▲세포외 기질 강도와 순환적 기계적 인장에 의한 세포모양 변화.[사진제공=성균관대]

[아시아경제 정종오 기자] '부지런한 사람이 오래 산다'는 가설이 과학적으로 증명됐다. 성균관대 기계공학부 박성수 교수팀이 '긴 시간 적절한 운동이 짧은 시간의 격렬한 운동보다 세포 성장에 훨씬 효과적'이라는 가설을 과학적으로 증명했다.

인체 내 세포들은 호흡, 걷기, 달리기, 웃음, 청소 등과 같은 일상의 활동으로 인해 기계적으로 인장되는 자극을 받고 있는데 정확하게 이런 기계적 운동이 세포의 성장과 생존에 어떤 영향을 미치는 지 알려져 있지 않았다. 더욱이 세포들은 생체 내 표면 강도에 의해서도 영향을 받는다. 기계적 인장효과만을 별도로 분리해 연구하기는 많은 제약이 있어 왔다.

연구팀은 연성나노필라를 장착해 세포 주변환경의 강도에 의한 영향을 최소화하고 멤브레인 인장을 통해 기계적 인장에 의한 효과를 수 나노뉴턴 수준까지 측정가능한 장치를 자체 제작해 연구를 진행했다.

그 결과 인체 세포에게 5% 정도 늘이는 운동을 초당 1회 수준으로 4시간 이상 순환적으로 인가했을 때 세포 내 DNA합성이 늘어나며 세포성장률도 높아짐을 관찰했다. 또 이런 현상은 세포성장을 조절하는 단백질들(전사인자들)이 기계적 인장에 의한 자극이 일어날 때 세포질에서 핵으로 이동하는 것을 실시간으로 관찰했다. 기계적 인장에 의한 세포성장의 촉진의 비밀에 대한 과학적 단초를 제시하게 된 것이다.

이번 연구는 박성수 교수 연구팀과 싱가폴 국립대학교 기계기술연구소 마이크 쉬츠 교수팀이 공동으로 수행했다. 연구결과는 네이처 자매지인 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'지에 지난 2월 23일(논문명: Cyclic stretching of soft substrates induces spreading and growth) 실렸다.

박성수 교수는 "이번 연구로 기계적 인장이 피부세포의 생존과 분화에 미치는 영향을 파악하고 분석한 것"이라며 "세포성장 촉진과 노화방지에 강도 높은 운동보다는 적당하고 지속적인 운동이 더 효과적임을 보여주고 있다"고 설명했다. 아주 세밀하게 결합력을 측정할 수 있기 때문에 바이러스와 박테리아의 결합력을 측정함으로써 병원성 세균을 빠르게 감별하는 바이오센싱 장비로도 활용할 수 있을 것으로 기대된다고 덧붙였다.




정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr
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