아홀로틀(우파루파) 키우기 : 우파루파의 초능력

 

 

 

 

 

 

UQ Herpetological Society

 

 

 

사지 손실은 수백만명의 사람들에게 다양한 이유로 발생하는데요 많은 사례가 자동차 사고와 같은 외상적인 사건과 관련되어 있지만, 사지 손실 사례의 대부분은 신체의 혈관에 영향을 미치는 질병으로 인해 발생하기도 합니다. 그러한 질병 중 하나는 당뇨병으로, 환자의 하지로 가는 혈류가 점진적으로 감소하여 결국 사지 전체를 잃을 수 있습니다. 당뇨병 발병률이 계속 증가하면 사지 절단을 해야 하는 사람의 수도 그에 상응하여 증가할 가능성이 높습니다. 불행하게도 절단 후 현재의 치료 옵션은 수 세기 전과 크게 다르지 않으며 교체할 수 있는 유일한 옵션은 의수족입니다. 그러나 대체 인공 수족은 상실된 사지의 형태를 대체할 수 있었지만, 그 기능은 여전히 ​​심각하게 부족하며, 특히 상실된 부분이 팔이나 다리 전체인 경우에는 더욱 그렇습니다. 그렇다면 나무나 금속같은 대체품에 의존하는 대신 언젠가 잃어버린 팔다리를 다시 자라게 할 수 있다면 어떨까요?

 

 

 

 

많은 동물들은 재생의 힘을 가지고 있습니다.

 

인간의 사지 재생을 달성하는 방법에 대해 연구하기 시작하기 위해 과학자들은 이미 이러한 능력을 보이는 동물에 주목했습니다. 대표적인 예가 수생 도롱뇽의 일종인 아홀로틀(Ambystoma mexicanum)입니다. 인간과 달리 팔다리, 척수, 심장 등 장기를 재생하는 '초능력'을 갖고 있는데요. 그러나 많은 무척추동물(척추가 없는 동물)이 재생의 대가이기 때문에 아홀로틀만이 동물계에서 이것을 할 수 있는 유일한 구성원은 아닙니다(그림 1). 예를 들어 편형동물과 히드라는 원래 몸의 아주 작은 부분만으로도 몸 전체가 다시 자랄 수 있습니다. 척추동물(가시가 있는 동물) 중에서도 아홀로틀만이 재생이 가능한 유일한 동물은 아닙니다. 어린 개구리는 팔다리가 다시 자라는 것으로 알려져 있지만, 올챙이에서 성체 개구리로 변하면 이 능력을 잃습니다. 반면, 아홀로틀은 평생 동안 이를 유지하므로 척추동물 중에서 독특하고 재생 연구에서 연구할 수 있는 훌륭한 모델이 됩니다.

 

 

많은 동물들이 재생을 겪습니다 그중 아홀로틀은 동물계에서 재생의 유일한 능력자는 아니지만, 일생 동안 많은 신체 부위를 재생할 수 있는 유일한 척추동물입니다.

 

 

 

사라진 사지를 완전히 재생시킬 수 있는 것으로 알려진 포유류는 없지만, 인간을 포함한 많은 포유류가 재생 가능성에 대한 암시를 품고 있습니다. 생쥐가 발가락 끝을 재생할 수 있다는 것이 관찰되었지만, 발을 더 ​​위쪽으로 잃으면 인간이 절단 후 볼 수 있는 것과 동일한 흉터가 남습니다. 인간은 또한 뼈와 피부를 포함한 손가락 끝을 재생하는 것으로 알려져 있습니다. 지난 수십 년 동안 여러 임상 보고서에 외상성 부상 후 그러한 사례가 기록되어 있습니다. 불행하게도 손실 부위가 손바닥에 가까울수록 이러한 반응은 약해집니다. 이 능력은 의심할 바 없이 외상성 부상을 입은 일부 사람들에게 도움이 되었지만 정상적인 근육, 연골 및 기타 조직을 모두 포함하여 완전히 형성된 사지를 재생하는 아홀로틀의 능력과는 거리가 멉니다.

 

 

 

재생은 어떻게 작동할까요?

 

아홀로틀이 전체 사지의 재생을 초래하는 과정(그림 2)에는 사지의 생존 세포의 복잡한 조정이 포함됩니다. 사지 손실(B) 후 혈액 세포 덩어리가 절단 부위의 출혈을 빠르게 멈춥니다. 그 후, 세포층이 절단면을 빠르게 덮어 상처 표피(C)라는 구조를 형성합니다. 다음 며칠 동안 상처 표피의 세포가 빠르게 성장하고 분열합니다. 그 직후, 표피 아래의 세포도 빠르게 분열하기 시작하여 모세포(D)로 알려진 원뿔 모양의 구조를 형성합니다. 아세포를 구성하는 세포는 뼈, 연골, 근육 또는 역분화(자신의 정체성을 잃음)하여 다양한 종류의 세포 중 하나가 될 수 있는 세포인 줄기 세포와 유사해지는 기타 세포로 생각됩니다. 그러나 아세포는 될 수 있는 세포 유형에 제한이 있습니다. 예를 들어, 근육 세포였던 아세포는 피부나 연골 세포가 아닌 다른 유형의 근육 세포만 재형성할 수 있습니다. 아세포의 이러한 역분화 세포는 성장하고 증식하여 결국 완전히 발달된 뼈 또는 피부 세포로서의 정체성을 회복합니다(E). 아세포와 그 세포가 계속 분열함에 따라 성장하는 구조는 편평해지고 결국 신체의 나머지 부분에 연결된 신경과 혈관을 포함하여 잃어버린 사지의 완벽한 복사본과 닮아갑니다(F).

