These scientists are working to extend the life span of pet dogs—and their owners

반려견과 견주의 수명 연장을 위해 노력하는 과학자들

반려견을 대상으로 노화방지약 실험이 진행되고 있다. 실험의 목표는 반려견뿐만 아니라 반려견을 키우는 견주가 건강하게 장수할 수 있도록 수명을 늘리는 방법을 찾는 것이다.

미국 시애틀에 소재한 워싱턴대학에서 노화에 관해 연구하는 매트 캐벌린(Matt Kaeberlein)은 개를 좋아한다. 그는 강아지들과 함께 자랐고, 자신이 키우는 반려견인 저먼 셰퍼드 도비(Dobby)를 ‘정말 특별하다’고 묘사한다. 그러나 도비는 이제 14살이다. 인간의 나이로 치면 약 98세 정도다. 캐벌린은 “나는 도비에게서 노화의 흔적을 많이 목격하고 있다”고 말했다.

캐벌린은 미국 전역에 있는 반려견 수만 마리의 노화 과정을 추적하기 위한 야심 찬 연구를 진행하는 ‘개 노화 프로젝트(Dog Aging Project)’의 공동책임자다. 그는 반려견이 더 오랫동안 더 건강한 삶을 살 수 있도록 노화 과정을 개선하고 지연시키고 어쩌면 되돌리는 임무를 수행하는 소수의 과학자 중 한 명이다.

개 노화 프로젝트 외에도 개의 노화를 이해하고 개선하려는 단체가 여럿 있다. 바이오테크 기업 ‘로열(Loyal)’도 개의 수명 연장에 관해 연구하고 있고 바이카(Vaika)라는 프로젝트를 통해 은퇴한 썰매개에 관해 연구해서 개의 수명을 연장하는 방법을 찾고 있는 과학자들도 있다.

그러나 개는 시작에 불과하다. 개는 인간을 위한 좋은 모델이 될 수 있기 때문에 개에게 효과가 있는 노화 방지 약물이나 수명 연장 약물은 결국 인간에게 도움이 될 수 있다. 한편 반려견의 수명을 연장하려는 시도는 사람들이 인간의 수명을 연장하는 시도에 동참하도록 도움을 줄 수 있다고 반려견 수명 연장 관련 연구를 진행하는 연구원들은 말했다. 캐벌린은 “반려견에 관한 연구는 사람들에게 인간의 수명 연장이 가능하다고 설득하는 데 큰 도움이 될 것”이라며 “노화는 수정될 수 있다”고 말했다.

개에 대한 사랑으로

텍사스 A&M 대학에서 개의 노화와 동물의 감염병을 연구하는 케이트 크리비(Kate Creevy)는 “난 개를 좋아한다”며 “개를 좋아하지 않으면 이런 연구를 할 동기 부여가 되지 않을 것”이라고 말했다. 개 노화 프로젝트의 최고수의학책임자이기도 한 크리비는 연구에 반려견을 등록한 약 4만 명의 연구 참가자 중 한 명이다.

모든 참가자는 반려견의 병력을 제출하고 매년 상세한 조사에 참여해야 한다. 크리비는 “그 작업에는 세 시간 정도 걸린다”고 말했다. 연구에 참여한 반려견 중 8,500마리에 대해서는 유전체를 분석할 예정이며 이들 중 일부에 대해서는 털과 혈액, 소변도 연구할 예정이다.

개, 실내, 벽, 하얀색이(가) 표시된 사진  자동 생성된 설명
반려견 포엣, 소피와 함께 있는 개 노화 프로젝트의 최고수의학책임자 케이트 크리비
DOG AGING PROJECT / UNIVERSITY OF WASHINGTON

연구에 참여한 반려견 중 일부 그룹에 대해서는 특정 질병에 관해 더 면밀한 연구가 진행되고 있다. 예를 들어 연구팀은 ‘개 인지장애 증후군(CCD: canine cognitive dysfunction)’이라고 알려진 일종의 치매를 앓고 있는 개 200마리를 평가할 예정이다.

이들의 연구 목적은 미래에 그런 질병에 걸릴 위험성이 있는 개를 파악하는 데 도움을 줄 생물학적 단서를 발견하고 이를 통해 병을 예방하거나 치료할 약물 발견을 돕는 것이다. 연구팀은 또한 반려견의 생활방식 중에서 어떤 측면이 개의 ‘건강수명’, 즉 건강하게 살 수 있는 기간을 연장하는 데 도움이 되는지 알아보고자 한다.

크리비는 “우리는 장기적으로 건강하게 사는 것과 관련이 있는 식단, 운동, 관리가 무엇인지 알아보고자 한다”며 “그러면 반려견이 노후에 더 나은 삶을 사는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

“내 반려견의 노화를 늦출 수 있다면 행복할 것 같았다.”

매트 캐벌린, ‘개 노화 프로젝트’의 공동책임자

그러나 연구에는 다른 목표도 있다. 캐벌린은 10년 전 ‘개가 어떻게 노화하는지 연구해서 알아내면 노화 과정을 늦출 방법을 찾을 수도 있을 것’이라는 갑작스러운 깨달음을 얻었던 순간을 떠올렸다. 그는 “내 반려견의 노화를 늦출 수 있다면 행복할 것 같았다”고 당시를 회상했다.

개 노화 프로젝트는 반려동물 집단을 대상으로 잠재적인 노화 방지 약물을 시험할 것이다. 가장 먼저 연구되고 있는 약은 라파마이신(rapamycin)이다. 이 약은 실험실에서 파리, 벌레, 쥐의 수명을 연장시키는 것으로 밝혀졌다. 라파마이신은 여러 종에서 수명을 늘리는 데 도움을 주는 것으로 드러난 ‘칼로리 제한’의 효과를 모방하는 것으로 보인다. 약물은 세포 성장과 신진대사를 조절하고 영양소 섭취에 반응하는 ‘mTOR’라는 분자를 차단하여 작용한다. 캐벌린은 “나는 쥐의 수명과 건강수명을 연장해준다고 알려진 이러한 방식 중 일부가 개에서도 효과가 있을 것으로 생각한다”며 “약물 실험을 통해 증명하기만 하면 된다”고 말했다.

Dr Matt Kaeberlein with dogs Chloe and Dobby.
반려견 클로이, 도비와 함께 있는 개 노화 프로젝트의 공동책임자 매트 캐벌린
DOG AGING PROJECT / UNIVERSITY OF WASHINGTON

캐벌린과 그의 동료 연구원들은 현재 7세 이상의 개를 대상으로 이 약을 시험하고 있다. 지금까지 그들은 약의 안전성을 확인하기 위한 소규모 시험만 두 차례 진행했다. 가장 최근에는 개 17마리를 대상으로 여섯 달 동안 실험을 진행했고 결과는 아직 발표되지 않았다. 캐벌린은 이 연구에서 약물이 안전해 보였다고 말했다.

두 차례의 실험 모두 약물의 효과를 테스트할 만큼 규모가 큰 시험이 아니었다. 그러나 라파마이신을 받은 반려견의 주인은 자신의 개가 더 활발해졌다고 보고하는 경향이 있었다. 이들은 반려견이 실제 약물을 받았는지 위약(placebo)을 받았는지 알지 못했다. 캐벌린은 “따라서 그들이 보고한 내용이 약물의 실제 효과일 가능성이 크다고 생각한다”고 말했다. 그러나 그는 그런 효과가 발생하는 이유를 정확히 알지 못한다. 그는 “어쩌면 약이 통증이나 관절염을 줄여줬을 수도 있고, 개가 과잉행동을 하도록 만들었을 수도 있다”고 설명했다.

더 정확한 답을 찾기 위해 연구팀은 현재 규모가 더 큰 약물 실험에 참여할 개 580마리를 모집하고 있다. 1년 동안 그중 절반은 실제 약을 받을 것이고 나머지 절반은 위약을 받을 것이다. 그 후 연구팀은 2년 동안 개의 건강 상태를 관찰할 예정이다. 그들의 목표는 약이 개의 수명을 연장시킬 수 있는지 알아내는 것이지만, 예를 들어 개가 암이나 심장병에 걸리는지 같은 개의 전반적인 건강 상태 역시 살펴볼 것이다.

썰매개 구하기

크리비, 캐벌린, 그들의 동료 외에도 인간과 가장 가까운 개의 수명 연장을 연구하는 사람들이 있다. 안드레이 구드코프(Andrei Gudkov)와 그의 연구팀은 조금 다른 접근법을 취하고 있다.

뉴욕 버펄로에 있는 로즈웰파크 종합암센터(Roswell Park Comprehensive Cancer Center)의 종양학 교수 구드코프는 노화를 이해하는 데 오랫동안 관심이 있었다. 그는 “인간을 대상으로 노화를 연구하는 것은 우리 수명에 한계가 있기 때문에 실용적이지 못하다”며 “개의 수명은 인간의 수명보다 짧으므로 합리적으로 실험을 진행하고 결과를 살펴볼 수 있다”고 말했다.

그와 카테리나 아드리아노바(Katerina Adrianova), 다리아 플라이시먼(Daria Fleyshman)은 함께 ‘바이카’를 만들었다. 바이카는 썰매 경주를 하다가 은퇴한 개들을 대상으로 노화를 연구하고 노화를 늦추거나 되돌리기 위해 시도하는 프로젝트이다. 지난 4년 동안 연구팀은 미 북부 주와 캐나다의 개 사육장에서 8~11세 사이의 개들을 수집했다. 개들은 뉴욕 이타카의 한 장소에서 보살핌을 받으며 삶이 끝날 때까지 주의 깊게 관찰된다.

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구드코프의 연구는 동물이 나이를 먹을수록 축적되는 DNA 손상에 집중한다. 이러한 손상은 면역체계에 신호를 보내서 손상된 세포를 파괴할 수 있고 그러면 조직에도 손상이 생긴다. 이러한 DNA 손상의 일부는 구드코프가 ‘레트로바이옴(retrobiome)’이라고 부르는 것으로 인해 발생하는데, 레트로바이옴은 수백만 년에 걸친 진화 과정을 겪으며 우리 DNA에 통합된 고대 바이러스들의 파편을 의미한다.

구드코프는 동물의 DNA에서 이러한 파편이 포함된 부분들이 보통 ‘후성유전학적 표지(epigenetic marker)’에 의해 ‘조용히’ 유지되지만 동물이 노화하면서 이러한 시스템이 붕괴되는 것으로 보인다고 설명했다. 그는 이러한 고대 바이러스 파편이 개를 비롯한 동물들과 인간에게서 노화와 관련한 현상들이 나타나는 주요 원인이라고 생각한다.

그의 연구팀은 레트로바이옴의 활동을 억제할 것으로 예상되는 실험적인 노화방지약을 지금까지 수집한 103마리의 개에게 시험하고 있다. 구드코프는 해당 약물이 DNA 손상을 예방할 수 있다면 개들이 더 건강하게 오래 살 수 있을 것이라고 말했다. 약물 실험에서 개들 중 절반은 약을 받고 나머지 절반은 위약을 받는다. 그런 후에 연구팀은 모든 개에게서 노화의 징후를 찾아볼 예정이다. 구드코프는 예비 결과를 얻었지만 아직 공개하고 싶지 않다고 밝혔다.

바이카의 연구는 비영리로 진행되고 있으며 구드코프는 이 연구가 자신의 ‘취미’라고 말했다. 그러나 셀린 할리우어(Celine Halioua)는 반려견의 수명 연장을 이용해서 사업을 진행할 계획이다. 스스로를 ‘동물 애호가’라고 소개하는 할리우어는 바이오테크 스타트업 ‘로열’을 설립하여 ‘수명과 건강수명을 연장하기 위한 약물을 개발’할 예정이다.

개 노화 프로젝트와 바이카의 구성원들과 마찬가지로 로열에 있는 할리우어의 연구팀은 어떤 동물이 더 빨리 노화하기 쉬운지, 어떤 동물이 더 오래 더 건강한 삶을 즐길 수 있을지 암시하는 생물학적 단서를 찾고 있다.

사람, 실내, 하얀색, 가장이(가) 표시된 사진  자동 생성된 설명
자신의 반려견 울피와 함께 있는 로열의 CEO이자 설립자 셀린 할리우어
ELISA FERRARI / LOYAL

혈액, 타액, 소변에서 생물학적 표지를 찾으면서 할리우어의 연구팀은 DNA에 부착하여 유전자가 단백질을 만드는 방식을 통제하는 후성유전학적 표지도 찾을 예정이다. 이러한 후성유전학적 패턴은 생애 주기 동안 변화하는 것으로 보이며 일부 과학자들은 그러한 정보를 통해 생물체의 생물학적 연령을 추정할 수 있는 ‘노화 시계(aging clock)’를 개발해왔다.

