무한 재생하는 상어 이빨에서 힌트 얻은 인간 치아 재생 주사 20230년까지 개발

인간도 상어처럼 이빨을 재생시키는 유전자가 있어서 이를 활성화하는 치아 재생 주사가 일본에서 20230년에는 개발될 예정이다. 상어의 이빨은 7~8줄로 나고 평균 300개의 이빨이 있고 뽑혀도 평생 다시 난다. 반면 인간의 치아는 영구치가 나면 더 이상 나지 않는 게 보통이다. 

 

1845년 밝혀진 무한 재생하는 상어 이빨

사는 환경, 먹이 습관과 종류에 따라 사용하는 이빨의 전체 개수에 차이는 있으나 상어는 종류에 관계없이 이빨이 7~8줄이고 소모된 이빨이 빠르게 평생 교체된다.

 

상어 이빨. fishillust.com

 앞줄의 이가 빠지면 2~3일 내로 바로 뒷줄에 있는 이가 앞으로 자리를 이동해 그 자리를 채운다. 이빨 아래 연조직이 컨베이어 벨트처럼 각 이빨을 고정하고 또 이동시키며 재배치시킨다. 즉, 여분의 이가 대기하고 있다가 빠진 틈을 매우며 자라난다. 

 

 상어 이빨 재생과 재배치 능력은 1845년 영국의 고생물학자 리처드 오웬이 처음 밝혔다. 상어 이빨은 턱뼈에 단단히 박혀 있지 않고 잇몸만이 지지하기 때문에 쉽게 빠진다. 반면에 인간의 치아는 턱뼈에 단단히 고정되어 있다. 

 

2016년 인간에게도 치아 재생 유전자 발견

2016년 11월 영국 셰필드 대학교 진화발생생물학과의 가레스 프레져 교수팀은 상어에 있는 이빨 재생 유전자가 인간에게도 있다는 연구 결과를 미국 국립과학원회보 PNAS에 발표했다.

 

 논문에 따르면 Sox2 유전자는 4억 5천만 년 전에 인간과 상어가 공동의 고대 조상에서 갈라져 나온 이래 계속 유지되었다. 다만 인간은 유치가 빠진 뒤 영구치가 새로 날 때 상피 세포에서 Sox2 유전자가 발현된 뒤 상피 세포가 사라지면서 이후로는 발현을 멈춘다. 

 이와 달리 상어는 치아 상피 조직에서 이 유전자가 계속 발현돼 평생 새 이빨을 만들어 낸다. 

 

 2020년 연세대 치대 구강생물학교실 정한성 연구팀은 동물을 대상으로 치아재생 실험을 했다. 그 결과 치아를 만드는 상피 조직만 커질 뿐 이가 새로 나지는 않았다.

 

 그러나 앞서 2019년 11월 영국 프레져 교수팀은 비활성 상피 세포로 알려져 있던 인간의 치아 잔여조직(DLRs)이 치아를 활발하게 재생하고 있다는 연구를 국제학술지 사이언티픽 리포트에 발표했다.

 

 영구치가 난 뒤에도 인체 내 치아 재생 유전자가 완전히 사라지는 것이 아니다. DLRs의 일부 활성화된 세포가 분열하며 Sox2, Bmi1, 베타카테닌 등과 같은 치아 줄기세포 표지자를 발현한다. 

 

 치아줄기세포 표지자는 Sox2처럼 줄기세포가 분화해 치아 관련 조직을 계속해서 만들도록 신호를 보내는 유전자나 단백질이다. 프레져 연구팀은 DLRs에서 인간의 치아 재생에 활용할 치아 줄기세포를 얻을 수 있을지 추가연구가 필요하다고 밝혔다. 

 

치아 재생 주사 20230년까지 개발

일본 오사카 키타노병원의 치과구강외과는 20230년까지 주사형 치아 재생 약물을 개발한다는 연구계획을 발표했다. 이 연구를 주도하는 타카하시 카츠는 2021년 공동연구팀과 영구치 이후의 치아 재생을 막는 유전자(USAG-1)를 발견해 국제 학술지 사이언스 어드밴시스에 발표한 바 있다. doi: 10.1126/sciadv.abf1798

 

즉, USAG-1이라는 단백질이 BMP를 무력화한다. 실제로 쥐와 페럿을 실험했을 때 USAG-1 단백질을 억제한 동물은 BMP 단백질이 활성화되어 새로운 치아가 자라나는 것을 확인했다.

 

 연구팀은 주사제 형태의 USAG-1 단백질 억제제를 개발했고 현재 임상시험을 준비하고 있다. 주사는 정맥에 투여한다. 연구팀의 목적은 유전적인 문제로 애당초 영구치가 정상보다 부족한 선천적 무치증 환자를 위한 치료제다. 

 

 선천성 무치증 환자는 치아가 6개 미만이고 전 세계 인구의 약 0.1%가 해당된다. 참고로 임플란트는 턱 뼈가 완전히 자란 뒤에야 시술이 가능하다. 

 

 턱뼈는 대개 만 18세 전후로 성장을 마친다. 치아 재생 신약 주사는 미성년자 환자들에게 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 키타노병원은 임상 환자 등록을 받고 있다. 2024년 7월 1차 임상시험을 시작하고 총 3번의 임상시험을 통해 2030년 주사형 치아 재생 약물을 개발할 계획이다. (참조 동아 사이언스)

 

 20여 년 전에 한국인 105세 장수 할아버지를 취재한 적이 있다. 백 살이 넘어가지 치아가 저절로 새로 났다며 할아버지 본인도 신기해했다. 이분의 경우 치아 재생 유전자가 발현된 걸로 추정한다. 

 

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맺음말

상어의 이빨은 7~8줄로 나고 평균 300개의 이빨이 있고 뽑혀도 평생 다시 난다. 반면 인간의 치아는 영구치가 나면 더 이상 나지 않는 게 보통이다. 그러나 인간도 상어처럼 이빨을 재생시키는 유전자가 있어서 이를 활성화하는 치아 재생 주사가 일본에서 20230년에는 개발될 예정이다.