노화는 세포 손상이 축적되고 기능 저하가 점진적으로 진행되다가 사망에 이르는 일련의 과정입니다. 나이가 같더라도 분자 수준에서 노화 속도는 사람마다 다릅니다. 이런 차이와 관련된 생체지표를 찾는 것은 과학자들의 오랜 관심사였습니다. 기존에는 시간이 지남에 따라 개인의 DNA에 나타나는 비유전적 변화인 후성유전학적 변형을 분석하는 방법을 통해 노화와 수명을 예측하려고 했지만 정확도가 많이 떨어진다는 한계가 있습니다. 이런 상황에서 미국 하버드대 의대, 브리검 여성 병원을 중심으로 러시아, 스위스, 캐나다, 일본, 독일 6개국 19개 대학과 연구기관으로 구성된 공동 연구팀은 인간, 설치류, 영장류 등 여러 포유류 종과 조직 유형에 따라 분자적 나이를 정확하게 추정할 수 있는 ‘분자 시계’를 개발했습니다. 이번 연구 결과는 노화를 늦추는 새로운 안티 에이징 기술 개발에도 도움을 줄 것으로 보입니다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 5월 28일 자에 실렸습니다. 연구팀은 생쥐, 들쥐, 마카크 원숭이, 인간을 대상으로 25개 이상의 세포 조직 유형에서 채취한 약 1만 1000개의 유전자 전사체를 분석했습니다. 연구 결과, 노화에 따른 전사체 변화는 종과 세포 유형을 초월해 똑같이 나타났으며 이를 통해 포유류 노화를 나타내는 여러 생체지표를 확인할 수 있었습니다. 노화 세포에서는 세포 분열 능력의 저하(세포 노쇠), 염증, 세포 사멸과 관련된 유전자들의 발현이 증가한 것으로 나타났습니다. 반면 상처 치유, 세포 분화, 세포외(外) 기질 합성과 관련된 유전자들은 노화가 진행될수록 종과 세포 유형을 가리지 않고 발현이 줄어드는 경향을 보였습니다. 연구팀은 이런 데이터를 바탕으로 여러 조직과 종에 걸쳐 적용 가능한 ‘다조직-다종 분자 시계’를 개발했습니다. 이 모델은 실제 연대기적 나이를 평가할 수 있고 예상 사망 시기를 예측하는 두 가지 기능을 동시에 수행할 수 있으며 정확도도 기존 2세대 후성유전학적 시계에 필적하는 성능으로 확인됐습니다. 연구를 이끈 바딤 글라디셰프 하버드대 의대 교수는 “이번 연구 결과는 세포 노화 과정이 어떤 과정으로 진행되고 어떤 요소에 영향을 받는지 정확히 파악하는 데 도움을 줄 것”이라고 설명했습니다.

김치를 꾸준히 섭취하면 면역력이 필요할 때는 강화하고 과도할 때는 억제하는 균형 조절 효과가 있다는 연구 결과가 나왔다. 세계김치연구소는 12주간의 임상시험으로 김치의 면역 조절 기능을 세계 최초로 단일세포 수준에서 규명했다고 밝혔다. 세계김치연구소는 국제 학술지 ‘npj 식품 과학’에 김치가 과도한 면역 반응은 억제하면서 동시에 방어 기능은 강화하는 면역 조절 효과를 가진다는 연구 결과를 최근 발표했다. 이번 연구는 김치의 면역학적 효과를 단일세포 수준에서 규명한 세계 최초 연구다. 김치 섭취가 대사 건강뿐 아니라 면역 건강에도 도움이 된다는 사실을 과학적으로 입증했다. 연구팀은 과체중 성인 39명을 13명씩 3개 그룹으로 나눴다. 각각 위약, 자연발효 김치 분말, 스타터 배양 발효 김치 분말을 12주간 섭취하게 했다. 12주 후 참가자들의 말초혈액 단핵세포를 채취해 단일세포 전사체 분석을 실시했다. 연구팀은 이 최첨단 기법으로 각 세포의 유전자 발현 변화를 추적해 기존 검사로는 찾아내기 어려운 미세한 면역 반응 변화를 포착할 수 있었다. 분석 결과 김치를 섭취한 그룹에서는 세균이나 바이러스 같은 외부 침입자를 인식하고 신호를 전달하는 항원제시세포의 기능이 강화된 것으로 나타났다. 또한 ‘CD4+T’세포가 방어세포와 조절세포로 균형있게 분화했다. 이러한 결과는 김치가 단순히 면역 체계를 자극하는 것이 아니라, 필요할 때는 방어 능력을 높이고 불필요하거나 과도한 반응은 억제하는 ‘정밀 조절자’ 역할을 한다는 것을 보여준다. 김치의 발효 방식에 따라 면역 조절 효과에도 차이가 있었다. 자연발효 김치와 선별된 종균이 첨가된 스타터 발효 김치 모두 면역 균형 유지에 긍정적인 효과를 보였지만, 스타터 발효 김치가 면역세포의 항원 인식 능력 강화와 불필요한 신호 억제 측면에서 더 뚜렷한 면역 조절 효과를 나타냈다. 이는 향후 스타터 기술을 활용해 김치의 건강 기능성을 체계적으로 높일 수 있음을 시사한다. 연구를 주도한 세계김치연구소 이우재 박사는 “김치가 방어세포 활성화와 과도한 반응 억제라는 두 가지 상반된 효과를 동시에 나타낸다는 사실을 세계 최초로 입증했다”며 “앞으로 면역 및 대사 건강과 관련한 김치와 유산균의 국제 연구를 확대할 계획”이라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 김치를 단순한 전통 발효식품이 아닌 면역 건강에 과학적으로 입증된 효과를 가진 기능성 식품으로 자리매김하는 데 기여할 것으로 보인다. 연구 결과는 건강 기능식품 개발, 백신 효능 개선, 면역 질환 예방 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

많은 사람이 우울증이라고 말하는 우울 장애는 단순하지 않다. 우울 장애는 주요 우울 장애, 지속성 우울 장애, 양극성 장애를 비롯해 계절성 정서 장애, 산후 우울증, 월경 전 불쾌감 장애 등 여러 종류가 있다. 우울 장애의 가장 흔한 형태는 주요 우울 장애다. 주요 우울 장애는 2주 이상 지속되는 우울감과 흥미 상실을 특징으로 하며, 불면, 식욕 저하 또는 폭식, 집중력 저하, 무력감 등 다양한 증상을 동반해 학업이나 직장생활에 어려움을 겪게 한다. 국내 자살 문제의 주요 원인으로도 꼽히는 주요 우울 장애는 객관적으로 진단하거나 치료에 적용할 수 있는 생체지표가 없다. 이런 상황에서 카이스트 의과학대학원, 인하대 의대 공동 연구팀은 우울증이 단순한 마음이나 뇌의 문제만이 아니라 몸 전체의 면역 반응 이상과 깊이 연결됐으며, 면역 이상이 뇌 기능에도 영향을 미쳐 ‘면역-신경 축’ 불균형이 우울증의 핵심 기전이라고 20일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초 과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 최신 호에 게재됐다. 주요 우울 장애의 평생 유병률은 여성이 남성보다 2배 높고, 과다수면, 과식, 기분 반응성 등 비전형 증상과 환청, 과도한 책임감, 자기 비난 등 현실 판단 능력이 흐려지는 정신 증상을 보이며, 양극성 장애로 진단받을 위험도 크다. 환자의 약 40%는 항우울제에도 반응하지 않는 치료 불응성 우울증으로 분류된다. 연구팀은 비전형 양상과 정신 증상을 보이는 여성 우울장애 환자를 대상으로 혈장 단백질체 분석, 백혈구 단일세포 전사체 분석, 환자 혈액 기반 유도 줄기세포(iPSC)로 만든 뇌 오르가노이드(미니 뇌)를 결합한 멀티-오믹스 분석을 했다. 그 결과, 비전형 우울 장애 환자들은 높은 스트레스, 불안, 우울 수준을 보였으며, 뇌세포들이 서로 신호를 주고받는 데 중요한 단백질인 ‘DCLK3’, ‘CALY’이 정상보다 많은 것을 확인했다. 인체 면역 반응에 관여하는 보체 단백질 ‘C5’도 증가했다. 연구팀에 따르면 뇌 기능과 면역 기능이 모두 지나치게 활성화돼 균형이 깨지면서 우울 장애가 나타났다. 연구팀은 우울 장애 환자들의 면역세포에서도 몸 속 염증 반응이 평소보다 더 쉽게, 더 강하게 일어나도록 하는 유전자 변화를 발견했다. 몸 전체의 면역 체계가 과도하게 활성화된 상태이며, 면역-염증 이상이 우울증 유발에 영향을 줄 수 있다는 뜻이다. 이와 함께 환자 유래 뇌 오르가노이드에서도 성장 저하와 신경 발달 이상이 동반된 것을 확인해, 면역 이상이 뇌 기능 변화와 맞물려 질병을 악화시킬 가능성을 보여준다. 한진주 카이스트 의과학대학원 교수는 “이번 연구는 임상자료, 단일세포 오믹스, 단백질체, 뇌 오르가노이드를 통합해 주요 우울 장애의 핵심 기전이 면역-신경 축의 불균형이라는 점을 규명했다”며 “이번 연구 결과는 정신질환 연구에 새로운 정밀의학 모델을 제시함으로써, 진단을 위한 생체 지표 발굴과 신약 개발에도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.

