 중 하나인 Hydra에서 관찰 할 수 있다. Hydra같은 경우 soma cell과 germ cell간에 구분이 뚜렷하지 않은데 아마도 이러한 특성이 negligible senescence의 원동력이 아닐까 추측된다. 또한 식물의 조직이 있기 때문에 식물이 매우 오래 사는 생물 중 하나가 아닐까 하는 추측을 하고 있다. 또 이러한 negligible senescence는 일부 냉혈동물에서 관찰된 바가 있지만, 아직까지 온혈동물에서 발견된 적은 없다고 한다. SENS에서는 노화가 크게 세 가지 과정을 통해 이루어지는데 우리가 이러한 과정들을 적절히 막을 수 있다면 인간 수명을 획기적으로 증가시킬 수 있다고 주장하고 있다. 세 가지 과정을 살펴보면 우선 우리가 metabolism을 통해 살아가는데 필요한 활동을 하는 과정에서 oxidative damage등과 같은 여러 damage들이 생겨난다고 한다. 그리고 이러한 damage들이 모두 제거되는 것이 아니고 생체 내에 축적되기 때문에, 결국 fucntional degeneration이나 disease와 같은 것들이 생겨난다고 설명하고 있다.하지만 이들의 주장은 현재 주류 과학자들 사이에서는 아직 논쟁의 여지가 많은 것이 사실이다. 몇 가지 예로써. 이들은 2030년 정도에는 인간 수명이 115세까지 증가할 수 있을 것이라고 말하고 있다. 그러나 굳이 이들의 방법을 쓰지 않더라도 삶의 질을 향상시키고, 식품보조제와 같은 것들을 섭취하고, 계속해서 개발되고 있는 신약들을 사용함으로써 충분히 115세까지 인간 수명을 증가시키는 것이 가능하다고 여겨지고 있다. 또한 clonal phenomenon인 cancer와는 달리 노화는 mosaic of cell에서 발생하는 현상이기 때문에, 다른 조직마다 심지어 같은 조직 내에 존재하는 cell들 간에도 차이가 있다는 사실이 이미 잘 알려져 있다. 하지만 이들은 같은 조직 내에 존재하는 cell들은 모두 비슷한 damage를 받을 것이라고 가정하고 있다는 것이 비판의 대상이다. 그리고 마지막으로 사실상 우리에게 변하지 않는 DNA template이 존재하지 않는 이상 DNA damage는 피할 수 없는 결과이고, 이는 결국 Protein damage로 이어지게 된다. 하지만 이들은 DNA damage보 있다.

자연과학| 2007.12.20| 4페이지| 1,000원| 조회(334)

