중증의 건망증이나 치매 또는 사고로 인한 기억상실 증상을 보이는 환자에게 희소식이 될 만한 연구결과가 공개됐다. 최근 매사추세츠공과대학교(이하 MIT) 연구진은 쥐를 이용한 실험에서, 광유전학적 빛(광펄스)을 이용해 쥐의 잃어버린 기억을 되찾게 하는데 성공했다고 밝혔다. 학계는 지금까지 알츠하이머 등 기억과 관련한 뇌 질환이 뇌의 특정 세포가 파괴돼 기억이 저장되지 않아 생기는 증상이라고 판단해 왔다. 하지만 MIT연구진은 애초에 기억이 저장되지 않는 것이 아니라 기존에 저장된 기억을 불러내는 과정, 즉 '기억의 인출 과정'에 문제가 발생하기 때문이라고 주장한다. MIT연구진은 실험용 쥐를 특정 공간에 들어갔을 때 가벼운 전기충격을 가했고, 이를 통해 해당 공간에 들어가면 전기 충격의 기억만으로 몸이 얼어붙는 것처럼 긴장하도록 훈련시켰다. 이 과정에서 기억을 형성하는데 주된 역할을 하는 해마의 ‘기억 코드’ 세포에 유전적인 꼬리표를 달아놓고, 특정 기억과 관련해 해당 부위가 어떻게 변하는지 관찰했다. 이후 완벽하게 훈련된 쥐들에게 기억을 상실하게 하는 아니소미신 약물을 주입했다. 그러자 특정 공간에 다시 들어가도 전기충격을 떠올리지 못해 몸이 긴장하는 증상이 나타나지 않았다. 연구진은 이 쥐들은 완전히 새로운 공간에 넣은 뒤 푸른빛의 광펄스로 ‘기억 세포’만 골라 자극했다. 그러자 쥐들은 해당 공간이 전기충격을 줬던 공간이 아님에도 불구하고 당시의 기억이 되살아나 공포에 떠는 등 긴장도가 급격하게 높아졌다. 광유전학을 이용한 이번 실험은 기억형성 과정을 관장하는 특정 세포(뉴런)를 자극하면 기억을 되살리는데 도움이 된다는 사실을 입증한 것이라고 연구진은 설명한다. 연구를 이끈 토마스 라이언 박사는 “이번 연구가 노화로 인한 치매 또는 교통사고 등 뇌의 외상으로 인한 기억 상실을 치료하는데 도움이 될 것”이라고 전했다. 한편 이번 연구결과는 세계적인 과학매체인 ‘사이언스’ 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

중증의 건망증이나 치매 또는 사고로 인한 기억상실 증상을 보이는 환자에게 희소식이 될 만한 연구결과가 공개됐다. 최근 매사추세츠공과대학교(이하 MIT) 연구진은 쥐를 이용한 실험에서, 광유전학적 빛(광펄스)을 이용해 쥐의 잃어버린 기억을 되찾게 하는데 성공했다고 밝혔다. 학계는 지금까지 알츠하이머 등 기억과 관련한 뇌 질환이 뇌의 특정 세포가 파괴돼 기억이 저장되지 않아 생기는 증상이라고 판단해 왔다. 하지만 MIT연구진은 애초에 기억이 저장되지 않는 것이 아니라 기존에 저장된 기억을 불러내는 과정, 즉 '기억의 인출 과정'에 문제가 발생하기 때문이라고 주장한다. MIT연구진은 실험용 쥐를 특정 공간에 들어갔을 때 가벼운 전기충격을 가했고, 이를 통해 해당 공간에 들어가면 전기 충격의 기억만으로 몸이 얼어붙는 것처럼 긴장하도록 훈련시켰다. 이 과정에서 기억을 형성하는데 주된 역할을 하는 해마의 ‘기억 코드’ 세포에 유전적인 꼬리표를 달아놓고, 특정 기억과 관련해 해당 부위가 어떻게 변하는지 관찰했다. 이후 완벽하게 훈련된 쥐들에게 기억을 상실하게 하는 아니소미신 약물을 주입했다. 그러자 특정 공간에 다시 들어가도 전기충격을 떠올리지 못해 몸이 긴장하는 증상이 나타나지 않았다. 연구진은 이 쥐들은 완전히 새로운 공간에 넣은 뒤 푸른빛의 광펄스로 ‘기억 세포’만 골라 자극했다. 그러자 쥐들은 해당 공간이 전기충격을 줬던 공간이 아님에도 불구하고 당시의 기억이 되살아나 공포에 떠는 등 긴장도가 급격하게 높아졌다. 광유전학을 이용한 이번 실험은 기억형성 과정을 관장하는 특정 세포(뉴런)를 자극하면 기억을 되살리는데 도움이 된다는 사실을 입증한 것이라고 연구진은 설명한다. 연구를 이끈 토마스 라이언 박사는 “이번 연구가 노화로 인한 치매 또는 교통사고 등 뇌의 외상으로 인한 기억 상실을 치료하는데 도움이 될 것”이라고 전했다. 한편 이번 연구결과는 세계적인 과학매체인 ‘사이언스’ 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

과거 큰 인기를 끈 할리우드 영화 '맨 인 블랙'을 통해 트레이드 마크가 된 기기가 있다. 바로 펜처럼 생긴 빛이 터지면서 사람들의 기억을 지우는 장치다. 영화 속에서나 등장하는 이 기억 제거장치가 현실이 될 날이 멀지 않은 것 같다. 최근 미국 캘리포니아 대학 데이비스캠퍼스 연구팀이 유전자 조작된 쥐의 특정 기억을 지우는 실험에 성공했다고 발표했다. 영화 속에서나 등장하는 상상이 현실이 된 이번 연구는 '광유전학'(optogenetics)이란 이론이 바탕이 됐다. 빛(opto)과 유전학(genetics)을 결합돼 만들어진 이 용어는 빛과 유전공학 기술로 뉴런(뇌 신경세포)을 조절하는 기술이다. 연구팀이 주목한 것은 일화적 기억(episodic memory). 이는 '어제 저녁에 누구랑 무엇을 먹었는지'와 같은 기억을 의미하는 것으로 사건이 일어나 장소, 시간 등을 기억하는 것을 말한다. 신경 전문가들은 이같은 일화적 기억이 우리 뇌 속 깊숙이 숨어있는 대뇌 피질(cerebral cortex)과 해마(hippocampus)의 공동 작용에 의한 것으로 보고있다. 연구팀은 이곳 신경세포에 레이저를 쏴 세포가 활성화되면 야광의 녹색 빛을 내는 쥐를 유전자 조작으로 만들어냈다. 곧 기억이 생기면 빛을 발하고 없어지면 꺼지는 일종의 '스위치'를 만들어 낸 것. 결과적으로 연구팀은 여기에 전기 자극을 줘 기억을 조절하는 실험을 한 셈이다. 특히 이는 실제 실험을 통해 검증됐다. 연구팀은 실험대상이 된 쥐들을 새장에 넣고 전기 쇼크를 주는 훈련을 반복적으로 시켰다. 이후 이같은 '기억'을 가진(녹색 빛이 활성화된) 쥐는 새장에 들어가는 순간 온몸이 얼음처럼 굳어버리는 행동을 보였다. 그러나 녹색 빛이 활성화 되지 않은 쥐의 경우 전기쇼크는 까맣게 잊고 평소와 같은 행동을 보였다. 연구를 이끈 브라이언 윌트겐 박사는 "해마 속의 특정 세포가 기억과 관련이 있다는 사실이 확인된 것"이라면서 "향후 사고로 기억을 잃은 사람이나 치매 환자들을 위한 좋은 치료방법을 개발할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

2013년 전 세계에서 수많은 과학 연구실적이 쏟아진 가운데, 해외의 유력 과학전문지들은 한국의 연구 실적을 유독 주목하며 이를 비중있게 다뤘다. 2014년에는 한층 더 발전될 ‘과학 강국 코리아’를 기대하는 동시에 2013년 한해동안 네이처·사이언스지가 올해 소개한 국내 과학 연구 실적 중 학술적·산업적으로 의미가 큰 BEST10을 소개한다. ▲1. 알레르기의 주원인이 되는 비만세포 활성화시키는 단백질 정체규명 -건국대 의학전문대학원 최완수 교수팀 알레르기의 주원인이 되는 비만세포를 활성화시키는 단백질의 정체를 밝혀낸 것이다. 향후 해당 단백질을 조절하는 화합물 등이 개발될 경우 알레르기 질환뿐 아니라 다양한 면역질환 연구에도 응용될 수 있다는 점에서 높은 평가를 받았다. (사이언스 자매지 사이언스 시그널링 온라인 판 표지논문 게재) ▲2. 기온변화를 감지하는 식물의 온도계 단백질 규명 -고려대 생명과학과 안지훈 교수팀 대기온도 변화를 감지해 식물의 개화시기를 조절하는 ‘기온변화대응 유전자’를 찾아낸 것으로 이는 봄철 한파나 이상고온 등 갑작스런 기온변화에 따른 작물이나 화훼의 생산성 저하를 막는데 큰 역할을 할 수 있다는 점에서 높은 평가를 받았다. (사이언스 온라인 판 논문 게재) ▲3. 생쥐 뇌에 LED 심어 무선으로 행동과 감정 조절하는 기술 개발 -성균관대 화학공학과 김태일 교수팀 기존 광유전학에 사용해 온 광섬유를 전자소자로 대체할 수 있는 방법을 제시하고 전자소자에 대한 제조 프로토콜을 개발해 차후 연구 표준화가 될 수 있도록 한 것이다. 반도체 및 LED(광전자소자) 등 전자소자가 발전한 한국기술이 고부가가치 의료전자기기로 발전 가능한 모델을 보여줬다는 점에서 산업적으로 의의가 있고 알츠하이머병, 간질 등 뇌와 신경의 난치병 치료에 사용될 것으로 전망된다. (사이언스 온라인 판 논문 게재) ▲4. 항암 혈액 항체의 암 면역기능 밝혀내 　-부산대 약학과 황태호 교수팀 암에 걸렸다 치유된 토끼의 혈액을 암에 걸린 다른 토끼에 주입해 암세포 성장을 억제하는데 성공했다. 이는 암이 치료된 환자의 혈액으로 다른 암 환자를 치료할 수 있는 가능성이 제시됐다는 점에서 큰 의미가 있다. (사이언스 자매지 ‘중개의학’ 논문 게재) ▲5. 배기가스에 포함된 이산화탄소를 ‘그래핀 막’으로 분리하는 기술 개발 -한양대 에너지공학과 박호범 교수팀 ’꿈의 신소재’로 불리는 그래핀(grap hene)을 이용해 배기가스 중에서 이산화탄소를 지금보다 1000배 높은 효율로 분리하는 기술을 세계 최초로 개발했다. 지구온난화를 유발하는 이산화탄소를 효율적으로 따로 모아 저장하거나 다른 물질로 재활용할 수 있다는 점에서 의미 크고 3년 내 조기 상용화가 가능할 것으로 예상돼 세계 분리막 시장에서 수조원대 경제적 가치를 창출할 것으로도 기대된다. (사이언스 온라인 판 논문 게재) ▲6. 백금촉매 성능을 향상시킨 DNA-그래핀 하이브리드 물질 개발 -포스텍 화학과 김광수 교수팀 고가의 백금을 적게 사용하면서도 성능을 향상시킨 새로운 촉매물질을 개발했다. 상업용 촉매보다 3배 이상 성능이 우수하고 가격도 저렴한 것이 특징이다. (네이처 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인 판 논문 게재) ▲7. 박테리아 이용한 슈퍼커패시터용 전극 합성공정 개발 -아주대 에너지시스템학과 김동완 교수팀 박테리아 표면에서 그램(g) 수준의 코발트 산화물 나노분말을 합성하는 기술로 슈퍼커패시터용 전극 합성공정을 개발한 것이다. 슈퍼커패시터는 급속 충전·방전이 가능하고 출력밀도가 높아, 보조 배터리나 배터리 대체용 등으로 쓸 수 있는 차세대 에너지 저장장치로 주목받는 중이다. (네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트’ 온라인 판 논문 게재) ▲8. 고효율 고분자 광전자 소자개발 -UNIST 친환경에너지공학부 김진영 교수팀 고분자 태양전지 에너지 전환율을 이전(7.4%)보다 20% 향상된 8.9%까지 끌어올리는 기술을 개발했다. 차세대 태양전지로 각광 받고 있는 고분자 태양전지의 상용화에 가장 큰 문제점인 저효율 문제를 개선할 수 있다는 점에서 의미가 크다. (네이처 자매지 ‘네이처 포토닉스’ 온라인 판 논문 게재) ▲9. DNA의료용 하이드로겔 신물질 개발 -서울시립대 화학공학과 이종범 교수팀 고체이면서 모양 변화가 자유로운 의료 물질을 개발한 것이다. 불규칙한 모양의 상처 치료용 의료 물질 개발에 도움 된다는 측면에서 높은 평가를 받았다. (네이처 자매지 ‘네이처 나노테크놀로지 온라인 판’ 논문 게재) ▲10. 올리브오일과 물 사이 계면 나노입자 정렬현상을 응용한 분자검출법 개발 -서강대 화공생명공학과 강태욱 교수 연구팀 서로 섞이지 않는 물과 올리브오일 사이 계면에서 금속나노입자들이 가지런히 정렬하는 현상을 발견, 이를 이용해 환경오염물질 및 식품안전 모니터링, 질병의 자가진단 등에 응용할 수 있는 광학분자 검출기술을 개발했다. 액체상에서의 금속나노입자의 자동 정렬이 규명된 것은 이번이 처음이다. (네이처 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인 판 논문 게재) ※네이처(Nature)는 지난 1869년, 영국 천문학자 조지프 로키어가 창간했으며 세계에서 가장 역사가 깊고 저명한 과학저널로 평가된다. 사이언스(Science)는 미국과학진흥회(American Association for the Advancement of Science)에서 발간하며 실 구독자 수(개인·기관·온라인 구독 포함)가 100만명이 넘는 과학저널로 유명하다. 사진설명=(첫번째 사진) 2013 네이처·사이언스지가 소개한 국내 과학 연구진 모습·(두번째 사진)지난 9월 10일, 사이언스 시그널링 온라인 판 표지논문으로 게재된 건국대 최완수 연구팀 논문 모습 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

2013년 전 세계에서 수많은 과학 연구실적이 쏟아진 가운데, 해외의 유력 과학전문지들은 한국의 연구 실적을 유독 주목하며 이를 비중있게 다뤘다. 2014년에는 한층 더 발전될 ‘과학 강국 코리아’를 기대하는 동시에 2013년 한해동안 네이처·사이언스지가 올해 소개한 국내 과학 연구 실적 중 학술적·산업적으로 의미가 큰 BEST10을 소개한다. ▲1. 알레르기의 주원인이 되는 비만세포 활성화시키는 단백질 정체규명 -건국대 의학전문대학원 최완수 교수팀 알레르기의 주원인이 되는 비만세포를 활성화시키는 단백질의 정체를 밝혀낸 것이다. 향후 해당 단백질을 조절하는 화합물 등이 개발될 경우 알레르기 질환뿐 아니라 다양한 면역질환 연구에도 응용될 수 있다는 점에서 높은 평가를 받았다. (사이언스 자매지 사이언스 시그널링 온라인 판 표지논문 게재) ▲2. 기온변화를 감지하는 식물의 온도계 단백질 규명 -고려대 생명과학과 안지훈 교수팀 대기온도 변화를 감지해 식물의 개화시기를 조절하는 ‘기온변화대응 유전자’를 찾아낸 것으로 이는 봄철 한파나 이상고온 등 갑작스런 기온변화에 따른 작물이나 화훼의 생산성 저하를 막는데 큰 역할을 할 수 있다는 점에서 높은 평가를 받았다. (사이언스 온라인 판 논문 게재) ▲3. 생쥐 뇌에 LED 심어 무선으로 행동과 감정 조절하는 기술 개발 -성균관대 화학공학과 김태일 교수팀 기존 광유전학에 사용해 온 광섬유를 전자소자로 대체할 수 있는 방법을 제시하고 전자소자에 대한 제조 프로토콜을 개발해 차후 연구 표준화가 될 수 있도록 한 것이다. 반도체 및 LED(광전자소자) 등 전자소자가 발전한 한국기술이 고부가가치 의료전자기기로 발전 가능한 모델을 보여줬다는 점에서 산업적으로 의의가 있고 알츠하이머병, 간질 등 뇌와 신경의 난치병 치료에 사용될 것으로 전망된다. (사이언스 온라인 판 논문 게재) ▲4. 항암 혈액 항체의 암 면역기능 밝혀내 　-부산대 약학과 황태호 교수팀 암에 걸렸다 치유된 토끼의 혈액을 암에 걸린 다른 토끼에 주입해 암세포 성장을 억제하는데 성공했다. 이는 암이 치료된 환자의 혈액으로 다른 암 환자를 치료할 수 있는 가능성이 제시됐다는 점에서 큰 의미가 있다. (사이언스 자매지 ‘중개의학’ 논문 게재) ▲5. 배기가스에 포함된 이산화탄소를 ‘그래핀 막’으로 분리하는 기술 개발 -한양대 에너지공학과 박호범 교수팀 ’꿈의 신소재’로 불리는 그래핀(grap hene)을 이용해 배기가스 중에서 이산화탄소를 지금보다 1000배 높은 효율로 분리하는 기술을 세계 최초로 개발했다. 지구온난화를 유발하는 이산화탄소를 효율적으로 따로 모아 저장하거나 다른 물질로 재활용할 수 있다는 점에서 의미 크고 3년 내 조기 상용화가 가능할 것으로 예상돼 세계 분리막 시장에서 수조원대 경제적 가치를 창출할 것으로도 기대된다. (사이언스 온라인 판 논문 게재) ▲6. 백금촉매 성능을 향상시킨 DNA-그래핀 하이브리드 물질 개발 -포스텍 화학과 김광수 교수팀 고가의 백금을 적게 사용하면서도 성능을 향상시킨 새로운 촉매물질을 개발했다. 상업용 촉매보다 3배 이상 성능이 우수하고 가격도 저렴한 것이 특징이다. (네이처 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인 판 논문 게재) ▲7. 박테리아 이용한 슈퍼커패시터용 전극 합성공정 개발 -아주대 에너지시스템학과 김동완 교수팀 박테리아 표면에서 그램(g) 수준의 코발트 산화물 나노분말을 합성하는 기술로 슈퍼커패시터용 전극 합성공정을 개발한 것이다. 슈퍼커패시터는 급속 충전·방전이 가능하고 출력밀도가 높아, 보조 배터리나 배터리 대체용 등으로 쓸 수 있는 차세대 에너지 저장장치로 주목받는 중이다. (네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트’ 온라인 판 논문 게재) ▲8. 고효율 고분자 광전자 소자개발 -UNIST 친환경에너지공학부 김진영 교수팀 고분자 태양전지 에너지 전환율을 이전(7.4%)보다 20% 향상된 8.9%까지 끌어올리는 기술을 개발했다. 차세대 태양전지로 각광 받고 있는 고분자 태양전지의 상용화에 가장 큰 문제점인 저효율 문제를 개선할 수 있다는 점에서 의미가 크다. (네이처 자매지 ‘네이처 포토닉스’ 온라인 판 논문 게재) ▲9. DNA의료용 하이드로겔 신물질 개발 -서울시립대 화학공학과 이종범 교수팀 고체이면서 모양 변화가 자유로운 의료 물질을 개발한 것이다. 불규칙한 모양의 상처 치료용 의료 물질 개발에 도움 된다는 측면에서 높은 평가를 받았다. (네이처 자매지 ‘네이처 나노테크놀로지 온라인 판’ 논문 게재) ▲10. 올리브오일과 물 사이 계면 나노입자 정렬현상을 응용한 분자검출법 개발 -서강대 화공생명공학과 강태욱 교수 연구팀 서로 섞이지 않는 물과 올리브오일 사이 계면에서 금속나노입자들이 가지런히 정렬하는 현상을 발견, 이를 이용해 환경오염물질 및 식품안전 모니터링, 질병의 자가진단 등에 응용할 수 있는 광학분자 검출기술을 개발했다. 액체상에서의 금속나노입자의 자동 정렬이 규명된 것은 이번이 처음이다. (네이처 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인 판 논문 게재) ※네이처(Nature)는 지난 1869년, 영국 천문학자 조지프 로키어가 창간했으며 세계에서 가장 역사가 깊고 저명한 과학저널로 평가된다. 사이언스(Science)는 미국과학진흥회(American Association for the Advancement of Science)에서 발간하며 실 구독자 수(개인·기관·온라인 구독 포함)가 100만명이 넘는 과학저널로 유명하다. 사진설명=(첫번째 사진) 2013 네이처·사이언스지가 소개한 국내 과학 연구진 모습·(두번째 사진)지난 9월 10일, 사이언스 시그널링 온라인 판 표지논문으로 게재된 건국대 최완수 연구팀 논문 모습 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr