모낭은 피부 표피가 안쪽으로 함입돼 형성된 주머니 모양의 구조로, 머리카락을 생성하고 지탱하는 역할을 한다. 모낭 하단에는 모낭 기저부가 위치하며 이곳에서 세포들이 빠르게 분열해 새로운 머리카락을 만든다. 그동안 학계에서는 ‘미는 힘 메커니즘’을 통해 머리카락이 생성된다고 믿었다. 미는 힘 메커니즘은 모낭 기저부에서 세포 분열을 통해 새롭게 생성된 세포들이 기존 세포를 위로 밀어 올리면서 머리카락이 자라게 하는 것이다. 그런데 최근 이런 통념을 뒤집는 새로운 메커니즘이 밝혀졌다.
당김 힘 메커니즘에 의해 만들어지는 머리카락
런던 퀸메리대학교 등 공동 연구팀은 머리카락이 ‘당김 힘 메커니즘’에 의해 자란다는 연구 결과를 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스에 발표했다.
연구팀은 수술 과정에서 확보한 인간 두피 모낭을 절개한 후, 3차원 실시간 영상 기술로 세포 분열을 관찰했다. 그리고 다광자 현미경을 이용해 22개 모낭의 세포 움직임을 실시간으로 추적했다. 특히 연구팀은 모낭의 가장 바깥쪽을 이루는 상피층인 ‘외측 모근초(Outer Root Sheath, ORS)에 집중했다.
평균 20시간 정도의 시간을 관찰한 결과, ORS 세포는 나선형을 그리며 아래쪽으로 이동했다. 이러한 움직임은 모발을 위쪽으로 당기는 힘이 발생하는 위치와 정확히 일치했다.
연구팀은 “ORS 세포가 나선형 회전을 하며 내려갈 때 마찰력이 생기는데 이에 따라 모발이 위로 올라가는 것”이라며 “ORS 세포의 나선형 이동이 당김 힘이 발생하는 부위와 일치한다는 것은 나선형 이동이 당김 힘의 물리적 실체라는 걸 알 수 있다”고 말했다.
모발 성장 좌우하는 새로운 힘 발견…핵심은 ‘액틴’
연구팀은 당김 힘 메커니즘을 검증하기 위해 먼저 모낭 내부의 세포 분열을 차단하는 실험을 진행했다. 만약 기존의 미는 힘 메커니즘이 맞다면 세포 분열을 억제했을 때 모발 성장은 급격히 느려져야 한다.
그러나 실험 결과, 세포 분열을 차단한 뒤에도 모낭은 이전과 같은 속도로 모발을 생성했다. 즉, 모낭 내부의 세포 분열 외 모발을 생성하는 또 다른 힘이 존재한다는 것을 시사한다.
이어 연구팀은 액틴에 주목했다. 액틴은 근육 단백질을 이루는 기본 단백질 중 하나로, 세포가 움직이고 모양을 바꾸는 데 중요한 역할을 한다.
연구팀이 액틴 중합 억제제를 이용해 액틴의 활동을 억제하자 모발 성장 속도가 80% 이상 감소했다. 연구팀에 따르면 액틴이 ORS 세포의 나선형 이동을 유도하는 핵심 요소이며, 액틴은 모발 성장에 필수적인 역할을 하는 것이다.
탈모 치료 새 단서 제시
퀸메리대학교 구강 및 피부 생물학과 이네스 세케이라 박사는 “수십 년간 모발은 모낭의 기저부의 세포 분열로 인해 밀려 나오는 것으로 알고 있었다”고 말했다.
이어 “하지만 이번 연구를 통해 ORS 세포가 나선형으로 이동하며 만들어내는 당김 힘이 모발 성장에 핵심적인 역할을 한다는 것을 밝혀냈다”고 말했다.
연구팀은 “이 연구는 탈모 질환 연구, 약물 테스트, 조직 공학 및 재생 의학 발전에 새로운 가능성을 열 것”이라고 기대했다.
박연정 기자 / hello@sciencewave.kr
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