KIST Grand Challenge (GC) 노화제어 연구팀(2025년 4월호)

서울 성북구 화랑로 14길 5 한국과학기술연구원 화학생명융합연구센터 02) 958-5924

sehoonkim@kist.re.kr

노화세포(senescent cell)는 단순하게 세포 분열이 계속 진행되어 노화된 aged cell 뿐 아니라, 각종 세포 손상에 의해 세포의 분열이 억제되어 증식이 불가능하거나 기능이 현격히 저하된 상태의 세포를 의미한다. 정상적 상황에서 축적된 노화세포는 senescent-ass ciated secret ry phen type(SASP)이라는 사이토카인에 의해 면역 작용을 촉진하고, 면역세포에 의해 제거되어 신체 항상성을 유지하나, 노화세포가 적절히 제거 되지 않으면 난치성 질병의 원인이 되기도 한다.

노화세포가 생물학적인 노화 및 노화 관련 질환의 원인으로 주목 받기 시작하면서 세계적으로 노화세포의 선택적 제거 기술이 활발히 개발되고 있다. 노화세포의 선택적 제거에는 주로 세포사멸 유도 약물인 sen lytics라는 저분자 화합물을 이용하는데, sen lytics를 장기간 복용 시 정상세포 또는 각종 노화세포를 비특이적으로 없애게 되어 조직이 위축되거나 상처치유 혹은 재생에 문제가 발생기도 한다. 따라서, 제거 대상인 노화세포를 선택적으로 타겟팅하는 기술이 필요한 상황이다.

KIST 노화제어 연구팀은 KIST 난제 도전 연구지원 프로그램인 Grand Challenge(GC)를 통해 노화세포를 선택적으로 표적하고 제거하는 기술 개발을 목표로 출발하였다. 특히, 연구팀은 동물모델 또는 인체에서 다른 조직과는 달리 유독 내장 지방 조직에서만 노화세포가 많게는 30%까지도 존재하는 점, 면역기관인 골수 및 흉선도 노화에 따라 지방으로 대체되는 점에 주목하여, 지방조직 내 노화세포를 표적하고 제어 및 제거하는 기술을 개발한다.

현재 연구팀은 2단계로 구성되는 지방 면역 유도 노화(Adip -Immune Guided sEn regulati n, AIGE) 연구를 진행하고 있다. 1단계 연구는 ‘노화 지방세포-면역세포 간 상호작용 규명과 면역세포를 활용한 노화 지방 표적 및 제거 원천 기술 개발’ 연구이다. 2단계에서는 1단계에서 확보한 기술을 바탕으로 ‘지방 면역 제어 및 리프로그래밍 기반 sen regulati n 기술’ 개발을 진행한다.

1. 구체적 연구 추진 현황

현재 연구팀은 지방 세포-지방 면역세포 간 상호작용 규명 연구와, 노화 지방세포 표적 기술 개발 연구를 진행하고 있다. 먼저, 지방 세포-지방 면역세포 간 상호작용 규명을 위한 in vitro, ex vivo 모델을 구축하였다. 노화된 지방 전구세포 특이적 단백질 후보군을 발굴하였고, 이로부터 노화세포를 제거할 수 있는 seno- regulation 가능성을 확인하였다. 또한, 인체 노화 내장 지방 조직 면역세포의 유전자 발현 패턴을 단일 세포 수준에서 규명하고 검증하였다. 이와 함께 노화된 림프구의 단백체를 함께 분석하는 등 멀티-오믹스 접근법 을 통해 노화 특이적인 신호 체계의 변화를 규명하고자 하였다.

노화 지방세포 표적기술 개발을 위해서 노화세포에 선택적으로 결합이 가능한 핵산 기반 압타머 리간드를 발굴하였다. 이 리간드를 활용하여 면역세포가 노화세포를 선택적으로 인식하고 제거할 수 있는 원천 기술을 개발하였다. 아울러, 이러한 면역세포 기반 지방 노화세포 선택적 제거 기술이 in vitro에서 뿐만 아니라 in vivo에서도 작동 가능함을 확인한 바 있다.

향후에는 이러한 결과를 바탕으로 지방 면역 기반 노화제어 전략을 확립하고, 궁극적으로는 지방 노화 세포의 선택적 제거를 통한 건강 노화가 가능함을 증명할 계획을 가지고 있다.

한국과학기술연구원

KIST Grand Challenge (GC) 노화제어 연구팀

김세훈 연구책임자

KIST 화학생명융합연구센터

“노화지방세포와 노화된 혹은 정상 면역세포와의 생물화학적 상호작용을 규명하고, 면역시스템으로 하여금 노화세포를 선택적으로 제거하도록 통제하는 신개념 노화제어 기술을 개발하는 것”을 목표로 하고 있다.

KIST 노화제어 연구팀을 이끌고 있는 김세훈 박사는 서울대 재료공학부에서 박사학위를 취득하였으며, SUNY 버팔로 대학에서 박사 후 과정 동안 바이오 포토닉스 기술 개발 연구를 수행하였다. 2008년 KIST에서 연구를 시작한 이후에는 나노입자를 활용한 약물전달 및 질환 표적 이미징 기술 개발 연구에 매진하고 있다. 2025년 한국공학한림원 신규 정회원에 선정된 바 있다. 현재 KIST 노화제어 연구팀은 다양한 연구그룹 간의 협업조직으로 김세훈 박사를 포함하여 PI급 9명의 연구그룹이 연구팀을 구성하고 있다.