화장품 회사 로레알과 런던대학교 퀸 메리의 공동 연구팀은, 살아있는 인간 모낭의 3차원 라이브 이미징을 이용한 연구를 통해, 모발의 성장은 모근의 세포 분열에 의한 밀어내기가 아니라, 숨은 세포 네트워크에 의한 상향 당김에 의해 일어난다는 것을 발견했다.
연구팀은, 페이스리프트 수술로 얻은 사람의 두피에서, 모근을 감싸며 섞이는 모낭을 채취·생체외 배양하고, 다광자 현미경을 이용한 3차원 라이브 이미징을 통해, 모낭 내 개별 세포의 움직임을 최대 90시간 동안 추적하는 데 성공했다.
관찰 결과, 모낭 바깥쪽에 있는 외모근초 세포는, 털의 뿌리인 모구 상부에서는 나선 모양으로 회전하면서 하강하고, 모구부에서는 성장축에 평행하게 하강하는 움직임을 보였다는 것이다.
또한, 머리카락 뿌리를 감싸는 내모근초 세포가, 그 안쪽에 있는 피질 세포보다 더 빠른 속도로 상승 이동하고 있었던 것으로 나타났고, 만약 세포 분열에 의한 압력만이 성장의 구동력이라면, 이러한 속도 차이는 설명하기 어렵고, 오히려 외부로부터의 힘이 작용하고 있음을 시사한다.
이 가설을 검증하기 위해, 연구팀은 몇 가지 저해 실험을 실시했는데, 먼저 세포 분열을 저해하는 약제를 투여했더니 모세세포의 분열이 정지됐음에도 불구하고, 모발의 성장 속도는 겨우 24%밖에 감소하지 않았다.
한편, 세포 골격인 악틴의 중합을 저해하는 라트룬큐린 B를 투여했더니, 모발의 성장 속도는 80% 이상이나 큰폭으로 저하. 또한 모낭의 구부를 절제하여 모세포를 제거한 상태에서도, 남은 조직이 상방향으로의 이동을 지속함에 따라, 성장의 구동력은 모구부가 아니라, 그보다 상부 영역에 존재하는 것으로 확인되었다.
연구팀은 이들 실험 결과와, 세포를 점성 유체로 간주한 유체역학 시뮬레이션을 결합한 결과, 외모근초가 아래 방향으로 이동할 때 액틴을 통한 상호작용에 의해 안쪽 층을 위로 '당기는' 힘이 생긴다는 모델을 제창했다.
시뮬레이션에서는, 바깥쪽 벽이 고정되어 있다고 가정하면 실험 데이터와 일치하지 않고, 벽이 위쪽으로 이동한다고 가정했을 때만 실험에서 관찰된 속도 프로파일과 일치했다는 것. 즉 머리카락 성장은 세포로 밀려나는 것이 아니라, 액틴 섬유 조직에 의해 잡아당겨짐으로써 촉진되었다는 것.
연구팀은, "우리의 연구 결과는, 모낭 내부의 흥미로운 구조를 밝히고 있습니다. 수십 년 동안 털은 모구 내의 분열 세포에 의해 밀려난다고 생각되었습니다. 하지만, 실제로는 주위 조직이 마치 작은 모터처럼 작용해, 털이 위쪽으로 적극적으로 당겨지는 것으로 나타났습니다"고 코멘트.
"이번 연구는 모발의 성장은 세포분열만으로 촉진되는 것이 아니라, 외모근초가 모발을 적극적으로 위로 잡아당기고 있음을 보여줍니다. 모낭의 메커니즘에 관한 이 새로운 시점은 모발 질환의 연구, 약제의 시험, 그리고 조직 공학이나 재생 의료의 발전에 새로운 가능성을 가져옵니다"라고 설명.
