국내 연구진이 차세대 태양전지 개발에 많이 활용되는 광학재료 페로브스카이트를 활용해 접을 수 있고 선명한 화면의 디스플레이를 만드는데 성공했다. 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 송명훈, 김주영 교수 공동연구팀은 페로브스카이트를 이용해 접을 수 있는 ‘페로브스카이트 발광소자’(PeLED)를 개발했다고 17일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 15일자에 실렸다. PeLED는 전기를 받아 빛을 내는 부분에 페로브스카이트라는 물질을 사용하는 LED의 일종이다. 전자이동도가 높아 광효율이 높고 색깔이 선명하고 색조절도 간편하다는 장점이 있지만 금속전극 때문에 유연성이 낮고 불투명하다는 문제점도 있다. 연구팀은 전극으로 투명하고 유연한 은나노와이어와 전기가 잘 통하는 고분자를 사용했다. 그 덕분에 이번에 개발된 PeLED은 기존에 개발된 것들에 비해 투명도가 50% 이상 향상됐으며 절반으로 접어도 성능이 유지될 수 있었다.유연성이 우수하고 투명도가 개선돼 PeLED는 선명한 디스플레이를 만드는데 도움이 될 것으로 기대되고 있다. 특히 유연성 향상으로 최근 스마트폰 업체들이 주목하고 있는 폴더블 스마트폰 디스플레이나 웨어러블 디스플레이 등으로 많이 활용될 수 있을 것으로 보인다. 연구진 관계자는 “이번 연구로 PeLED의 유연성 향상은 물론 유연성 소자를 정확히 분석하는 방법도 확보하게 됐다”며 “페로브스카이트는 우수한 광학적, 전기적 성능을 갖추고 있고 이번에 투명성과 유연성이라는 특징까지 확보한 만큼 다양한 분야에서 활용가능할 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 전력소모는 최소화하면서 정보처리 속도를 높일 수 있는 차세대 반도체칩 제작 기술을 개발했다. 그래핀 연구로 2010년 노벨물리학상을 수상한 영국 맨체스터대 물리학과 콘스탄틴 노보셀로프 교수팀과 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부, 서울대 화학과 공동연구팀이 효율은 높고 전력소모는 줄일 수 있는 초미세 반도체 입자인 ‘그래핀 양자점’을 효과적으로 만들 수 있는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다. 연구팀은 이 기술로 전자 하나으로 신호를 전달할 수 있는 ‘수직 터널링 단전자 트랜지스터’를 만드는데도 성공했다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 16일자에 실렸다. 그래핀 양자점은 수 나노미터(㎚) 크기의 반도체 나노입자로 전류를 흘려주거나 빛을 쪼여주면 발광하는 특성이 있어 차세대 디스플레이나 바이오이미징, 센서 등의 소재로 주목받고 있으며 차세대 양자정보통신에도 활용가능성이 높다. 지금까지 그래핀 양자점은 흑연 덩어리를 물리적이나 화학적으로 얇게 한 겹만 벗겨내는 방식으로 만들어져왔다. 이 때문에 원하는 크기의 그래핀 양자점을 얻기도 어렵고 불순물 때문에 전기적, 광학적 특성을 나타내기 어렵다는 문제가 있었다. 연구팀은 백금 나노입자가 배열된 실리카 기판 위에 육방정계 질화붕소를 입힌 뒤 메탄 기체 속에서 열처리해 그래핀 양자점 크기를 원하는대로 조절하면서 불순물도 제거할 수 있는 방법을 찾아냈다.신현석 UNIST 자연과학부 교수는 “이번 기술로 개발한 그래핀 양자점은 전자를 하나씩만 제어가 가능하고 이를 활용해 만든 수직 터널링 단전자 트랜지스터는 그래핀과 육방정계 질화붕소, 그래핀 양자점을 층층이 쌓아 만든 첫 사례”라며 “그래핀 양자점 기반 트랜지스터는 차세대 각종 전자기기에 활용되면서 놀라울 정도의 기술적 진보를 가져다 줄 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 암세포까지 항암제를 안전하게 전달해 정상세포에는 영향을 미치지 않고 정밀타격할 수 있는 항암제 기술을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 테라그노시스연구단 안대로 박사팀은 DNA 서열과 화학성분을 다양하게 조합해 16종의 DNA 나노입자 라이브러리를 구축하고 이를 바탕으로 암표적 약물전달 기술을 개발했다고 15일 밝혔다. 이번 연구결과는 생체재료 분야 국제학술지 ‘바이오머티리얼즈’ 최신호에 실렸다. 암 치료효과를 높이기 위해서는 항암제가 암 조직에 정확하게 전달되고 암 조직이 아닌 다른 장기나 조직에는 전달되지 않도록 해 부작용을 최소화하는 것이 필요하다. 이 때문에 다양한 나노입자 기반 암 표적약물 전달체가 개발되고 있지만 지금까지는 나노입자의 암조직 도달량은 투입 대비 0.7%에 불과하다. 연구팀은 1㎚(나노미터) 이하 수준으로 크기나 모양을 정밀하게 제어해 DNA 염기서열 기반 나노구조체를 만들었다. DNA는 유전정보를 갖고 전달하는 용도로 알려져 있지만 염기서열을 분자설계 코드로 활용하면 다른 물질로는 만들기 불가능한 다양한 형태와 크기의 나노구제체를 정밀하게 조절해 만들 수 있다. 연구팀은 이런 DNA의 성격을 활용해 다양한 DNA 종류와 서열 순서를 조합해 모양과 화학적 성분이 다른 여러 개의 나노입자로 구성된 DNA 라이브러리를 만들었다. 마치 도서관에서 필요한 자료를 꺼내 정보를 찾아내듯 연구팀은 DNA 라이브러리를 이용해 기존 암표적 나노입자보다 3배 이상 전달률을 보이는 고성능 암표적 전달체 3종을 발굴하는데 성공하기도 했다. 이렇게 발굴된 전달체에 저분자 항암제, 단백질 항암 약물을 탑재해 암을 유발시킨 동물에게 주입했을 때 다른 장기에는 손상을 주지 않고 암 조직에만 선택적으로 약물이 도달하는 것을 관찰했다. 안대로 KIST 박사는 “이번 연구결과를 활용하면 암의 종류나 형태에 맞는 약물 전달체를 개발할 수 있을 것”이라며 “특히 뇌처럼 약물을 투입하기 힘든 조직을 포함해 다양한 표적 세포와 조직에 선택적이고 효율적으로 전달할 수 있는 물질을 만들어 낼 수 있을 것으로 본다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국인의 3대 사망원인은 암, 심장질환, 뇌혈관 질환이며 암 사망률이 높은 5대 암에는 위암이 포함돼 있다. 한국인은 서양인들보다 위암으로 인한 사망률이 더 높다. 더군다나 통계청 통계에 따르면 2017년 기준 연령별 암사망률을 보면 30대는 위암사망률이 가장 높았다. 일반적으로 위암은 40대 이후에 발생하는 경우가 많은데 최근들어 30대와 40대 전후해 발생하는 조기발병위암환자들이 증가추세를 보이고 있는데 명확한 발병원인이 밝혀지지 않았다. 그런데 고려대 화학과 유전단백체연구센터, 대구경북과학기술원(DGIST), 이화여대, 한양대, 경희대, 국립암센터, 한국과학기술연구원(KIST) 의공학연구소 공동연구팀이 40대나 그 이전의 나이에 발병하는 조기발병위암 환자들의 유전단백체 연구를 통해 조기발병위암의 원인을 규명하는데 성공하고 생물학 분야 국제학술지 ‘암 세포’ 15일자에 발표했다. 조기발병위암 환자는 국내 전체 위암환자의 15% 안팎으로 세계적으로도 상당하 높은 수준이다. 조기발병위암은 식습관이나 흡연, 음주 같은 환경적 요인보다는 유전적 요인이 높아 가족력이 있는 경우 발병 가능성이 높고 남성보다 여성에게서 더 많이 발병하는 것으로 알려져 있다. 조기발병위암은 젊은 나이에 발생하기 때문에 소화불량이나 단순한 속쓰림 등과 헷갈려 진단이 늦는 경우가 많고 암조직이 덩어리 형태가 아니라 위 점막 밑에 넓게 펴져 있기 때문에 내시경으로도 진단이 쉽지 않다. 일단 발생하면 진행이 빠를 뿐만 아니라 다른 조직으로 전이되는 경우가 많다.연구팀은 최근 5년간 발병한 80명의 조기발병위암 환자의 암 조직과 주변 정상조직, 혈액에서 유전체와 단백체 데이터를 수집했다. 이렇게 얻은 시료를 바탕으로 엑솜 시퀀싱, mRNA 시퀀싱, 액체크로마토그래피-텐덤 질량분석기술 등 차세대 염기서열 분석법(NGS)으로 분석했다. 그 결과 7079개의 체세포 변이를 찾았고 이 중에서 조기발병위암을 유발시키는 중요한 신호전달경로에 관여하고 있는 변이유전자 3개(CDH1, ARID1A, RHOA)를 찾아냈다. 또 80명의 위암환자 조직 유전자 분석결과 같은 위암이라도 다른 치료반응을 보이는 4종의 조기발병위암으로 분류할 수 있음을 밝혀냈다. 4종의 위암은 각기 다른 세포 신호전달경로를 갖고 있어 치료방식도 다르게 해야 한다는 사실을 밝혀낸 것이다. 고려대 화학과 이상원 교수는 “이번 연구는 최근 국내에서 여성을 중심으로 발병빈도가 증가하고 있는 조기발병위암에 대한 보다 정밀한 유전적 원인을 규명함으로써 위암 환자의 정밀 진단과 맞춤형 치료법 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 암세포의 전이와 확산, 기억이나 통증을 느끼도록 하는 신경세포의 활성화 같이 다양한 세포기능에 관여하는 신호전달 단백질의 변화를 실시간으로 관찰할 수 있는 기술을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단 허원도(카이스트 생명과학과) 교수와 독일 막스플랑크연구회 산하 미국 플로리다 신경과학연구소 권형배 박사 공동연구팀은 신호전달 ‘스위치‘ 단백질의 활성 여부를 관찰할 수 있는 바이오센서를 개발하고 이를 활용해 살아있는 생쥐의 신경세포 활성화 과정을 관찰한 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 14일자에 발표했다. 세포 내 신호전달 단백질은 스위치가 켜지면 기계가 움직이듯 활성화되거나 비활성화되는 방식으로 세포 기능을 제어한다. 암세포도 세포내 신호전달 단백질에 의해 만들어지고 다른 조직으로 전이되는 것이다. 대표적인 세포 신호전달 단백질인 ‘스몰 지티파제’는 세포 이동과 분열, 사멸, 유전자 발현 등에 관여한다. 연구팀이 개발한 바이오센서는 스몰 지티파제의 모든 변화과정을 실시간으로 볼 수 있 으며 살아있는 생명체의 세포 변화도 수 ㎚(나노미터) 크기 변화까지 정밀하게 관찰할 수 있다는 장점이 있다. 동물의 암세포 전이, 뇌 속 신경세포의 구조변화까지 볼 수 있다는 것이다.실제로 연구팀은 유방암 전이 암세포에 이번에 개발한 바이오센서를 장착시키고 빛으로 세포 움직임을 조절할 수 있는 광유전학 기술로 암세포 이동방향을 조절하자 세포내 스몰 지티파제 단백질의 움직임과 함께 활성화되는 것을 관찰할 수 있었다. 또 공 위를 달리도록 한 생쥐와 마취된 생쥐의 뇌 운동피질 내 신경세포에서의 스몰 지티파제 단백질 활성여부를 관찰하는 것도 성공했다. 허원도 카이스트 교수는 “이번에 개발한 바이오센서는 시냅스처럼 수 마이크로미터 크기의 미세한 구조에서도 목표 단백질을 관찰할 수 있을 정도로 민감도고 높고 운동하는 생쥐의 생리학적 현상에도 지장을 주지 않는 상태에서 실시간으로 뇌를 관찰할 수 있을 정도”라고 설명했다. 허 교수는 “이번 기술은 광유전학 기술과 함께 사용이 가능하기 때문에 다양한 세포신호전달 연구 뿐만 아니라 뇌인지과학 연구에도 도움을 줄 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