로열의 연구팀은 곧 LOY-001과 LOY-002라는 이름을 붙인 두 가지 약물에 대한 임상시험을 시작할 것이다. 할리우어는 두 약에 관해 많은 정보를 제공하지 않았지만, 첫 번째는 수명이 더 짧은 경향이 있는 대형견을 대상으로 이식하는 약이며 두 번째는 다양한 종의 노령견에게 시험할 알약이라고 말했다. 할리우어는 두 번째 약이 라파마이신과 비슷한 방식으로 작용한다고 덧붙였다.

인간에게 적용하기

할리우어는 연구의 궁극적인 목표가 두 약 중 하나라도 개에게 효과가 있으면 사람을 대상으로도 임상시험을 진행하는 것이라고 밝혔다. MIT 테크놀로지 리뷰가 접촉한 연구원들은 개가 인간의 노화와 그 노화를 늦추거나 되돌릴 수 있는 약물에 관해 연구하기 좋은 훌륭한 모델이라고 말했다.

꽤 최근까지도 대부분의 노화 연구는 실험실에서 이스트, 벌레, 쥐를 대상으로 진행됐다. 연구를 통해 과학자들은 이들 생물체가 어떻게 노화하는지에 관해 흥미로운 사실을 밝혀낼 수 있었지만, 연구 결과와 인간과의 연관성에 대해서는 논란의 여지가 있었다.

개는 인간의 노화를 연구하기에 훨씬 좋은 모델이다. 특히 개들은 인간과 환경을 공유한다는 점에서 특별하다. 집에서 우리와 함께 사는 반려견은 우리와 같은 공기를 마시고 우리의 운동 루틴을 어느 정도 공유하는 일이 많다. 미 국립보건원(National Institute of Health, NIH) 소속 국립 인간 유전체 연구소(National Human Genome Research Institute)에서 인간과 개의 유전학을 연구하는 팀을 이끌고 있는 일레인 오스트랜더(Elaine Ostrander)는 “개들은 우리가 먹는 음식을 먹고 살충제가 뿌려진 우리의 잔디를 걷고 우리와 같은 물을 마신다”고 말했다.

그들은 또한 인간과 마찬가지로 노화와 관련된 많은 질병에 걸린다. 엄밀히 말하면 대부분의 반려견은 안락사로 인해 죽지만, 안락사당한 반려견 대부분은 암에 걸려 있다고 캐벌린은 말했다. 개들은 또한 늙으면 인간처럼 심장병에 걸린다. 물론 차이도 있다. 개도 치매와 비슷한 병에 걸리는 것처럼 보이기는 하지만 개들의 뇌는 인간과 같지 않다. 그리고 개들은 인간처럼 혈관 질환에 걸리지 않는다.

그러나 인간과 동물 사이에는 유사점이 매우 많다. 개와 사람은 면역체계의 노화를 경험하며 나이를 먹을수록 신장병 위험이 증가한다고 캐벌린은 설명했다. 그는 “개별적인 노화 관련 질병을 생각해보면 유사점이 매우 많다”고 말했다.

한 가지 주요 차이점은 노화가 개에게서 훨씬 빠르게 일어난다는 것이다. 소형견이 대형견보다 일반적으로 더 오래 살기는 하지만 개들의 노화는 인간보다 7배 정도 빠르게 일어난다. (그러나 개의 삶에서 1년이 인간의 7년과 동일하다는 말은 아니다. 개들은 생애 초기에 인간보다 훨씬 빠르게 노화하는 것으로 보이며 그 속도는 나이를 먹을수록 점점 느려진다.)

Concept photo illustration of a dog on sofa with past dogs in framed portraits behind
PHOTO ILLUSTRATION: MS TECH / ENVATO, GETTY. NYPL, NATIONAL GALLERY OF ART

개의 노화와 관련한 이 모든 내용이 반려견을 사랑하는 주인들에게는 매우 충격적인 일일 수 있다. 그러나 연구원들에게는 유용하다. 연구원들은 개를 이용해 전체 삶에 걸쳐서 잠재적인 노화방지약의 효과를 연구할 수 있기 때문이다. 그런 연구는 인간을 대상으로는 진행하기 훨씬 어렵다.

개의 또 다른 독특한 특징은 품종의 다양성이다. 한 종 내에서 그렇게 놀라울 정도로 다양한 크기와 외모 차이를 보이는 동물은 개가 유일하다. 예를 들어 그레이트데인은 치와와보다 20배는 더 무겁고 포메라니안은 스태퍼드셔 불테리어와 전혀 닮지 않았다.

이러한 변이 덕분에 오스트랜더 같은 유전학자들은 개를 특히 매력적인 대상으로 여긴다. 그녀는 “개는 3만 년 전에 가축화됐지만 대부분의 품종은 빅토리아 시대 이후에 나왔다”고 말했다. 현대적인 개 사육 방식이 인기를 얻은 것은 1800년대 중반쯤부터이며 개 주인들은 곱슬곱슬한 털이나 납작한 얼굴 등 개의 외모적인 측면을 위해 개를 사육했다. 브리더(breeder)들은 기본적으로 그런 외모적인 특징을 가진 유전자를 보유한 개를 선별했다.

개의 품종을 위한 그런 유전자 수정 작업이 대부분 지난 100여 년 동안 일어났기 때문에 오늘날의 개 품종 간의 유전적 차이는 개의 특성뿐만 아니라 품종마다 달라지는 특정 질병에 걸릴 위험성에 상당한 영향을 미칠 가능성이 있다.

오스트랜더는 이러한 특징 덕분에 인간보다 개에서 관심 있는 유전자를 식별하는 일이 훨씬 쉽다고 말했다. 그녀는 “유전학자로서 나는 마치 사탕 가게에 있는 아이가 된 듯한 느낌을 받는다”며 “다양한 품종의 개 연구를 통해 유전자들 사이에서 주요 요인을 알아낼 수 있고 그런 후에 인간의 건강과 인간의 생물학을 살펴볼 수 있다”고 말했다.

오스트랜더는 다양한 개의 품종에 따라 다른 영향을 미치는 암에 관해 연구한다. 예를 들어 방광암에 관해 더 알아보고 싶으면 그녀의 연구팀은 방광암에 특히 더 걸리기 쉬운 것으로 보이는 스코티시테리어와 웨스트하이랜드 화이트테리어를 연구할 것이다. 그러고 나서 해당 개들의 유전체를 방광암에 걸리지 않는 다른 품종의 유전체와 비교할 것이다. 그녀는 “이런 방법을 이용하면 방광암과 연관된 유전체를 찾는 것이 훨씬 쉽다”며 “사람을 대상으로는 그렇게 효율적인 연구를 할 수 없다”고 말했다.

특정 암과 연결된 유전자를 파악하고 나면 연구팀은 인간의 질병에 관해 연구하는 다른 과학자들에게 연구 내용을 알린다. 그녀는 “우리는 ‘표적 치료법을 찾으려면 사람에게서 이 유전자를 찾아보라’고 말한다”고 설명했다.

연구원들은 노화에 관해서도 같은 일이 가능하기를 바라고 있다. 개에게서 건강하게 오래 사는 것과 연관된 유전자를 발견하여 사람의 수명을 늘리는 데 도움이 되는 방법을 알아내는 것이다.

과학자들은 또한 반려견의 수명 연장에 관한 성공적인 연구를 통해 인간의 수명 연장에 관한 연구에 대한 사람들의 인식도 개선할 수 있기를 바란다. 할리우어는 수명 연장과 관련한 이 분야가 1990년대에서 2000년대 사이에 나온 이상한 주장 때문에 ‘이미지 문제에 시달리고 있다’고 느끼고 있다. 그녀는 “당시 이 분야의 유명인들이 1,000세 수명이나 불멸에 관해 외치고 있었다”며 “분명히 말하는데 우리는 1,000살 먹은 개를 만들고 있는 것이 아니”라고 말했다.

그러한 주장은 근거가 없을 뿐만 아니라 경제적 평등에 관한 우려로도 이어졌다. 누가 그렇게 오래 살 수 있을까? 그들은 어떻게 지원받을 수 있을까? 할리우어는 “반려견이 건강하게 몇 년 더 산다고 해서 사회적 갈등이 발생하지는 않는다”며 “개에 관한 연구는 이질적으로 느껴질 수 있는 연구를 소개하기 위한 위협적이지 않은 방법”이라고 말했다.

Dog looking out of car window at coastline
GETTY IMAGES

캐벌린도 이에 동의한다. 그는 “나는 인간의 노화를 목표로 하는 연구가 왜 좋은 일인지 사람들이 항상 이해하는 건 아니라고 생각한다”며 “우리가 반려동물을 대상으로 생물학적 노화에 관한 성공적인 연구를 진행할 수 있다면 사람들에게 그런 연구가 가능하다고 설득하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 말했다. 그는 “이것은 공상과학 소설이 아니라 생물학일 뿐”이라고 덧붙였다.

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