노화, 수명, aging, Sens, Jan Vijg

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뿌리깊은 나무 평가C아쉬워요

우리가 아무생각 없이 너무나 당연한 듯이, 마치 공기를 마시듯 자연스럽게 사용하고 있는 한글. 그러나 한글은 거의 4000여년에 육박하는 한자(漢字)나 알파벳(alphabet)에 비하면 고작 600여년이라는 짧은 역사를 지닌, 더욱이 창제되고 나서도 한자에 밀려 활발히 사용되지 못하다가 지난 100여년 동안 급속히 발달한 문자일 뿐이다. 하지만 아는가. 전 세계 언어학의 석학들이 감탄해 마지않는 문자는 한자도, 알파벳도 아닌 바로 우리의 한글이라는 사실을.비록 한자와 알파벳이 상(商)나라 시절의 갑골문자와 페니키아 인들이 사용했다는 표음문자라는 역사적 뿌리는 알고 있지만, 누가 정확히 언제 만들었는지에 대한 역사적인 기록은 전무한 상태이다. 하지만 한글은 언제, 누가, 어떤 목적을 갖고 만들었는지 알려져 있는 세계 유일의 문자이다. 내가 어렸을 적에 읽었던 세종대왕에 대한 위인전만 하더라도 한글이 문의 문살문양을 본떠 만들었다는 내용을 사실인 것처럼 다루고 있었다. 하지만 이러한 기존의 생각은 1940년 경북 안동 진성이씨 두루종택에서 발견된 훈민정음 해례본이 발견됨으로써 뒤집히게 되었다. 현재 국보 제70호로 지정된 이 책에는 훈민정음을 만들게 된 동기와, 그 제자원리 및 철학적인 배경까지 모두 담겨있다. 우리는 이 책을 통해 한글이 지닌 위대하고, 오묘한 철학적 배경이 그리고 세종대왕께서 백성을 사랑했던 그 마음을 고스란히 느낄 수 있게 된 것이다.알기론 아직도 한글창제에 대한 미스터리는 많이 학자들 간에 이견이 많은 것으로 알고 있다. 사실 조선시대 기록문화의 정수라고 할 수 있는 실록에 단지 창제일과 반포일만이 나와 있고, 그동안 문자로 사용했던 한자와는 전혀 새로운 체계의 문자를 창조한다는 일 자체가 하루아침에 되는 것이 아니기 때문에 이를 세종대왕 혼자서 만들었다고는 생각하기 힘든 일이다. 그래서 예전에 학교에서는 단순히 한글은 세종대왕께서 창제하셨다 라는 식으로만 배웠지만, 나중에는 신하들 그리고 가족들과 함께 은밀하게 만들었을 가능성이 있다 라는 얘기를 들었던 기억이 난다.그리고 그렇게 한글 창제란 것에 대해 서서히 잊어가고 있을 때, 이 책을 보게 되었다. 그렇지 않아도 예전부터 라디오나 신문광고 등을 통해 이 책에 대해 여러 번 듣기는 했었지만, 그렇다고 굳이 사러 서점까지 갈 필요를 느끼지는 못하던 참이었다. 그러다 잡지를 사러간 서점에서 우연찮게도 베스트셀러만 모아놓은 코너에서 이 책을 보고선 한번 읽어볼까 하는 생각에서 1권을 산 것이 계기가 되었다. 그리고 첫 장을 펴는 순간 바쁜 나날 속에서도 그 내용에 빠져들 수밖에 없었다.나는 처음에 한글에 대한 이야기를 다룬다고 하여 당연히 주인공은 세종대왕일 것이라 생각했었다. 하지만 정작 주인공은 별볼일 없는 출신의 말단 겸사복인 강채윤이라는 인물이었다. 이야기는 세종대왕의 훈민정음 반포 7일전부터 시작된다. 세종대왕의 은밀한 명에 의해 예전부터 집현전의 학사들은 새로운 문자의 창제를 연구하고 있었다. 그리고 그들의 비밀결사인 작약시계의 일원이었던 젊은 학사 장성수가 경복궁 후원의 열상진원 우물 속에서 발견된다. 그리고 매일 밤 이어지는 연쇄살인과 살인의 중심에 있는 저주받은 금서인 고군통서와 마방진. 그리고 강채윤은 사건을 조사해 나가면서 살해당한 학자들이 화(火),수(水),목(木),금(金),토(土)의 오행을 상징하는 학자들이라는 것을 깨닫는다. 그리고 그들이 수극화(水剋火), 화극금(火剋金), 금극목(金剋木), 목극토(木剋土), 토극수(土剋水)라는 오행상극을 상징화한 살인사건이란 것을 깨닫고, 이것이 성리학에 정통한 사람의 치밀한 계획에 의한 살인 사건일 것이라는 추측을 내놓는다. 그리고 사건의 실마리를 찾아 헤매던 채윤은 고군통서와 마방진에 숨겨진 진실과 거대한 시대의 흐름에 대해 점차 알아가게 되고, 그 진실의 소용돌이의 중심에 주상과 소이라는 말 못하는 궁녀가 있음을 알게 된다.우리의 말은 중국의 것과 그 소리가 다르고, 말하는 법이 다르고, 쓰는 사람이 달랐지만, 오랜 역사동안 우리의 문자를 대신하고 있었다. 이에 세종대왕은 집현전의 뜻있는 학사들 또한 세자와 세자빈 그리고 세자빈이 데려온 말못하는 궁녀 소이 등과 함께 오래전부터 새로운 문자를 창제하기 위한 작업을 하고 있었고, 곧 그것의 반포를 바라보고 있었다. 하지만 자주적인 나라를 세우겠다는 주상의 뜻에 반대하고 소중화(小中華)를 자처하는 경학파의 무리들 역시 오래전부터 주상의 뜻을 꺾기위해 주상의 옆에서 그를 보좌하던 많은 학자들이란 날개를 꺾어버리기 위한 방해공작을 해오던 터였다. 그리고 새로운 글을 반포하기 며칠 전 그들의 방해공작은 절정에 달하게 된 것이다. 그리고 그들은 오래전에 자주적인 나라를 바란다는 내용으로 인해 금서가 된 라는 책이 주상에 의해 쓰여졌다는 비밀을 알고 주상의 뜻을 꺾기위해 고군통서를 명나라 사신에게 전하고자 그 책을 오행의 순서대로 보관하던 학사들을 죽인 것이었다. 하지만 학사들이 목숨으로 책을 지켜 주상의 뜻을 펼치게 하고자 했음에도 불구하고 결국 책은 명나라 사신의 손에 들어가고 주상의 뜻은 거대한 난관 앞에 무릎을 꿇게 될 지경에 이르게 된다. 하지만 주상의 마지막 남은 충복이었던 호위대감 무휼로 인해 난관을 헤쳐나 갈 수 있었다. 그리고 모든 방해물을 물리치고 결국 주상은 반포에 앞서 강채윤과 소이에게 훈민정음과 고군통서를 내어주는 것으로 마무리 된다.이 책을 읽으면서 나는 시대에 홀로 맞서야 했던 세종대왕의 고충을 조금이나마 엿볼 수 있었다. 중국을 중화(中華)라 칭송하고 스스로 소중화(小中華)가 됨을 자처했던 사대부들이 다스리던 나라에서, 우리를 오랑캐들과 구별 짓는 중국의 문자를 버리고 스스로의 문자를 만들어 사용한다는 것은 기득권층의 생각과 크게 벗어나는 생각이었을 것이다. 때문에 그전에 없던, 글자자체에 뜻이 담겨있는 한문에서 벗어나 새로운 체계의 문자를 만든다는, 그리고 그 과학성과 독창성에 있어 세계에 유래를 찾아 볼 수 없는 작업을 오로지 세종대왕 자신과, 몇몇의 뜻있는 신하들, 그리고 그의 가족과 함께 했다는 것 자체가 거의 불가능에 가까운 일은 아니었을까. 그리고 그러한 작업을 성공으로 이끌 수 있었던 가장 큰 원동력은 세종대왕의 백성을 사랑하는 마음이 아니었을까 싶다. 그리고 세종대왕의 어리석은 백성을 사랑한 큰마음은 지금에 이르러 누구나 자신의 생각을 글로써 표현하고, 부당함에 대해 이야기 할 수 있는 그러한 사회의 밑거름이 되었다.현재의 사회가 정보화 사회로 접어듦에 따라 대두된 컴퓨터와 인터넷을 사용하는 환경에서 한글의 우수성은 특히 돋보이고 있다. 연구에 의하면 휴대폰의 문자를 입력할 때 한글은 중국의 한자나 일본의 가나문자에 비해 7배 빠른 속도로 입력할 수 있다고 한다. 또한 컴퓨터로 입출력을 할 때 한글만큼 입출력이 자유로운 문자도 없다. 한자나 일어에 비해 영어는 그 사용이 자유로울지 모르나 영어는 적어도 읽는 것에 있어서는 한글을 따라올 수 없다. 보고 누구나 동일한 발음으로 읽을 수 있는 한글과는 달리 영어의 경우 하나의 모음이 여러 가지 음가를 지니고 있기 때문에 동일한 단어라 할지라도 사람에 따라, 나라에 따라 그 읽는 방식이 모두 다르다. 얼마전에 TV에서 새소리를 들려주고 이를 말해보게 한 뒤, 각 나라의 문자로 이를 적은 뒤 이를 다시 읽어보게 한 실험을 본적이 있다. 우리나라의 경우 말한 사람이 이를 다시 한글로 적은 뒤 이를 다시 읽는 데에 있어 소리의 차이가 전혀 없었다. 하지만 영어, 일어의 경우 소리에 변화가 있었고, 중국사람의 경우 처음과는 전혀 다른 발음으로 읽는것을 볼 수 있었다. 실제로 한글은 8800여개가 넘는 소리 표현이 가능하다고 한다. 하지만 한자는 400여개, 일본어는 300여개에 불과하다고 한다. 이와같은 한글의 우수성에 대해 높이 평가한 유네스코에서는 1989년 세종대왕상(King Sejong Prize)을 제정해 해마다 인류의 문맹을 퇴치하는데 힘쓴, 개인이나 단체에게 상을 주고 있기도 하다.

독후감/창작| 2007.12.12| 3페이지| 1,000원| 조회(759)

한글, 세종대왕, 뿌리깊은 나무

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