미토콘드리아

유전병 피하는 ‘세 부모 아이’ 시술이란?

세 부모 아이 시술은 건강한 난자를 제공받아 핵을 친모 것으로 바꾸어 넣은 다음, 여기에 다시 아버지의 정자를 수정해 친모의 자궁에서 착상시키는 방법이다. 친모의 난자 속에 있는 세포 속 소기관 ‘미토콘드리아’로부터 전해지는 각종 유전병을 피할 수 있다.

그러나 이 방법도 친모의 미토콘드리아를 완전히 제거하기는 어렵다. 핵 이식 도중 1~2% 비율로 유전병을 일으키는 미토콘드리아가 섞여 들어오기 때문이다. 낮은 비율이지만 이 미토콘드리아가 분열을 거듭해 아기 몸속에서 다수를 차지할 수도 있어 여전히 유전병 발생 가능성이 남는다.

서울아산병원 연구진은 미국 오리건보건과학대 연구진과 공동으로 이 문제에 대한 해결법을 『네이처』지에 발표했다. 연구진은 미토콘드리아의 복제 속도에 따라 나누는 ‘하플로그룹(haplogroup)’이라는 기준에 주목했다. 비슷한 미토콘드리아라도 하플로그룹이 다르면 복제 속도가 달라진다. 만약 친모의 미토콘드리아 하플로그룹이 난자 기증자의 미토콘드리아보다 복제 속도가 빠르면, 핵 이식 과정에 섞여 들어간 1~2%의 미토콘드리아가 다수를 차지할 수 있다. 이에 연구진은 친모와 기증자의 하플로그룹의 복제 속도를 비교해, 서로 비슷한 속도를 가진 경우에만 ‘세 부모 아이’ 출산 시술을 할 경우 성공률을 아주 높일 수 있다는 사실을 알아냈다.

미토콘드리아 표적 전달 배달부?

세포 내에서 에너지를 생성하는 소기관인 미토콘드리아에 약물을 효율적으로 전달할 수 있는 자기조립형 나노 약물 전달체가 개발되었다. 가톨릭대 강한창 교수 연구진은 친수성과 소수성 화학약물 모두를 세포 내 미토콘드리아에 표적 전달할 수 있는 자기조립형(self-assembly) 나노 입자를 개발, 암세포 실험으로 효과를 확인했다고 밝혔다.

표적 나노 약물 전달체는 약물을 나노 물질로 전달해 표적 국소 부위에만 약효가 발생하도록 유도하는 기술로 주목받고 있다. 미토콘드리아는 세포 내 에너지를 생산하는 소기관으로 이 기관이 기능을 잃으면 세포가 손상되고 사멸하게 된다. 그러나 기존의 세포 표적 나노 약물 전달체는 특정 세포 내로 약물을 표적 전달할 수는 있으나 특정 세포소기관에까지 표적하는 능력이 부족해 약물 효과 극대화에 한계가 있었다.

연구진은 물을 싫어하는 소수성 생분해성 고분자인 폴리입실론카프로락톤(PCL)의 양쪽 끝에 물을 좋아하는 친수성 미토콘드리아 표적물질(TPP)을 화학적으로 결합시켜 TPCL 나노 입자(TPPPCL-TPP)를 만들었다. 이 고분자를 물에 넣으면 자기조립으로 나노 입자가 만들어지고 여기에 친수성 또는 소수성 화학약물을 붙이면 세포 내 미토콘드리아에 표적 전달할 수 있게 된다. 이 나노 입자는 기존 나노 전달체와 달리 표적물질이 스스로 나노 입자를 형성하는 자기조립성이 있어 입자 형성 능력과 세포소기관 표적 능력이 강하다고 한다.

연구진이 주로 핵을 표적하는 약물(독소루비신 염화염)을 TPCL 나노 입자에 넣어 투여하는 세포 실험을 한 결과 핵보다 미토콘드리아에 약물이 2~7배 더 많이 전달되고 기존 항암제보다 암세포 사멸 능력이 7.5~18배 우수한 것으로 확인됐다. 연구진은 또 자기조립 TPCL 나노 입자는 제조 방법에 따라 방울 모양, 막대 모양 등 형태 조절이 가능하고 형태에 따라 세포 내 약물 전달 효율 및 약물 방출 속도를 조절할 수 있다고 밝혔다.

미토콘드리아가 에너지를 만들어내는 속도?

성장기의 어린이나 청소년은 속도가 빠르다. 속도가 빠를수록 심장박동 수가 많아지고 호흡이 가빠지며 음식도 자주 먹게 된다. 청소년 때에 먹고 돌아서면 배가 고프다고 말하는 것은 이러한 이유 때문이다. 신기하게도 성격이 급할수록, 화를 잘 낼수록 미토콘드리아가 에너지를 만드는 속도가 빠르다. 성격이 느긋할수록, 화를 잘 내지 않을수록, 즉 미토콘드리아 대사 속도가 느릴수록 장수한다는 연구가 있다.