머리카락이 하얗게 되어 버리는 것은, 흰머리 카락이 나는 사람들에게는 골칫거리. 쥐의 털을 반복적으로 뽑아 모낭을 강제로 노화시켜 버리는 실험에 의해, 색소를 만드는 세포가 모낭 속을 이동하면서 성숙과 회춘을 반복하는 독특한 능력을 가지고 있는 것이나, 그것이 상실됨으로써 흰머리가 되어 버리는 메커니즘이 판명되었다.
이전부터, 흰머리의 원인은 "멜라노사이트"라고 불리는 특수 색소세포의 부족으로 알려져 있었지만, 도대체 왜 이것이 부족해 버리는 것인지, 흰머리가 되는 것을 방지하려면 어떻게 해야 하는지는 몰랐었다.
이 문제를 규명하기 시작한 뉴욕대 연구팀은, 우선 "멜라노사이트 줄기세포"라는 세포에 주목했는데, 연구팀에 따르면, 이 멜라노사이트 줄기세포는 털이 자라는 모낭에 멜라노사이트를 공급해 털에 색을 입히는 역할을 하고 있다는 것. 멜라노사이트 줄기세포는 털이 자라는 동안 모낭 상단에 있는 모낭 벌지(Bulge)라는 부분에서 대기하고 있는데, 털이 빠진 후 새로운 털의 생육이 시작되면, 다시 성장 구획으로 이동하여 멜라노사이트를 공급.
연구팀이, 생쥐의 털을 여러 차례 갈아엎고 강제 노화시키는 실험을 한 결과, 모낭 벌지로 꼼짝 못하게 되는 멜라노사이트 줄기세포가 증가한 것으로 확인되었는데, 멜라노사이트 줄기세포가 노화로 인해 운동성이 상실되어, 모낭 벌지 속에서 움직일 수 없게 되면, 성장 중인 털에 멜라노사이트를 공급할 수 없게 되어 이것이 흰머리의 원인이 된다.
반면, 모낭 벌지와 모유두 사이를 계속 왕복하던 멜라노사이트 줄기세포는, 쥐의 수명에 해당하는 2년 동안 재생능력과 멜라노사이트 성숙능력, 색소를 만들어내는 기능을 유지할 수 있었다.
이 생쥐에서의 실험 결과에 대해, 연구팀의 Qi Sun씨는 "이것은, 멜라노사이트 줄기세포가 어떻게 머리를 착색하는지에 대한 기본적인 이해를 깊게 하는 것입니다. 멜라노사이트 줄기세포의 위치가 고정되어 버리는 현상은, 인간에게도 존재할 가능성이 있습니다. 만약 그렇다면, 오도 가도 못하는 세포가 발육 중인 모낭 구획 사이를 다시 이동할 수 있도록 도와줌으로써, 인간의 흰머리를 원래대로 하거나 예방할 수 있는 가능성이 나타났습니다"
다음은, 분홍색 멜라노사이트 줄기세포가 휴지기(왼쪽)에서 초기 성장기(오른쪽)로 변화할 때의 모습을 나타낸 것.
이번 연구에서는 이외에도, 멜라노사이트 줄기세포에는 멜라노사이트를 만들어내는 과정에서 TA세포(transit-amplifying cell)로 분화된 후, 다시 줄기세포로 돌아가는 특수한 능력이 있다는 사실도 밝혀냈다.
TA 세포는, 멜라노사이트와 멜라노사이트 줄기세포의 중간 상태와 같은 형태이지만, 보통 줄기세포는 TA 세포가 되면 원래대로 돌아갈 수 없다. 한편, 멜라노사이트 줄기세포는 발육 중인 모낭 속을 이동하는 과정에서 다양한 신호가 되는 단백질에 노출됨으로써, 줄기세포와 TA세포 사이를 오갈 수 있다는 것. 그러나 모낭 벌지에서 움직일 수 없게 된 멜라노사이트 줄기세포는, 이 사이클에서 분리되기 때문에 멜라노사이트를 공급할 수 없게 되어 버린다.
털의 발육에 따라 이동하는 성질은, 멜라노사이트 줄기세포에 특유한 것으로, 예를 들어 털을 기르는 모낭 줄기세포는 이동을 하지 않아도 모낭세포로 이행할 수 있기 때문에, 멜라노사이트 줄기세포가 없어져 버려도 새로운 털, 즉 흰머리를 낳을 수 있다.
연구 책임자인 뉴욕대 글로스만 의학부의 이토 마유미씨는 "흰머리가 나거나 머리색이 빠지는 원인은, 멜라노사이트 줄기세포의 카멜레온적 기능 상실에 있다고 생각됩니다. 이러한 식견은 멜라노사이트 줄기세포의 운동성과 가역적 분화가 머리카락 건강과 색을 유지하는 열쇠임을 시사합니다"라고 말한다.
