몇 분 만에 상처를 닫는 해파리, 과학자들이 주목하는 치유 비밀

• _Clytia hemisphaerica_의 유영 단계인 메두사(medusa) 는 작은 상처를 몇 분 안에 닫고 큰 상처도 1시간 이내에 회복하며, 사람과 달리 흉터 조직을 만들지 않음
• 투명한 몸과 빠른 회복 덕분에 살아 있는 개체 안에서 상피세포가 손상 조직을 다시 이어 붙이는 과정을 실시간으로 볼 수 있음
• Jocelyn Malamy의 새 논문은 _Clytia_의 상피 상처 치유가 라멜리포디아(lamellipodia) 와 액토미오신 케이블(actomyosin cable) 의 순차 작동으로 일어난다고 정리함
• 라멜리포디아는 기저막 위를 기어가며 세포를 앞으로 끌고, 액토미오신 케이블은 기저막 손상이나 잔해가 있을 때 세포를 당기고 상처 잔해를 밀어냄
• _Clytia_의 치유 과정 상당수가 포유류를 포함한 다른 동물 시스템과 유사해, 해파리 연구가 상처 치유 메커니즘 이해에 단서를 줄 수 있음

_Clytia_가 상처 치유 모델로 주목받는 이유

• Marine Biological Laboratory의 Jocelyn Malamy는 약 10년 전 Clytia hemisphaerica 세포가 서로를 향해 “걸어가며” 상처를 닫는 모습을 처음 관찰함
• _Clytia_의 메두사는 사람들이 흔히 해파리라고 떠올리는 자유 유영 단계지만, 생애 대부분은 바위, 부두, 물속 잎 아래 표면에 붙어 사는 폴립 군체(polyp colony) 형태로 지냄
  • 폴립 군체는 어느 시점에 어린 메두사를 방출함
  • 메두사는 몇 달 이하로만 살지만, 폴립 군체는 다년생 관목처럼 계속 지속될 수 있음
• Clytia 메두사는 작은 상처를 몇 분 안에 닫고, 더 큰 상처도 1시간 이내에 치유함
  • 사람과 달리 흉터 조직이 생기지 않음
  • Malamy는 해파리의 치유가 흉터 없는 배아 치유에 더 가깝다고 봄

투명한 몸에서 바로 보이는 치유 과정

• Clytia 메두사는 투명해 살아 있는 동물 안에서 세포 이동을 실시간으로 관찰할 수 있음
• 포유류와 달리 상처 주변에 염증을 일으키는 면역계나 관찰을 흐리는 모세혈관 재생이 없어, 손상 복구의 기본 역학을 보기 쉬움
• 상피세포가 손상된 조직을 다시 꿰매듯 이어 붙이는 장면을 직접 볼 수 있음
• 상피세포는 몸 표면을 덮고 피부를 이루며 장 같은 조직 내부를 감싸는 세포임
  • 피부와 내부 상피 조직은 자주 손상되고 복구가 필요해 상처 치유 연구의 핵심 대상임
• _Clytia_의 상처 치유 과정 중 많은 부분은 포유류를 포함한 다른 시스템에서 보이는 과정과 매우 유사함

두 세포 구조가 순서대로 상처를 닫음

• Malamy는 2017년 MBL Whitman Fellow로 있을 때 학생들과 함께 Clytia 상피 상처 치유를 처음 특성화했고, 2018년 MBL faculty member Michael Shribak과의 공동 논문에서 이를 확장함
• 새 논문은 서로 다른 생물, 상처 크기, 상처 형태에서 보고된 상피 상처 치유 메커니즘을 Clytia 모델로 정리하려는 작업임
• _Clytia_의 모든 상피 상처 치유는 두 핵심 세포 구조가 순차적으로 작동하며 진행됨
  • 첫 번째 구조는 라멜리포디아임
  • 두 번째 구조는 액토미오신 케이블임
• 두 구조가 여러 종류의 상처에서 어떻게 조율되는지가 새 논문의 핵심 메커니즘임

라멜리포디아와 액토미오신 케이블의 역할

• 상처에 가장 먼저 반응해 형성되는 구조는 라멜리포디아임
  • Malamy는 이를 actin이 풍부한 세포의 “발 같은 감지기”로 봄
  • 라멜리포디아는 탐색자처럼 움직이며 아메바와 비슷한 유동적 움직임을 보임
• 라멜리포디아는 상처 가장자리 세포에서 뻗어 나와 모든 상피세포 아래에 있는 단백질 시트인 기저막 위를 기어감
  • 이동하면서 자신을 만든 세포를 앞으로 끌고 감
  • 결국 세포 몸체가 상처 위로 늘어나 상처를 닫음
• 단일 세포 내부의 아주 작은 상처에서도 라멜리포디아가 형성됨
• 라멜리포디아가 앞으로 기어가는 동안, 그 뒤쪽에는 액토미오신 케이블이 형성됨
  • 라멜리포디아가 기저막을 덮으면 케이블 수축이 촉발됨
  • 기저막이 손상된 경우 액토미오신 케이블은 세포를 손상 부위 위로 당기고 상처 잔해를 밀어낼 수 있음
• 상처가 너무 커서 라멜리포디아만으로 서로 닿을 수 없으면 집단 세포 이동이 시작됨
  • 전체 상피 시트가 들어 올려져 걷기 시작함
  • 앞쪽 세포의 라멜리포디아가 서로 만나면 큰 상처도 작은 상처와 같은 방식으로 닫힘

남은 질문은 기저막 자체의 복구

• Malamy는 이 시스템이 자연에서 생길 수 있는 여러 종류의 상처를 빠르게 치유하도록 적응한 메커니즘이라고 봄
• 다음 연구 계획은 기저막 복구를 구동하는 메커니즘을 조사하는 것임
• 세포를 끌어당겨 상처를 닫는 것만으로는 충분하지 않고, 어느 시점에는 손상된 기저막 자체가 고쳐져야 함
• 기저막 복구가 어떤 시스템에서 어떻게 일어나는지는 아직 명확하지 않음
• 전체 연구는 Molecular Biology of the Cell 논문에서 확인할 수 있음