100세는 새로운 60세가 된다...인간의 장수 프로그램 연구는 어디까지?
100세는 새로운 60세가 된다...인간의 장수 프로그램 연구는 어디까지?
  • 정의윤 기자
  • 승인 2020.10.22 17:16
  • 댓글 0
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[퓨처타임즈=정의윤 기자] 장수에 관한 최신 연구에 따르면 오늘날 태어난 사람들이 최소 120세까지 살 수 없는 이유는 없다. 어쩌면 150세 이상까지도 살 수 있다. 게놈 시퀀싱으로 개인별 예방치료를 빨리 시작할 수 있다. 유전자치료로 특정 세포에 대한 치료를 한다. 유전자편집으로 같은 세포에서 DNA 서열을 찾고 식별한다. AI를 활용하여 신약 발견 및 노화 연구를 통해 건강한 수명을 연장한다.

역사상 처음으로 선도적인 과학자와 기업가들은 노화를 늦출 수 있는 방법이 있다고 믿으며 심지어는 그것을 되돌릴 수도 있다.

120세까지 살 수 있고 건강을 유지할 수 있다면 어떻게 삶을 바꾸겠는가? 오늘은 무엇을 다르게 하겠는가?

이번에 노화의 생물학을 재배치하기 위한 최신 발전에 대해 알아보기로 한다.

유전자 염기 서열 분석: 신체 해독, 암 찾기

지난 20년 동안 인간 게놈 시퀀싱 비용은 게놈 당 1억 달러에서 게놈 당 1,000달러 미만으로 100,000배나 떨어졌다 (현재 추정치는 300달러 정도로 낮음). 

게놈 시퀀싱은 증상이 나타나기 몇 년 전에 질병 감수성을 발견할 수 있으므로 개인별 예방 치료를 그 어느 때보다 빨리 시작할 수 있다.

예를 들어, NIH의 Cancer Genome Atlas 프로그램은 현재 유전자 시퀀싱을 사용하여 30가지 암 유형의 유전적 토대를 해독하고 있다.

저비용 게놈 시퀀싱의 가장 영향력 있는 잠재력은 액체 생검 (체내에서 발견되지 않은 암의 존재를 나타낼 수 있는 혈류에서 자유롭게 흐르는 암 DNA를 찾을 수 있는 능력)에 사용될 수 있는 능력일 것이다. 그리고 우리가 알고 있듯이 0기 또는 1기에서 암을 발견하는 것이 생존의 열쇠이다.

암 검출 회사인 GRAIL은 혈액에 있는 암세포의 돌연변이, 분별 DNA 및 RNA (단순 채혈)를 분석하여 50가지 이상의 암 유형을 초기 단계에서 진단한다. GRAIL은 최근 생명 공학 대기업 Illumina로부터 80억 달러의 인수 제안을 받았다.

Freenome은 초기에 결장암에 초점을 맞춘 실시간 채혈 (액체 생검이라고 함)을 통해 조기 암 진단에 유사한 접근 방식을 취한다. Freenome의 멀티 오믹스 플랫폼은 암과 숙주 반응에서 얻은 DNA, RNA, 단백질 조각을 분석한다. 이러한 형태의 정밀의학은 조기 발견과 조기 개입을 연결하여 인간의 건강 기간을 향상시킨다. 

유전자 치료

장수를 위한 투쟁에서 현재 이용할 수 있는 가장 강력한 기술 중 하나는 유전자 치료이다. 이 기술은 1980년대에 이론화 되어 거의 40년이 걸린 기술이다. 유전자 치료를 통해 과학자는 벡터 (일반적으로 Adeno Associated Virus)를 사용하여 원하는 유전자를 유기체의 원하는 세포 세트로 전달할 수 있다. 망막 세포, 골수 또는 뉴런에 특정 유전자를 삽입하고 싶은가? 문제없다. 유전자 치료 방식이 있다.

Gordian Biotechnology라는 새로운 생명공학 스타트 업은 유전자 치료와 단일 세포 시퀀싱의 융합을 사용하여 단일 동물에서 수십만 개의 독립적인 실험을 실행하여 특정 유전자 추가가 관심있는 특정 세포에 대한 치료 효과를 결정한다. 노화는 다원적인 과정이기 때문에 이 접근법은 수천 개의 병렬 실험을 실행하여 노화 관련 질병의 많은 복잡성을 동시에 해결할 수 있다.

CRISPR : 유전자 자르기, 붙여 넣기 및 검색

유전자 치료 외에도 장수 연구 무기고의 또 다른 놀라운 도구는 CRISPR이다.

CRISPR은 유전자를 편집할 수 있는 분자 가위로 알고 있다. CTRL X (잘라 내기) 및 CTRL V (붙여 넣기)를 생각해보라. 그러나 자르기 및 붙여넣기 외에도 CRISPR은 'CTRL F'기능과 같은 세포에서 DNA 서열을 찾고 식별하는데도 사용할 수 있다. 이 발견은 매우 중요하고 변형적이어서 이번 달에 Gladstone Institutes의 Jennifer Doudna 박사에게 노벨상이 수여되었다.

다음은 몇 가지 흥미로운 CRISPR 개발이다.

Gladstone-UCSF 유전체 면역학 연구소는 CRISPR을 사용하여 암, 감염 및 자가면역에서 중요한 역할을 하는 면역계의 T 세포를 편집한다. CRISPR은 돌연변이 된 유전자를 삭제하거나 새로운 DNA를 추가하여 T 세포를 재 프로그래밍 할 수 있다. 이 개인화된 접근 방식은 신체의 면역 체계를 활용하여 복잡한 질병을 해결한다.

Mammoth Biosciences는 유전자를 자르고 대체하는 대신 CRISPR 단백질을 프로그래밍하여 '분자 분쇄기' 역할을 하는 표적 유전자를 찾고 절단했다. 절단된 유전자는 표적이 성공적으로 결합되면 분자 판독으로 사용되어 CRISPR이 진단 도구로 사용될 수 있다. 또한 회사의 새로운 CRISPR 단백질 (cas14, casV)은 마이크로 및 나노 스케일로 존재하여 이전보다 더 작은 스케일로 새로운 전달 시스템의 문을 열었다.

최근 CRISPR 및 유전자 치료 기술의 획기적인 발전으로 질병을 치료하기 위한 다양한 전략이 시도되었다. 하지만 수많은 실험이 남아 있으며 AI가 도움을 줄 수 있다. 

인공지능: 발견 촉매제

새로운 이미징, 감지 및 시퀀싱 도구의 폭발로 인해 환자 데이터가 풍부해졌다.

그러나 수백만 명의 환자에게 이 정보를 통합하여 실행 가능한 통찰력을 형성하는 것은 인공지능으로만 달성할 수 있다.

이 분야의 선도 기업 중 하나는 인실리코 메디슨으로, 엔드-투-엔드 약물 파이프 라인에서 AI를 활용하여 신약 발견 및 노화 연구를 통해 건강한 수명을 연장한다.

포괄적인 신약 발견 엔진에서 인실리코는 A) 질병의 특징을 발견하고 B) 수십억 분자에 대한 가장 유망한 표적을 식별하기 위해 수백만 개의 샘플과 여러 데이터 유형을 사용한다. 이러한 분자는 이미 존재하거나 원하는 매개 변수 세트로 새로 생성될 수 있다.

인실리코는 GAN (generative adversarial network)이라는 AI 기술을 사용하여 새로운 분자 구조를 상상한다. 강화 학습을 통해 인실리코의 시스템을 사용하면 최대 20개의 서로 다른 속성을 가진 분자를 생성하여 지정된 목표를 달성할 수 있다.

머신러닝, 신약 발견 및 분자 생물학 분야의 혁신적인 발전 덕분에 인실리코와 같은 회사는 이제 제약 산업이 5,000명의 군대로 겨우 할 수 있는 일을 50명과 함께 할 수 있다.

Longevity Platinum Trip의 또 다른 특별한 회사는 Buck Institute의 Edifice Health라는 회사로, 고급 AI를 사용하여 면역 건강의 바이오 마커를 평가하기 위해 '염증 연령'을 결정하는 능력을 개발했다. 염증은 대부분의 만성 질환의 주요 원인이며 이 증상에 대한 인식이 높아지면 예방 치료가 향상된다. 염증 연령을 측정하는 것보다 훨씬 더 중요한 것은 Edifice Health는 이러한 염증을 진정시킬 수 있는 분자를 결정하기 위해 수천 개의 분자를 선별하고 있다.

Buck Institute의 또 다른 회사는 대규모 AI를 사용하여 선충이라고 하는 벌레와 같은 생물의 수명을 연장하는 능력에 대해 수백만 개의 화합물을 테스트하는 제약 회사인 Gerostate Alpha이다. 일단 선충류 (보단 수명이 짧은 생물)에 맞으면 마우스와 결국 인간의 분자를 테스트한다. 이 회사는 말 그대로 청소년의 제약 샘을 발견하기를 희망하면서 수백만 개의 화합물을 병렬로 테스트하고 있다.


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