여성은 사랑에 빠지면 실제로 몸속에서 어떤 변화가 일어나는 것으로 나타났다. 이는 이른바 ‘상사병’으로 불리던 것이 단순한 감정 그 이상의 것임을 시사한다. 미 캘리포니아대 로스앤젤레스캠퍼스(UCLA) 연구진이 새로운 연애를 시작한 여성 47명을 대상으로 2년간 혈액 표본을 채취·분석한 결과, 바이러스에 맞설 때와 비슷한 생리적인 변화를 겪는다는 사실을 알아냈다고 국제학술지 ‘정신신경내분비학’(Psychoneuroendocrinology) 최신호에 발표했다. 이 연구는 사랑에 빠지는 것이 체내 면역체계를 지배하고 있는 유전자에 어떻게 영향을 주는지 관찰하기 위해 시작됐다. 연구진은 이번 연구를 통해 여성은 새로운 연애를 시작하면 몸속에서 일반적으로 바이러스 감염에 맞서기 위해 나오는 단백질인 ‘인터페론’을 생성하는 유전자를 활성화한다는 사실을 발견할 수 있었다. 연구진은 “새로운 낭만적인 사랑은 심리적인 변화뿐만 아니라 생리학적인 변화까지도 동반했다”면서 “이번 결과는 바이러스 감염에 관한 선천적인 면역반응의 선택적인 상향 조절과 일치했으며, 인간 생활의 핵심 경험 중 하나인 면역조절 상관관계에 관한 통찰력을 준다”고 말했다. 또 이번 연구에서는 사랑의 불꽃이 사그라들기 시작하면 여성의 인터페론 수치가 감소한다는 증거도 나왔다. 이에 대해 연구진은 “일부 결과는 낭만적인 사랑과 관련한 심리적인 변화가 연인 관계가 오래됨에 따라 약화할 수 있음을 시사했다”면서 “사랑에 관한 생물학적인 상관관계는 장기간 더 안정한 연인 관계의 성숙함과 함께 약화할 수 있었다”고 말했다. 이에 따라 연구진은 앞으로 연구를 통해 사람들이 실제로 사랑에 빠졌는지는 물론 이런 감정이 얼마나 오래갈 수 있는지를 측정할 수도 있음을 시사했다. 연구진은 앞으로 남성들에게서도 이런 생리적인 변화가 있는지 확인하는 연구를 진행할 계획이라고 말했다. 사진=아이클릭아트 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 화학물질을 생산하는데 필요한 바이오 화학반응에 대한 정보를 종합해 과학자들이 손쉽게 활용할 수 있게 지도형태로 만들어 주목받고 있다. 카이스트 생명화학공학과 이상엽 특훈교수팀이 미생물에서 석유나 화학제품을 생산할 수 있는 기존 연구들을 총정리해 지도형태로 만들어 한눈에 볼 수 있는 ‘바이오 기반 화학물질 합성지도’를 만들었다. 이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘네이처 촉매반응’ 15일자 표지논문으로 실렸다. 화학제품들은 석유에서 추출한 원료를 활용해 만들어지고 있다. 이 과정에서 온실가스를 배출해 지구온난화와 같은 문제를 유발하고 있어 미생물을 활용한 ‘바이오 리파이너리’라는 친환경적 방식의 화학물질 생산기술 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 특히 미생물의 대사작용을 이용해 화학물질을 대량생산할 수 있는 시스템대사공학 기법을 이용한 화학물질 생산이 늘고 있다. 그렇지만 생물공학적 방법과 화학적 방법을 통합하는 것이 더욱 효율적인 경우도 많다. 문제는 생물공학적 방법이나 화학적 방법 중 어느 경로를 선택해야 효율성이 높을지에 대한 정보를 한 눈에 볼 수 있게 정리된 것이 없다는 점이다.연구팀이 이번에 만든 합성지도는 화학물질을 합성할 때 바이오나 화학반응 중 어느 것을 선택해야 최고 생산농도나 수율을 보이고 생산성이 높아지며 산업화에 용이한지를 보여주는 것이다. 이와 함께 시스템 대사공학과 바이오 리파이너리 분야에서 아직 해결하지 못한 문제와 해법을 제시했다는 평가도 받고 있다. 이상엽 교수는 “이번에 만든 합성지도는 시스템 대사공학이 나가야 할 방향과 아이디어를 제시해주는 청사진으로 친환경 그린화학은 물론 의료, 식품, 화장품 등 다양한 화학관련 산업에 유용하게 쓰일 것”이라고 설명했다. 한편 네이처측은 이 교수팀이 만든 합성지도를 포스터로 제작해 산업계와 연구계에서 활용할 수 있도록 할 계획이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

주둥이 길이만 약 1m에 달하며 독특한 이빨을 가진 2억 년 전 대형 어룡의 화석이 학계의 관심을 사로잡았다. 라이브사이언스 등 과학전문매체의 8일 보도에 따르면 이 동물(학명·Protoichthyosaurus prostaxalis)은 2억 년 전 지구상에 생존했던 어룡으로, 지금까지 발견된 적이 없던 신종이다. 이 어룡의 화석은 1955년 잉글랜드에서 처음 발견됐지만, 학계는 최근까지 이 화석에 큰 관심을 보이지 않았다. 하지만 수 십 년이 지난 후 잉글랜드 맨체스터대학의 고생물학자인 딘 로맥스 박사는 해당 화석이 신종 어룡일 가능성이 높다고 판단하고 본격적인 연구를 시작했다. 연구진의 CT촬영 분석 결과 이 어룡은 현대의 돌고래와 비슷한 외형을 가졌으며, 머리에는 현존하는 해양 동물에서는 보기 드문 이빨 뼈를 가지고 있었다는 사실이 새롭게 밝혀졌다. 이 이빨은 해당 어룡이 물고기를 사냥해 먹을 때 사용했던 것으로 추정되며 끝이 매우 뾰족한 형태였다. 긴 주둥이 위로 불룩 솟은 이빨 부분의 보존 상태는 매우 양호했으며, 이를 토대로 연구진은 2억 년 전 지구의 바다를 헤엄쳤던 어룡의 모습을 짐작해낼 수 있었다. 딘 로맥스 교수는 라이브 사이언스와 한 인터뷰에서 “CT 스캐닝을 한 뒤 이 뼈가 매우 잘 보존돼 있다는 사실에 매우 놀랐다. 뿐만 아니라 뇌의 혈관과 신경까지도 확인할 수 있었다”면서 “CT 결과와 3D 이미지 촬영 등을 통해 지금은 멸종된 어룡의 모습을 복원할 수 있었다”고 전했다. 이어 “두개골 화석의 길이는 0.8m, 아래턱의 길이는 이보다 약간 긴 0.87m에 달했으며, 이를 토대로 몸 전체 길이는 3.2~4m에 달했을 것으로 추정한다”면서 “이번 연구결과가 쥐라기 시대에 살았던 어룡을 연구하는데 도움이 될 것”이라고 설명했다. 연구진은 추가적인 관찰을 마친 뒤 해당 화석을 대중에 공개할 예정이다. 이번 연구결과는 지난 8일 국제학술지 ‘피어제이’(PeerJ)에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

최근 생물학 분야에서 가장 주목받는 기술은 크리스퍼로 대표되는 ‘유전자 가위’ 기술이다. 유전자 가위에는 못 미치지만 여전히 줄기세포 기술은 생물학 분야에서 관심을 끌고 있다. 줄기세포 기술이 임상에서 폭넓게 활용되지 못하는 이유는 체내에 주입됐을 때 목적하지 않은 다른 세포로 분화되던지 돌연변이가 발생해 종양으로 분화될 가능성이 높기 때문이다. 국내 연구진이 줄기세포가 체내에서 정착될 때 과정을 실시간 고해상도 이미지로 관찰하는 기술을 개발했다. 부산대 생명과학과 김태진 교수팀은 줄기세포에 바이오센서를 주입해 체내 정착 과정을 촬영하는데 성공해 줄기세포 체내 주입후 정착시 신호전달 과정을 규명했다고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 최신호에 실렸다. 줄기세포 이식이 성공하기 위해서는 주변 조직과 붙어서 일반 세포와 똑같이 작동해야 한다. 줄기세포 접착 과정을 추적하기 위한 다양한 시도가 있었지만 기술적 한계 때문에 정밀하게 탐지하는 것은 쉽지 않았다. 연구팀은 줄기세포 세포막에 바이오센서를 설계해 실시간으로 정착과정을 볼 수 있게 했다. 형광공명에너지전이(FRET) 기술을 이용한 바이오센서는 세포접착 과정의 주요 신호물질인 국소접착 인산화효소와 칼슘이온을 탐지해 이미지로 보여주는 것이다.연구팀은 줄기세포 이식에 활용도가 높은 인간중간엽줄기세포(hMSC)에 바이오센서를 삽입해 관찰한 결과 접착이 성공적일 때는 세포막 DMR에서 인산화효소와 칼슘이온이 활성화되고 실패할 경우는 그렇지 않다는 것이 밝혀졌다. 김태진 교수는 “줄기세포의 초기 접착과정에서 국소접착인산화효소와 칼슘의 상호작용을 밝힌 연구로 줄기세포 이식에서 발생하는 세포접착 난제를 해결하는데 유용한 정보가 될 것”이라며 “줄기세포 돌연변이 발생으로 암세포로 전환돼 동반되는 세포접착을 차단하는 약물 개발에도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 치약, 각질제거를 위한 세안제는 물론 공업용 연마제에 사용되는 미세플라스틱이 생태계에 심각한 영향을 미치고 있어 우려가 커지고 있다. 더군다나 여기저기 버려진 폐플라스틱이 햇빛이나 마모로 서서히 부서져서 만들어지는 것으로 알려져 있다. 바다로 흘러들어간 미세플라스틱을 해양생물들이 먹고 먹이사슬을 따라 최종 소비자는 사람이기 때문에 우리가 알지 못하는 사이에 미세플라스틱이 축적될 가능성도 높다. 문제는 미세플라스틱의 위험성은 알려져 있으나 구체적인 위험에 대해서는 명확히 분석돼 있지 않다. 국내 연구진이 실험동물을 이용해 실험한 결과 미세플라스틱이 세포는 물론 태아에 치명적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 밝혀내 충격을 주고 있다. 한국생명공학연구원 환경질환연구센터와 질환표적구조연구센터 공동연구팀은 5㎜ 이하의 미세플라스틱이나 1㎛(마이크로미터) 이하의 초미세플라스틱(나노플라스틱)이 체내에 흡수될 경우 태아에게까지 전달될 뿐만 아니라 몸 속 세포의 에너지공장인 미토콘드리아에도 문제를 일으킨다는 사실을 확인했다고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노스케일’ 최신호에 실렸다. 연구팀은 제브라피쉬라는 실험동물에 초미세플라스틱을 흡입하도록 한 다음 형광분석과 전자현미경으로 체내 흡수와 복합독성 영향을 분석했다. 그 결과 초미세플라스틱은 난막을 통과해 제브라피쉬 배아의 체내에 쌓이는 것을 확인했다. 특히 새끼에게 영양을 공급하는 난황에 대부분 축적돼 신경이나 각종 기관으로 확산된 것이 관찰됐다. 미세플라스틱이 체내에 남아 각종 이상을 유발시킬 가능성이 크다는 것을 의미한다.또 연구팀은 전자현미경으로 세포수준에서 관찰한 결과 세포 에너지공장인 미토콘드리아도 손상시킨다는 것을 확인했다. 미토콘드리아가 손상될 경우 약한 독성을 가진 물질이 함께 흡수될 경우 치명적인 급성독성이 나타날 수 있다. 실제로 연구팀은 금이온을 초미세플라스틱과 함께 흡입하도록 한 다음 미토콘드리아를 관찰한 결과 미토콘드리아가 심각하게 깨지거나 망가지는 것으로 나타났다. 정진영 박사는 “초미세플라스틱이 몸 속에 축적될 경우 세포 내 소기관인 미토콘드리아에 영향을 주고 다른 물질에 의한 독성을 증폭시키는 역할을 할 수 있게 된다”며 “이번 연구는 미세플라스틱과 초미세플라스틱의 체내 흡수와 분포, 잠재적으로 심각한 독성 유발 가능성을 보여준 것으로 미세플라스틱 안전성과 관리방안 마련에 중요한 기초자료가 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연세대 의대, 울산대 의대, 고려대 의대 구로병원, 미국 미시간주립대와 노스캐롤라이나대 공동연구팀은 여성 불임의 원인으로 알려진 자궁내막증을 유발하는 후성유전학 메커니즘을 밝혀내고 의학분야 국제학술지 ‘사이언스 중개의학’ 10일자에 발표했다. 불임 여성의 35~50%가 앓고 있는 자궁내막증은 자궁 안쪽 막이 딱딱하게 굳어지면서 정상 기능을 못 하는 여성질환이다. 연구팀은 ‘히스톤 탈아세틸화효소3’이 감소하면서 콜라겐 유전자가 지나치게 많아지고, 자궁 세포기능이 교란되면서 자궁내막이 딱딱하게 굳어지는 섬유화가 진행된 끝에 결국 배아가 자궁에 착상하는 능력이 상실된다는 것을 밝혀냈다. 이번 연구 결과는 자궁내막증이 후성유전학적으로 어떻게 발생하는지를 밝혀낸 것으로 현재 외과수술과 호르몬 치료법 이외 새로운 형태의 치료제를 개발하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

성 차별은 세계적으로 여전하다고 알려졌지만, 실제로 많은 국가에서는 여성이 남성보다 좀 더 나은 환경에 있다는 흥미로운 연구 결과가 나왔다. 영국 일간 데일리메일은 8일(이하 현지시간) 지난 3일 국제학술지 ‘플로스원’에 발표된 이같은 내용을 담은 연구 논문을 소개했다. 연구는 영국 서식스대와 미국 미주리대 컬럼비아캠퍼스(MU) 공동 연구진이 성 불평등을 측정하는 척도 ‘성 불평등 기초지수’(BIGI·Basic Index of Gender Inequality)를 개발, 도입해 세계 인구 약 63억 명을 조사한 것이다. 연구에서는 134개국 중 91개국에서 여성이 남성보다 나은 환경에 있는 것으로 나타났다. 반면 나머지 43개국에서는 여전히 여성이 낮은 환경에 처한 것으로 확인됐다. 연구진에 따르면, BIGI는 교육 기회와 평균 건강수명, 전반적인 생활 만족도라는 세 요인에 기반을 둬 평가한 것으로 점수는 영(0)에 가까울수록 해당 국가의 남녀평등 수준은 높다는 뜻이다. 즉 0은 완전한 남녀평등을 나타내는 점수인 것. 결과를 자세히 보면, 134개국 중 이탈리아가 0.00021점을 받아 완전한 남녀평등에 가장 가까운 국가로 확인됐다. 이탈리아에서는 미미하지만 남성이 좀 더 우위에 있는 것으로 나타났다. 이어 이스라엘이 0.000626점을 받아 남녀평등에 두 번째로 가까운 국가로 확인됐다. 하지만 이 국가에서도 여전히 남성이 좀 더 우위에 있다. 그다음으로는 사우디아라비아가 -0.001554점을 받아 3위를 차지했다. 여기서 점수가 마이너스(-) 음수인 이유는 이곳에서는 놀랍게도 여성이 좀 더 우위에 있다는 것을 보여준다. 더욱 놀라운 점은 중국이 0.00626점을 받아 8위를 차지했다는 것이다. 즉 이 국가 역시 남성이 좀 더 우위에 있다는 것이다. 10위권에 들지는 못했지만, 독일은 -0.012993점을 받아 20위를 차지했다. 즉 이 국가에서도 여성은 좀 더 나은 대우를 받는다. 물론 이보다 남녀평등에서 멀어지지만 여성이 우위에 있는 국가로는 캐나다(23위), 프랑스(43위), 호주(49위), 미국(61위), 대한민국(78위), 일본(80위), 태국(105위), 베네수엘라(108위), 우루과이(111위), 필리핀(121위) 순이었다. 여기서는 순위가 낮은 국가일수록 여성의 대우가 더 높다. 반면 남성이 우위에 있는 국가는 페루(37위), 시리아(71위), 알제리(79위), 우간다(84위), 캄보디아(90위), 모로코(95위), 네팔(114위), 인도(117위), 나이지리아(120위), 파키스탄(124위), 차드(134위) 순이었다. 물론 여기서는 순위가 낮을수록 여성 차별이 심하다는 뜻이다. 연구진이 이같은 지수로 국가별 성 불평등을 분석한 이유는 지금까지 세계 여러 나라에서 사용해온 세계경제포럼(WEF)의 ‘글로벌 젠더 격차 지수’(GGGI·Global Gender Gap Index)에 문제가 있다고 생각하기 때문이다. GGGI로는 남성의 불리함을 측정하지 못한다는 것. 연구에 주저자로 참여한 기스버트 스퇴트 서식스대 교수는 GGGI는 복잡성 탓에 성별 격차가 사회적 불평등 탓인지 아니면 개인적 선호로 인한 결과인지 구별하기 어렵다고 지적하면서도 이보다 간단한 BIGI 척도가 훨씬 더 현명한 대안이라고 설명했다. 또 연구진은 연구를 통해 선진국일수록 비교적 진정한 남녀평등에 가깝지만, 여성이 좀 더 우위에 있는 경향을 확인했다. 반면 성 불평등은 후진국들 사이에서 크게 나타났다. 이는 후진국에 사는 여성은 선진국이나 개발도상국에서 여성보다 불리한 남성보다도 열악한 처치라는 것이다. 이는 후진국 여성이 직면한 어려움은 주로 좋은 교육을 받을 기회가 거의 없기 때문이라고 연구진은 지적했다. 개발도상국에서는 제각각이었다. 여기서 남성 불이익의 대부분은 평균 건강수명이 더 짧은 탓이라고 한다. 스퇴트 교수는 “우리는 선진국 여성이 삶의 어떤 면에서 불리한 점이 없다고 말하는 것이 아니다. 우리는 성 평등에 관한 이상적인 이번 척도가 남녀 어느 한쪽의 불리함에도 편향되지 않았다는 것을 말하고자 하는 것”이라면서 “그러면 우리는 미디어에서 흔히 보던 것과 다른 경향을 알 수 있다”고 말했다.사진=데일리메일 논문=https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0205349 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

노년층의 가장 큰 걱정은 암과 같은 치명적인 질병 뿐만 아니라 자기 자신, 그리고 살아온 날들의 기억을 잃는 것이다. 기억이 사라져 좋든 싫던 삶의 궤적을 뒤돌아볼 수 없게 되고 고상하게 늙어갈 권리마저 빼앗는 치매는 고령화 사회로 가는 전 세계 모든 국가들의 걱정꺼리이다. 치매의 절반 이상이 알츠하이머성 치매로 알려져 있음에도 알츠하이머의 발병원인이 정확히 밝혀지지 않아 치료 방법도 마땅치 않은 상황이다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 유성운 교수, 서울대 치의과대 이성중 교수, 한국생명공학연구원 김선영 박사 공동연구팀은 뇌 면역세포의 자가포식 작용이 방해를 받으면서 알츠하이머가 발생한다는 사실을 규명했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘오토파지’ 최신호에 실렸다. 자가포식은 기능 이상이 생기거나 오래돼 손상된 세포, 독성을 가진 세포 내 물질을 제거하는 생체현상이다. 일본 도쿄공업대 오스미 요시노리 명예교수는 자가포식 현상을 규명해 질병 치료 길을 확장시킨 공로로 2016년에 노벨생리의학상을 단독 수상한 바 있다. 뇌에서는 미세아교세포라는 면역세포가 뇌 조직에 생긴 해로운 물질을 없애는 청소부 역할을 하고 있다. 그 동안 뇌 염증 반응과 뇌세포 자가포식 작용이 퇴행성 뇌질환과 관련이 있다는 것을 보여주는 연구는 많았지만 구체적인 메커니즘에 대해서는 밝혀지지 않았다. 연구팀은 미세아교세포 표면에 존재하는 ‘TLR4’라는 수용체에 염증유도 물질이 결합되면서 세포내 관련 신호전달 경로가 활성화돼 자가포식 작용을 억제시킨다는 사실을 밝혀냈다. 자가포식 작용이 억데되면 알츠하이머를 일으키는 원인물질로 알려진 베타아밀로이드 분해 능력 저하로 이어지게 되고 결국 알츠하이머를 악화시킨다는 설명이다. 유성운 DGIST 교수는 “퇴행성 뇌질환에 걸리면 항상 신경염증이 증가하는데 이번 연구는 염증이 늘어나면서 미세아교세포에서 자가포식 현상이 억제된다는 사실을 처음으로 밝혀냈다는데 의미가 크다”며 “미세아교세포의 자가포식 활성은 베타아밀로이드 분해, 신경회로 재구성, 사이토카인 분비 조절 등 다양한 역할을 수행하는 만큼 신경염증을 유발시키는 다양한 퇴행성 뇌질환과 정신질환의 치료에 이용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연구진 “스타틴의 긍정적 효과가 더 크다는 사실 간과해선 안돼” 강조 질병관리본부에서 집계하는 국민건강영양조사 결과를 보면 혈액 내 지방성분이 높은 고지혈증이나 고콜레스테롤혈증 유병률이 계속 높아지는 것으로 조사되고 있다. 실제로 2005년 8%에서 2017년 21.5%로 3배 가까이 늘어났다. 육류 위주의 식습관과 운동 부족이 혈관 내에 나쁜 콜레스테롤을 쌓이도록 하는 것이다. 고콜레스테롤혈증은 고지혈증 중 나쁜 콜레스테롤과 중성지방이 특히 혈액 내에 많이 분포해 있는 질병으로 고콜레스테롤혈증 진단을 받게 되면 식이요법, 운동요법과 함께 약물치료를 받는 경우가 많다. 이 때 전 세계적으로 가장 많이 처방되는 약물은 스타틴 계열로 혈중 콜레스테롤 수치를 낮춰 심장마비 위험을 줄이는 것으로 알려져 있다. 그런데 스타틴 계열 약물이 체중감소에 도움을 주는 갈색지방 조직을 감소시킨다는 연구결과가 발표됐다. 스위스 취리히연방공과대(ETH), 취리히대학병원, 바젤대학병원, 슬로바키아 코메니우스대, 슬로바키아 과학아카데미 생의학연구센터, 프랑스 코티다쥐르대, 스웨덴 카롤린스카 연구소, 예테보리대 의대 공동연구팀은 스타틴 계열의 약물이 갈색 지방조직을 감소시키고 생성을 저해한다는 사실을 규명하고 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 메타볼리즘’ 최신호에 발표했다고 4일 밝혔다. 체지방에는 흰색 지방 뿐만 아니라 갈색 지방이 있는데 갈색지방은 당분과 지질을 열로 전환시켜 에너지를 소비시킨다. 이 때문에 갈색 지방은 ‘살을 빼주는 착한 지방’으로 알려져 있기도 하다. 갈색 지방조직이 많은 사람은 겨울에 체온조절이 좀 더 쉽게 되고 과체중이나 당뇨에 걸릴 가능성도 낮은 것으로 알려져 있다.연구팀은 세포 배양실험을 통해 ‘피로인산 게라닐게라닐’이라는 대사물질이 나쁜 백색 지방세포를 좋은 갈색지방으로 전환시킨다는 사실을 확인했다. 연구팀은 스타틴이 갈색 지방조직에 어떤 영향을 미치는지 동물실험과 환자 관찰을 동시에 실시했다. 연구팀은 취리히대학병원과 바젤대학병원 환자 8500명을 대상으로 양전자방출단층촬영(PET)을 실시해 갈색 지방조직 분포를 살펴보는 동시에 스타틴 복용여부를 비교분석했다. 그 결과 스타틴을 복용하지 않는 사람들은 6% 정도가 갈색 지방조직을 갖고 있어지만 스타틴 복용자들은 1% 정도만 갈색 지방조직을 갖고 있는 것으로 확인됐다. 연구진은 별도로 16명의 환자를 대상으로 임상시험을 실시해 스타틴이 갈색 지방조직의 활동과 생성을 억제시킨다는 것을 확인했으며 이는 생쥐를 이용한 동물실험과 동일한 것으로 나타났다. 그러나 연구팀은 이번 연구를 통해 스타틴의 부정적 영향을 확인했지만 스타틴 효능을 무시해서는 안된다고 강조했다. 연구를 주도한 크리스티앙 볼프럼 ETH 교수는 “갈색 지방조직이 적을 경우 당뇨 발병 위험이 높아질 수 있지만 스타틴이 혈중 콜레스테롤 수치를 낮춰 심혈관 질환으로 인한 돌연사를 예방하고 있다는 점은 간과해서는 안된다”며 “스타틴이 전 세계 수 백만명의 생명을 구하고 있으며 그렇기 위해 처방되고 있는 만큼 이번 연구는 스타틴의 부정적 영향을 밝혀내 어떤 환자가 그런 영향을 받는지 사전에 파악함으로써 개인 맞춤형 치료법을 찾기 위한 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사람처럼 뚱뚱한 개도 정상 체중의 개에 비해 수명이 훨씬 짧다는 흥미로운 연구논문이 나왔다. 최근 영국 리버풀대 연구진은 1994~2015년 미국 유명 동물병원인 밴필드 동물병원에 등록된 12품종의 개 5만 마리(5.5~9.5세)를 대상으로 건강 상태와 수명을 추적 관찰한 연구 결과를 발표했다. 그 결과 각각의 품종에서 과체중일 경우 정상 체중에 비해 수명이 짧은 현상이 두드러지게 나타났다. 구체적으로 독일 셰퍼드, 골든리트리버, 래브라도리트리버 등은 과체중이 정상 체중에 비해 수명이 최대 5개월에서 1년 미만으로 짧았고, 수컷 요크셔테리어는 최대 2년 6개월이 더 짧은 것으로 밝혀졌다. 몸집이 큰 견종보다는 작은 견종에게서 이러한 현상은 더욱 두드러졌다. 치와와 또는 포메라니안 등은 과체중일 경우 정상 체중일 때에 비해 수명이 훨씬 더 짧았다. 일반적으로 몸집이 작은 개일수록 수명이 더 긴 편인데, 비만이 될 경우 이로 인해 악영향을 받기 때문이라고 연구진은 설명했다. 대부분의 품종에서 과체중이 정상 체중에 비해 암, 고혈압, 심장과 신장 질환의 위험이 높은 것으로 드러났다. 연구를 이끈 알렉스 저먼 교수는 “견주들은 반려견에게 맛만 좋은 먹이를 주거나 혹은 먹다 남은 음식을 주는 경우가 있는데, 이는 개의 건강에 좋지 않다”면서 “반려견이 살이 찌지 않도록 하는 것이 오래 살 수 있도록 돕는 것”이라고 설명했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 수의내과학저널 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

디메틸에테르를 석유화학산업 기본물질 전환기술도 개발 지난 여름의 가마솥 더위, 지난해와 올 겨울의 냉장고 추위 원인을 찾아보면 너무도 뻔하지만 온실가스 증가로 인한 지구온난화이다. 국내 연구진이 지구온난화의 주범 이산화탄소를 청정연료와 석유화학 제품 생산 원료로 전환할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 성균관대 화학공학과 배종욱 교수팀은 균일한 기공을 갖고 있는 나노촉매를 이용해 이산화탄소를 석유화학 중간 물질로 전환할 수 있는 화학공정 기반기술을 개발했다고 3일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학 분야 국제학술지 ‘ACS 촉매’ 최신호에 실렸다. 최근 석유자원 고갈과 지구온난화에 따라 이산화탄소의 효율적 제거나 활용 기술의 필요성이 증가하고 있다. 특히 이산화탄소를 이용해 메탄올, 디메틸에테르 같은 석유화학 원료를 만드는 촉매기술이 연구되고 있지만 효율을 높이는데 한계가 있었다. 연구팀은 알루미늄과 구리 나노물질을 결합시킨 촉매를 개발해 이산화탄소를 디메틸에테르로 전환시킬 수 있는 기술을 개발했다. 연구팀은 5~8나노미터의 구멍이 규칙적으로 만들어진 알루미늄이 구리 분자의 안정성을 높여 고온과 고압의 반응조건에서도 촉매가 안정적이고 효율적으로 작동될 수 있도록 했다. 특히 갈륨, 아연 산화물을 추가로 포함시킴으로써 이산화탄소의 디메틸에테르로 전환율이 기존 기술보다 30% 이상 늘어난 것도 확인됐다. 연구팀은 추가로 5~8나노미터 크기의 기공이 있는 알루미늄, 제올라이트 촉매를 만들어 이산화탄소를 이용해 만들어낸 디메틸에테르에서 석유화학 산업에서 기본적으로 활용되는 올레핀, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등을 합성하는 기술도 개발해냈다.배종욱 교수는 “이번 기술은 이산화탄소 저감은 물론 지속가능한 석유대체 자원의 효과적 활용 방법이 될 수 있을 것”이라며 “이산화탄소 수소화 반응으로 청정연료인 디메틸에테르를 만들어 내는 반응은 셰일가스나 제철소에서 발생하는 부생가스를 고부가가치를 가진 에너지원으로 전환시키는데도 도움을 줄 수 있을 것으로 본다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사람과 마찬가지로 뚱뚱한 개는 정상 체중의 개에 비해 수명이 훨씬 짧다는 연구결과가 나왔다. 텔레그래프 등 영국 현지 언론의 2일 보도에 따르면 리버풀대학 연구진은 1994~2015년 미국 유명 동물병원인 밴필드 동물병원에 등록된 12품종의 개 5만 마리(5.5~9.5세)를 대상으로 건강상태와 수명을 추적 관찰했다. 그 결과 각각의 품종에서 과체중일 경우 정상체중에 비해 수명이 짧은 현상이 두드러지게 나타났다. 구체적으로 독일셰퍼드, 골든리트리버, 래브라도리트리버 등은 과체중이 정상체중에 비해 수명이 최대 5개월에서 1년 미만으로 짧았고, 수컷 요크셔테리어는 최대 2년 6개월이 더 짧은 것으로 밝혀졌다. 몸집이 큰 견종보다는 작은 견종에게서 이러한 현상은 더욱 두드러졌다. 치와와 또는 포메라니안 등은 과체중일 경우 정상체중일때에 비해 수명이 훨씬 더 짧았다. 일반적으로 몸집이 작은 개일수록 수명이 더 긴 편인데, 과체중이나 비만이 될 경우 이로 인해 악영향을 받기 때문이라고 연구진은 설명했다. 대부분의 품종에서 과체중이 정상체중에 비해 암, 고혈압, 심장과 신장 질환의 위험이 모두 높은 것으로 나타났다. 연구를 이끈 알렉스 저먼 교수는 “반려견을 키우는 사람들은 개에게 맛만 좋은 먹이를 주거나 혹은 먹다 남은 음식을 주는 경우가 있는데, 이는 개의 건강에 영향을 미칠 수 있다”면서 “개에게 먹이를 줄 때 반드시 주의해야 하며 살이 찌지 않도록 하는 것이 개가 오래살 수 있도록 돕는 방법”이라고 설명했다. 텔레그래프에 따르면 영국 전역에 등록된 반려견 중 59%가 과체중 또는 비만에 해당되며, 수의사들 역시 반려견을 키우는 주인들에게 이러한 사실을 강조하고 있다. 이번 연구결과는 국제학술지 수의내과학저널(Journal of Veterinary Internal Medicine) 최신호에 실렸다. 사진설명=반려견의 건강과 수명을 위해 철저한 체중관리가 필요하다는 것을 입증하는 연구결과가 나왔다(출처=123rf.com) 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

“너 스스로 움직여서 알아내고 이해해야 해. 그러면 스스로 높이 나는 법을 깨닫게 될 거야.”미국 소설가 리처드 바크(83)가 바닷가를 산책하다 바닷새의 나는 모습을 보고 영감을 얻어 쓴 ‘갈매기의 꿈’이라는 소설에 나오는 대사입니다. “가장 높이 나는 새가 가장 멀리 본다”는 유명한 문장이 등장하는 이 소설은 영화로도 만들어집니다. 소설의 주인공은 조나단 리빙스턴이라는 이름을 가진 갈매기입니다. 조나단은 다른 갈매기들처럼 먹이를 찾아 나는 것이 아니라 더 높이 날고 싶다는 꿈을 갖고 있습니다. 더 높이, 더 잘 날기 위해 스승을 찾아 헤매고 먹는 것도 마다하면서 연습을 해 결국 다른 갈매기들보다 높이 날 수 있게 됩니다. 앞서 언급한 문장은 조나단이 자신과 비슷한 생각을 가진 다른 갈매기를 가르칠 때 한 말입니다. 사실 더 오래, 잘 날기 위해 다른 새를 관찰하고 흉내 내는 것은 조나단 같은 갈매기뿐만이 아닙니다. 생물학자는 물론 항공공학자들도 갈매기나 다른 새들이 어떻게 하늘을 나는지에 대해 주의 깊게 관찰한답니다. 르네상스 시대 예술가이자 천재 공학자인 레오나르도 다빈치도 새의 날개를 흉내 내 비행체를 만들려고 시도했습니다. 현대 과학기술로도 아직은 새의 날개처럼 비행 환경에 따라 움직이는 가변형 날개(wing morphing)는 만들어 내지 못하고 있는 상황입니다. 새의 안정적 비행에 대한 정량적, 과학적 분석이 많지 않을 뿐만 아니라 명확하게 이뤄지지 못하고 있기 때문입니다. 캐나다 토론토대 항공공학연구소와 브리티시컬럼비아대(UBC) 동물학과 공동연구팀은 갈매기가 안정적으로 하늘을 나는 이유와 하늘을 날 때 날개가 공기역학적으로 어떻게 움직이는가에 대해 분석해 영국왕립학회에서 발행하는 물리학, 생물학 융합분야 국제학술지 ‘로열 소사이어티 인터페이스’ 2일자에 발표했습니다. 토론토대 항공공학자들은 UBC동물학자들의 도움을 받아 갈매기가 나는 모습을 고속촬영해 날개 관절들의 변화, 즉 날개 각도에 따라 서로 다른 12개의 모형을 만들어 풍동실험을 했습니다. 