당뇨병등의 병이나 사고로 손발을 잃는 사람은 해마다 증가 추세에 있고, 예를 들면 미국에서는 2050년까지 연간 360만 명의 사람들이 어떠한 이유로 사지의 상실을 피할 수 없게 된다고 추측되고 있지만, 잃은 손발을 재생시키는 의료 기술은 실현되고 있지 않다.
그러던 중, 원래는 사지를 재생할 수 없었던 개구리의 다리를 재생시킬 수 있었다는 논문이, 2022년 1월 26일에 발표되었다. 이로 인해, 자연적으로 손발을 재생할 수 없는 동물이라도, 적절한 처치를 실시하는 것으로 재생 능력을 발휘할 수 있게 될 가능성이 제시되었다는 것.
우파루파의 애칭으로 사랑받는 멕시코 도룡농 등, 극히 일부의 동물은 결손된 손발을 재생시킬 수 있다. 인간의 몸도, 베인 상처가 낫거나, 간의 반을 잃어도 재생시킬 수 있지만, 과연 손발과 같은 복잡한 기관의 재생은 불가능하다.
사람이나 대부분의 동물이 몸의 일부를 잃게 되면, 반흔조직으로 상처를 감싸고 출혈이나 박테리아의 침입을 방지하기 위해 잃은 기관이 상처에서 나오는 것은 아니다.
따라서, 재생의료의 실현에는 "얼마나 상처가 반흔조직으로 덮여 버리는 것을 방지하면서, 체조직의 재생을 촉진하는가"가 포인트가 되고있다.
그래서, 미국 터프츠대학과 하버드대학 연구팀은, 아프리카발톱개구리의 다리를 절단하고 상처를 겔 형태의 약제가 담긴 용기로 덮는 실험을 실시했다.
아프리카발톱개구리가 선택된 것은, 발생 생물학의 모델 생물로서 넓게 이용되어 온 것이 주된 이유이다. 또한 아프리카발톱개구리는 올챙이 때는 몸의 일부를 재생시키는 능력을 가지지만, 변태되어 성체가 되는 것과 동시에 재생 능력을 상실하기 때문에, 잃어버린 체조직이나 기능의 회복 방법에 대한 연구에도 중용되고 있다.
연구진이 아프리카 발톱개구리 상처 부위에 성장호르몬과 반흔조직 형성 등을 막는 5가지종류의 약을 함유한 실크프로틴겔이 들어간 실리콘제 캡인 바이오돔을 부착했더니, 거의 완전히 작동하는 다리가 재생됐다는 것.
새로운 다리는 원래의 다리와 비슷한 구조를 가진 뼈를 가지고 있으며, 신경세포를 포함한 내부 조직도 있었다. 재생한 발은 사물이 닿으면 자극에 반응했고, 아프리카 발톱개구리들은 발을 움직여 물 속을 헤엄칠 수도 있었다는 것. 다리 재생에는 18개월이 걸렸지만, 바이오 돔을 장착하고 있던 것은 다리를 절단하고 나서 24시간 뿐이었다.
아래 이미지 중, 상단은 절단 후 아무것도 하지 않았던 그룹, 중단은 겔만의 바이오돔을 붙인 그룹, 하단은 5가지 약재가 들어간 바아오돔을 붙인 그룹의 아프리카 발톱개구리 다리이다. 아무것도 하지 않았던 경우나 젤 뿐인 경우는 가는 조직이 늘어난 것에 비해 약재가 들어간 바이오돔을 붙인 경우는 지느러미 같은 것이 재생되고 있는 것을 알 수 있다.
이번 연구 결과에 대해, 논문 공동저자 중 한 명인 터프츠대의 데이비드 캐플런 씨는 "바이오돔을 처음 24시간 동안 붙임으로써 양수와 같은 환경을 재현했고, 반흔 조직의 방해를 받지 않고 재생 과정을 진행할 수 있었다"고.
또 최대 저자인 닐로샤 무르간 씨는, "우리가 선택한 약재가 거의 완전한 사지 형성에 도움이 된다는 사실을 확인할 수 있어서 기쁩니다. 단시간 약재를 바르는 것만으로 재생 프로세스에 시동을 걸었다는 사실은 개구리와 다른 동물이 휴면 상태의 재생 능력을 지니고 있을 가능성을 시사합니다"라고 코멘트.
