머리카락 색이 빠져 흰색이 되어 버리는 건 백발 입장에선 고민이다. 쥐 털을 반복해서 빼고 모낭을 강제로 노화시켜 버리는 실험에 의해 색소를 만드는 세포가 모낭 안으로 이동하면서 성숙과 회춘을 반복하는 독특한 능력을 갖고 있는 것이나 이를 잃어버리면 백발이 되어 버리는 메커니즘이 판명됐다.
이전부터 백발 원인은 멜라노사이트라고 불리는 특수 색소 세포 부족이라는 게 알려져 있다. 하지만 왜 이게 부족해지는지 백발이 되는 걸 막으려면 어떻게 하면 좋을지는 알지 못했다.
이 문제를 해명하기 위해 뉴욕대학 연구팀은 먼저 멜라노사이트 줄기세포라는 세포에 주목했다. 연구팀에 따르면 이 멜라노사이트 줄기세포는 머리카락이 자라는 모낭에 멜라노사이트를 공급해 머리카락을 칠하는 역할을 맡고 있다는 것. 멜라노사이트 줄기세포는 털이 자라는 동안 모낭 상부에 있는 모낭 벌지(Bulge)라는 부분에서 대기하고 있지만 털이 빠진 뒤 새로운 머리 성장이 시작되면 다시 성장 구획으로 이동해 멜라노사이트를 공급한다.
연구팀이 쥐 털을 여러 차례 재배열해 강제로 노화시키는 실험을 실시한 결과 모낭 벌지에서 붙어 버리는 멜라노사이트 줄기세포가 증가한 게 확인됐다. 멜라노사이트 줄기세포가 노화에 의해 운동성이 상실되고 모낭 벌지 안에서 움직일 수 없게 되면 성장 중 머리에 멜라노사이트를 공급할 수 없게 되어 이게 백발 원인이 된다.
한편 모낭 벌지와 모유두 사이를 계속 왕복한 멜라노사이트 줄기세포는 쥐 수명에 해당하는 2년간 재생 능력이나 멜라노사이트에의 성숙 능력, 색소를 낳는 기능을 유지할 수 있었다.
이 실험 결과에 대해 연구팀은 이는 멜라노사이트 줄기세포가 어떻게 머리카락을 착색하는지에 대한 기본 이해를 깊게 하는 것이라며 멜라노사이트 줄기세포 위치가 고정되어 버리는 현상은 인간에게도 존재할 수 있다면서 그렇다면 붙어 있는 세포가 발달 중인 모낭 구획 사이를 다시 이동할 수 있도록 도와줘 인간 백발을 복구하거나 예방할 가능성이 나타났다고 밝혔다.
이번 연구에선 그 밖에도 멜라노사이트 줄기세포에는 멜라노사이트를 낳는 과정에서 TA세포(transit-amplifying cell)로 분화한 뒤 또 줄기세포로 돌아가는 특수 능력이 있는 것으로 나타났다.
TA세포는 멜라노사이트와 멜라노사이트 줄기세포 중간 상태와 같은 형태지만 보통 줄기세포는 TA세포가 되면 되돌릴 수 없다. 한편 멜라노사이트 줄기세포는 발육 중인 모낭 속을 이동하는 과정에서 다양한 신호가 단백질에 노출되며 줄기세포와 TA세포 사이를 왕래할 수 있다는 것. 하지만 모낭 벌지로부터 움직일 수 없게 된 멜라노사이트 줄기세포는 이 사이클에서 분리되기 때문에 멜라노사이트를 공급할 수 없게 되어 버린다.
머리카락 발달에 따라 이동하는 성질은 멜라노사이트 줄기세포에 특유한 것이다. 에를 들어 머리카락을 만드는 모낭 줄기세포는 이동을 하지 않아도 모낭 세포로 이행할 수 있어 멜라노사이트 줄기세포가 없어져 버려도 새로운 머리카락 그러니까 백발이 생길 수 있다.
연구팀은 백발이 자라거나 머리 색이 빠지는 원인은 멜라노사이트 줄기세포의 카멜레온적 기능 상실에 있다고 보여진다며 멜라노사이트 줄기세포 운동성과 가역적 분화가 머리카락 건강과 색을 유지하는 키라는 걸 시사한다고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.