 

Axolotl 사지는 부상 후 손실된 부속기를 재생하기 위해 다단계 과정을 거칩니다. 피부, 뼈, 연골, 근육은 외상 흔적없이 여러 번 재생될 수 있습니다.

 

 

아홀로틀에게서 배우기

 

언젠가 잃어버린 인간의 팔다리를 어떻게 다시 자랄 수 있을지 생각하기 시작하려면 과학자들은 아홀로틀 세포가 재생되는 동안 겪는 변화에 대해 잘 알고 있어야 합니다. 지금까지 성공한 접근 방식 중 하나는 아홀로틀의 재생 능력을 잃게 만드는 분자적 변형을 발견하는 것입니다. 이를 통해 재생의 가장 중요한 구성 요소와 기여자를 밝힐 수 있습니다. 예를 들어, 면역 체계는 사지 재생 과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀져있는데 손상 후 염증 반응에 중요한 역할을 하는 세포인 대식세포는 이전에는 재생과 관련이 있었습니다. 실제로, 절단 전에 아홀로틀의 사지에서 대식세포를 제거하는 약물을 주사하면 재성장 대신 흉터 조직이 축적됩니다. 콜라겐이라는 단백질이 무질서해질 때 발생하는 이 흉터는 인간의 상처 치유의 정상적인 부분이지만 아홀로틀에서는 흔하지 않습니다. 이 결과는 대식세포가 재생에 필수적일 수 있음을 시사합니다. 신경계를 비틀면 재생을 방해하는 것으로 나타났습니다. 과학자들은 절단 전에 사지의 신경을 외과적으로 제거하면 재생을 방해할 수 있다는 사실을 관찰했습니다. 하지만 왜 이런 일이 발생하는지 더 잘 이해하기 위한 작업이 아직 완료지 않았습니다

 

 

그러나 이러한 이전 방법은 모두 건강한 신체의 중요한 부분(예: 면역 세포 및 신경계 일부)을 제거해야 한다는 점에 의존합니다. 그러나 과학자들은 이제 새로운 통찰력을 찾기 위해 유전자 수준으로 내려가고 있습니다. 이를 달성하기 위해 연구자들은 먼저 아홀로틀 사지가 몇 번이나 성공적으로 재생될 수 있는지에 대한 질문에 답하려고 시도했고 사지를 반복적으로 절단함으로써 다섯 번째까지 사지가 이전 잠재력으로 다시 자랄 수 있는 것으로 나타났습니다. 또한, 재생되지 않는 사지를 추가로 연구한 결과, 연구자들은 인간의 부상에서 흔히 볼 수 있는 것과 유사한 광범위한 흉터 조직 축적을 다시 발견했습니다. 아홀로틀의 사지가 다시 자랄 수 없을 때 켜지거나 꺼지는 유전자를 비교함으로써 과학자들은 인간의 재생을 촉진할 가능성이 있는 연구할 더 많은 분자와 과정을 발견했습니다. 아마도 언젠가는 이러한 유전자를 조절하는 약물을 만들어 이를 활성화시켜 절단 후 인간의 사지가 다시 자라도록 도울 수 있을 것입니다.

 

 

미래를 바라보며

 

인간의 팔다리를 재생하려면 아직 갈 길이 멀지만, 이미 이 "초능력"을 보유하고 있는 행운의 동물이 어떻게 재생되는지 이해하지 못한다면 불리한 입장에 놓이게 됩니다. 과학자들이 재생 과정의 세밀한 유전적 세부 사항을 볼 수 있게 해주는 연구의 도움으로 우리는 재생이 일어나는 원인을 이해하는 데 천천히 조금씩 가까워지고 있습니다. 이를 테스트하기 위해 과학자들은 다른 표적을 식별하고 이러한 통찰력을 생쥐와 같은 포유류에 전달할 수 있는 새로운 도구를 개발하기 위해 부지런히 노력하고 있습니다. 이는 아마도 언젠가 팔다리를 잃은 수백만 명의 사람들이 치료를 위한 새로운 길을 갖게 될 것임을 의미합니다. 

 

https://youtu.be/uUw4NJmAUNI?si=Crtzlx3SLrN4HSYj