카이스트 생명과학과, 기초과학연구원(IBS) 혈관 연구단 공동 연구팀은 뇌 속 별아교세포 발달 과정에서 특정 유전자가 성인기 뇌 면역 반응 조절에 핵심적인 역할을 한다고 24일 밝혔다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 9월 22일자에 실렸다. 연구팀은 ‘3차원 후성유전체 분석 기술’을 이용해 생쥐의 뇌 속 별아교세포 발달 과정에서 전사체, 염색질 접근성, 3차원 게놈 상호작용을 살펴봤다. 특히 뇌와 척수에 있는 별아교세포의 발달 시기별 유전자 조절 프로그램을 정밀 관찰했다. 그 결과, 별아교세포 성장 과정에서 중요한 유전자 조절 단백질 55개를 찾아냈다. 그중 ‘NR3C1’이라는 유전자가 뇌 발달에 가장 중요하고, 장기적 면역 반응 억제의 핵심 조절자라는 사실을 밝혀냈다. 특히 성인이 된 뒤 뇌에 자가면역성 질환이 나타날 경우 NR3C1이 없으면 과도한 뇌 염증 반응을 일으키고 질병을 악화시키는 것이 관찰됐다. 이번 연구 결과는 알츠하이머나 다발성경화증 같은 다양한 뇌 면역 질환의 원인을 규명하고 치료 전략을 마련하는 데 도움을 줄 것으로 전망된다.

골반 ‘장골’ 엉덩이 근육 고정 역할구조·유전적 두 번의 중요한 진화 배아 장골 형성도 유인원과 달라‘효율적 보행’ 골반 사이 균형 필요800만~500만 년 전 변화 시작된 듯 영장류인 인류와 유인원을 구분하는 가장 중요한 기준은 직립 이족보행 여부다. 인류는 똑바로 서서 두 발로 걸을 수 있게 되면서 이동할 때 에너지 효율이 높아져 장거리 이동이 쉬워졌다. 덕분에 아프리카에서 벗어나 전 세계로 영역을 넓힐 수 있었다. 또 손을 자유롭게 사용할 수 있어 도구를 제작해 사용하고 다양한 방식의 의사소통이 가능해졌다. 인간 진화에서 이족보행이 갖는 의미에 대해서는 다양한 설명이 있지만, 어떻게 이족보행이 가능해졌는지는 여전히 수수께끼로 남아 있다. 미국, 독일, 영국, 아일랜드 4개국 공동 연구팀은 골반의 가장 윗부분인 장골이 진화 과정에서 두 번의 구조적·유전적 변화를 겪으면서 인간이 두 발로 걸을 수 있게 됐다고 밝혔다. 이 연구에는 미국 하버드대, 하버드대 의대, 스탠퍼드대, 플로리다대, 존스홉킨스대 의대, 매사추세츠 종합병원, 오하이오대 정골의학대, 시애틀 워싱턴대 의대, 보스턴 아동병원, 하버드 줄기세포 연구소, MIT-하버드 브로드 연구소, 독일 베를린 자연사 박물관, 영국 그레이트 오먼드 스트리트 병원, 런던대(UCL) 아동보건 연구소, 아일랜드 더블린대(UCD) 의학자와 생물학자가 참여했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 8월 28일 자에 게재됐다. 골반은 인간이 직립 이족보행을 할 수 있게 돕는 핵심 요소다. 특히 골반의 장골은 인간이 직립할 때 사용하는 중요한 엉덩이 근육을 고정하는 부위로, 인간과 유인원 사이에서 큰 차이를 보인다. 그러나 인간 특유의 장골 모양을 형성하게 한 메커니즘은 명확히 알려지지 않았다. 연구팀은 인간과 다른 영장류 종의 배아 조직 표본 128개를 분석하고 워싱턴대 선천성 기형 연구실이 보유한 인간 배아 조직도 분석했다. 또 자연사박물관에 있는 고인류와 기타 영장류 화석의 뼈를 컴퓨터단층촬영(CT)으로 스캔하고, 골반 조직의 미세 구조를 조사했다. 분석 결과 인간 골반은 두 번의 중요한 진화가 있었다. 우선 골반의 연골 성장판이 90도 회전해 장골이 상하로 길어지는 대신 폭이 넓어지도록 진화됐다. 배아 상태에서 인간의 장골 성장판은 다른 영장류와 마찬가지로 머리-꼬리 방향으로 성장하지만, 배아에서 척추가 형성된 지 53일이 되면 원래 축에서 직각으로 급격히 전환해 엉덩이뼈가 짧고 넓게 자라게 한다. 진화의 또 한 가지 포인트는 배아 장골 형성 시간표가 다른 유인원과 다르다는 점이다. 대부분의 뼈는 뼈 중심에서 수직 방향으로 골화(뼈의 성장)가 진행된다. 그렇지만 인간 장골의 골화는 엉덩이뼈 뒤쪽 중심에 있는 천골에서 시작해 방사형으로 성장한다. 배아 단계에서 10주가 되면 골반이 형성되는데, 다른 유인원과 달리 내부 골화는 16주 동안 지연되면서 그릇 모양의 골반이 형성된다. 연구팀은 개별 세포 내 유전체, 전사체, 단백체, 후성 유전체 등 여러 분자 정보를 동시에 측정하고 분석하는 단일세포 멀티 오믹스와 공간 전사체학 기술을 활용해 이런 진화를 이끈 분자적 메커니즘을 분석했다. 그 결과 SOX9, 성장판 전환 조절 PTH1R, 골화 변화 조절 RUNX2 유전자가 넓은 형태의 골반을 형성하는 핵심 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 인류의 조상이 아프리카 유인원에게서 갈라져 나올 무렵인 약 800만 년에서 500만 년 전에 이런 변화가 시작됐을 것이라고 추정했다. 골반은 인간이 유인원과 분리돼 진화되면서 가장 중요한 부분이었다. 인간의 뇌는 다른 유인원보다 크고 점점 커지는 방향으로 변하면서 골반은 ‘산과적 딜레마’로 알려진 또 다른 진화 압력을 받았다. 산과적 딜레마는 효율적 보행을 위한 좁은 골반과 큰 뇌를 가진 아이의 출산을 쉽게 하는 넓은 골반 사이의 균형을 의미한다. 산과적 딜레마를 해결하기 위한 진화는 약 200만 년 동안 일어났을 것이라고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 테런스 카펠리니 하버드대 교수는 “인간이 다른 유인원과 다른 특징을 보이는 직립 이족보행이 가능한 것은 연골 위 골세포가 놓이는 방식에 시간적, 공간적 차이를 보이도록 진화한 덕분”이라고 말했다.

