[심층분석] 눈은 왜 멀까 (1/3) — 망막의 구조부터 망막색소변성증·황반변성, 그리고 기존 치료가 넘지 못한 벽

3억 명이 기다려 온 한 문장

전 세계에서 퇴행성 망막질환 때문에 시력을 잃고 있거나, 잃을 위기에 놓인 사람이 3억 명 이상으로 추산됩니다. 3억 명이라는 숫자는 너무 커서 오히려 잘 와닿지 않죠. 대한민국 인구의 여섯 배쯤 되는 사람들이 지금 이 순간에도 "내년에는 이 글자가 보일까"를 걱정하며 살고 있다는 뜻이에요.

그리고 이 사람들이 지난 수십 년 동안 의사에게서 가장 많이 들은 말이 있습니다. "진행을 늦출 수는 있지만, 이미 죽은 세포를 되살릴 수는 없습니다." 이건 의사가 무성의해서 하는 말이 아니에요. 실제로 그게 의학의 상식이었거든요. 우리 몸에서 피부는 다시 자라고, 간은 잘라내도 재생되고, 뼈도 붙습니다. 그런데 중추신경계, 즉 뇌와 척수와 망막의 신경세포는 한 번 죽으면 그걸로 끝이라는 게 100년 가까이 이어져 온 교과서의 결론이었습니다.

그런데 2025년 3월, 이 상식에 정면으로 균열을 낸 논문이 국제학술지 《네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)》에 실렸습니다. KAIST 생명과학과 김진우 교수 연구팀의 연구였어요. 제목은 조금 딱딱합니다. "Restoration of retinal regenerative potential of Müller glia by disrupting intercellular Prox1 transfer." 우리말로 풀면 "세포 간 PROX1 이동을 차단해 뮬러글리아의 망막 재생 잠재력을 복원하다" 정도가 됩니다.

이 한 문장 안에 이 글에서 다룰 모든 이야기가 들어 있어요. 오늘은 이 문장을 처음부터 끝까지, 한 단어도 남기지 않고 풀어보려고 합니다.

상식이 깨진 방식이 더 흥미롭습니다

보통 "신경 재생"이라고 하면 사람들은 두 가지 그림을 떠올려요. 하나는 줄기세포를 배양해서 눈에 이식하는 그림, 다른 하나는 유전자를 새로 넣어서 세포를 강제로 바꾸는 그림입니다. 지난 20년간 재생의학은 대체로 이 두 방향으로 달려왔습니다. 없는 걸 만들어서 넣어주거나, 있는 걸 억지로 바꾸거나.

그런데 김진우 교수팀의 접근은 방향이 정반대였습니다. 이 팀은 "왜 사람 망막에는 재생 능력이 없을까"를 물은 게 아니라, "혹시 능력은 원래 있는데 뭔가가 그걸 막고 있는 건 아닐까"를 물었어요. 그리고 실제로 그 '막는 것'의 정체를 찾아냈습니다. PROX1이라는 단백질이었습니다.

더 놀라운 건 그 단백질이 어디서 왔느냐는 부분이었어요. 상식적으로는 그 세포가 스스로 만들어낸 단백질이라고 생각하잖아요. 그런데 아니었습니다. 옆에서 죽어가던 신경세포가 밖으로 흘린 단백질을, 살아 있던 관리인 세포가 흡수해서 쌓아둔 것이었어요. 자기 것도 아닌 남의 단백질에 발목이 잡혀 있었던 겁니다.

이 발견이 왜 중요하냐면, 문제의 위치가 세포 안이 아니라 세포 '밖'이라는 뜻이기 때문이에요. 세포 안에 있는 단백질을 없애는 건 아주 어렵습니다. 세포막을 뚫고 들어가야 하고, 유전자를 편집해야 하고, 부작용도 크죠. 그런데 세포 밖 공간에 떠다니는 단백질이라면? 항체 하나로 붙잡아서 치울 수 있습니다. 우리가 이미 수십 년간 잘해온 일이거든요.

이 글을 어떻게 읽으면 좋을까요

이 글은 꽤 깁니다. 그리고 일부러 그렇게 썼어요. 이유가 있습니다.

망막질환에 관한 뉴스는 대체로 두 가지 극단으로 나옵니다. 한쪽은 "실명 치료의 길 열렸다"는 과장된 제목이고, 다른 한쪽은 논문 초록을 그대로 옮긴 알아들을 수 없는 전문 용어 덩어리예요. 그 사이에서 정작 이 정보가 가장 필요한 사람 — 즉 진단을 받은 당사자와 가족 — 은 "그래서 나한테 언제 쓸 수 있다는 거야?"라는 질문에 답을 못 얻습니다.

그래서 이 글은 세 가지를 지키려고 합니다. 첫째, 어려운 용어는 반드시 일상의 비유로 먼저 설명하고 나서 전문 용어를 붙입니다. 둘째, 확인된 사실과 아직 확인되지 않은 기대를 명확히 구분합니다. 셋째, 마지막에 "그래서 지금 당장 뭘 하면 되는가"에 대한 현실적인 가이드를 붙입니다.

특히 세 번째가 중요해요. 아무리 좋은 연구도 오늘 당장 병원에서 받을 수 있는 치료는 아니니까요. 그 사이의 시간을 어떻게 관리하느냐가 실제 시력 예후를 크게 좌우합니다.

그리고 미리 한 가지 말씀드릴게요. 이 기술은 아직 사람에게 투여된 적이 없습니다. 2028년 임상 1상 진입이 목표라고 발표되었는데, 임상 1상은 '시작'이지 '완성'이 아니에요. 이 부분은 글 후반부에 아주 자세히, 냉정하게 다룹니다. 희망을 이야기하되 헛된 희망은 만들지 않는 게 이 글의 목표입니다.

눈은 카메라가 아니라 '작은 뇌'예요

학교에서 눈을 배울 때 대부분 카메라에 비유합니다. 각막과 수정체는 렌즈, 홍채는 조리개, 망막은 필름. 이 비유는 빛이 들어오는 앞쪽 구조를 설명할 땐 꽤 정확합니다. 문제는 망막을 '필름'이라고 부르는 순간부터예요.

필름은 빛을 받아서 기록만 하는 수동적인 물질입니다. 그런데 망막은 그렇지 않아요. 망막은 빛을 감지하는 동시에, 그 정보를 즉석에서 압축하고, 대비를 강조하고, 움직임을 추출하고, 불필요한 신호를 걸러낸 다음 뇌로 보냅니다. 망막에서 뇌로 가는 시신경 섬유는 약 100만 가닥인데, 빛을 받는 광수용세포는 1억 개에 가깝습니다. 100대 1로 압축이 일어난다는 뜻이에요. 이건 필름이 하는 일이 아니라 프로세서가 하는 일입니다.

발생학적으로도 망막은 눈의 부속품이 아니라 뇌의 일부입니다. 배아 시기에 앞쪽 뇌(전뇌)가 자라나면서 좌우로 주머니처럼 튀어나온 부분이 있는데, 이게 안으로 접히면서 망막이 됩니다. 즉 망막은 밖으로 나온 뇌 조직이에요. 두개골 밖에 있는 유일한 중추신경계 조직인 셈이죠.

이 사실 하나만 기억해두시면 이 글 전체가 훨씬 잘 이해됩니다. 망막이 뇌이기 때문에 재생이 안 되는 것이고, 망막이 뇌이기 때문에 여기서 재생에 성공하면 뇌 질환으로 확장할 가능성이 생기는 것이며, 망막이 뇌인데도 눈 안에 있어서 주사 한 방으로 직접 약을 넣을 수 있다는 게 이 분야의 가장 큰 행운이기도 합니다.

망막 한 장에 층이 열 개나 있습니다

망막의 두께는 부위에 따라 다르지만 대략 0.2~0.5밀리미터 정도입니다. 종이 두세 장 겹친 정도예요. 그런데 그 얇은 조직 안에 세포층이 열 개나 층층이 쌓여 있습니다.

이걸 아파트에 비유해볼게요. 망막이라는 건물은 여러 층으로 되어 있고, 각 층에는 다른 직업을 가진 주민들이 삽니다. 맨 바깥층(빛이 마지막에 도달하는 곳)에는 광수용세포라는 '빛 감지 전문가'들이 삽니다. 그 아래층에는 양극세포(bipolar cell)라는 '중계 담당'이 있고, 더 아래층에는 신경절세포(ganglion cell)라는 '외부 연락 담당'이 있어서 이 세포들의 축삭이 모여 시신경이 됩니다. 중간중간에 수평세포(horizontal cell)와 아마크린세포(amacrine cell)라는 '조율 담당'들이 옆으로 신호를 퍼뜨리면서 대비를 조절해요.

여기서 재미있는 구조적 특징이 하나 있습니다. 빛이 들어오는 방향과 신호가 흐르는 방향이 반대예요. 빛은 신경절세포층을 먼저 통과하고, 양극세포층을 지나서, 맨 뒤에 있는 광수용세포에 도달합니다. 그러니까 빛 감지 담당자가 건물 맨 뒤쪽 방에 앉아 있는 셈이죠. 설계가 이상해 보이지만, 광수용세포가 대사적으로 엄청난 에너지를 쓰기 때문에 혈관이 풍부한 맥락막 바로 옆에 붙어 있어야 해서 그렇습니다.

그리고 이 모든 층을 위아래로 관통하며 지탱하는 세포가 하나 있는데, 그게 바로 오늘의 주인공인 뮬러글리아(Müller glia)입니다. 건물의 기둥이자 배관이자 관리인이에요. 조금 뒤에 자세히 다루겠습니다.

광수용세포: 빛을 전기로 바꾸는 1억 개의 안테나

광수용세포(photoreceptor)는 빛이라는 물리적 자극을 전기 신호로 바꾸는 세포입니다. 이 변환 과정을 '광전환(phototransduction)'이라고 부르는데, 원리는 의외로 단순해요.

광수용세포 안에는 로돕신(rhodopsin) 같은 시각 색소 단백질이 빽빽하게 들어 있습니다. 이 단백질 안에는 레티날(retinal)이라는 비타민A 유도체가 접힌 상태로 앉아 있어요. 빛 입자 하나가 여기에 부딪히면 레티날의 모양이 순간적으로 펴집니다. 접혀 있던 종이가 펴지는 것처럼요. 그러면 그걸 감싸고 있던 단백질도 모양이 바뀌고, 연쇄적으로 신호 전달 분자들이 활성화되면서 세포막의 이온 통로가 닫히고, 결국 전압이 변합니다. 빛 한 알갱이가 전기 신호가 되는 거예요.

이 과정의 효율은 정말 경이롭습니다. 잘 어두움에 적응한 사람의 눈은 광자 몇 개만으로도 반응할 수 있어요. 인간이 만든 어떤 광센서도 아직 여기에 못 미칩니다.

문제는 이 정교한 장치가 굉장히 '비싸다'는 점이에요. 광수용세포는 몸에서 단위 무게당 산소 소비량이 가장 높은 세포 중 하나입니다. 게다가 빛에 노출되면서 계속 손상되는 바깥마디(outer segment)를 매일 조금씩 잘라내고 새로 만들어야 해요. 이 소모품 교체를 도와주는 게 바로 아래층의 망막색소상피세포입니다. 이렇게 극한으로 일하는 세포라서, 대사에 조금만 문제가 생겨도 쉽게 죽습니다. 퇴행성 망막질환의 상당수가 광수용세포 사멸로 시작하는 이유예요.

간상세포와 원추세포, 야간 경비원과 낮 근무 디자이너

광수용세포는 크게 두 종류로 나뉩니다. 간상세포(rod)와 원추세포(cone)예요.

간상세포는 야간 경비원 같은 존재입니다. 숫자가 압도적으로 많아서 한쪽 눈에 9천만 개가 넘고, 감도가 극도로 예민해서 아주 어두운 빛에도 반응합니다. 대신 색을 구분하지 못하고 해상도가 낮아요. 밤에 사물이 흑백으로 흐릿하게 보이는 이유가 이겁니다. 간상세포는 망막의 주변부에 주로 분포합니다.

원추세포는 낮 근무 디자이너입니다. 숫자는 600만 개 정도로 훨씬 적지만, 색을 구분하고 세밀한 형태를 잡아냅니다. 이 세포들은 망막 정중앙의 '황반(macula)', 그중에서도 한가운데 '중심와(fovea)'에 극도로 밀집해 있어요. 우리가 글자를 읽고 사람 얼굴을 알아보는 건 거의 전적으로 지름 1.5밀리미터도 안 되는 이 좁은 영역 덕분입니다.

이 분포 차이가 질환의 증상을 결정합니다. 망막색소변성증은 주로 간상세포부터 망가지기 때문에 밤에 안 보이는 야맹증으로 시작하고, 주변부부터 시야가 사라져서 터널처럼 좁아집니다. 반대로 황반변성은 중심의 원추세포 영역이 망가지기 때문에 정중앙이 지워지고 주변부는 남아요. 같은 '실명'이라도 환자가 겪는 세계가 완전히 다릅니다.

그래서 나중에 재생 치료를 이야기할 때도, "어느 세포를 어디에 되살릴 것인가"가 핵심 질문이 됩니다. 중심와의 원추세포를 되살리는 것과 주변부 간상세포를 되살리는 것은 난이도와 임상적 의미가 전혀 달라요.

시각 신호가 뇌까지 가는 여행 경로

광수용세포가 만든 전기 신호는 양극세포로 넘어가고, 양극세포는 신경절세포로 넘깁니다. 신경절세포의 긴 꼬리(축삭)들이 다발로 모여 시신경이 되고, 이 시신경은 안구 뒤쪽을 빠져나가 뇌로 향합니다.

도중에 좌우 시신경이 만나서 일부가 교차하는 지점(시신경교차)을 지나고, 시상의 외측슬상체라는 중계소를 거쳐, 뒤통수 쪽 후두엽의 일차시각피질에 도착합니다. 여기서 다시 수십 개의 고차 시각영역으로 흩어지면서 '무엇인가'와 '어디인가'를 각각 처리해요.

이 경로 전체가 중요한 이유는, 재생 치료의 성공 기준이 단순히 "세포가 다시 생겼다"가 아니기 때문입니다. 새로 생긴 세포가 옆 세포와 제대로 시냅스를 만들고, 그 신호가 시신경을 타고 뇌까지 가고, 뇌가 그걸 해석할 수 있어야 비로소 '보인다'가 됩니다.

이게 줄기세포 이식이 어려웠던 이유이기도 해요. 세포를 넣는 것 자체는 가능한데, 넣은 세포가 기존 회로에 정확히 배선되지 않으면 아무것도 보이지 않습니다. 전구를 방에 놓아둔다고 불이 켜지지 않는 것과 같아요. 전선에 연결해야죠.

그래서 뒤에서 다룰 KAIST 연구의 검증 데이터 중에 ERG(망막전위도) 결과가 특히 중요합니다. 그건 "배선이 실제로 연결됐다"는 증거이기 때문이에요.

망막색소상피(RPE): 광수용세포의 전담 하우스키퍼

망막 이야기를 할 때 빠뜨리면 안 되는 세포층이 하나 더 있습니다. 망막색소상피, 줄여서 RPE라고 부르는 층이에요.

RPE는 광수용세포 바로 뒤에 한 겹으로 깔려 있는 세포층인데, 하는 일이 정말 많습니다. 첫째, 광수용세포가 매일 버리는 낡은 바깥마디 조각을 먹어치웁니다. 하루에 광수용세포 하나당 10% 정도씩 교체되는데, RPE 세포 하나가 수십 개의 광수용세포를 담당하며 이 청소를 평생 반복해요. 둘째, 빛을 흡수해 산란을 막습니다. 셋째, 비타민A 유도체를 재생해서 시각 색소가 다시 작동할 수 있게 해줍니다. 넷째, 혈액-망막 장벽을 형성해 아무 물질이나 망막으로 들어오지 못하게 막습니다.

말하자면 RPE는 광수용세포의 전담 하우스키퍼이자 영양사이자 경비원입니다. 그래서 RPE가 먼저 망가지면 광수용세포도 뒤따라 죽습니다. 건성 황반변성이 정확히 그런 경로예요.

이 청소 작업이 평생 누적되면서 생기는 노폐물이 '드루젠(drusen)'입니다. 망막 뒤에 쌓인 노란 침착물인데, 안과에서 안저검사를 하면 보입니다. 드루젠이 많이 보이면 황반변성의 위험 신호로 봐요. 40대 이후 정기 안저검사를 권하는 이유 중 하나가 이겁니다.

뮬러글리아: 망막이라는 건물의 관리인 아저씨

이제 이 글의 주인공을 소개할 차례입니다. 뮬러글리아(Müller glia), 우리말로는 뮐러세포 또는 뮐러아교세포라고도 부릅니다.

뮬러글리아는 망막 전체를 위아래로 관통하는 길쭉한 세포예요. 망막이 10층짜리 건물이라면, 뮬러글리아는 1층부터 옥상까지 뻗은 기둥 겸 배관 같은 존재입니다. 그리고 이 세포가 하는 일이 정확히 건물 관리인 아저씨가 하는 일과 닮았어요.

첫째, 구조를 지탱합니다. 얇고 물렁한 망막이 형태를 유지하는 건 뮬러글리아가 기둥 역할을 하기 때문이에요. 둘째, 영양을 배달합니다. 혈관에서 포도당을 받아 신경세포에 젖산 형태로 공급해요. 셋째, 쓰레기를 치웁니다. 신경 활동 후 남는 여분의 글루탐산이나 칼륨 이온을 흡수해서 처리합니다. 넷째, 물과 이온 균형을 맞춥니다. 다섯째, 심지어 빛을 광수용세포까지 전달하는 광섬유 역할도 한다는 연구가 있어요.

여기까지만 봐도 대단한데, 이 세포에는 숨겨진 이력이 하나 더 있습니다. 뮬러글리아는 발생 과정에서 망막의 다른 모든 신경세포들과 똑같은 '망막 전구세포'에서 나왔어요. 즉 광수용세포와 뮬러글리아는 형제입니다. 같은 부모에게서 나왔는데 한쪽은 신경세포가 되고 한쪽은 관리인이 된 거예요.

그러니까 이론적으로 뮬러글리아는 신경세포가 될 수 있는 유전적 잠재력을 여전히 몸 안에 갖고 있습니다. 은퇴하고 관리사무소에서 일하고 있지만, 원래는 목수였고 지금도 연장 다루는 법을 기억하고 있는 장인 같은 존재인 거죠. 문제는 이 장인이 다시 연장을 들지 않는다는 것이고, 이 연구는 왜 안 드는지를 밝혀냈습니다.

왜 한 번 죽은 광수용세포는 돌아오지 않을까요

사람 몸의 세포는 크게 세 부류로 나눌 수 있습니다. 계속 분열하는 세포(피부, 장 점막, 혈액), 필요할 때만 분열하는 세포(간, 신장), 그리고 태어난 뒤로는 거의 분열하지 않는 세포(심근, 신경).

신경세포가 마지막 부류에 속하는 데는 이유가 있습니다. 신경세포의 정체성은 그 세포가 누구와 연결되어 있느냐로 정의되거든요. 기억, 학습, 시각 정보 처리 — 이 모든 게 특정 세포들 사이의 특정한 연결 패턴에 담겨 있습니다. 만약 신경세포가 계속 분열하고 교체된다면, 그 연결 패턴이 계속 깨지겠죠. 뇌가 기억을 유지할 수 없게 됩니다.

그래서 진화는 안정성을 택했습니다. 신경세포는 세포주기에서 완전히 빠져나와(post-mitotic 상태) 평생 분열하지 않고, 대신 아주 오래 삽니다. 이건 훌륭한 설계지만 치명적인 약점이 하나 있어요. 재고가 없다는 것입니다.

광수용세포가 죽으면 그 자리를 채울 예비 부품이 없습니다. 대신 그 빈자리를 뮬러글리아가 팽창해서 메우고, 흉터 조직 같은 걸 만들어요. 이걸 '아교증(gliosis)' 또는 '아교흉터(glial scar)'라고 합니다. 상처는 덮이지만 기능은 돌아오지 않습니다. 무너진 방을 콘크리트로 메워버린 것과 비슷해요. 건물은 안 무너지지만 그 방은 영영 못 씁니다.

이게 지금까지 망막질환 치료가 "진행을 늦추는 것"에 머물렀던 근본적인 이유입니다. 그리고 여기가 바로 PROX1 이야기가 시작되는 지점이에요.

망막색소변성증: 시야가 서서히 좁아지는 병

망막색소변성증(Retinitis Pigmentosa, RP)은 유전성 망막질환 중 가장 흔한 형태입니다. 전 세계적으로 약 5,000명당 1명꼴로 발생하는 것으로 알려져 있어요. 국내에서는 녹내장, 당뇨병성 망막병증과 함께 3대 후천성 실명 원인으로 꼽힙니다.

병의 진행은 대체로 이런 순서를 밟습니다. 먼저 간상세포가 망가지기 시작해요. 그래서 첫 증상이 야맹증입니다. 어두운 극장에 들어갔을 때 남들보다 훨씬 오래 아무것도 안 보이거나, 밤 운전이 유난히 힘들거나, 저녁에 계단을 헛디디는 일이 잦아집니다. 많은 환자들이 이 시기를 "그냥 눈이 좀 안 좋은가 보다"로 넘깁니다.

다음 단계로 주변 시야가 좁아집니다. 간상세포가 주변부에 많이 분포하기 때문이에요. 시야가 바깥에서 안쪽으로 조여들면서, 결국 좁은 관을 통해 세상을 보는 것 같은 '터널 시야'가 됩니다. 이 단계에서는 시력표 시력은 1.0으로 멀쩡하게 나오는데도 길을 걷다 사람과 부딪히고, 옆에서 오는 자전거를 못 봅니다. 주변에서 "눈 좋다면서 왜 그래"라는 오해를 받기 쉬운 시기예요.

마지막으로 중심 시력까지 침범합니다. 황반의 원추세포까지 영향을 받으면 글자를 읽기 어려워지고, 빛만 겨우 감지하는 단계로 가기도 합니다. 다만 진행 속도는 사람마다 정말 다양해서, 60~70대까지 실용적 시력을 유지하는 분도 있고 20대에 크게 나빠지는 분도 있습니다. 어떤 유전자에 어떤 변이가 있느냐가 큰 영향을 줍니다.

망막색소변성증은 왜 생기나요 — 유전자 300개의 미로

망막색소변성증이 까다로운 이유는 원인 유전자가 하나가 아니라는 점입니다. 지금까지 이 질환과 관련된 것으로 보고된 유전자가 100개를 훌쩍 넘고, 유전성 망막질환 전체로 넓히면 300개 이상이 알려져 있습니다.

유전 방식도 다양해요. 상염색체 우성, 상염색체 열성, X염색체 연관 모두 있고, 가족력이 전혀 없는 산발성 사례도 상당합니다. 부모 형제 중에 아무도 없는데 나만 진단받는 경우가 드물지 않아요. 열성 유전인 경우 부모가 각각 보인자였을 수 있고, 새로운 돌연변이가 생겼을 수도 있습니다.

이 다양성이 치료 개발에 어떤 의미인지가 중요합니다. 유전자 치료는 원칙적으로 "고장 난 유전자 하나를 정상 사본으로 교체하는" 방식이잖아요. 그런데 원인 유전자가 300개면, 치료제도 300개를 따로 만들어야 한다는 뜻입니다. 각각에 대해 임상시험을 하고, 허가를 받고, 생산 라인을 만들어야 해요. 경제적으로 거의 불가능합니다.

그래서 최근 이 분야의 연구 방향은 '유전자 비의존적(gene-agnostic)' 접근으로 옮겨가고 있습니다. 원인이 뭐든 상관없이, 결과적으로 광수용세포가 죽었다는 공통 상황에 개입하는 방식이에요. PROX1 접근법이 바로 여기에 속합니다. 어떤 유전자 변이 때문에 세포가 죽었든, 죽은 뒤의 재생 과정은 공통이니까요. 광유전학도 마찬가지 논리이고, 세포 이식도 그렇습니다.

황반변성: 정중앙이 지워지는 병

황반변성(Age-related Macular Degeneration, AMD)은 이름 그대로 망막 정중앙의 황반이 나이가 들면서 변성되는 질환입니다. 선진국에서 노년기 실명의 가장 흔한 원인으로 꼽혀요.

증상은 망막색소변성증과 정반대입니다. 주변부는 잘 보이는데 정중앙이 안 보여요. 초기에는 직선이 물결처럼 휘어 보이는 변시증이 나타납니다. 창틀이나 타일 줄눈이 구불구불해 보이면 반드시 안과에 가셔야 해요. 진행하면 시야 한가운데 회색 얼룩이 생기고, 결국 사람 얼굴 한가운데가 지워진 것처럼 보입니다. 옆은 보이니까 혼자 걸어 다닐 수는 있는데, 책을 읽거나 사람을 알아보는 건 불가능해집니다.

숫자로 보면, 전 세계 황반변성 환자는 약 300만 명 수준으로 추산된다는 보고가 있고(집계 기준에 따라 훨씬 크게 잡는 통계도 있습니다), 한국에서는 40세 이상에서 1만 명당 약 36명, 65세 이상에서는 1만 명당 100명 이상, 즉 1%를 넘는 것으로 알려져 있습니다. 고령화가 빠른 우리나라에서 환자 수는 계속 늘어나는 추세예요.

위험 요인 중에 우리가 바꿀 수 있는 것도 있습니다. 흡연이 가장 확실한 위험 요인이고, 고혈압, 비만, 자외선 노출, 그리고 항산화 영양소가 부족한 식습관도 관련이 있다고 봅니다. 유전적 소인(보체 시스템 관련 유전자 등)도 크게 작용하지만, 금연만으로도 위험을 상당히 낮출 수 있다는 건 확실한 정보예요.

건성 황반변성과 지도모양위축

황반변성은 크게 건성(dry)과 습성(wet)으로 나뉩니다. 전체 환자의 대략 80~90%가 건성입니다.

건성은 RPE 층에 노폐물(드루젠)이 쌓이면서 서서히 세포가 죽어가는 형태예요. 진행이 느립니다. 몇 년, 때로는 십수 년에 걸쳐 조금씩 나빠져요. 초기에는 증상이 거의 없어서 검진에서 우연히 발견되는 경우가 많습니다.

건성이 많이 진행되면 '지도모양위축(geographic atrophy, GA)'이라는 단계로 갑니다. RPE와 그 위의 광수용세포가 넓은 영역에 걸쳐 죽으면서, 안저 사진에서 마치 지도의 섬처럼 경계가 뚜렷한 위축 병변이 보이기 때문에 붙은 이름이에요. 이 위축 부위는 완전히 안 보입니다.

최근 몇 년 사이 지도모양위축을 대상으로 한 보체 억제제 계열 약물들이 미국에서 허가를 받았습니다. 다만 이 약들은 위축이 넓어지는 속도를 늦추는 효과이지, 이미 위축된 부분을 되돌리지는 못해요. 그리고 주기적으로 눈에 주사를 맞아야 하고, 일부에서 습성으로의 전환 위험이 보고되기도 했습니다.

바로 이 지점이 재생 치료가 필요한 이유를 가장 선명하게 보여줍니다. 진행을 늦추는 약은 있는데, 이미 사라진 부분을 되살리는 약은 아직 없거든요.

습성 황반변성과 신생혈관

습성 황반변성은 전체의 10~20% 정도지만, 시력 손실 속도가 훨씬 빠르고 급격합니다.

기전은 이렇습니다. 망막 아래 조직이 산소와 영양 부족에 시달리면, 몸은 "혈관이 부족하구나"라고 판단하고 VEGF(혈관내피성장인자)라는 신호 물질을 뿜습니다. 그러면 맥락막에서 새 혈관이 자라 올라와요. 문제는 이 급조된 혈관이 부실공사라는 겁니다. 벽이 새고, 액체가 망막 아래로 스며들고, 터져서 출혈을 일으킵니다. 그 결과 황반이 붓고 들뜨면서 며칠~몇 주 만에 시력이 급락할 수 있어요.

여기에 대한 치료가 바로 항-VEGF 주사입니다. VEGF를 붙잡는 항체나 유사 단백질을 유리체강 안에 직접 주사해서 신생혈관 형성을 막는 거예요. 2000년대 중반 이 치료가 등장하면서 습성 황반변성의 예후가 극적으로 바뀌었습니다. 이건 정말 대단한 의학적 성취입니다.

다만 한계도 분명해요. 첫째, 이미 죽은 광수용세포는 돌아오지 않습니다. 둘째, 효과가 지속되지 않아서 보통 1~3개월 간격으로 계속 주사를 맞아야 합니다. 셋째, 반복 주사에 따른 부담(비용, 시간, 감염 위험, 심리적 스트레스)이 큽니다. 넷째, 일부 환자는 반응이 점점 떨어집니다.

그래서 습성 황반변성 환자분들도 "주사를 계속 맞고는 있는데 예전만큼 안 보인다"고 하시는 경우가 많은 거예요. 브레이크는 밟았지만 이미 굴러떨어진 거리는 되돌릴 수 없기 때문입니다.

숫자로 보는 규모 — 한국과 세계

정리해볼게요. 퇴행성 망막질환으로 시력을 잃었거나 잃을 위기에 있는 인구가 전 세계에서 3억 명 이상으로 추산됩니다. 여기에는 망막색소변성증 같은 유전성 질환, 황반변성 같은 노인성 질환, 당뇨병성 망막병증, 녹내장 등이 모두 포함됩니다.

망막색소변성증은 5,000명당 1명이니까 전 세계로 치면 150만 명 안팎, 한국 인구로 환산하면 대략 1만 명 규모입니다. 희귀질환이지만 결코 남의 이야기가 아닌 숫자예요.

황반변성은 훨씬 흔합니다. 한국에서 40세 이상 1만 명당 36명이면 0.36%이고, 65세 이상은 1% 이상입니다. 우리나라 65세 이상 인구가 1,000만 명을 넘어가고 있으니 이 연령대에서만 10만 명이 넘는다는 계산이 나옵니다.

그런데 이 숫자보다 더 중요한 건 사회적 비용입니다. 시력 상실은 삶의 질을 가장 크게 떨어뜨리는 장애 중 하나로 꼽혀요. 이동, 독서, 요리, 금융 업무, 사회적 관계 유지 등 거의 모든 일상 활동이 영향을 받습니다. 낙상 위험이 크게 올라가고, 우울증 유병률도 높아집니다. 돌봄 부담도 상당하죠.

그래서 재생 치료가 성공한다면 그 파급은 단순히 "몇 명이 다시 보게 되었다"를 훨씬 넘어섭니다. 이게 글로벌 제약사들이 안과 재생의학에 큰 관심을 보이는 이유이기도 해요.

환자가 실제로 겪는 시간표

의학 논문은 질환을 단계로 정리하지만, 환자가 겪는 건 단계가 아니라 시간입니다. 이 부분을 짚고 넘어가고 싶어요.

망막색소변성증 진단을 받은 20대 청년은 앞으로 수십 년의 진행을 함께 살아야 합니다. 직업 선택, 결혼, 자녀 계획, 운전면허, 주거지 선택까지 모든 결정에 이 질환이 그림자를 드리웁니다. "언제쯤 못 보게 될까"라는 질문에 의사는 정확히 답할 수 없어요. 개인차가 너무 커서요.

황반변성 진단을 받은 70대 어르신은 다른 시간표를 삽니다. 당장 신문을 못 읽고, 손주 얼굴이 흐려지고, 운전을 그만둬야 하는 상황이 몇 달 안에 닥칠 수 있습니다. 그리고 한 달에 한 번 병원에 가서 눈에 주사를 맞는 일정이 시작되죠.

이런 시간표 위에서 "2028년 임상 1상 진입 목표"라는 뉴스는 어떻게 들릴까요. 어떤 분에게는 희망이고, 어떤 분에게는 "나한텐 너무 늦다"일 겁니다. 둘 다 정당한 반응이에요.

그래서 이 글은 새 기술 이야기를 하면서도, 동시에 "그 기술이 오기 전까지의 시간을 어떻게 살 것인가"를 반드시 함께 다루려고 합니다. 뒤쪽 실질 가이드 파트가 그 부분이에요. 새 치료를 기다리려면 일단 남은 시세포를 최대한 지켜야 하니까, 지금 하는 관리가 미래의 치료 자격과도 직결됩니다.

항-VEGF 주사: 훌륭하지만 결국 '브레이크'입니다

이제 기존 치료들이 무엇을 할 수 있고 무엇을 못 하는지 하나씩 살펴볼게요. 이걸 정확히 알아야 PROX1 기술의 위치가 보입니다.

항-VEGF 주사는 지난 20년 안과 치료의 가장 큰 성공 사례입니다. 습성 황반변성, 당뇨병성 황반부종, 망막정맥폐쇄 등에서 시력 유지에 결정적인 역할을 했어요. 이 약이 나오기 전에는 습성 황반변성 진단이 곧 실명 예고였는데, 지금은 상당수 환자가 실용 시력을 유지합니다.

작동 방식은 간단합니다. 신생혈관을 부르는 신호 물질인 VEGF를 항체로 붙잡아 무력화하는 거예요. 비유하자면 공사 현장에 계속 "여기 건물 지어라"라고 소리치는 확성기를 막아버리는 겁니다. 확성기가 꺼지면 부실 공사가 멈추고, 이미 생긴 부실 혈관도 일부 퇴축합니다.

그런데 한계가 세 가지 있습니다. 첫째, 이건 어디까지나 새로운 손상을 막는 것이지, 이미 죽은 광수용세포를 되살리지 않습니다. 둘째, VEGF는 계속 만들어지므로 약효가 떨어지면 다시 자랍니다. 그래서 1~3개월마다 평생 주사를 맞아야 해요. 셋째, 반복 주사에는 감염(안내염), 안압 상승, 망막박리 같은 드물지만 심각한 위험이 따르고, 무엇보다 환자의 삶에 큰 부담이 됩니다.

그러니까 항-VEGF는 아주 잘 작동하는 브레이크입니다. 차가 낭떠러지로 굴러가는 걸 멈춰줘요. 그런데 이미 굴러 내려온 거리를 후진해서 올라가지는 못합니다. 재생 치료가 필요한 이유가 정확히 여기 있습니다.

럭스투르나: 유전자치료의 문을 연 이정표, 그러나 좁은 문

2017년 미국 FDA는 럭스투르나(Luxturna, voretigene neparvovec)를 승인했습니다. 유전성 망막질환에 대한 최초의 유전자 치료제이자, 미국에서 승인된 최초의 생체 내(in vivo) 유전자 치료제였어요. 안과뿐 아니라 유전자 치료 전체의 역사적 분기점이었습니다.

원리는 직관적입니다. RPE65라는 유전자에 변이가 있으면 시각 색소를 재생하는 대사 회로가 망가져 어릴 때부터 심한 시력 저하가 옵니다. 럭스투르나는 정상 RPE65 유전자를 AAV라는 바이러스 껍데기에 담아 망막 아래 공간에 주사해 넣습니다. 세포가 이 유전자를 받아 정상 단백질을 만들면 기능이 돌아와요. 실제로 어두운 미로를 통과하는 검사에서 아이들의 성적이 극적으로 좋아진 영상이 유명합니다.

그런데 적용 대상이 굉장히 좁습니다. RPE65 양쪽 대립유전자에 변이가 있는 환자에게만 쓸 수 있는데, 이건 전체 유전성 망막질환 중 극히 일부입니다. 국가에 따라 대상 환자가 수십 명 수준인 경우도 있어요. 게다가 가격이 양안 기준 수억 원대로 알려져 접근성 문제도 큽니다.

또 하나 중요한 한계는, 이 치료가 '아직 살아 있는 세포'를 살려 쓰는 방식이라는 점이에요. 망막 신경망이 이미 상당히 파괴된 뒤에 투여하면 효과가 제한적입니다. 고칠 부품이 남아 있어야 고치죠. 그리고 장기 추적에서 효과가 시간이 지나며 일부 감소한다는 보고도 있었습니다.

럭스투르나가 증명한 건 "AAV로 망막에 유전자를 넣는 건 안전하고 가능하다"는 사실입니다. 이 안전성 데이터 위에서 지금 수많은 안과 유전자 치료제가 개발되고 있어요. CLZ002 같은 AAV 기반 치료제도 그 연장선에 있습니다.

줄기세포 이식이 어려운 진짜 이유 — 배선 문제

"줄기세포로 광수용세포를 만들어서 이식하면 되지 않나요?"는 아주 자연스러운 질문입니다. 실제로 전 세계에서 20년 넘게 시도되고 있어요. 유도만능줄기세포(iPSC)나 배아줄기세포에서 망막 오가노이드를 키우고, 거기서 광수용세포나 RPE를 뽑아 이식하는 연구입니다.

RPE 이식은 비교적 성과가 있는 편입니다. RPE는 한 겹으로 깔리는 상피세포라서, 시트 형태로 만들어 얹으면 자리를 잡을 수 있거든요. 일본과 미국에서 임상 연구가 진행됐고 안전성 면에서 의미 있는 결과가 나왔습니다.

문제는 광수용세포와 신경세포 이식입니다. 여기서 세 가지 벽에 부딪혀요.

첫째, 생착 문제입니다. 이식한 세포 대부분이 망막 조직 안으로 제대로 들어가지 못하고 죽거나 표면에 머뭅니다. 망막은 이미 빽빽하게 층이 짜여 있어서 새 세포가 끼어들 틈이 없어요. 게다가 병든 망막은 아교흉터로 딱딱해져 있어서 더 어렵습니다.

둘째, 배선 문제입니다. 앞에서 말한 것처럼 세포가 자리를 잡아도 기존 양극세포와 정확한 시냅스를 만들어야 신호가 흐릅니다. 그런데 발생기가 아닌 성체 조직에서 이 정교한 배선이 자발적으로 일어나기는 매우 어려워요. 흥미롭게도 초기 연구들에서 "이식 세포가 생착했다"고 본 현상 중 상당수가 실제로는 이식 세포와 숙주 세포 사이의 물질 교환(cytoplasmic material transfer)이었다는 후속 연구도 나왔습니다.

셋째, 면역과 종양 위험입니다. 타인 유래 세포는 거부 반응 위험이 있고, 미분화 줄기세포가 남으면 기형종 위험이 있어요.

PROX1 접근법의 매력은 여기에 있습니다. 밖에서 세포를 넣는 게 아니라, 이미 그 자리에 살고 있는 세포를 신경세포로 바꾸는 방식이거든요. 생착 문제가 원천적으로 없고, 원래 그 조직의 세포이므로 면역 문제도 작으며, 발생 과정과 비슷한 경로를 밟기 때문에 배선 가능성도 상대적으로 높습니다.

광유전학: 흑백 저해상도라도 보이게 하자

광유전학(optogenetics)은 접근 자체가 완전히 다릅니다. 죽은 광수용세포를 되살리는 게 아니라, 아직 살아 있는 다른 세포에게 빛 감지 능력을 새로 부여하는 방식이에요.

망막색소변성증이 진행되어도 신경절세포나 양극세포는 상당 기간 살아남는 경우가 많습니다. 광유전학은 이 세포들에게 채널로돕신(channelrhodopsin) 같은 빛 감응 단백질 유전자를 넣어줍니다. 원래 조류(藻類)에서 온 단백질인데, 빛을 받으면 열리는 이온 통로예요. 이걸 신경절세포가 발현하면, 그 세포가 광수용세포 없이도 빛에 직접 반응하게 됩니다.

비유하자면, 카메라 센서가 고장 났으니 케이블 중간에 작은 센서를 달아버리는 겁니다. 사진 품질은 원래 센서만 못하지만, 아무것도 안 보이는 것보다는 낫죠.

실제로 2021년 프랑스 연구팀이 광유전학 치료를 받은 망막색소변성증 환자가 특수 고글을 쓰고 테이블 위 물체를 인식하는 데 성공했다고 보고해 큰 주목을 받았습니다. 완전한 시력 회복은 아니지만, 오랫동안 빛만 겨우 느끼던 사람이 물체의 위치를 알아낸 겁니다.

한계도 명확합니다. 첫째, 해상도가 낮습니다. 원래 100개 광수용세포가 담당하던 정보를 신경절세포 1개가 한꺼번에 받게 되니까요. 둘째, 색 구분이 어렵습니다. 셋째, 채널로돕신은 자연 시각 색소보다 감도가 낮아서 대부분 밝기를 증폭해주는 특수 고글이 필요합니다. 넷째, 망막이 원래 하던 신호 전처리 과정을 건너뛰기 때문에 뇌가 받는 신호의 성질이 자연 시각과 다릅니다.

즉 광유전학은 '보조적 광감지'를 만들어주는 기술이지, 원래의 고해상도 시각 회로를 복원하는 기술은 아니에요. 다만 이미 광수용세포가 거의 다 죽은 말기 환자에게는 현재로선 가장 현실적인 선택지 중 하나이고, 임상 진도도 재생 치료보다 훨씬 앞서 있습니다.

인공망막(전자칩): 왜 아르구스는 단종됐을까

인공망막은 아예 전자 장치를 눈에 심는 접근입니다. 카메라가 달린 안경이 영상을 찍으면, 그 신호를 망막에 이식한 전극 배열로 보내 신경세포를 직접 전기 자극하는 방식이에요.

가장 유명한 제품이 Second Sight사의 아르구스 II(Argus II)였습니다. 60개 전극으로 구성된 이 장치는 실제로 여러 나라에서 허가를 받았고, 환자들이 큰 글씨를 읽거나 문틀을 인식하는 수준의 시각을 얻었습니다. 완전히 어둠 속에 있던 사람에게는 인생을 바꾸는 변화였죠.

그런데 회사가 경영난에 빠지면서 사업을 접었고, 이미 장치를 이식받은 환자들이 유지보수와 소프트웨어 업데이트를 받지 못하는 상황이 벌어졌습니다. 이건 의료기기 산업의 지속가능성이라는 문제를 아주 아프게 드러낸 사건이에요. 환자 몸 안에 들어간 장치를 회사가 책임지지 못하면 어떻게 되는가.

기술적 한계도 큽니다. 전극 60개면 60화소짜리 이미지예요. 스마트폰 사진 한 장이 1,200만 화소인 걸 생각하면 얼마나 거친지 감이 오실 겁니다. 전극 수를 늘리려는 시도가 계속되고 있고, 최근에는 시각피질에 직접 전극을 심는 방식이나 광전(photovoltaic) 방식의 무선 서브망막 임플란트 연구도 진행 중입니다. 실제로 지도모양위축 환자를 대상으로 한 광전 임플란트 임상에서 의미 있는 문자 인식 회복이 보고되기도 했어요.

정리하면 인공망막도 '보조 시각'의 범주입니다. 정교한 시각 회로의 구조와 기능을 복원하는 것과는 질적으로 다른 목표예요.

정리: 기존 치료가 넘지 못한 하나의 벽

여기까지의 이야기를 한 문장으로 압축하면 이렇습니다.

항-VEGF는 진행을 늦추고, 럭스투르나는 특정 유전자 변이를 고치고, 줄기세포 이식은 부품을 새로 넣으려 하고, 광유전학과 인공망막은 우회로를 만듭니다. 그런데 이 중 어느 것도 "죽은 광수용세포가 있던 그 자리에, 그 조직의 세포로, 원래의 회로를 갖춰 다시 생겨나게 한다"를 해내지 못했습니다.

그게 벽이었어요. 그리고 이 벽 앞에서 연구자들이 오랫동안 부러워한 동물이 있습니다.

제브라피시는 눈을 다쳐도 몇 주면 다시 봅니다

제브라피시(zebrafish)는 몸길이 4센티미터쯤 되는 줄무늬 열대어입니다. 유전학 연구의 대표 모델 동물이에요. 알이 투명해서 발생 과정을 눈으로 볼 수 있고, 번식이 빠르고, 유전자 조작이 쉽거든요.

그런데 이 물고기에게는 연구자들을 놀라게 하는 능력이 있습니다. 망막을 화학물질로 파괴하거나 강한 빛으로 태워도, 몇 주가 지나면 망막 구조가 재구성되고 시각 기능이 상당 수준까지 회복됩니다. 광수용세포뿐 아니라 여러 종류의 망막 신경세포가 새로 생겨나고, 그것들이 제자리에 배열되어 회로를 다시 만듭니다.

이건 상처가 아무는 것과 차원이 다른 이야기예요. 상처가 아무는 건 흉터가 생기는 거고, 이건 사라진 기능 조직이 통째로 다시 만들어지는 겁니다.

그리고 이 재생을 담당하는 세포가 바로 뮬러글리아입니다. 물고기의 망막이 손상되면 뮬러글리아가 자기 정체성을 벗고 '뮬러글리아 유래 전구세포(Müller Glia-derived Progenitor Cells, MGPC)'로 되돌아갑니다. 이걸 역분화 또는 탈분화(dedifferentiation)라고 해요. 은퇴해서 관리사무소에 있던 장인이 작업복을 다시 꺼내 입고 현역으로 복귀하는 겁니다.

복귀한 이 세포는 분열을 시작합니다. 그리고 분열해서 나온 세포들이 필요한 종류의 신경세포로 분화해서 빈자리를 채웁니다. 놀랍게도 손상된 세포 종류에 맞춰 필요한 세포를 만들어내요.

사람의 망막에도 똑같은 뮬러글리아가 있습니다. 그런데 사람의 뮬러글리아는 이 일을 하지 않습니다. 왜일까요.

조류, 양서류, 그리고 포유류 — 어디서 갈라졌을까

재생 능력은 진화적으로 흥미로운 패턴을 보입니다. 어류와 양서류는 망막 재생을 아주 잘합니다. 조류는 부분적으로 합니다. 닭 병아리의 망막에서도 손상 후 뮬러글리아가 증식하고 일부 신경세포가 만들어지는 게 관찰돼요. 다만 물고기만큼 완전하지는 않습니다. 그리고 포유류에 오면 거의 사라집니다.

왜 이런 능력을 잃었을까요. 확정된 답은 없지만 몇 가지 가설이 있습니다.

하나는 종양 위험과의 맞교환입니다. 재생이란 결국 세포가 다시 분열한다는 뜻인데, 오래 사는 항온동물에게 세포 분열은 곧 암 위험입니다. 포유류는 수명이 길고 체온이 높아 대사가 빠르므로, 세포 증식을 강하게 억제하는 쪽으로 진화했을 수 있어요.

또 하나는 회로 안정성 가설입니다. 포유류의 뇌와 망막은 훨씬 복잡한 회로를 갖고 있고, 학습된 정보를 오래 유지해야 합니다. 세포가 자꾸 새로 생기면 회로가 불안정해지니 억제 쪽으로 갔다는 설명이에요.

이유가 무엇이든, 중요한 사실은 이겁니다. 포유류 뮬러글리아는 재생에 필요한 유전 프로그램 자체를 잃어버린 게 아닙니다. 실제로 손상 직후 포유류 뮬러글리아에서도 재생 관련 유전자들이 잠깐 켜지는 게 관찰돼요. 그런데 금방 꺼집니다. 시동은 걸리는데 누가 계속 시동을 끄는 겁니다.

이 관찰이 이 분야 전체의 출발점이었습니다. 능력이 없는 게 아니라 억제되어 있다면, 억제하는 놈을 찾아서 치우면 되는 것 아닌가?

아교흉터: 재생 대신 흉터를 만드는 포유류 망막

포유류 망막이 손상되면 실제로 뮬러글리아가 반응하기는 합니다. 다만 방향이 다릅니다.

손상 신호를 받은 뮬러글리아는 '반응성 아교증(reactive gliosis)' 상태가 됩니다. 세포가 비대해지고, GFAP 같은 중간섬유 단백질을 잔뜩 만들고, 돌기를 뻗어 손상 부위를 둘러쌉니다. 여러 뮬러글리아가 이렇게 뭉쳐 만든 조직이 아교흉터(glial scar)예요.

이 반응이 나쁘기만 한 건 아닙니다. 급성기에는 손상 확산을 막고 염증을 봉쇄하는 보호 기능을 합니다. 문제는 이 상태가 만성화될 때예요. 흉터 조직은 물리적으로 단단하고, 축삭 성장을 억제하는 분자들을 분비합니다. 신경 재생을 적극적으로 막는 환경이 됩니다.

척수손상에서 마비가 회복되지 않는 것도 같은 원리입니다. 손상 부위에 생긴 아교흉터가 축삭이 다시 뻗어나가는 걸 막거든요. 중추신경계 재생의학이 수십 년간 씨름해온 문제예요.

그러니까 포유류 망막에서 뮬러글리아는 두 가지 갈림길 앞에 서 있는 셈입니다. 하나는 전구세포로 역분화해서 신경을 만드는 길, 다른 하나는 흉터를 만드는 길. 물고기는 첫 번째로 가고 포유류는 두 번째로 갑니다. 이 갈림길에서 방향을 정하는 스위치가 무엇인가 — 그게 질문이었습니다.

만약 능력이 사라진 게 아니라 '잠겨' 있다면?

이 가설을 뒷받침하는 증거는 사실 여러 방향에서 쌓여 있었습니다.

포유류 뮬러글리아를 배양 접시에 꺼내놓고 특정 성장인자를 주면, 증식하면서 신경세포 마커를 발현하기 시작합니다. 조직에서 떼어내면 되는데 조직 안에서는 안 된다는 뜻이에요. 조직 환경 안에 뭔가 억제하는 요소가 있다는 강력한 힌트입니다.

또 특정 전사인자를 강제로 발현시키면 성체 생쥐 망막에서도 뮬러글리아가 신경세포로 전환됩니다. 뒤에서 자세히 다룰 워싱턴대 Reh 연구실의 ASCL1 연구가 대표적이에요. 유전자 하나를 밀어 넣었더니 실제로 신경이 생겼습니다. 프로그램 자체는 남아 있다는 증거죠.

그렇다면 논리적으로 두 갈래 전략이 나옵니다. 하나는 액셀을 밟는 전략입니다. 재생을 촉진하는 유전자를 밖에서 넣어 강제로 켜는 방식이에요. 다른 하나는 브레이크를 푸는 전략입니다. 재생을 막고 있는 것을 찾아 제거하는 방식이죠.

KAIST 김진우 교수팀은 두 번째 길을 갔습니다. 그리고 그 브레이크의 정체를 찾아냈어요.

PROX1이라는 이름이 등장하기까지

연구팀이 던진 질문은 구체적이었습니다. "손상된 포유류 뮬러글리아에는 있고, 손상된 제브라피시 뮬러글리아에는 없는 것이 무엇인가?"

같은 세포, 같은 손상 상황, 그런데 결과가 정반대. 그렇다면 차이를 만드는 분자가 있을 것이다. 이 비교 접근법은 재생생물학에서 아주 강력한 전략입니다.

그렇게 해서 찾아낸 것이 PROX1(Prospero-related homeobox 1)이라는 단백질이었습니다. 연구팀이 확인한 바에 따르면, 손상된 생쥐 망막의 뮬러글리아 안에 PROX1 단백질이 비정상적으로 축적되어 있었습니다. 그리고 퇴행성 망막질환 환자의 망막 조직에서도 같은 축적이 관찰됐어요. 반면 재생을 잘하는 제브라피시의 뮬러글리아에서는 이런 축적이 나타나지 않았습니다.

용의자가 특정된 순간이었습니다. 재생하는 쪽에는 없고 재생 못 하는 쪽에는 있는 물질. 게다가 PROX1은 원래부터 세포의 분열을 멈추고 최종 분화를 유도하는 역할을 하는 단백질로 알려져 있었으니, 기능적으로도 아귀가 딱 맞았어요.

여기까지만 해도 좋은 연구입니다. 그런데 진짜 반전은 그다음에 나왔습니다. 이 PROX1이 어디서 왔는가를 추적하는 과정에서요.

PROX1은 원래 무슨 일을 하는 단백질인가요

PROX1을 악당 취급하기 전에, 이 단백질이 원래 어떤 존재인지 알아둘 필요가 있습니다. 이건 나중에 부작용을 논할 때도 중요한 배경이 돼요.

PROX1은 전사인자(transcription factor)입니다. 전사인자를 쉽게 설명하면 '유전자 스위치를 켜고 끄는 리모컨'이에요. 우리 몸의 모든 세포는 똑같은 유전자 3만 개 세트를 갖고 있는데, 어떤 세포는 인슐린을 만들고 어떤 세포는 빛을 감지합니다. 차이는 어떤 유전자를 켜고 어떤 유전자를 끄느냐예요. 그 스위치 조작을 담당하는 게 전사인자입니다.

PROX1은 초파리의 Prospero라는 단백질에 대응하는 포유류 버전입니다. 구조적으로는 호메오박스(homeobox) 계열에 속하고, 단백질 뒤쪽(C-말단)에 Prospero 도메인이라는 특징적인 부분을 갖고 있어요.

이 리모컨은 배아 발생 과정에서 어마어마하게 중요한 일을 합니다. 뇌, 척수, 망막, 수정체, 간, 췌장, 심장, 그리고 림프관 내피 시스템까지 — 여러 장기가 제대로 만들어지려면 PROX1이 필요합니다. 특히 림프관 발달에서는 결정적이에요. VEGF 수용체-3 발현이나 림프관 내피의 히알루로난 수용체 조절 같은 기능에 관여합니다.

중추신경계에서 PROX1이 하는 일이 오늘 이야기의 핵심입니다. 배아 뇌에서 PROX1은 신경줄기세포에게 "이제 그만 분열하고 성숙한 신경세포가 되어라"라고 지시합니다. 세포주기에서 빠져나오게 하고(cell cycle exit), 신경 분화를 촉진하고, 별아교세포로 가는 길은 억제해요. 성체 해마의 신경발생에서도 중간전구세포를 유지하고 글루탐산성 뉴런의 분화와 성숙을 담당하며, 치상회 세포의 정체성을 결정하는 데 필요합니다.

즉 PROX1은 나쁜 단백질이 아닙니다. 우리 몸이 제대로 만들어지려면 반드시 필요한 조절자예요. 문제는 이 단백질이 있어야 할 때가 아닌 때에, 있어야 할 곳이 아닌 곳에 쌓였다는 것입니다. 그리고 그 결과가 하필 "세포야, 분열하지 마"라는 명령이었죠. 재생하려면 반드시 분열해야 하는데 말이에요.

이 글은 3부작 시리즈입니다. 참고 자료 및 출처 전체 목록과 면책 안내는 3편에 정리해 두었어요.

👉 다음 편 예고 — 2편에서는 제브라피시가 어떻게 눈을 스스로 재생하는지, 그리고 KAIST 연구팀이 찾아낸 PROX1이라는 브레이크의 정체와 그 놀라운 출처, 실제 동물실험 검증 데이터까지 다룹니다.

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