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최근 몇 년 동안 우주 선진국을 중심으로 달, 화성 탐사에 열을 올리고 있다. 특히 화성 탐사의 목적은 지구 밖 생명체 존재를 확인한다는 과학적 호기심이지만, 무인 탐사가 일정 수준에 다다르면 사람을 직접 화성으로 보내 유인 탐사를 거쳐 궁극적으로 사람이 거주하도록 만들어 ‘제2의 지구’ 또는 우주식민지를 만들겠다는 목적도 있다. 그런데, 우주로 사람을 안전하게 조건 영어 보내는 것이 가능할까. 우주에서 인체는 어떻게 변화가 발생할까.
미국 샌디에이고 캘리포니아대(UCSD) 줄기세포 연구소, 스탠퍼드대 의대, 솔크 생명과학 연구소 공동 연구팀은 우주 비행이 인간의 조혈 줄기세포에 유전적, 염증성 스트레스를 가해 노화를 가속화하고, 질병 위험을 높인다고 밝혔다. 이 연구 결과는 생명 과학 분야 국제 학술지 ‘ 한국신용보증 셀 스템 셀’ 9월 5일 자에 실렸다.
미국 항공우주국(NASA) 연구들에 따르면, 우주 비행이 면역 기능과 텔로미어 길이에 영향을 줄 수 있다. 국제우주정거장(ISS)에서 340일을 보낸 미국 우주비행사 스콧 캘리와 지구에서 머물렀던 일란성 쌍둥이 형제의 변화를 분석했다. 그 결과, 텔로미어 길이, 장내 미생물군, 유전자 등 유전학적, 지도교수 생리학적, 인지적 측면 등 모든 분야에서 변화가 관찰됐다.
이에 연구팀은 우주 환경이 어떻게 분자적 노화를 촉발하는지 세포 수준에서 연구했다. 연구팀은 32~45일 동안 우주 비행한 우주인의 ‘인간 조혈 줄기 및 전구세포’(HSPC) 노화를 분석했다. 연구를 수행하기 위해 인간 줄기세포를 우주에서 배양하고 인공지능 기반 영상 도구로 모니터 파산면책후은행거래 링할 수 있게 해주는 ‘나노바이오리액터’(소형 3차원 바이오센싱 시스템)를 개발했다.
분석 결과, 우주 비행은 혈액을 형성하는 줄기세포에 나이를 먹을 때 관찰되는 변화들과 매우 유사한 변화를 유발하는 것으로 나타났다. 세포는 정상보다 더 과활성화돼 줄기세포의 재생에 도움이 되는 휴식과 회복 능력도 잃은 것이 관찰됐다. 건강한 새로운 세포를 도미토리 만드는 능력은 감소하고 DNA 손상은 커지고, 염색체 말단 텔로미어는 짧아지는 등 분자적 마모의 징후는 커졌다. 세포 공장이라고 알려진 미토콘드리아 내부에서도 염증과 스트레스 징후를 보였다.
카트리오나 제이미슨 UCSD 교수(재생의학)는 “이번 연구 결과는 미세중력, 우주선(線) 같은 우주 스트레스 요인이 혈액 줄기세포의 분자적 노화를 가속할 수 있음을 보여준다”며 “장기 임무 동안 우주비행사를 어떻게 보호할지 알려줄 뿐만 아니라, 지구에서 인간 노화와 암 같은 질환을 모형화하는 데도 도움이 될 것”이라고 말했다.
유용하 과학전문기자