우리 인간은 만 6세부터 8세까지 태어나 처음 난 이가 빠지고 새롭게 자란 치아로 평생을 살아간다.

그런데 최근 미국과 영국의 과학자들이 물고기로부터 치아 성장과 관련한 유전자를 찾아내고 있다는 연구논문이 발표돼 학계는 물론 일반인의 관심이 쏠리고 있다.

이 연구가 인간에게 있어 새로운 치아를 재생할 수 있다는 가능성을 제시했기 때문.

미국 메디컬데일리와 영국 데일리메일 등 외신에 따르면, 미국 조지아공대와 조지아리젠츠대, 영국 킹스칼리지런던 공동 연구진이 평생 이빨이 재생하는 물고기를 발견한 것을 토대로 인간의 치아를 재생하기 위한 연구를 진행하고 있다.

연구진은 아프리카 말라위 호수에 사는 열대 민물고기인 ‘키크리류’(Cichlids)가 이빨이 빠져도 빠진 자리에 완벽하게 새 이빨이 자라는 것을 보고 연구에 착수했다.

키크리류는 다 자란 뒤에도 수백 개의 이빨이 새로 나는 것으로 알려졌다.

현재 연구진은 배아 상태의 키크리류에서 상피세포가 어떻게 ‘이빨’이나 맛을 느끼는 미각 세포가 모여 이뤄진 ‘맛봉오리’(taste bud)로 분화하는지는 물론 실험 쥐의 이빨 분화도 함께 연구했다.

이를 통해 새로운 이를 자라게 하는 생체 구조가 기존 생각보다 훨씬 이른 시기에 활성화되는 메커니즘을 우리 인간에게도 적용할 수 있을 것으로 연구진은 보고 있다.

연구를 총괄한 토드 스트릴먼 조지아공대 생물학부 교수는 “이번 연구로 치아와 맛봉오리의 ‘발육 형성성’(developmental plasticity)을 발견해 상피세포가 치아나 맛봉오리로 발달하는 제어 경로를 연구하고 있다”고 말했다.

▲ 배아 상태 키크리류 조지아공대

연구진은 배아 상태인 키크리류의 똑같은 상피세포로부터 이빨과 맛봉오리가 어떻게 성장하는지 연구했다. 이런 물고기는 인간과 달리 혀가 없어 맛봉오리가 이빨과 결합해 있거나 때로는 이빨과 가까운 위치에 있다.

말라위 호수에 서식하는 키크리류는 자신이 사는 환경에 따라 적응해 있었다. 플랑크톤을 먹는 키크리과 물고기는 먹이를 눈으로 보고 입으로 빨아들여야 하므로 이빨이 거의 없었다. 하지만 바위에 붙은 조류를 뜯어 먹고 사는 종을 이빨은 물론 맛을 구분하는 맛봉오리도 다수 존재했다.

또 연구진은 상관성이 높은 이들 두 종을 교배시켜 2세대 교배종 약 300마리를 키워 이들의 유전적 차이를 분석해 유전적 변형 요소를 구분해냈다.

이에 대해 스트릴먼 교수는 “키크리류 교배종으로부터 각각 이빨과 맛봉오리 구조 밀도 사이의 긍정적인 상관성을 조절하는 유전체 지도를 그려낼 수 있었다”면서 “UCL 연구진과의 공동 연구에서는 실험 쥐의 이빨과 맛봉오리 발달에 지금까지 연구가 덜 된 몇몇 유전자가 관여한다는 사실을 입증할 수 있었다”고 밝혔다.

연구진은 이빨과 맛봉오리의 발달 경로에 영향을 미치는 두 화학물질 용액에 배아 상태인 키크리류를 각각 집어넣는 실험을 통해 두 기관의 발달을 조작했다. 각 변화는 물고기 알이 수정된지 5~6일쯤 일어났다.

이에 대해 스트릴먼 교수는 “아무래도 일반 상피세포에는 이빨이나 맛봉오리로 변화하는 발달을 촉진하는 일종의 스위치가 있는 것 같다”고 말했다.

이빨과 맛봉오리는 매우 다른 목적으로 해부학적인 형태를 지니고 있다. 하지만 배아 키크리류의 턱 발달 과정에서는 같은 종류의 상피세포로부터 유래하는 것이다.

스트릴먼 교수는 “이빨이 발달한 이후에 그 이빨의 법랑질(에나멜질)과 상아질이 형성된다”면서 “발달 초기에 두 기관은 실제로 매우 비슷하다”고 말했다.

이번 연구는 미래 치아의 재생 가능성 여부에 대해서는 전혀 언급하고 있지 않지만, 치아 성장을 촉진하는 유전자가 특정돼 우리 인간에게 적용 가능한 것이 밝혀지면 새로운 치아를 재생할 수 있다는 가능성을 제시한다.

한편 이번 연구결과는 ‘미국 국립과학원회보’(PNAS) 최신호(10월 19일자)에 실렸다.

사진=ⓒ포토리아(위), 조지아공대

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr