생명공학, 철학, 논술 등 방통대 생명공학과 인간의 미래 요점 정리 10. 수명연장과 인간강화의 사회

10강 수명연장과 인간강화의 사회

10.1 노화와 그 원인

 

앞서 생명의 특징을 이야기하면서 외부 환경과의 상호작용과 시간을 거슬러 거꾸러 갈 수 없음, 즉 생명체의 변화는 한 방향을 향해 가고 있음에 대해 이야기 했다. 우리가 생명체로서 가고 있는 방향은 노화와 죽음이다. 생명을 갖고 태어난 존재는 생노병사의 과정을 피할 수 없지만 과학적으로 우리는 왜 늙어가는 걸까? 생명현상을 연구하는 과학자들이 이 질문에 대한 답을 얻기 위해 지난 몇 십 년간 노화의 원인과 기전에 대해 많은 연구를 하고 있지만 아직 명확한 하나의 해답은 없다. 가장 일반적으로 받아들여지고 있는 이유는 살아가면서 여러 가지 환경에 노출되어 생명현상을 유지하는 정보인 유전체 DNA 에 손상이 축적된 결과라는 것이다. DNA 손상은 우리가 산소를 이용 하여 호흡하는 생명체인 이상 불가피한 과정이다. 우리가 음식을 섭취하고 이를 에너지로 전화하는 호흡과정에서 불가피하게 만들어지는 활성산소가 DNA 의 손상을 유발한다. 따라서 나이가 들게 되면 세포가활성산 소에 계속 노출되게 되고 더 많은 유전체의 손상이 생겨 유전체로부터 만들어지

는 다양한 단백질이 제대로 기능을 할 수 없게 된다. 따라서 세포가 제대로 기능을 할 수 없게 변질 되거나 사멸하여 노화 현상의 원인이 될 수 있다. 또한 살면서 자외선, X-ray, 내, 외적 스트레스, 담배 등 보통 발암 물질이라고 알려진 많은 것들에 노출되어 DNA 에 손상을 유발되므로 노화와 질병의 원인을 제공한다. 노화는 위축성 위염(atrophic gastritis) 등 노화와 함께 나타나는 질병에서 볼 수 있는 것처럼 면역계가 자기 자신에 대해 항체를 만드는 자가면역반응에 의한 것이라고 설명 하기도 한다. 노화는 hormone의 기능 약화에 의한 것으로도 설명된다.시상하부-뇌하수체-고환-축

(hypothalamic-pituitary-gonadal axis, HPG axis)은 다양한 생식관련 호르몬을 분비하여 세포의 분열과 성장을 촉진시키지만 생식이 끝나면 서서히 그 분비량이 줄어들어 노화를 촉진시킨다는 것이다. 남성을 30 세 이후부터 서서히 여성은 폐경에 의해 급격히 호르몬 분비가 감소되면서 세포 분열이 줄고 세포들이 기능을 제대로 수행할 수 없게 되어 세포사멸이 유도되고 세포로 이루어진 장기나 기관의 노화가 진행된다고 한다.

실재로 여성의 경우 폐경 후 심장질환이나 알츠하이머, 골다공증 등 노화가 빠른 속도로 진행되고 인위적으로 호르몬을 투약하면 노화 속도가 늦추어지는 것 등이 이 가설에 대한 증거로 받아들여 지고 있다. 또 다른 가설은 우리 세포에 시계가 있어 노화 정도를 알고 너무 노화되면 더이상 분열 하지 않고 사멸한다는 것이다. 세포에 존재하는 노화 시계로 유전정보를 담고 있는 염색체의 끝 부부인 텔로미어(telomere)가 한번 염색체 DNA 가 복제 될 때마다 조금씩 끝부분을 유실하여 짧아 지는 것으로 설명한다. 즉 세포가 여러 번 분열하여 염색체의 텔로미어가 더 짧아진 것일수록 노화 한 세포라는 것이다. 실재로 노인과 성인 어린아이 각각에서 세포를 얻어 텔로미어의 길이를 재어 보면 노인이 가장 짧고 아이가 가장 길며 아이세포가 가장 여러 번 세포분열을 한 후 사멸한다. 이렇게 세포가 일정한 횟수만큼 분열한 후 노화하여 사멸하는 현상은 1961 년 Leonard Hayflick 박사에 의해 처음 발견되었다. 또 체세포의 유전정보를 이용해 만들어진 복제 동물, 예로 첫 번째 체세포 복제동물이었던 양 돌리가 정상적인 양의 수명을 살지 못하고 조로가 진행되고 일찍 죽은 이유가 체세포의 텔로미어가 이미 짧아져 있는 상태였기 때문으로도 설명한다. 실재로 텔로미어의 길이를 원래 길이로 유지할 수 있는 효소는 생식세포와 더 이상 노화하고 죽지 않는 암세포에서만 발현된다. 한 가지 가설만으로 생명이 노화를 모두 설명할 수는 없지만 이러한 설명들이 다 나름의 근거가 있고 이런 과정의 복합으로 노화가 진행되는 것으로 생각된다. 기계도 오래되면 기능이 떨어 지는 것처럼 생명의 노화는 면역체계, 근육, 보고 듣고 반응하는 신경 등 모든 기관의 기능 저하를 의미한다. 또한 기능 저하가 심해지면 우리가 보통 질병이라고 부르는 상태에 이르고 회복될 수 없는 상태가 되면 생명이 그 기능을 정지하는 죽음이 발생한다.

노화와 관련된 대표적인 질환으로 암이나 알츠하이머, 파킨슨 병 등이 있다. 암은 우리의 유전 정보 인 DNA 에 손상이 축적되어 생기는 유전질환의 일종으로 볼 수 있다. 살아가면서 유전정보에 축적 된 이상이 정상적인 세포분열을 조절하거나 외부 손상으로부터 DNA 를 지키는 단백질들에 이상이 여럿 생겨 발생되는 질환이다. 물론 드물게 소아암의 경우도 있지만 암의 발생은 나이를 먹음과 함께 40 세 후반 이후에 가파르게 증가한다. 근래 암환자가 증가하는 이유는 유전체의 손상요인이 많아진 탓도 있으나 가장 큰 이유는 수명의 연장 때문으로 설명할 수 있다. 파킨슨병은 중추 신경계 에서 중요한 신경물질인 도파민을 생성하는 신경세포가 사멸하기 때문에 신경반응에 문제가 생기는 질환인데 아직 세포사멸의 원인은 잘 밝혀져 있지 않다. 치매로 알려진 알츠하이머는 뇌의 대뇌피질 에 단백질 침전이 생기면서 신경세포를 침투해 세포가 죽어감으로 생기는 질병이나 아직 정확한 원인은 규명되어 있지 않다.

 

10.2 약물에 의한 노화의 극복 혹은 강화

 

생명과학이 어려운 것은 다른 과학은 모두 인간의 환경에 관련된 내용을 다루는데 생명과학은 인간 과 생명 자체에 대한 과학이므로 윤리적 판단이 더 어렵다는 점인 것 같다. 실재로 노화를 극복 하고자 하는 인간의 욕망은 역사 이래 계속되고 있고 이점에서는 불로초를 구하려 애썼던 진시황 이나 오늘을 사는 우리나 크게 다르지 않은 것 같다. 이러한 노력으로 최근에는 노화를 조절하는 유전자들의 존재가 속속 밝혀지고 있다. 노화 조절 유전자로 MIT 생물학과의 가란테 (Guarente) 교수 연구실에서 1999 년 최초로 효모 유전자인 Sir2 가 보고되었고 이후 효모뿐 아니라 초파리, 선충, 및 인간세포에도 Sir2 와 유사한 유전자가 존재한다고 알려졌다. Sir2 나 이와 유사한 유전자 에 의한 발현되는 설투인(sirtuin)이라는 단백질은 그 활성이 증가할수록 노화가 억제되는 것으로 밝혀졌다. 설투인 단백질은 세포에 존재하는 다른 단백질들을 변형시켜 생리적인 변화를 유발하고 노화를 억제한다고 한다.

재미있는 것은 이 단백질이 활성화되기 위해서는 NAD 라는 세포 내 아주 작은 화학물질이 필요 한데 NAD 의 합성이 음식물 섭취와 대사에 밀접하게 관련되어 있고 특히 소식했을 때 많이 만들 어진다. 소식이 노화억제와 관련이 있다는 보고는 여러 차례 있었고 소식하면 활성산소가 적게 만들 어져 노화가 억제되는 것으로만 생각했는데 노화억제 단백질까지 활성화시킬 수 있다는 것이다. 몇 년 전 쯤 포도주에 들어있는 레스베라트롤(rasveratrol)이라는 물질이 설투인의 활성을 증가시킨다 고 하여 포도주 판매가 증가하고 포도주가 ‘사랑의 묘약’이 아니라 ‘젊음의 묘약’으로 불리기도했다. 요즘은 이 물질을 건강보조식품으로 개발되어 팔고 있다. 또한 레스베라트롤보다 휠씬 더 효과가 좋은 설투인 단백질을 억제하는 유기분자를 합성해서 ‘젊음의 묘약’으로 개발하고 있다.

신경생물학의 발달은 늙으면 일어나는 기억력의 감퇴가 뇌의 해마에서 일어나는 두 개의 신경세포 가 동시에 신경정보를 방출할 경우, 둘 사이의 연결부가 강화되는 장기 증강이 줄어들기 때문으로 이해하고 이를 조절하는 신경전달 물질이나 그 수용체의 활성을 증가시키는 약물을 기억력을 증가 시키는 신약으로 개발하고 현재 임상 실험 중인 것으로 알려져 있다. 늙으면 나타나는 피부의 처짐, 주름 등을 개선하고 젊게 보이기 위해 요즈음은 보톡스 주사가 대세다. 보톡스가 주사로 맞았을 때 일정기간 동안 그 주사 부위의 얼굴 주름을 펼 수 있다고는 잘 알려져 있다. 하지만 보톡스의 실체 가 신경전달을 억제하는 복어 독에 버금가는 매우 강력한 맹독임을 아는 사람은 많지 않다. 보톡스는 뉴런의 시냅스에서 다음 뉴런으로의 신호전달을 매개하는 아세틸콜린이 분비되는 것을 막아 신경전달을 억제한다. 따라서 미세한 양의 보톡스를 주입하면 그 부위 신경의 신호전달을 억제 하므로 신경 전달에 의해 조절되는 근육이 마비되어 찡그릴 수 없게 되고 주름이 없어진 것처럼 보이는 것이다. 보톡스는 미국 제약회사의 상품명이고 원래 이름은 보톨리늄 톡신 (botulinum toxin)이다. 보톨리늄 톡신은 흙에 사는 Clostridium botulinum, 이라는 학명의 세균이 만들어 내는

현재까지 알려진 가장 강력한 신경을 마비시키는 독이다. 하지만 2002 년 FDA 의 승인을 받으면서 노화에 반하려는 인간의 욕망과 맞물려 널리 미용에 사용되기 시작해 급속히 퍼지게 되었다.

2012 년 물질특허가 완료되어 요즘 남용의 문제가 대두되고 있는 노화로 인한 남성의 성 기능 저하 를 억제하는 비아그라도 노화에 반하려는 인간의 노력의 산물이라고 할 수 있을 것이다. 비아그라는 혈관벽을 수축시키는 신호전달계를 억제하여 혈관을 이완시키는 물질로 원래 협심증 치료제로 개발 하려고 했으나 성공적이지 못했고 발기부전 치료제로 이용된 경우이다. 이렇게 늙지 않고 늙어도 기능을 유지하고 장수하려는 인간의 욕망으로 자본주의 사회에서 가장 경제성 전망이 좋은 기술로 생명과학 기술의 발전이 가속되고 계속 시장이 증가하고 있는 것이 현실이다.

 

10.3 인공장기, 컴퓨터 등 기계를 이용한 강화

 

노화에 의한 생체의 기능 손실을 기계적으로 보완하고자 하는 노력도 계속되고 있다. 손상된 인체 부분을 되살라는 것을 목표로 하는 앞에서 언급한 줄기세포 연구는 가속화 되고 있다. 또한 다양한 인공장기가 개발되어 생체 장기의 기능을 대체하고 있고 또 현재도 개발이 진행되고 있으며 진화 중이다. 현재 실용화되어 있는 인공 장기의 대부분은 항시 몸에 지니고 있는 인공 장기인데, 일시적으로 대용 구실을하는 것도 있고 모두 생명 유지를 위해서 매우 중요하다. 대표적으로 인공 심장(2345), 인공 신장, 인공 간장, 인공 호흡기 등이 있다. 다만 현재의 기술로는 장치의 크기가 커서 체내에 장치할 수는 없으며, 체외 장치로서 사용하는 경우도 생체 기능을 그대로 완전히 대행하기까지에는 이르지 못하고 있다. 인공 신장에 관해서는 최근 CAPD(계속식 휴대형 복막투석법이 등장하여 사용하는 사람이 증가하는 추세에 있다. 또 인공뼈, 인공관절, 치아 임플란트 등은 이미 널리 사용되고 있는 것이 현실이다.

뇌졸증이나 사고 등으로 신체가 마비 된 경우 인간의 뇌의 신경세포와와 컴퓨터 칩을 연결하여 인간의 생각하는 것만으로도 컴퓨터가 그에 반응하는 기술이 현재 상용화를 앞두고 있다. 이런 기술이 더 확장된다면 생각에 의해 로봇이나 컴퓨터를 조작할 수 있다. 또한 노화로 육신이 늙어도 뇌의 신경세포와 인간처럼 만든 로봇이 연결된다면 로봇이 돌아다니며 행하는 모는 일을 자신이 하는 일로 느낄 수 있는 세상이 멀지 않은 미래에 도래하게 될 것이다. 나는 늙어도 내 뇌신경과 전자 칩으로 연결된 아바타인 로봇이 세상에 나가 사람을 만나고 사랑에 빠지는 감정을 그대로 느낄 수 있는 미래에서 과연 현재의 인간이라는 정의가 계속 유지될 수 있을까 궁금해진다.

 

10.4 장기이식

 

기능회복 내지 강화와 수반되는 더 큰 윤리적 문제는 인공장기 기술이 아직 인간이 가지고 있는 장기에 미치지 못하여 수요는 많은데 공급이 턱없이 부족한 장기이식이다. 기증에 의하지 않은 장기 이식은 법으로 금지되어 있다. 장기를 이식하려면 인간의 개체를 규정하여 자신과 타인을 구별하고 면역반응을 일으키는 MHC(major histocompatibility complex)에 존재하는 유전자들이 유사해 거부 반응을 일으키지 않아야 한다. 그런데 최근 면역억제제들이 개발되면서 MHC 가 완전히 일치하지 않는 경우도 면역억제제를 계속 투여하면 장기이식이 가능해졌다. 이런 기술의 발달로 장기이식이 예전에 비해 쉬워졌고 노화를 거부하는 인간이 제 3 세계에서 장기를 밀매하고 이식하는 것은 이미 공공연한 사실이다. 필리핀이나 남미, 중국 등의 고아나 빈민이 주로 장기의 공급원이 되고 있는 것이 현실이고 장기 밀매를 위한 국제적인 인신 납치 등도 문제가 되고 있다. 중국에서는 몇 년 전 사형수에게 사형을 집행하기전 장기를 적출하여 국제적인 비난의 대상이 되기도 했다. 또한 필리핀 언론은 장기이식 후 휴유증으로 죽어가는 많은 필리핀 사람들에 대한 이야기를 보도하며 일본을

향해 “They feast on our poverty” 즉 우리의 빈곤 위에 그들은 축제를 즐기고 있다는 끔직한 말을 남기기도 했다. 필요한 첫째 아이를 살리기 위해 시험관 아이로 태아유전자를 감별하여 첫째 아이와 MHC 가 맞는 맞춤형 둘째 아이를 출산하여 골수를 이식한 실화도 몇 건 이미 보고되었다. 혈액세포 대부분의 생명이 40 일 이므로 수혈이나 또 골수에서 존재하는 혈액줄기세포는 증식할 수 있으므로 골수 이식 등은 신체에 해가 없다. 그러나 장기의 경우는 다르다. 생체는 매우 정교하고 물리적으로 볼 때 세상에서 가장 효율적인 시스템이므로 쓸모없는 장기는 없다. 예로 이전에 쓸모 없는 기관으로 여겨져 수술해 떼어내던 맹장이 사실은 1 차 면역기관으로 중요한 기능을 하는 경우 이다. 그러므로 신장처럼 두 개가 존재하는 장기의 경우도 반드시 그 이유가 있다. 가장 많이 장기 이식이 이루어지는 신장도의 경우 하나를 떼어내도 겨우 생명은 부지할 수는 있겠으나 개체가 이전 처럼 기능을 할 수는 없는 것이다. 그러므로 살아있는 생체의 장기이식은 어떤 이유로 미화되어도 한 인간이 다른 인간을 위한 도구가 될 수 있는가의 윤리적 문제가 수반된다.

 

10.5 인간의 한계

 

생명과학 기술이 질병 치료에 이용되는 것에는 모든 사람의 동의를 이끌어 내는 것이 어렵지 않다. 그러나 그러나 생명과학 기술 자체가 가지고 있는 특성-치료와 강화의 경계가 모호하다- 때문에 논란이 생긴다. 어디까지가 치료해야 할 질병이고 어디부터가 강화인지 그 구분이 쉽지 않다는 점에 생명과학 기술과 이에 관련된 윤리문제의 어려움이 있다. 예를 대머리는 질병인가 아닌가. 비아그라는 치료제인가 강화 제인가. 다양한 방법으로 인간의 능력을 보완하고 강화하는 것을 어느 범위까지 허용해야 하는가의 질문은 대답이 쉽지 않아 보이다.

또 앞에서 여러 번 언급한 것처럼 생명과학의 문제는 우리 자신에 관한 문제이므로 윤리적 판단이 쉽지 않다. 타인의 문제일 때는 이성적 판단을 할 수 있지만 나나 가족의 문제가 되면 인간의 욕망 이 이성능력에 우선하게 되기 쉽기 때문이다. 그렇기에 더욱이 생명과학이나 기술이 갖는 함의에 대한 고민이 필요하고 시스템이나 사회적인 합의를 도출하는 과정이 중요한 것 같다.

학생들에게 생명 윤리의 과점에서 노화와 죽음에 대해 토론을 하게 했더니 한 학생이 아래와 같이 이야기 했다. “죽음을 자연스럽게 받아들이지 않고 인위적으로 막으려는 노력들 하에서 죽음을 막기 위한 죽음, 즉 수많은 식물과 동물의 희생 및 전 지구적 자원의 소모가 촉진되고 있다. 노화와 죽음을 지배하고자 하는 노력으로 평균 연령이 계속해서 늘어나 고령화 사회라는 이름으로 OECD 국가들을 강타하고 있는것에 대해 대부분의 국가들은 실버산업과 노인 복지에 신경을 쓸 뿐, 죽음을 미루려는 시도 자체가 잘못되었다는 의심을 하지 않는다. 생식가능연령의 두 배 이상 살면서 끊임 없이 자원을 소모하는 생물 종은 인간밖에 없다. ‘천수를 누리다’라는 표현은 천살까지 산다는 표현 이 아닌 하늘이 준 수명만큼 산다는 것이다” 라고.

지금까지 노화를 지연시키려는 여러 가지 인간의 노력과 기술의 발달에 대해 이야기 했다. 그러나 어떤 약이 개발된다고 해서 어떤 기술이 가능해진다고 해서 노화를 지연시킬 수 있겠지만 억제할 수는 없을 것이다. 노화를 강의할 때 내가 자주 인용하는 시로 강의를 마무리 하려고 한다. ‘잎은 많으나 뿌리는 하나, 젊은 날 내내 태양아래서 나는 잎과 꽃을 자랑했네. 나 이제 시들어 하나의 진실이 될거나’ 라고 노래했던 시인 예이츠처럼 하나의 진실이 될 준비를 하고 자연의 일부로서 당당히 죽음을 맞이하고자 마음의 준비를 하는 것이 현명하게 노화해 가는 것이 아닐가.