나이가 들면 근육과 뼈가 점점 약해지면서 움직임도 느려지고 반응속도도 늦어진다. 시간이 지나면서 근육과 뼈가 약해지는 것은 자연스러운 노화의 과정이지만 건강한 노년과 요즘 유행하는 저속 노화를 위해서는 규칙적인 운동이 필수적이다. 운동의 어떤 면이 노화를 늦춰 주는 것일까. 한국생명공학연구원 노화융합연구단, 전남대 의대 공동 연구팀은 운동 효과를 뒷받침하는 특정 단백질을 발견하고, 이 단백질이 근골격계 노화를 억제하는 메커니즘을 확인했다고 19일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 사람의 근육은 운동하면 마이오카인이라는 다양한 물질을 분비하는데, 이 마이오카인들이 혈액을 타고 온몸을 돌며 건강을 유지하고 노화 억제에 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 최근에는 마이오카인 분비를 늘리는 운동이 특정 질환 예방과 치료에도 효과적이라는 연구 결과들이 나오면서 마이오카인의 기능을 규명하거나 새로운 마이오카인 물질을 찾으려는 시도가 꾸준히 진행되고 있다. 연구팀은 젊은 사람과 나이 든 사람을 상대로 운동을 시킨 뒤 근육 전사체 분석을 통해 혈액 속에서 ‘CLCF1’이라는 단백질을 찾아냈다. 젊은 사람은 한 번의 운동만으로도 CLCF1 단백질이 눈에 띄게 증가하지만, 나이가 들수록 운동을 12주 이상 꾸준히 운동해야 CLCF1 단백질이 증가하는 것이 관찰됐다. 그다음, 연구팀은 나이 든 생쥐에게 CLCF1를 주사하자 운동 능력, 포도당 대사 능력, 근육량, 뼈 밀도가 높아지는 것이 관찰됐다. CLCF1를 과발현시켜 혈중 농도를 지속해 높이면 근육과 뼈의 기능이 젊은 생쥐에 가깝게 개선되는 것이 확인됐다. 반면 CLCF1을 억제하면 운동을 꾸준히 해도 효과가 나타나지 않는 것을 발견했다. 세포 실험 결과, CLCF1은 근육세포에서 미토콘드리아 기능을 활성화하고, 뼈세포에서는 뼈를 파괴하는 파골세포의 생성을 억제하고, 뼈를 생성하는 조골세포의 분화를 촉진하는 것으로 조사됐다. 나이가 들수록 근골격계 노화가 발생하고 젊었을 때와 비슷한 효과를 내기 위해서는 꾸준히 운동해야 하는 이유가 다름 아닌 몸속 특정 단백질 때문이라는 것을 과학적으로 밝혀낸 것이라고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 양용열 생명공학연 박사는 “이번 연구는 나이가 들면 젊었을 때만큼 운동 효과가 즉각적으로 드러나지는 않지만 건강한 노화를 위해 왜 꾸준히 운동해야 하는지를 알려준다”며 “노인 질환으로 알려진 근감소증, 골다공증 치료에 새로운 방법을 찾는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.

온난화와 함께 지구 환경에 악영향을 미치는 것은 플라스틱 오염이다. 특히 햇빛과 바람 등 다양한 원인으로 플라스틱이 마모되고 잘게 쪼개져 5㎜ 이하로 크기의 입자로 되는 것을 미세플라스틱이라고 한다. 미세플라스틱은 바람과 물을 타고 바다는 물론 심해 퇴적물, 농경지, 고지대, 호수, 강 등 지구 곳곳에 확산해 있다. 약 1300종 이상의 생물에서 미세플라스틱이 검출됐으며, 세포 수준에서 생태계 전반까지 영향을 미친다는 증거가 속속 발견되고 있다. 최근에는 미세플라스틱이 신경계에까지 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 발표되기도 했다. 이런 상황에서 미세플라스틱보다 더 작은 나노플라스틱은 장내 미생물 군집에도 영향을 줘 건강에 심각한 문제를 유발할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 대만 국립 쳉쿵대 의대 식품 안전·위기관리 학과, 기초 의학 연구소, 국립 자이대 원예과학과 공동 연구팀은 미세플라스틱보다 더 작은 나노 플라스틱이 장내 미생물 군집과 숙주 간 상호작용을 변화시켜 장 건강을 손상할 수 있다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 6월 11일 자에 실렸다. 나노 플라스틱은 지름이 1000㎚(나노미터) 미만의 플라스틱 조각이다. 앞선 연구에서도 나노 플라스틱 섭취가 장내 미생물군을 교란할 수 있다고 밝혀지기는 했지만, 구체적인 메커니즘은 규명되지 않은 상태다. 이에 연구팀은 생쥐에게 나노 플라스틱을 먹인 뒤 RNA 시퀀싱, 전사체 분석, 미생물 프로파일링으로 장내 미세 환경 변화를 관찰했다. 그 결과, 나노 플라스틱이 장에 축적되면서 장내 장벽 건강에 관여하는 ‘ZO-1’과 ‘MUC-13’이라는 두 단백질 발현이 변화해 장내 투과성을 교란할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 또, 나노 플라스틱은 장내 미생물군 불균형을 유도했고, 앞선 여러 연구에서 밝혀진 것처럼 소화기 기능 장애와 관련이 있는 루미노코카세이(Ruminococcaceae)라는 물질의 풍부도가 증가한 것이 확인됐다. 연구를 이끈 리 바오홍 대만 국립 자이대 교수는 “이번 연구 결과는 나노 플라스틱이 쥐의 미생물군과 장내 환경에 영향을 미칠 수 있는 메커니즘을 보여주고 있다”라면서 “나노 플라스틱 축적이 인간에게 구체적으로 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 탐구하기 위해서는 추가 연구가 필요하다”고 말했다.

강원 홍천의 대표적인 겨울축제인 홍천강 꽁꽁축제가 18일 개막한다. 올해로 13회째를 맞은 꽁꽁축제는 다음 달 1일까지 15일간 홍천읍 홍천강 일원에서 펼쳐진다. 얼음낚시를 비롯한 각종 체험을 즐기며 겨울축제의 진수를 만끽할 수 있다. 꽁꽁 언 얼음판, 3000명 동시입장축제의 하이라이트인 얼음낚시터는 매일 오전 9시부터 오후 5시 30분까지 운영된다. 동시 수용 인원은 3000명이다. 이용료는 2만원이고, 이 가운데 5000원은 지역화폐인 홍천사랑상품권으로 돌려받는다. 낚시터 밖으로 반출할 수 있는 송어는 1인당 2마리다. 강물에 띄운 부교 위에서 낚시를 즐길 수도 있다. 부교낚시터는 최대 1500명이 입장할 수 있고, 운영 시간, 이용료, 반출량은 얼음낚시터와 같다. 루어낚시터도 동시에 100명을 수용할 수 있는 규모로 조성됐다. 손맛을 제대로 느낄 수 있는 맨손잡기체험은 평일 4회, 주말 5회씩 진행된다. 체험객의 옷이 젖지 않도록 가슴까지 올라오는 장화를 빌려준다. 각 낚시터에 풀리는 모든 송어는 6년근 인삼을 배합한 사료를 먹고 자라 영양이 뛰어나고 맛도 담백하다. 송어는 축제장에서 마련된 휴게소에서 바로 먹을 수 있다. 앞서 강원도보건환경연구원이 축제장을 대상으로 실시한 수질검사 결과, 청정한고 안전한 수질을 유지하는 것으로 나타났다. 수인성 감염병을 일으키는 병원성 대장균(5종)은 ‘음성’으로 확인됐고, 물벼룩을 이용한 생태독성 검사 결과도 독성(TU) 값이 ‘0’으로 나왔다. 유해 중금속인 납·카드뮴·크롬도 검출되지 않았다. 혹시 경차 당첨?…대박 경품이벤트축제장에서는 낚시 외에도 다양한 이벤트를 즐길 수 있다. 드론과 블록, VR을 체험할 수 있는 실내체험장은 축제 기간 내내 운영되고, 문자로 사연이나 신청곡을 보낸 관광객에게 사은품을 전달하는 꽁꽁DJ도 진행된다. 축제장에서 촬영한 사진을 축제 홈페이지에 게시한 관광객에게도 사은품을 준다. 경차 2대가 걸린 경품 추첨 이벤트도 열린다. 추첨일시는 축제 마지막 날인 다음 달 1일 오후 5시 10분이다. 축제장 주변에는 수타사, 무궁화테마파크, 홍천박물관 등의 관광지도 많다. 수타사를 찾으면 ‘명당 중의 명당’의 기운을 느낄 수 있다. 경내 성보박물관에는 보물 제745호 월인석보 제17권과 18권이 보존돼 있다. 수타사는 신라 708년 원효대사가 창건했고, 임진왜란을 겪으면서 전소돼 조선 인조 때 중건됐다. 수타사를 품고 있는 공작산(해발 887m)은 산림청이 선정한 100대 명산 중 하나다. 형세가 마치 공작이 날아가는 것 같아 공작산으로 불린다. 무궁화테마파크는 5700본이 넘는 무궁화와 연못, 관찰데크, 파고라 등으로 이뤄졌다. 총면적은 1만9559㎡이다. 홍천박물관에서는 선사시대부터 현재에 이르는 홍천의 변화상을 한눈에 확인할 수 있다. 화살촉과 반달돌칼을 만드는 석기체험과 그림을 머그컵, 직물에 인쇄하는 전사체험 등도 즐길 수 있다. 전명준 홍천문화재단 이사장은 “인삼 송어는 청결한 환경에 사육하고 체계적인 시스템에서 관리하는 등 엄선했다”며 “축제장에 직접 잡은 인삼 송어를 먹으며 건강하고 행복한 추억을 만드시길 바란다”고 말했다.

2019년 연말 중국에서 시작된 코로나19는 지구촌 곳곳에 빠른 속도로 확산해 약 3년 동안 전 세계를 공포에 떨게 했다. 코로나19 바이러스의 기원에 대해 초기에는 실험실에서 인공적으로 만든 것이라는 추정도 있었지만, 많은 과학자는 실험실 유래설은 근거 없는 것으로 보고 있다. 그렇다면 코로나19라는 인류의 대재앙은 어디에서 시작됐을까. 7개국 연구자들로 구성된 연구팀에 따르면 코로나19는 중국 우한의 수산물 시장이 확실한 것으로 밝혀졌다. 프랑스, 미국, 캐나다, 영국, 호주, 네덜란드, 포르투갈 7개국 23개 대학과 연구기관 과학자들로 구성된 국제 공동 연구팀은 2019년 말 코로나19 팬데믹 원인인 SARS-CoV-2가 발생했을 가능성이 높은 중국 우한 화난 수산물도매시장에서 발견된 야생 동물 목록을 제시했다. 이 연구에는 프랑스 소르본대 생태환경과학연구소, 미국 애리조나대, 스크립스연구소, 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA), 툴레인대, 퍼브라이트대, 메릴랜드대, UC 샌디에이고, 유타대 의대, 캐나다 서스캐처원대, 영국 에든버러대, 임페리얼 칼리지 런던, 글래스고대, 호주 시드니대, 네덜란드 에라스뮈스 메디컬센터, 루벤 가톨릭대, 포르투갈 리스보아 노바대 연구자들이 참여했다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘셀’ 9월 20일 자에 실렸다. 연구팀은 중국 질병예방통제센터(CDC)가 2020년 1월 1일 화난 수산물 도매시장의 바닥, 벽, 기타 표면에서 수집한 시료와 며칠 뒤 야생 동물을 판매하는 매장에서 동물 이동에 사용된 우리, 카트는 물론 하수구, 배수구에서 수집한 800개 이상의 표본, 초기 코로나19 환자에게서 채취한 표본 등에서 얻은 메타 전사체 데이터를 새로 분석했다. 메타 전사체 시퀀싱 기술은 표본에 존재하는 모든 유기체의 RNA 서열을 얻기 위한 기술이다. 중국 CDC 연구팀은 시퀀싱 데이터를 공개하고, 2023년에 과학 저널 ‘네이처’에 관련 데이터를 분석한 연구 결과를 발표했지만, 코로나19를 촉발한 동물 종을 정확히 밝혀내지는 못했다. 이에 이번 연구팀은 관련 데이터를 재분석한 결과, 코로나19 바이러스는 화난 수산물 도매시장 내 야생 동물이 판매되는 구역에서 발견됐으며, 특히 너구리(raccoon dogs)와 사향 고양이(civet cats)에서 발견됐다. 연구팀에 따르면 이 동물들은 2002년 사스를 유발한 코로나바이러스가 인간으로 전이시킬 때도 등장했다. 코로나19 바이러스의 다양한 변종들이 처음부터 화난 시장에 있었던 것으로 확신했다. 이 밖에도 시장에서 판매되던 회백색 대나무쥐(Hoary bamboo rat), 고슴도치류인 말레이호저(Malayan porcupines)에게서도 코로나19 바이러스 양성반응을 발견했다. 또, 연구팀은 팬데믹 초기에 보고된 원시 코로나19 바이러스 게놈의 진화 분석을 수행해 인간을 감염시켰을 가능성이 가장 높은 바이러스의 조상 유전자형을 추론했다. 그 결과, 화난 시장에서 등장하기 이전까지는 코로나19 바이러스에 감염된 인간이 매우 적거나 아예 없는 것으로 나타났다. 결국, 화난 시장의 동물에서 인간으로 전이가 됐으며, 그것이 코로나19의 시작이라는 말이다. 화난 시장에서 판매되던 야생동물은 중국 CDC팀이 표본을 수집하기 전에 모두 제거됐기 때문에 해당 동물들이 감염됐다는 직접적 증거는 없지만, 다양한 환경 샘플에서 동물들의 DNA와 RNA와 일치했으며 코로나19 바이러스도 함께 발견됐다고 연구팀은 설명했다. 이는 화난 시장에서 코로나19 감염된 동물이 있었다는 시나리오에 힘을 실어주는 것이라고 덧붙였다. 마이클 워로비 애리조나대 교수는 “중국 CDC에서 수집한 데이터를 새롭고 철저한 방식으로 분석함으로써 팬데믹 시작에 대한 방대한 다른 여러 증거와 일치하는 것을 확인했다”라며 “바이러스로 가득한 야생동물을 잡아 인간과 접촉하게 한다면 코로나19 팬데믹과 같은 상황이 다시 벌어질 수 있다”고 경고했다. 크리스티안 앤더슨 미국 스크립스 연구소 박사도 “이번 연구는 모든 증거가 같은 시나리오를 가리키고 있다”며 “코로나19 바이러스에 감염된 동물이 2019년 11월 중순에서 말 사이에 화난 시장으로 유입돼 팬데믹을 촉발했다”라고 말했다.

제브라 피시는 생명과학 연구에서 자주 쓰이는 물고기로, 애완용으로 키우는 사람들이 많다. 실험실에서는 병원균 유입을 막기 위해 전문 양식 시설에서 사육된 제브라 피시를 사용하지만, 애완동물로 거래되던 물고기가 실험실로 들어오는 경우도 있다. 문제는 이 과정에서 실험용 물고기들이 새로운 형태의 병원균에 노출되는 경우가 많다는 분석이 나왔다. 미국 유타대 생명과학부, 유타대 의대 인간 유전학과, 메릴랜드 하워드 휴스 의학 연구소 공동 연구팀은 무균 상태의 실험용 물고기에 출혈을 일으키는 새로운 바이러스를 포함해 그동안 보고되지 않았던 병원균들이 애완용 제브라 피시를 통해 전달된다고 밝혔다. 코로나19 바이러스를 갖고 있음에도 증상이 나타나지 않고 옮기기만 한 박쥐처럼 애완용 제브라 피시가 미지의 병원균 무증상 보균자라는 설명이다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘플로스 생물학’ 5월 31일 자에 실렸다. 연구팀은 실험실에서 키우는 제브라 피시와 애완동물 가게 3곳에서 수집한 제브라 피시의 전사체 분석을 통해 서로 다른 환경에서 사육된 물고기에서 발견된 미생물을 비교했다. 그 결과, 실험실 개체군에는 존재하지 않는 미생물들을 애완용에서 발견했으며, 그 중 ‘록키 마운틴 비나 바이러스’(RMBV)라고 이름 붙여진 신종 비르나바이러스가 포함됐다. 연구팀은 서로 다른 환경과 개체군에서 온 물고기 사이에서 RMBV 전파를 조사하기 위해 실험실에서 키워진 제브라 피시를 애완용 제브라 피시와 같은 수조에 한 달 동안 넣고 관찰했다. 그 결과, 실험용 제브라 피시들이 출혈을 일으켰고 RMBV 양성 판정을 받았다. 반면, 애완용 제브라 피시는 RMBV에 감염되더라도 아무런 증상을 보이지 않았다. 물고기 조직을 유전자 전사체 분석했더니 RMBV에 감염되면 염증에 관련된 유전자 발현을 급격히 증가시키는 것으로 확인됐다. 연구팀에 따르면 똑같은 종류의 물고기인데도 이런 차이를 보이는 것은 생활사나 감염 단계의 차이 때문에 나타나는 것이라고 설명했다. 연구를 이끈 제임스 가뇽 유타대 교수(유전체 의학)는 “제브라 피시는 원래 애완동물 거래에서 공급됐던 것으로 지금은 실험실에서 가장 인기 있는 연구 동물”이라며 “이번 연구로 반려동물 거래 과정에서 지금까지 알려지지 않았던 새로운 병원체들이 발견될 수 있으며, 이는 실험동물을 전염시키는 것은 물론 잠재적으로 양식되는 물고기와 최종적으로 인간에게까지 영향을 미칠 수 있다”고 설명했다.

포스텍 연구진이 비만으로 인한 염증과 대사기능 저하의 원인을 세포단위에서 찾아냈다. 포스텍은 김종경 생명과학과 교수·통합과정 정유진 씨 연구팀이 이윤희 서울대 약대 교수·최철준 씨, 현영민 연세대 의대 교수·박경민 씨, 미국 웨인 주립대(WSU) 그라네만 교수팀, 정영석 부산대 약대 교수팀과의 공동 연구를 통해 비만으로 인한 조직 내 염증과 대사기능 이상을 조절하는 메커니즘을 규명했다고 24일 밝혔다. 이번 연구성과는 최근 국제 학술지 중 하나인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 게재됐다. 비만은 전 세계적으로 빠르게 증가하고 있는 질환 중 하나로 당뇨와 고혈압, 동맥경화 등 여러 대사질환의 주요 원인으로 꾸준하게 지목되고 있다. 영양분을 과다하게 섭취하는 경우 지방조직 안으로 다양한 종류의 대식세포가 유입되는데, 조직 내 사멸한 세포를 제거하며, 조직 항상성을 유지하는 대식세포도 있지만 염증반응을 유발하는 염증성 대식세포도 존재한다. 비만 환자의 경우 염증성 대식세포가 빠르게 증가해 염증반응과 대사기능에 심각한 문제가 발생한다. 연구팀은 동물실험과 단일핵 전사체 분석, 생체 이미징 등을 활용해 염증을 일으키는 대식세포에서 선택적으로 발현되는 단백질인 ‘TM4SF19’를 분석했다. 실험 결과, 고지방식이를 한 동물 모델의 지방조직에서 TM4SF19가 증가했다. 연구팀은 이 단백질이 각종 가수분해 효소를 포함하고 있는 리소좀(lysosome)의 펌프(V-ATPase)를 막아 리소좀의 pH 조절에 관여해 대식세포가 수명을 다한 지방세포를 제거하는 포식 메커니즘이 제한된다는 사실을 처음으로 밝혔다. 반대로 TM4SF19가 없는 대식세포의 경우 사멸한 지방세포를 훨씬 더 잘 제거해 고지방식이로 인한 체중증가를 막고, 조직 염증반응과 인슐린 저항성이 감소해 대사기능 장애가 개선됐음을 확인했다.이번 연구는 염증성 대식세포에서 발현되는 TM4SF19이 비만으로 인한 염증을 해소하고, 대사 장애를 개선하는 데 중요한 열쇠임을 밝혔다는 점에서 큰 의의가 있다. 김종경 교수는 “이번 연구는 비만을 비롯한 대사질환 치료에 새로운 전망을 제시할 것”이라고 말했다. 한편 이번 연구는 한국연구재단 한우물파기기초연구사업, 기초의과학분야 선도연구센터사업, 바이오연구소재 활용기반조성사업, 대학중점연구소지원사업, 기초연구실 후속연구사업, 국가마우스표현형 분석기반구축사업과 고려대학교 의료원, 미국 국립보건원의 지원을 받아 수행됐다.

우주, 심해, 뇌는 현대 과학이 아직 정복하지 못한 3대 연구 분야다. 뇌는 우리와 가장 가까이 있고 크기도 가장 작지만 여전히 모르는 것투성이다. 뇌는 생명과학이나 의학같이 특정 분야 연구만으로는 그 실체를 파악하기 힘들어 융합 연구가 가장 활발한 분야이기도 하다. 이런 상황에서 뇌 과학 연구에 또 하나의 큰 걸음을 내딛는 연구 결과가 발표됐다. 미국 하버드대, 소크연구소, 브로드연구소, 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD), 캘리포니아 버클리대(UC 버클리) 등을 중심으로 한 공동 연구팀은 생쥐 뇌 전체 세포 유형에 대한 가장 포괄적이고 상세한 특성을 분석하고 분류하는 데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 12월 14일자에 9편의 논문으로 실렸다. 이 연구는 미국 국립보건원(NIH)에서 지원하는 ‘뇌 이니셔티브 셀 센서스 네트워크’(BICCN)가 수행했다. 2027년까지 뇌 지도 완성을 목표로 하는 BICCN은 지난 10월에도 45개 연구기관, 258명의 과학자가 참여해 3000개 이상의 인간 뇌세포 유형을 분류하고, 뇌세포 수준에서 인간과 영장류의 뇌를 구별하는 특징을 규명해 과학 저널 ‘사이언스’, ‘사이언스 어드밴시스’, ‘사이언스 중개 의학’ 등에 21편의 논문으로 발표했다. 포유류의 뇌가 수행하는 복잡한 활동은 다양한 기능적 특성을 가진 수많은 유형의 세포들이 이리저리 모이고 신경 회로에 의해 제어되면서 가능해진다. 뇌의 구조와 작동 원리를 밝히기 위해서 가장 기본적인 단위인 뇌세포 유형을 구분하는 것이 필요한 이유다. 이를 통해 사람의 뇌는 다른 종들과 어떤 차별점을 갖는지 이해할 수 있게 되고, 궁극적으로는 특정 뇌·신경질환이 어떻게 발생하는지 파악해 정복할 수 있게 된다.연구팀은 약 400만개의 뇌세포에 대한 ‘단일 세포 염기서열 분석’과 약 430만개의 세포에 대한 ‘공간 전사체 분석’ 데이터를 조합해 고해상도 지도를 만들었다. 고해상도 뇌 지도에 따르면 뇌세포는 34개 종, 338개 아종, 1201개의 슈퍼 타입, 5322개의 클러스터로 분류됐으며, 뇌 영역에 따라 세포 유형 구성의 특징이 발견됐다. 뇌 뒷부분에 해당하는 등 쪽(dorsal part) 세포들은 다양한 종류가 분포돼 있었으며, 앞부분인 배 쪽(ventral part)은 서로 밀접한 관련이 있는 신경세포 유형들이 더 많이 모여 있는 것으로 확인됐다. 다른 논문에서는 인간, 원숭이, 마모셋, 생쥐의 일차 운동 피질 세포에서 유전자 조절을 비교했다. 놀랍게도 다발성 경화증, 신경성 식욕부진증, 담배 중독과 관련된 유전자 변이가 이들 모두에게서 공통으로 발견됐다. 이는 진화적으로 포유류 전반에 보존된 특징으로 신경학적 질병과 형질에 영향을 주는 유전적 변이를 식별하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다. 또 다른 논문들에서는 개별 뇌세포와 신경 회로의 기능, 망막 신경세포의 종류와 진화, 뇌의 구조와 조직에 대한 분석 결과를 발표했다. 다양한 세포 유형과 조직이 신경 장애에 어떤 영향을 미치는지와 포유류 뇌 발달과 진화에 대한 답을 제시했다. 마리아 안토니에타 토스체스 컬럼비아대 교수(진화생물학)는 “이번에 발표된 고해상도 포유류 세포 유형 지도는 세포 단위의 뇌 구조 이해와 뇌 진화 연구에 큰 획을 그었다”고 평가했다. 에드워드 캘러웨이 소크연구소 교수(분자 신경생물학)도 “이번 연구 논문 결과는 특정 세포가 어떤 방식으로 연결되고 제어되는지를 거의 완벽하게 이해할 수 있게 해 줄 것”이라고 말했다.

한국과 미국 과학자들이 망가진 폐를 재생할 수 있는 방법을 찾아 주목받고 있다. 미국 노스웨스턴대, 동국대 공동연구팀은 ‘세포 공장’이라고 불리는 미토콘드리아가 폐 줄기세포 분화를 조절하는 신호 전달 기능이 있다고 29일 밝혔다. 이번 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’에 실렸다. 세계보건기구(WHO)는 2020년 기준으로 전 세계 10대 사망원인 중 하나로 만성 폐 질환과 폐렴을 지목했다. 폐는 다른 장기와 달리 한 번 손상되면 다시 살려내기 힘들어 폐 관련 질환에 걸리면 완치가 쉽지 않다는 문제가 있다. 연구팀은 만성 폐 질환과 폐렴 환자들에게서 공통으로 세포 소기관인 미토콘드리아 기능 저하가 관찰된다는 점에 주목했다. 미토콘드리아의 기능이 폐 줄기세포 분화에 관여하는지는 명확히 알려지지 않았다. 연구팀은 폐상피세포에서 미토콘드리아 전자전달계 기능을 제거한 생쥐로 실험한 결과 이 생쥐가 호흡부전으로 사망하는 것을 확인했다. 연구팀은 해당 폐 조직에 대한 단일세포 전사체분석을 실시한 결과 미토콘드리아가 ‘통합 스트레스 반응’(ISR)에 관여한다는 것을 확인했다. 미토콘드리아 전자전달계 기능이 상실되거나 억제됐을 때 ISR이 매우 높게 활성화되었지만 ISR 억제제를 투여받은 생쥐는 대부분 살아남았고 폐 조직도 정상화된 것이 관찰됐다. 연구팀에 따르면 이번 연구 결과는 미토콘드리아가 세포 내 에너지를 생산하는 기능 외에도 세포 기능과 분화를 조절하는 신호 전달 기능이 있음을 보여준다는 것이라고 설명했다. 미토콘드리아가 ISR이 비정상적으로 활성화되는 것을 차단해 폐 줄기세포 분화에 필수적인 역할을 한다는 것을 증명했다. 연구팀 관계자는 “폐 질환 환자의 미토콘드리아 ISR을 조절해 폐 줄기세포 분화를 촉진하고 폐 재생을 촉진하는 치료법 개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.

미국 하버드대 연구팀이 인간의 노화를 되돌리는 ‘젊음의 묘약’을 알약 형태로 만드는 데 한걸음 다가섰다. 16일(현지시간) 미국 폭스 뉴스 등에 따르면, 하버드 의대 등이 참여한 국제 연구팀은 인간 피부 세포의 노화 과정을 몇 년까지도 되돌릴 수 있는 화학 혼합물 6가지를 발견했다고 국제 학술지 ‘에이징’(Aging) 12일자로 발표했다. 노화 및 유전학 분야 권위자인 데이비드 싱클레어 하버드대 교수는 자신이 공동저자로 이름을 올린 이 연구 결과를 다음날 트위터에 공유하고 “획기적 발견”이라고 자평하고 “전신 회춘이 가능한 알약으로 만들어질 수 있다”고 말했다. 내년 안에 임상시험이 시작될 수 있다는 싱클레어 교수의 트윗은 트위터 소유주이자 스페이스X 최고경영자(CEO)인 일론 머스크(52)의 관심을 끌기도 했다. 이 연구는 이른바 ‘야마나카 인자’라고 불리는 노화 방지 유전자가 발현하면 다 자란 세포를 유도만능줄기세포(iPSC)로 바꿀 수 있다는 이전 발견에 기초를 두고 있다. 야마나카 인자는 2012년 노벨 생리의학상을 받은 일본의 줄기세포 연구자 야마나카 신야 교수가 발견한 특별한 유전자 조합이다. 다 자란 세포의 특정 유전자를 재조합해 덜 자란 세포로 만들면 세포의 노화를 되돌릴 수 있는 현상을 배양접시 위에서 실현해낸 놀라운 발견이었다. 그러나 발견은 세포가 너무 어려지지 않고 암으로도 변하지 않으면서 노화를 되돌릴 수 있는지 의문을 제시했다. 새로운 연구에서 연구팀은 세포 노화를 되돌리고 인간 세포를 젊어지게 할 수 있는 분자들의 수백만 가지 조합을 선별하는 작업을 수행했다. 놀랍게도 연구팀은 노화 세포를 젊은 상태로 회복시키는 화학 혼합물 6가지를 일주일도 안 돼 발견할 수 있었다.이후 연구팀은 쥐와 인간의 세포에서 이들 화합물의 영향을 시험했다. 그 결과 6가지 조합 모두에서 노화가 감소한 것으로 나타났다. 그 변화는 생물학적 나이를 예측하는 데 쓰이는 ‘전사체 시계’(transcriptomic clock)로 평가됐다. 싱클레어 교수는 트위터에 “시신경과 뇌 조직, 신장, 근육 등에 대한 연구에서 쥐의 시력이 향상됐고 수명이 연장되는 등 유망한 결과를 보여줬다”면서 “지난 4월에는 원숭이의 시력도 향상됐다”고 썼다. 그러면서 “이번 결과는 시력개선에서부터 노화 관련 질병의 효과적 치료에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 단 하나의 알약으로도 노화를 역전시킬 수 있음을 시사한다”고 덧붙였다. 반면 다른 과학자들은 해당 연구는 대부분 과장됐고 매우 예비적인 결과라고 일축하고 있다. 지금까지 노화 역전에 대한 연구에서 성과가 있던 것은 유전자 편집 기술 뿐이었기 때문이다. 이 기술은 비싸고 시간이 많이 걸리는 단점이 있다. 미국의 저명한 노화 연구자인 맷 캐벌린 워싱턴대 교수는 트위터에 “언급된 혼합물들은 유용한 치료 특성을 가질 수 있지만, 논문에는 그런 증거를 제공하는 직접적인 데이터가 없다”며 “생물학적 노화를 역전시킬 수 있다는 주장을 하기 전에 동물 시험에서 혼합물 중 적어도 하나를 검증하고 나이와 관련한 건강 지표나 수명의 개선을 보여줬어야 한다”고 지적했다. 또 다른 노화 연구자인 찰스 브레너 박사도 해당 연구 논문에서 3가지 화합물은 신체에 안 좋은 영향을 줄 수 있다고 언급했다. 그는 “첫 째 ‘CHIR99021’이라는 화합물은 수면 중 에너지를 저장하기 위해 활성화되는 글리코겐의 형성을 차단한다. 이것이 우리가 밤에 몇 시간 동안 먹을 필요가 없는 이유”라고 문제점을 지적했다. 이어 “트라닐시프로민(tranylcypromine)은 항우울제이고 발프로산(valproic acid)은 양극성 장애 치료에 쓰이고 간에도 해를 끼칠 수 있다”고 설명했다. 그러나 이번 논문에서는 이들 화합물의 위험성을 강조하지 않는다. 그는 또 “이것들은 일반적으로 단독으로, 또는 조합으로 사용해도 안전하지 않다”고 지적했다.한편 싱클레어 박사는 노화를 되돌리는 연구로 최근 몇 년 사이 미디어의 주목을 받아왔다. 그는 지난 2020년 연구에서 쥐의 노화 세포를 이전 상태로 되돌렸다고 발표한 바 있다.

파킨슨병은 치매와 함께 대표적인 퇴행성 뇌 질환이다. 60세 이상 인구의 1.2%에서 발생하는 질환으로 급격한 인구 고령화에 따라 발병률은 점점 높아지고 있다. 2040년에는 전 세계적으로 1420만명 정도의 환자가 생길 것으로 예측되기도 하고 있다. 문제는 파킨슨병의 발병 원인이 정확히 규명되지 않고 있어 치료도 어려운 상황이다. 이런 상황에서 카이스트 생명과학과, 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립노화연구소(NIA) 공동 연구팀은 파킨슨병 발병 뇌 조직의 단일세포 3차원 후성 유전체 지도를 처음으로 만들고 이를 바탕으로 656개의 파킨슨병 연관 신규 유전자들을 찾았다고 8일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’에 실렸다. 대규모 전장 유전체 연관성 분석(GWAS) 연구가 진행되면서 파킨슨병 연관 유전변이들이 밝혀지기도 했지만 현재까지 알려진 유전변이들은 전체 파킨슨병 환자의 22% 정도만 설명할 수 있다. 나머지는 게놈의 98%에 해당하는 비전사 지역에 존재하기 때문에 기능 해석에 어려움을 겪었다. 연구팀은 최신 생물학 분석 방법인 단일세포 유전체 기술과 3차원 후성 유전체 기술을 통해 일반인 13명과 파킨슨병 환자 9명의 사후 중뇌 흑색질에서 약 11만개의 세포를 추출해 전사체와 후성 유전체를 개별 세포 수준에서 분석했다. 이를 통해 20여개의 파킨슨병 연관 유전자들이 인간 흑색질의 8가지 세포군에서 보이는 질환 특이적 발현 패턴을 보인다는 사실과 함께 희소돌기아교세포, 미세아교세포 등 신경교세포의 후성 유전적 변화들이 파킨슨병 발병에 관여한다는 사실을 밝혀냈다. 연구를 이끈 정인경 카이스트 교수는 “이번 연구를 통해 파킨슨병을 유전자 조절 단계에서 재해석하고 분자 메커니즘 기반으로 환자를 재분류해 맞춤 의료에 적용할 가능성을 제시했다”라며 “추가 연구를 통해 다양한 복합유전질환 규명에도 중요하게 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

기존에 외과수술, 화학 항암제, 여기에 방사선 치료만 떠올렸던 암 치료 기술은 표적 항암제, 면역 항암제 등 다양한 치료기술이 나오고 있다. 문제는 똑같은 암을 앓는 환자라도 항암제 효능은 제각각이다. 개인의 생물학적 차이가 원인이기 때문에 환자별로 항암효과를 최대한 높일 수 있는 방법을 찾는 것이 필요하다. 이에 울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과, 고려대 컴퓨터학과, 한양대 컴퓨터소프트웨어학부 공동 연구팀은 분자 수준에서 측정한 여러 데이터를 동시에 분석해 환자 맞춤형 항암제의 실제 효과를 정확하게 예측할 수 있는 기술을 개발했다고 19일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명정보학 분야 국제학술지 ‘브리핑스 인 바이인포메틱스’에 실렸다. 전문가들은 암을 대표적인 유전체 관련 질병, 게놈 병으로 본다. 사람마다 가지고 있는 유전체에 계속 변이가 축적되면서 질병이 발생하기 때문이다. 암 조직은 정상 조직과 달리 유전자 발현 양상도 다르다. 유전변이와 유전자 발현 양식은 똑같은 암에 걸린 환자들 사이에서도 상당한 차이를 보인다. 이는 항암제에 대한 반응도 달라지게 한다. 연구팀은 유전체, 전사체, 단백체, 대사체, 후성유전체, 지질체 등 다양한 분자 수준에서 만들어진 생체 데이터를 동시에 분석하는 다중 오믹스 기술을 적용했다. 연구팀은 컴퓨터 네트워크 분석하는 것처럼 암세포에서 파생된 세포주와 항암제, 환자의 유전자를 연결점(노드)으로 해 각 노드를 연결해 연결선(엣지)를 만든 뒤 항암제 반응성, 유전자 변이, 단백질 상호작용에 대한 정보를 확보할 수 있었다. 이렇게 얻은 정보를 인공지능 심층신경망에 학습을 시켜 개별 항암제 효능을 도출해 낼 수 있도록 했다. 연구팀에 따르면 기존 항암제 효과를 예측하는 방법은 항암제 저항성에 주로 초점을 맞춰 실제 항암제가 미치는 효과에 대해서는 다소 소홀했다. 이번 기술은 기존 모델보다 크게 향상된 93% 정도의 정확도로 나타났다. 연구팀 관계자는 “이번 기술은 암 환자에게 적합한 약물의 후보를 제안함으로써 맞춤 항암 치료를 가속화시킬 것”이라고 설명했다.

파킨슨병은 알츠하이머와 함께 대표적인 퇴행성 뇌질환이다. 국내 연구진이 파킨슨병 발병에 관여하는 것으로 알려진 유전자가 난치성 위암에도 관여한다는 사실이 처음 확인하면서 맞춤형 위암 치료기술 개발이 가능할 것으로 기대된다. 한국생명공학연구원 유전체맞춤의료연구단, 연세대 의대 공동 연구팀은 국내 위암 환자의 유전자를 분석해 난치성 위암인 ‘미만형 위암’의 예후를 진단하고 치료에 활용할 수 있는 유전자 작용 메커니즘을 규명했다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의생명과학 분야 국제학술지 ‘실험 및 임상 암 연구’에 실렸다. 중앙암등록본부의 ‘2018년 국가 암등록 통계’에 따르면 위암은 국내 전체 암 발생의 12%로 가장 높은 비중을 차지할 정도로 흔한 질병이다. 최근에는 위내시경 검사를 통해 조기 진단이 가능하지만 발견 시기가 늦을수록 예후가 좋지 않다. 위암은 조직학적 분류에 따라 장형, 미만형으로 구분된다. 장형 위암은 암세포가 한곳에 모여 덩어리 형태로 자라는 것이며, 미만형 위암은 작은 암세포가 위점막 아래로 파고들어 넓게 퍼져 나가는 형태이다. 미만형 위암은 내시경을 이용한 조기 진단이 어렵고 예후가 나쁘다. 국내 위암 환자의 약 40%를 차지하고 있으며 40대 미만 젊은 여성층에서 주로 발생하고 있다. 위암이 치료가 쉽지 않고 재발이 잦은 것은 같은 종양조직 내에서도 세포들이 이질적이고 불균질성이 높아 표적치료제 개발이 어렵기 때문이다. 트라스트주맙, 라무시루맙 같은 표적치료제가 상용화돼 있지만 적용 가능 대상이 전체 위암 환자의 10% 정도에 불과하고 고가라는 단점이 있다. 연구팀은 국내 위암 환자 527명에 대한 유전자 전사체 분석과 임상 정보를 분석했다. 그 결과, 난치성 위암에서만 선택적으로 나타나는 유전자 ‘STY11’를 찾아냈다. 그런데 SYT11는 지금까지 파킨슨병에서 신경전달물질 조절자로 알려져 있었다. 이번 연구에 따르면 SYT11는 장형 위암 환자보다는 미만형 위암 환자에게서 많이 나타나고, SYT11 발현량이 높을수록 생존율은 떨어진다는 것이다. 연구팀은 위암이 발생한 생쥐에게 SYT11 발현을 억제시킨 실험을 한 결과 종양 형성과 암 전이가 되지 않는 것으로 확인됐다. SYT11 저해제가 위암 치료제로 활용 가능하다는 설명이다. 연구를 이끈 생명연 김보경 박사는 “이번 연구는 현재 표적치료제가 없고 사망 위험도 높은 미만형 위암의 작동 메커니즘과 신규 치료 타겟을 발굴했다는 점에 의미가 크다”며 “추가 연구를 통해 SYT11 저해제를 미만성 위암 같은 난치성 위암 환자에게 선택적으로 사용할 수 있는 맞춤형 치료제 개발에 도움이 될 것”이라고 말했다.

국내 연구진이 사람의 간에서 기존에는 볼 수 없었던 새로운 형태의 면역세포를 발견했다. 카이스트 의과학대학원, 연세대 의대 공동 연구팀은 선천면역과 적응면역 특성을 모두 갖고 있는 ‘NK 유사 T세포’를 간에서 처음 발견하고 작용 특성을 규명했다고 8일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 헤파톨로지’에 실렸다. 인체에 병원균이 침투하면 선천면역이 우선 작동된다. 감염 후 4~5일이 지나면 적응면역 반응이 생긴다. 선천면역은 병원균 침입에 빠르게 반응하지만 기억면역을 형성하지 못한다. 반면 적응면역은 대응 속도는 느리지만 병원균을 구분하는 능력이 있고 회복 후에는 기억 면역세포를 만들어 재감염시 대응할 수 있게 해준다. 자연살해 세포로 알려진 NK세포는 선천면역, T세포는 적응면역 특성을 보인다. 연구팀은 단일세포 전사체 분석이라는 최신 기법으로 간의 면역학적 특성을 분석하던 중 선천면역과 적응면역 특성을 모두 갖고 있는 ‘NK 유사 T세포’를 발견했다. 연구팀에 따르면 NK 유사 T세포가 바이러스 감염을 비롯한 각종 질병에서 어떤 역할을 하는지 명확히 밝혀진 것은 없다. 이에 연구팀은 NK 유사 T세포가 체내에서 감염이나 각종 원인에 의해 비정상적으로 변한 세포들을 선택적으로 제거해 체내 항상성을 유지시켜 준다고 보고 추가 연구를 진행 중이다.연구를 이끈 신의철 카이스트 교수는 “그동안 면역학 영역에서 이분법적으로 나뉘어져 있던 선천면역과 적응면역 경계에서 작동하는 새로운 면역세포를 찾아냈다는 점에서 중요한 연구”라며 “NK 유사 T세포의 생리학적, 병리학적 기능에 대한 추가 연구로 감염에 어떻게 대응하고 활용할 수 있는지 밝혀내겠다”고 말했다.

한국인 1만명 게놈(유전체) 해독이 5년 만에 완성됐다. 1만명 게놈 데이터는 우리 국민에게 맞는 디지털 헬스케어, 정밀의료, 신약개발 등 첨단 바이오분야에 활용될 전망이다. 울산과학기술원(UNIST)과 울산시는 26일 울산과기원 제4공학관에서 ‘울산 만명 게놈 프로젝트’ 완료를 선언했다. 이 프로젝트는 2016년 시작해 현재까지 건강인 4700명과 질환자 5300명 등 한국인 1만 44명 게놈 정보를 수집해 해독했다. 관련 연구로서는 국내 최대 규모다. 이 사업에는 최근까지 180억원 이상이 투입됐다. 울산과기원과 울산시가 주관해 산·학·연·관 협력사업으로 추진됐다. 울산대병원, 울산병원, 울산중앙병원, 보람병원, 동강병원 등 지역 병원과 경상대, 경희대, 충북대, 가톨릭대, 서울대, 고려대, 한의학연구원 등 대학 및 연구소, 울산과기원 1호 벤처인 클리노믹스를 비롯한 기업도 함께 했다. 연구를 주도한 박종화 울산과기원 바이오메디컬공학과 교수는 “게놈은 바이오산업의 반도체로, 많은 나라가 개인의 해독된 게놈 정보를 핵심 공공데이터로 구축해 바이오산업 경쟁력 강화에 나서고 있다”고 밝혔다. 박 교수는 “이번 프로젝트는 한국인의 유전적 다형성을 정밀하게 지도화했다는 데 의미가 있다”고 설명했다. 이 사업은 두 가지 의미에서 큰 사업 성과를 거둔 것으로 분석된다. ‘한국인 만명의 게놈 정보(Korea10K)’와 ‘국내 최고 수준 슈퍼컴퓨팅 분석 인프라 구축’이다. Korea10K는 한국인 표준 유전자 변이정보 데이터베이스로서 그 가치가 크다. 차세대 게놈 사업 핵심인 ‘다중 오믹스(생물학적 정보를 총망라해 해석하는 학문) 빅데이터’로 활용될 수 있기 때문이다. 이번 사업에서는 혈액, 타액 등을 통해 수집된 게놈, 전사체, 외유전체 등 오믹스 정보와 건강검진 정보, 임상 정보, 생활 습관 정보 등이 종합적으로 구축됐다. 이 데이터는 통합 분석을 통해 특정 질병 원인에 대한 변화를 찾는 ‘다중 오믹스 분석’에 활용될 수 있다. 이는 한층 더 정밀한 유전적 질환 분석이 가능할 수 있다는 것을 의미한다. 만명 게놈 분석을 위한 고성능 인프라를 구축했다는 점도 의미가 크다. 울산과기원 게놈산업기술센터는 수년간 대량의 게놈 정보 분석을 위해 초고성능, 고집적 연산 전자 장비와 대용량 저장 공간을 구축해왔다. 빅데이터 효율적 분석을 위한 자체 기술력 향상도 이어져, 자동화된 파이프라인을 통한 수천 명의 전장 게놈 기초 분석이 진행되고 있다고 과기원 측은 밝혔다. 울산과기원 연구진은 2020년 5월, 한국인 1000명 게놈에 대한 분석 결과를 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 발표해 주목받기도 했다. 현재 1000명 게놈 분석 데이터는 영국 의학연구위원회 센터, 영국 케임브리지, 미국 버클리 캘리포니아대, 서울대, 한국과학기술원(KAIST) 등 국내외 23개 연구기관에 분양돼 연구에 활용 중이다. 이용훈 울산과기원 총장은 “만 명 게놈 프로젝트를 통해 확보된 데이터, 인프라와 노하우는 바이오·헬스 분야의 혁신적 경쟁력이 될 것”이라며 “디지털 헬스케어, 정밀 의료, 신약 개발 등 첨단 바이오 분야를 선도해 지역과 함께 성장할 수 있는 모델을 만들어가겠다”고 말했다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

서울신문 유용하 기자가 한국과학기자협회가 선정한 ‘올해의 의과학취재상’ 과학부문 수상자로 뽑혔다. 한국과학기자협회는 “유 기자는 사이언스톡, 사이언스브런치 등 다양한 과학코너를 통해 최신 연구결과를 발빠르게 전달하고 어려운 과학에 쉽게 접근하도록 도왔다”고 선정 이유를 밝혔다. ‘유용하 기자의 사이언스톡’은 2015년부터 매주 꾸준히 다양한 분야의 최신 연구성과를 전달하고 있으며 사이언스 브런치, 달콤한 사이언스 같은 코너들도 대중들이 어려운 과학을 쉽게 이해할 수 있게 도와주고 있다. 또 과학정책에 대한 소신 있는 의견 개진을 통해 과학기술계에 경종을 울리는 역할을 해왔다고 평가했다. 유 기자는 2016년 ‘올해의 과학기자상’(현 대한민국과학기자상)을 수상한 바 있다. 이 밖에 과학기자협회는 ‘올해의 과학자상’ 수상자로는 난치성 질환 연구 뿐만 아니라 코로나19에 대한 정확한 정보를 제공한 고규영 기초과학연구원(IBS) 혈관연구단장, 범용 코로나바이러스 치료제 후보물질, 신속 진단 키트 등을 개발한 김범태 한국화학연구원 신종바이러스(CEVI)융합연구단장, RNA 전사체 분석으로 세계 최초로 코로나바이러스의 유전자 지도를 완성해 진단 및 치료제 개발 연구 기반을 마련한 장혜식 서울대 생명과학부 교수를 선정했다. 또 류준영 머니투데이 기자, 윤신영 동아사이언스 기자가 ‘대한민국과학기자상’ 수상자로, 올해 의과학취재상 과학부문에는 유 기자 이외에 노성열 문화일보 부장, 조선일보 특별기획취재팀, 의학부문은 장윤서 조선비즈 기자, 홍은심 헬스동아 기자, 환경부문은 중앙일보 사회기획팀이 수상자로 선정됐다. 과학언론 활성화와 과학문화 확산에 기여한 공로에 시상하는 과학커뮤니케이터상에는 정범진 경희대학교 원자력공학과 교수, 강현철 한국지질자원연구원 홍보실 책임, 김남균 한국과학기술연구원(KIST) 홍보팀 선임전문원, 김지영 한국얀센 북아시아 총괄 홍보 및 대외협력 전무, 봉성경 고려대 구로병원 홍보팀 차장, 이샘물 한국뇌연구원 행정원, 아시아태평양이론물리센터, 기초과학연구원 코로나19과학리포트TF, 조선일보 디자인편집팀이 선정됐다. 심사위원장을 맡은 이재신 중앙대 미디어커뮤니케이션학부 교수는 “과학언론상은 한국 과학언론의 수준을 높이는 소중한 자양분이자 축제의 장으로서의 역할을 해왔다”며 “올해 우리 사회가 코로나19에 현명하게 대처할 수 있었던 것은 코로나 확산으로 인한 어려운 취재 환경 속에서도 과학언론인들이 어느 때보다 헌신적인 노력을 다한 덕분이었다”고 평가했다. 올해 과학언론상 시상식은 오는 27일 금요일 오후 5시 서울 중구 롯데호텔에서 열리는 ‘2020과학언론의 밤’ 행사에서 개최된다.