세포를 아주 작은 기계라고 생각해 보자. 이 기계가 움직이려면 배터리가 필요하듯 우리 몸의 세포도 움직이기 위해 '미토콘드리아'라는 배터리를 사용한다.

그런데 미토콘드리아도 시간이 지나면 힘이 떨어지고 망가질 수 있다. 나이가 들거나 스트레스를 많이 받거나 병에 걸리면 미토콘드리아가 손상돼 세포가 제대로 힘을 내지 못하게 된다. 그러면 몸도 쉽게 피곤해지고 여러 질병이 생기기도 한다.

한마디로 미토콘드리아는 세포 내부의 작은 발전소 같은 역할을 한다. 발전소가 연료를 태워 여러 단계의 에너지 변환을 거쳐 전기를 만드는 것처럼, 미토콘드리아도 유기물을 산화해 이온을 막 사이 공간에 끌어올려 위치 에너지를 만들고, 이 에너지가 다시 ATP 합성에 사용된다.

이러한 과정을 설명하는 개념이 화학 삼투이론이다. 세포 호흡은 크게 해당 작용, 시트르산 회로, 산화적 인산화의 세 단계로 진행되며, 이 중 해당 작용은 세포질에서, 나머지 과정은 미토콘드리아에서 일어난다. 만약 미토콘드리아 기능이 떨어지면 ATP 생성이 줄어 몸은 에너지 부족을 느껴 쉽게 피로해지고 체온 조절이 어려워진다.

계속 보충하기 위해 물질대사가 과하게 올라가 살이 빠지거나 추위를 많이 타기도 하며, 심하면 뇌졸중, 근육 문제 등 여러 질환이 나타날 수 있다. 이러한 이유로 미토콘드리아는 생명 유지에 핵심적인 구조라 할 수 있다.

원래 몸 속에는 고장 난 미토콘드리아를 조금씩 대신해 줄 수 있는 시스템이 있다. 건강한 세포가 자기 미토콘드리아를 아픈 세포에게 나눠주는 방식인데, 문제는 이 과정이 너무 느리고 필요한 만큼 충분히 채워주기 어렵다는 점이다.

그래서 어떤 과학자들은 "세포 배터리를 더 빠르고 쉽게 바꿔줄 방법이 없을까?"라는 궁금증을 가지고 연구를 시작했다.

미국 텍사스 A&M 대학의 연구팀은 아주 작은 나노 구조를 만들어 줄기세포에 넣어주는 실험을 했다.

줄기세포는 여러 종류의 세포로 바뀔 수 있는 특별한 세포다. 나노 구조를 넣자 세포 안에서 미토콘드리아가 더 빠르게 교체되도록 도와줬고, 결과적으로 세포가 다시 힘을 낼 수 있는 가능성을 보여줬다.

이 연구가 완전히 실생활에 쓰이기까지는 시간이 더 필요하지만, 만약 성공적으로 발전한다면 늙어서 몸이 약해지거나 병으로 손상된 조직을 회복시키는 데 큰 도움이 될 수 있다. 쉽게 말해 몸속 배터리를 새것처럼 바꿔주는 기술이 생길 수도 있다는 뜻이다.

언젠가는 피곤하거나 병이 생겼을 때 세포 배터리를 교체해 건강을 되찾는 날이 올지도 모른다. 지금은 연구 단계지만 미래가 기대되고 있는 이유이다.