풍동실험은 터널 안에 새 모형을 설치한 다음 빠르고 강한 공기를 불어 넣어 날개 주변의 공기 흐름이 어떻게 변하는가를 관찰하는 것입니다. 이번 연구는 산불감시용이나 동물의 움직임을 추적 관찰하는 데 활용할 수 있는 글라이더 형태의 고정익 무인항공기(UAV)를 만드는 데 도움을 줄 것으로 기대됩니다. 헬리콥터와 같은 회전날개를 가진 드론으로 산불감시를 한다면 오히려 불씨가 다른 곳으로 번질 수도 있기 때문에 고정익 UAV를 활용하려고 하고 있습니다. 연구팀의 분석 결과 갈매기들은 에너지 소모를 최소화하기 위해 일단 어깨 부위를 움직여 날개를 퍼덕거려 바람을 타고 그다음에는 바람의 세기나 방향에 따라 팔꿈치 부위의 각도를 미세하게 변화시키면서 활강을 한다는 사실을 확인했습니다. 좀 더 위쪽으로 올라가기 위해서는 날개를 완전히 펴 바람을 최대한 받고 물고기를 잡거나 아래쪽으로 급강하할 때는 날개를 접는 식입니다. 연구자들은 항공공학과 자연과학이라는 전혀 다른 분야가 협력해 새로운 사실을 밝혀낸 것이 이번 연구의 가장 큰 의미라고 평가했습다. 한국도 많은 분야에서 ‘융합’을 강조하고 있지만 보여주기 식 공동작업에 그치는 경우가 많습니다. 다른 분야나 타인을 인정하고 수용하려는 자세가 부족하기 때문일 것입니다. 새해에는 다른 분야, 나와 생각이 다른 타인의 목소리에 좀 더 관심을 갖고 함께 할 수 있도록 저부터 노력해야겠습니다. edmondy@seoul.co.kr

생쥐에 바이오 광전자시스템 삽입해 조절기능 잃은 방광에 빛 흘려 정상작동 파킨슨병 등 뇌질환 치료 기술도 개발현대 과학기술은 가장 작은 미립자의 세계부터 그 끝을 상상할 수 없는 광대한 우주까지 감춰진 비밀을 밝혀내고 있다. 그렇지만 ‘뇌’와 ‘신경계’에 대해서는 여전히 이해하지 못하고 있는 부분이 많다. ‘등잔 밑이 어둡다’는 속담처럼 말이다.연구자들은 몇 년 전부터 ‘광유전학’이라는 새로운 도구로 뇌가 어떤 일을 하고 기억은 어떻게 이뤄지는지, 각종 뇌 신경계 질환은 어떻게 발생하는지 등의 비밀에 한 발짝씩 다가가고 있다. 광유전학(optpgenetics)은 빛(opto)과 유전학(genetics)을 결합한 용어로 뇌 신경세포를 빛에 반응할 수 있도록 유전적으로 조작한 뒤 세포의 생리를 연구하는 분야다. 광유전학이 주목받고 있는 이유는 인간 수명이 늘어나면서 뇌와 신경계 질환을 앓는 사람들이 늘고 있기 때문이다. 미국 미주리주 워싱턴대 의대, 일리노이대, 중국 베이징항공항천대 등 공동연구팀은 광유전학과 생체 전기자극을 통해 신경활동을 제어하는 바이오 전자 시스템을 만들어 방광기능을 조절할 수 있는 방법을 개발하고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 3일자에 발표했다. 특히 이번 연구에는 미국에서 연구 중인 한국인 과학자가 9명이나 참여한 것으로 알려졌다. 연구팀은 암컷 생쥐에게 약물을 주입해 방광의 조절기능을 상실하도록 만들었다. 사람으로 치면 요실금 증상이 나타나도록 한 것이다. 연구팀은 체내에서 거부반응을 일으키지 않는 물질을 이용해 마이크로미터 크기의 발광다이오드(LED), 전력공급용 무선장치, 데이터 모니터링 장치가 하나로 구성된 바이오 광전자시스템을 생쥐에게 삽입했다. 방광에서 이상 징후가 감지되면 삽입된 장치가 빛과 미세전류를 흘려 방광이 정상 기능을 할 수 있도록 했다. 방광 부근에 장치를 삽입한 생쥐는 방광조절기능상실 약물이 주입되더라도 방광이 일반 생쥐처럼 정상 작동하는 것이 확인됐다. 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 전기공학 및 컴퓨터과학과 연구팀도 파킨슨병 같은 퇴행성 뇌신경질환이나 뇌전증 같은 질병을 앓고 있는 환자를 치료하고 상시 모니터링할 수 있는 치료기술을 개발해 생체공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’ 지난해 12월 31일자에 발표했다. 연구진이 개발한 ‘WAND’란 장치는 뇌의 128개 부위에서 발생하는 전기적 움직임을 모니터링하면서 비정상적 전류가 흐를 경우 이를 차단하거나 줄일 수도 있다. 실제로 히말라야 원숭이의 머리에 이 장치를 부착한 뒤 팔과 손의 움직임을 제어하는데 성공하기도 했다. 한국과학기술연구원(KIST) 관계자는 “최근 들어 뇌과학 분야에서 가장 빠르게 발전하고 있는 광유전학과 미세전기자극 기술이 결합돼 뇌신경질환자들을 치료할 수 있는 새로운 방법들이 속속 나오고 있다”며 “특히 광유전학 기술은 알츠하이머, 파킨슨병, 우울증, 불면증, 강박증, 기억상실, 거식증 등의 원인과 치료법 개발에도 널리 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

울산과학기술원(UNIST) 자연과학부, 부산대 지구과학교육과, 한국천문연구원, 충남대 천문우주과학과 공동연구진은 우주에서 날아오는 극한의 에너지를 가진 입자 ‘초고에너지 우주선(線)’의 생성 가설을 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 3일자에 발표했다. 우주에서 지구로 날아오는 여러 종류의 입자 중 큰 에너지를 가진 것을 우주선이라고 하는데 특히 에너지가 큰 것들은 초고에너지 우주선이라고 부른다. 입자 하나의 에너지가 10의 20승 전자볼트(eV)이다. 현재 인간이 만들어 낼 수 있는 최대 입자에너지는 10의 13승 eV에 불과하다. 연구팀은 초고에너지 우주선이 지구에서 5000만 광년이 떨어져 있는 처녀자리 은하단에서 만들어져 거미줄처럼 은하들을 이어주고 있는 은하필라멘트를 따라 움직이다가 지구에 다다랐을 가능성을 제시했다. 처녀자리 은하단에는 초거대질량 블랙홀을 포함하고 있는 ‘처녀자리A전파은하’가 포함돼 있는 만큼 초고에너지 우주선의 기원일 가능성이 큰 것으로 분석되고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr