면역까지 다시 만드는 도롱뇽, 흉선 재생 능력 규명

물속에서 평생 유생 모습으로 사는 도롱뇽 악솔로틀은 팔다리를 다시 자라는 동물로 잘 알려져 있다. 그런데 이번에는 그 능력이 면역기관에도 적용된다는 사실이 처음으로 확인됐다. 완전히 제거된 흉선이 다시 자라 정상적인 면역 기능까지 회복한 것이다. 흉선은 인간에게도 필수적인 면역 기관으로, 절제 후 자연 재생이 확인된 것은 이번이 처음이다. 이 연구는 국제학술지 Science Immunology에 실렸다.

연구진은 부화 후 6~8주 된 어린 악솔로틀에서 흉선을 구성하는 세 개의 결절을 모두 제거한 뒤, 영상 분석과 조직 검사, 단일세포 유전자 분석을 통해 재생 과정을 추적했다. 흉선은 주변 조직과 연결되지 않은 독립 구조로, 실험에서는 결절을 최대한 완전하게 제거했다. 그 결과 일부 개체에서 절제 후 7일 만에 흉선 유사 구조가 다시 나타나기 시작했고, 35일이 지나자 정상 흉선과 형태적으로 거의 구분되지 않을 정도로 회복됐다. 전체 실험 개체의 약 60%에서 완전한 흉선 재생이 확인됐다.

재생된 흉선은 단순한 조직 덩어리가 아니었다. 연구진은 새로 자란 흉선을 다른 악솔로틀에 이식해 기능을 검증했다. 그 결과, 재생된 흉선은 정상 흉선과 유전자 발현 패턴과 조직 구조가 거의 동일했고, 면역세포 구성도 정상 수준으로 회복됐다. T세포 생성과 면역 반응 역시 정상적으로 이루어졌다. 완전한 기능 회복이 확인된 것이다.

연구진은 어떤 분자 신호가 이 재생을 유도하는지도 분석했다. 흉선 발생에 필수적인 유전자인 FOXN1이 재생에도 관여할 가능성이 제기됐지만, 해당 유전자를 제거해도 흉선 재생 자체는 차단되지 않았다. 대신 성장인자 가운데 하나인 미드카인(midkine, MDK)이 핵심 신호로 작용하는 것이 확인됐다. MDK는 흉선 재생 초기 단계에서 강하게 활성화됐고, 정상 흉선에서는 거의 나타나지 않았다. 세포 수준 분석에서는 피부세포, 섬유아세포, 특정 간질세포 계열이 MDK 신호를 매개로 상호작용하며 초기 재생을 주도하는 것으로 나타났다. 이 신호는 이미 악솔로틀의 사지 재생에도 관여하는 인자로 알려져 있다.

이번 발견은 인간 면역 치료 연구와도 직접적으로 연결될 수 있다. 흉선은 성장 이후 점차 위축되며, 중증 근무력증이나 흉선 종양 치료를 위해 흉선을 제거한 환자에서는 면역 기능이 급격히 떨어진다. 연구진은 악솔로틀과 생쥐의 흉선 발달 과정에서 일부 공통적인 분자 경로가 확인된 점에 주목하고 있다. 특히 MDK는 인간과 생쥐의 배아 발달 과정에서도 활성화되는 것으로 알려져 있어, 향후 흉선 재생 치료 전략에 활용될 가능성이 제기된다. 다만 인간에게서 같은 방식의 재생이 가능한지는 아직 확인되지 않았다.

연구진은 앞으로 성체 악솔로틀에서도 동일한 흉선 재생 능력이 유지되는지, 재생을 시작하는 전구세포의 기원이 무엇인지 등을 추가로 규명할 계획이다. 이번 연구는 면역기관이 완전히 제거된 뒤에도 기능적으로 복원될 수 있음을 처음으로 실험적으로 입증한 사례로, 재생의학과 면역치료 연구의 경계를 한 단계 확장시켰다는 평가를 받고 있다.

김지윤 기자/ hello@sciencewave.kr

참조 논문: Anna Czarkwiani et al, Molecular basis for de novo thymus regeneration in a vertebrate, the axolotl, Science Immunology (2025). DOI: 10.1126/sciimmunol.adw9903

자료: Science Immunology