모낭의 색소줄기세포 이용해 흰머리 치료제 개발 가능성 확인

[이데일리 이순용 기자]연세대 세브란스병원과 미국 하버드 의대 공동연구팀이 인체 모낭 조직의 색소줄기세포를 이용한 백모화 모델을 세계 최초로 구축했다. 백모화는 노화나 스트레스, 유전 등이 원인으로 흰머리가 생기는 현상을 말한다. 그동안 염색 외 치료 방법이 없던 상황에서 이번 연구를 통해 백모화 치료제 개발 가능성이 확인됐다.

세브란스병원 피부과 이주희, 이영인 교수는 피부 생물학 연구의 세계적 석학인 미국 하버드의대 데이비드 피셔(David E. Fisher) 교수 연구팀과 공동으로 인체 모낭 조직을 이용해 백모화 모델을 구축했다고 최근 밝혔다. 이번 연구결과는 피부과학분야 국제학술지 실험피부학(Experimental Dermatology) 최신호에 게재됐다.

머리카락 색은 모낭 속 멜라닌 줄기세포에 의해 결정된다. 멜라닌 색소를 합성하는 줄기세포의 양이 많을수록 머리색이 짙어진다. 나이가 들수록 멜라닌 줄기세포의 수가 줄어들고 기능이 떨어지면서 백모화가 진행된다. 주로 30~40대에 발생하지만, 유전이나 생활 환경, 스트레스 등으로 10~20대부터 나타나기도 한다.

지금까지 염색으로 가리는 법 이외에는 흰머리를 치료할 방법은 없는 실정이다. 전 세계적으로 동물모델에서 색소줄기세포의 생물학적 역할과 백모화 기전을 연구하고 있지만, 유용한 인체모델을 제시하지 못하고 있다.

멜라닌 색소 줄기세포의 조기 분화는 멜라닌 색소 줄기세포를 고갈시키고 이소성 색소 침착을 일으킨다. 이소성 색소 침착은 멜라닌 색소 줄기세포의 분화를 촉진해 백모화를 유발한다. 연구팀은 이 메커니즘을 기반으로 ex vivo 생물학적 개체의 외부에 있는(적출된) 조직을 활용한 연구모델을 이용해 멜라닌 색소 줄기세포의 색소 침착 및 인간 모낭 내 분화 유전자의 발현을 평가했다.

연구팀은 인체 두피 조직에서 분리된 다수의 모낭에 ▲이온화방사선, ▲과산화수소 및 ▲노르아드레날린을 포함한 특정 스트레스 신호 매개체를 노출해 모낭 돌출부의 이소성 색소 침착을 측정했다.

정상 모낭의 팽대부에서는 Control처럼 팽대부에 이소성 색소 침착이 관찰되지 않지만, 이온화방사선과 과산화수소에 노출된 팽대부에서는 이소성 색소 침착이 관찰됐다.(왼쪽) / 인체 모낭을 노르아드레날린에 노출한 결과 팽대부에 이소성 색소 침착이 마찬가지로 관찰됐다.(오른쪽)

먼저 비정상적인 멜라닌 줄기세포의 분화를 관찰하기 위해 생체 외 인체 모낭을 이온화방사선과 과산화수소에 노출했다. 그 결과, 노출된 모낭의 돌출부 부분에서 이소성 색소 침착이 유의하게 증가함을 보였다.

또한 연구팀은 인체 모낭에 급성 스트레스 시 교감 뉴런에서 방출하는 신경 전달 물질인 노르아드레날린을 노출했다. 앞선 결과와 마찬가지로 모낭의 팽대부에 이소성 색소 침착이 유의하게 증가함을 확인했다.

이주희 교수는 “이번 연구는 ex vivo모델을 이용해 세계 최초로 인체 모낭 조직에서 백모화 모델을 구축한 점에서 의의가 있다”며 “인체 유래 두피 모낭을 성공적으로 분리, 배양하고 외부 산화 스트레스 및 노화과정으로 인한 색소줄기세포의 비정상적인 분화의 초기 과정을 정량적으로 분석하기 위한 마커의 규명은 백모화 기전 뿐아니라 다양한 색소성 질환의 새로운 치료제 개발에 중요한 단계가 될 것”이라고 말했다.