국내 연구진이 곤충의 겹눈을 흉내내 초박형 고화질 카메라를 개발하는데 성공해 주목받고 있다. 카이스트 바이오및뇌공학과 정기훈 교수팀은 말벌에 기생하는 파리인 ‘제노스 페키’라는 곤충의 눈 구조를 모사한 디지털 카메라를 개발했다고 20일 밝혔다. 이번 연구결과는 광학 분야 국제학술지 ‘빛 : 과학과 응용’ 최신호에 실렸다. 말벌 기생 파리인 제노스 페키는 다른 동물과 마찬가지로 겹눈을 갖고 있다. 이 겹눈은 수 백~수 천개의 작은 렌즈로 구성돼 있고 특히 50개의 눈은 고분해능, 고감도 이미지를 인식할 수 있게 해준다. 50개의 고성능 분리형 렌즈를 이용해 개별 영상을 만들고 이 영상들이 뇌에서 커다란 파노라마 영상으로 재구성돼 넓은 시야를 갖게 된다는 것이다. 최근 전자기기나 광학기기가 점점 소형화되고 있지만 기존 카메라 모듈은 적정한 감도와 분해능을 가질 수 있도록 하기 위해 부피를 줄이는데 한계가 있다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 분해능이 높으면서도 넓게 볼 수 있는 곤충의 겹눈에 착안했다. 연구팀이 개발한 카메라는 2㎜ 이내의 극소형으로 제노스 페키의 겹눈구조를 모방해 수 십개의 마이크로프리즘 어레이와 마이크로렌즈 어레이로 구성돼 있다. 마이크로프리즘과 마이크로렌즈가 한 쌍으로 채널을 이루고 있어 각각의 채널 사이에는 빛을 흡수하는 중합체가 존재해 각 채널간 간섭을 막도록 돼 있다. 또 각각의 채널은 다른 부분을 볼 수 있으며 이렇게 관찰된 각각의 영상은 영상처리 과정을 통해 하나의 영상으로 완성돼 넓은 광시야각과 높은 분해능을 확보할 수 있게 됐다. 연구팀은 이 같은 장점을 바탕으로 감시나 정찰장비, 의료용 영상장비, 모바일 기기 등 다양한 소형 이미징 시스템에 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 정 교수팀은 이전에도 반딧불이 배마디 구조를 분석해 광효율이 높은 LED렌즈를 개발하고 생체모사기술을 활용해 무반사 기판을 제작하기도 했다.정 교수는 “이번 연구는 기존의 평면 시모스(CMOS) 이미지 센서 어레이에 마이크로 카메라를 완전히 장착함으로써 초박형 카메라를 제작하는 새로운 방법을 제시했다는데 큰 의미가 있다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

일반적으로 진화학적으로 쓴 맛은 “몸에 해로운 물질이 있으니 삼키면 안돼”라는 자연 경고 신호로 알려져 있다. 이 때문에 사람들은 단 맛을 더 선호하는 것이다. ‘달면 삼키고 쓰면 뱉는다’는 옛 말도 있듯이 말이다. 그런데 “아메리카노 좋아 좋아”라는 가사처럼 많은 현대인들은 쓰디쓴 커피를 가장 선호하는 기호식품으로 꼽기를 주저하지 않는다. 진화론적으로 말이 안되는 이 상황은 어떻게 설명할 수 있을까. 호주 버그호프의학연구소, 퀸스랜드 의대, 퀸스랜드대 치매연구소, 뇌연구소, 고등이미지센터, 미국 노스웨스턴대 의대 예방의학과, 럿거스대 환경·생명과학부, 영국 브리스톨대 통합역학센터, 브르스톨의대 공중보건과학과 공동연구진은 민감한 미각을 갖고 있는 사람들이 커피 속 카페인의 쓴 맛에 익숙해지면 더 많은 커피를 마시게 된다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 15일자에 실렸다. 연구팀은 쓴 맛에 민감한 사람들이 커피를 덜 마실 것으로 예상했지만 커피를 즐겨마시고 많이 마시는 사람들은 카페인이 주는 쓴 맛을 선택적으로 찾아낼 수 있다는 사실을 발견했다. 카페인에 대한 유전적 감수성이 발달해 카페인의 쓴 맛을 즐길 수 있게 됐다는 설명이다. 연구팀은 영국 바이오뱅크에 등록돼 있는 37~73세 사이의 성인남녀 50만 2650명을 대상으로 쓴 맛을 내는 프로필티오우라실(PROP), 카페인, 퀴닌에 대한 유전적 감수성과 커피, 차, 술의 소비에 대한 분석을 실시했다. 분석 결과 퀴닌이나 PROP이 내는 쓴 맛에 민감한 사람들은 커피를 피하는 것으로 나타났다. PROP에 대한 민감도가 높은 사람은 레드와인과 같은 과실주에 대해서도 거부감을 드러내는 것으로 분석됐다. 반면 카페인이 내는 쓴 맛에 민감한 사람들은 커피나 차를 많이 마시는 것으로 나타났다. 연구진은 카페인에 민감한 사람들은 카페인이 내는 독특한 쓴 맛을 ‘몸에 좋은 것’으로 인식하는 체내 시스템을 갖추고 있는 것으로 분석했다. 마릴린 코넬리스 노스웨스턴대 의대 예방의학과 교수는 “맛에 대해서는 오랜 시간 연구돼 왔지만 그것에 대한 완전한 메커니즘은 모르고 있는 것이 사실”이라며 “이번 연구 역시 진화학적으로 알려진 쓴 맛에 대해서도 여러 가지 형태의 반응이 나타날 수 있음을 보여준 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 암세포의 확장과 전이에 결정적 역할을 하는 미세혈관을 찾고 항암치료 효과를 실시간으로 관찰할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 포스텍 창의IT융합공학과 김철홍 교수팀과 싱가포르 국립바이오이미징컨소시엄(SIBC) 공동연구진은 살아있는 조직의 미세혈관이나 세포의 움직임을 실시간 관찰할 수 있는 광음향현미경(PAM)을 개발했다고 19일 밝혔다. 이번 연구결과는 광학분야 국제학술지 ‘저널 오브 바이오포토닉스’ 최신호 표지논문으로 실렸다. 암세포는 성장하고 전이하기 위해 새로운 혈관을 만든다. 암세포가 만든 혈관은 정상 혈관과는 모양이 다르고 혈관 내 혈액도 암세포의 비정상적 대사기능으로 산소농도가 매우 낮다는 특징을 갖고 있다. 암세포가 만든 혈관을 찾는다면 이를 차단하는 각종 치료제의 효과도 즉시 알 수 있고 약물이 암에 어떤 영향을 미치는지도 상세히 파악할 수 있다. 문제는 살아있는 조직에서 극미세 모세혈관을 찾아내기는 쉽지 않다는 점이다. 연구팀은 광음향 효과에 주목했다. 광음향 효과는 수 나노초 길이의 짧은 빛을 물체에 조사하면 그 빛을 흡수한 물질이 미세한 초음파를 발생하는 현상이다. 연구팀은 이런 초음파를 영상화할 수 있는 PAM을 만들었다.특히 혈관은 빛에 매우 민감하기 때문에 PAM은 육안으로는 구분하기 어려운 작은 미세혈관까지 선명하게 관찰할 수 있다. 연구팀은 뇌종양을 유발시킨 생쥐에게 암세포와 연결된 신생 혈관을 억제하는 약물을 투여한 다음 광음향 영상기술을 이용해 관찰했다. 그 결과 약물에 의해 암세포가 만든 혈관이 억제되고 회복되는 모습을 정밀하게 관찰하는데 성공했다. 김철홍 교수는 “이번 연구결과는 약물의 효과를 검증할 수 있는 새로운 방법으로 암치료를 위한 신약개발에 큰 도움이 될 것”이라며 “우선 암이나 뇌종양 같은 다양한 질병의 보다 상세한 병리학적 분석이 가능해질 것으로 기대된다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

계절적 변화나 업무나 학업 스트레스로 인해 잠 못 이루는 사람들이 늘고 있다. 이 때문에 숙면을 유도한다는 스마트폰 어플리케이션이나 이부자리, 심지어는 풍수에 따른 침실의 위치 변경 등 다양한 방법들을 인터넷에서 찾아볼 수 있다. 최근에는 심적으로 안정감을 느끼게 해주는 일종의 백색소음인 ‘ASMR’도 사람들에게 인기이다. ‘자율 감각 쾌락반응’이라는 뜻을 갖고 있는 ASMR은 바람부는 소리, 연필로 글씨를 쓰는 소리, 바스락거리는 소리 같은 작은 소리로 주변의 거슬리는 소음을 없애주는 역할을 한다. 2016년 미국 내과학회에서는 만성 불면증 치료 가이드라인을 발표하고 불면증은 수면제가 아닌 인지행동치료 방법을 활용하도록 권고했다. 그 중 하나에 음악 청취가 포함돼 있다. 최근 영국 연구진이 실제로 수면장애를 치료하거나 숙면을 취하기 위해 음악을 듣는 사람이 많다는 설문조사 결과를 발표했다. 영국 셰필드대 음대, 런던대 심리학과, 링컨대 심리학부 공동연구팀은 수면 클리닉을 찾지 않는 일반인들 중에 숙면을 위해 음악을 이용하는 사람이 얼마나 되는지에 대한 설문조사를 실시하고 그 결과를 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 14일자에 발표했다. 이번 설문조사는 수면을 위해 음악을 사용하는 것과 관련한 최초의 조사이다. 많은 사람들이 음악은 수면 장애를 치유하는데 가장 저렴하고 약물중독성이 없는 수면보조제라고 생각하고 있고 실제 활용하는 것으로 알려져 있지만 얼마나 광범위하게 사용되고 어떤 음악을 수면장애 치유에 사용되는지 체계적인 자료가 부족하다. 이 때문에 수면장애와 음악사용의 상관관계를 파악하기 위해 이번 조사를 실시했다.연구팀은 영국에 거주하는 18세 이상 성인남녀를 대상으로 ‘잠 자기 위해 음악을 듣는가, 실제로 도움이 되는가‘에 대한 온라인 설문조사를 실시했다. 그 결과 응답자 651명 중 62%에 해당하는 545명이 경도 불면증이나 수면장애에 시달릴 때 음악을 들으면 도움이 된다고 답했다. 또 응답자들은 수면 장애가 없더라도 음악이 숙면을 취하는데 도움을 준다고 답했다. 이들은 음악이 수면을 방해하는 내부나 외부 자극을 차단한다고 생각했다. 응답자 중 403명은 현재 수면장애를 겪거나 겪었던 경험이 있는데 이 가운데 81.38%에 해당하는 328명이 1주일에 한 번이나 두 번 이상 음악을 들으면서 잠을 청한 적이 있다고 답했다. 거의 매일 듣는 사람도 50명에 이르는 것으로 나타났다. 또 잠을 청할 때 가장 많이 듣는 음악은 클래식(31.96%)로 나타났다. 그 다음으로는 록(10.82%)이 많았고 팝, 어쿼스틱, 재즈, 영화음악, 앰비언트뮤직(환경음악), 포크, 인스트루먼트, 인디음악, 명상음악, 메탈, 전자음악, 하우스뮤직 순으로 나타났다. 사이먼 듀런트 링컨대 심리학과 교수는 “이번 연구는 음악의 생리적, 심리적 효과에 대한 조사가 아니라 수면장애를 겪는 사람이 스스로 어떤 음악을 수면유도에 사용했는지 실제 도움이 됐는지에 대한 주관적 평가를 내린 것”이라며 “많은 사람들이 실제로 음악을 수면유도에 사용하고 있음을 이번 연구결과로 확인하게 된 만큼 어떻게 수면유도에 도움을 주는지에 대해 찾는 것이 후속 연구”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

찬바람이 불고 날씨가 건조해지면 면역력이 약한 아이들은 감기를 달고 사는 경우가 많다. 면역력이 약하면 성인들도 쉬이 피로해지고 각종 질병에 쉽게 걸린다. 스위스 연구진이 장내 세균의 부조화가 면역계의 기능장애를 유발시키고 활성산소를 많이 생산해 노화에도 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다. 스위스 로잔연방공과대(EPFL) 글로벌보건연구소 연구진은 장내 미생물의 부조화가 면역계 문제를 일으키고 이것이 활성산소 생성을 늘려 노화관련 증상을 촉진시키는 일련의 작동 메커니즘을 밝혀냈다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘면역학’ 13일자에 실렸다. 장내 미생물은 오늘날 생물학과 의학 분야 연구에서 가장 중요한 주제로 떠오르고 있다. 최근 발표된 연구결과들에 따르면 장에서 서식하는 여러 종류의 세균들이 면역 시스템을 비롯한 다양한 신체 기능에 영향을 미친다. 장내 미생물들은 모든 동물에 존재하는데 ‘공생’이라는 특정한 기능적 균형을 이루면서 살고 있다. 질병에 걸리거나 항생제나 약물을 과다복용할 경우 장내 미생물이 사라지거나 불균형을 이뤄 오히려 질병 감염 위험이 커지고 세포 수명이 짧아지는 등의 ‘공생 장애’ 상태가 발생할 수 있다. 이런 사실들이 알려지기는 했지만 장내 미생물이 건강에 어떻게 도움을 주거나 건강을 해치는지에 대해서는 명확히 알려지지 않았다. 연구팀은 장내 미생물과 면역계 사이의 신호전달과 관련이 있는 것으로 알려진 PGRP-SD라는 수용체 단백질에 주목하고 초파리를 이용해 실험했다. 연구팀은 초파리를 유전자 변형해 PGRP-SD 유전자를 완전히 제거했다. 이렇게 만들어진 돌연변이 파리는 일반 파리보다 수명이 짧고 장내 세균 중 젖산을 만들어 내는 박테리아가 비정상적으로 많아졌다는 것을 발견했다. 연구팀은 장내 미생물이 젖산을 과도하게 만들어 냄으로써 활성산소종 생성을 촉발시켜 세포를 파괴시키고 세포 노화를 촉진시킨다는 사실을 알게 됐다. 연구진은 반대로 PGRP-SD 유전자를 활성화시키면 면역력이 강화될 뿐만 아니라 심지어 파리의 수명이 늘어나는 것을 관찰했다. 브루노 르마이뜨 교수는 “이번 연구로 공생균과 숙주 사이에서 젖산균이 과도하게 만들어질 경우 세포 손상을 촉진시키는 활성산소도 증가한다는 것을 알 수 있었다”며 “초파리를 이용한 실험이지만 사람을 비롯한 포유류의 장에서도 비슷한 메커니즘이 작동될 것으로 보이며 이번 연구 결과를 바탕으로 나이와 관련된 질병을 막을 수 있는 새로운 치료법을 찾아낼 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

매주 1시간이라도 바벨이나 덤벨을 들어올리는 근력운동을 하면 심장마비와 뇌졸중 등 심혈관계 질환이 생길 위험을 70%까지 줄일 수 있다는 연구결과가 나왔다. 미국 아이오와주립대 신체운동학과 이덕철 부교수(박사)가 이끄는 연구팀이 성인남녀 약 1만3000명을 대상으로 근력운동과 심혈관계 질환 사이의 관계를 분석해 이 같은 결론에 이르렀다고 국제학술지 ‘스포츠·운동에 관한 의학·과학’(Medicine and Science in Sports and Exercise) 최신호에 발표했다. 이에 대해 이덕철 박사는 “사람들은 근력운동 시간을 늘려야만 한다고 생각할 수 있지만, 5분도 채 걸리지 않는 벤치프레스를 두 세트만 할 수 있다면 혜택을 얻을 수 있다”고 설명했다. 이 박사에 따르면, 근육은 열량(칼로리)을 태우는 일종의 발전소로 근육을 만들면 뼈와 관절의 움직임을 돕기도 하지만 신진대사를 활발하게 해주는 이점도 있다. 또한 그는 “근육을 만들 때 유산소 운동을 하지 않더라도 더 많은 근육이 생기면 더 많은 에너지를 소모할 수 있다”면서 “그러면 비만을 예방할 뿐만 아니라 다양한 건강 효과에 장기적인 혜택을 주는 데 도움이 된다”고 말했다. 비록 이번 연구는 체육관에서 근력운동을 하는 사람들을 대상으로 한 것이지만, 이 박사는 심혈관계 건강에 혜택을 주려면 체육관에 갈 필요는 없다고 말한다. 그는 “어떤 근력운동을 하더라도 근육에 걸리는 저항력을 높이는 게 관건”이라면서 “덤벨 대신 무거운 쇼핑백을 들거나 마당에서 땅을 파더라도 근육은 그 차이를 알지 못한다”고 설명했다. 또한 연구팀은 근력운동과 대사증후군의 관계도 조사했다. 그 결과, 1주일에 1시간 미만 근력운동을 하면 대사증후군 위험을 29% 낮추는 것으로 나타났다. 이밖에도 이 같은 운동은 콜레스테롤이 높아지는 위험도 32% 낮추는 것으로 확인됐다. 하지만 연구팀은 근력운동을 일상에서 제대로 하는 것이 어렵다는 점을 인정한다. 즉 근육에 부하를 주기 위해서는 다양한 근력운동을 해야 하는데 그러려면 체육관에 다녀야하기 때문이다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 마약중독 치료제와 항암제로 사용할 수 있는 천연물을 인공적으로 합성하는데 성공해 주목받고 있다. 카이스트 화학과 한순규 교수팀은 항암제를 만들 때 쓰이는 ‘카타란틴’을 다양한 화학반응과정을 거쳐 마약중독 치료와 암치료에 활용할 수 있는 치료제 후보물질을 만들어 내고 화학분야 국제학술지 ‘켐’ 15일자에 발표했다. 천연물질에서 추출한 이보가 알칼로이드는 마약중독 치료제로 활용성이 높다는 평가를 받았고 이를 변형시키면 림프종 치료에 활용되는 ‘빈블라스틴’이라는 항암제를 만들 수 있다. 문제는 이보가 알칼로이드를 추출하기 위해 여러 단계의 화학반응을 거치면 합성효율이 낮아진다는 것이다. 연구팀은 비소세포폐암, 진행성 유방암 치료제인 ‘나벨빈’을 만드는 공업용 원료인 카타란틴에 산화반응과 분자재배열을 통해 구조를 변형시켜 ‘이보가 알칼로이드’와 유사한 물질을 합성하고 ‘포스트 이보가 알칼로이드’라고 이름을 붙였다. 연구팀이 이번에 합성한 물질은 타버틴진, 보아틴진, 디피닌B로 타버틴진을 제외한 두 물질은 이번에 세계 최초로 합성에 성공했다. 특히 디피닌B는 화학계에서 30년 이상 합성을 시도했지만 실패해 ‘난공불락의 천연물질’로 불려져 왔다. 한순규 교수는 “이번 연구는 그동안 여러 연구자들이 오랫동안 합성을 시도했지만 실패한 천연물질을 만들어냈다는데 큰 의미가 있다”며 “이들 물질을 활용해 다양한 항암제, 마약중독 치료제 후보물질을 합성할 수 있게 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 반지나 반창고 형태로 심장미바, 심근경색 등의 사전 징후를 미리 알아차릴 수 있는 센서를 개발했다. 카이스트 전기전자공학부 유승협, 유회준 교수 공동연구팀은 유기발광다이오드(OLED)와 유기포토다이오드(OPD)를 이용해 매우 적은 전력으로도 작동이 가능한 심박 및 산소포화도 센서를 만들었다고 12일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 9일자(현지시간)에 실렸다. 심박이나 산소포화도 센서는 심장박동과 혈액 내 산소와 결합한 헤모글로빈 농도를 측정하는 기기로 건강상태를 파악하는데 가장 중요한 생체 신호 중 하나이다. 일반적으로 LED와 포토다이오드를 이용해 만들어 병원용에서 운용하는 기기 뿐만 아니라 스마트 워치 같은 웨어러블 기기에도 손쉽게 탑재할 수 있다. 그렇지만 소형화하면서 배터리 용량이 제한적이고 심박과 산소포화도를 측정하기 위해서는 강한 빛이 필요한데 이 역시 전력소모가 많아 장시간 모니터링이 불가능하다는 단점이 있다. 연구팀은 OPD가 OLED를 둥글게 감싸는 형태로 만들어 강한 빛을 집중시킬 수 있도록 했다. 이 같은 방법으로 평균 소비전력은 0.03밀리와트(㎽)만으로도 작동되는 것이 확인됐다. 이 같은 사용전력은 OLED와 OPD가 일렬로 배치된 기존 센서의 수 십 분의 1에 해당되는 것으로 24시간 작동시키더라도 1밀리와트시(㎽h)가 되지 않는다. 낮은 전력소모라는 장점 이외에도 유연하기 때문에 소형화가 가능해 스마트 워치는 물론 무선이어폰, 스마트반지, 인체 부착형 패치 등 다양한 웨어러블 기기에 구현시킬 수 있다.유승협 교수는 “이번에 개발한 기술은 적은 전력으로 생체 신호를 지속적으로 모니터링해 건강 이상신호를 빠르게 파악할 수 있어 다양한 웨어러블 기기에 적용할 수 있을 것”이라며 “건강보건 빅데이터와 연동시킬 경우 생체신호의 특정 패턴과 질병간 상호관계도 파악하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

기초과학연구원(IBS) 소속 외국인 부부연구자가 암세포가 다른 조직으로 전이할 때 메커니즘을 수학적으로 풀어내 주목받고 있다. 주인공은 IBS 첨단연성물질연구단 바르토슈 그쥐보프스키 그룹리더와 크리스티아나 칸델 그쥐보프스카 연구위원. 이들은 울산과학기술원(UNIST)에서 자연과학부 특훈교수와 생명과학부 겸임교수로 재직 중이다. 이들은 미국 노스웨스턴대, 텍사스대 MD앤더슨 암센터, 네덜란드 라드바우드대 의대, 폴란드 국립과학원 분자물리학연구소, 아담미치키에비치 대학, 일본 아이치공과대 국제공동연구팀은 전이 암세포가 하이에나, 늑대, 표범 같은 포식자가 먹이를 찾을 때처럼 움직이는 ‘레비워크’ 방식으로 움직인다는 사실을 통계적으로 규명했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 실렸다. 레비 워크(Levy walk)는 포식자가 먹이를 찾을 때 무작위로 움직이는 것 같지만 한 지역에서 짧은 이동을 여러 번 한 다음 다른 먼 지역으로 이동한다는 것인데 이 규칙성을 처음 밝혀낸 프랑스 수학자 폴 레비의 이름을 딴 것이다. 실제로 상어가 먹잇감을 잡을 때나 꿀벌이 꿀을 찾아다닐 때도 이런 레비 워크 패턴을 따라 움직이는 것으로 알려졌다. 전이 암세포는 전이되지 않는 암세포에 비해 빠르게 확산되고 방향성이 있을 것으로 알려져 있었지만 정확히 어떤 형태로 이동하는지 파악하기가 쉽지 않았다. 연구팀은 전이암세포를 이용한 실험을 기존 2차원에서 실시하던 연구방법과는 달리 1차원으로 단순화시켰다. 연구팀은 세포가 앞뒤로 움직일 수 있는 선을 유리 평면에 만든 다음 전립선암, 유방암, 피부암의 전이세포와 비전이세포 총 6종류의 세포를 16시간 동안 추적 조사했다. 연구팀은 이런 방식으로 세포당 5000~2만개의 위치 데이터를 얻을 수 있었다. 이 데이터를 수학적 모델에 적용해 분석한 결과 전이 암세포는 비전이암세포와 달리 레비워크 방식으로 움직인다는 사실을 확인했다.연구팀은 실제 생체 내에 있는 암세포에서도 레비워크 방식으로 움직이는지 확인하기 위해 생쥐에게 피부암인 흑색종을 유발시킨 다음 고해상도 현미경을 이용해 전이 암세포와 비전이 암세포의 이동을 관찰했다. 그 결과 전이 암세포는 생체 내에서도 레비워크 방식으로 움직이는 것을 재확인할 수 있었다. 생물학 실험을 맡은 그쥐보프스카 연구위원은 “이번 연구결과로 비전이 암세포는 확산운동을 하지만 전이 암세포는 레비워크 방식으로 움직여 다른 조직으로 정확히 이동해 암세포를 확산시킨다는 것을 확인했다”고 설명했다. 교신저자로 이번 연구를 총괄한 그쥐보프스키 교수는 “세포 움직임을 수정하는 RNA 기술과 이를 관찰하는 통계물리학을 결합시켜 세포를 조정할 수 있는 때가 올 것”이라며 “이번 연구는 암 전이의 원리를 이론적으로 밝혀냄으로써 전이를 막는 기술 개발에 도움이 될 것으로 보인다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

DGIST(대구경북과학기술원) 뇌인지과학전공 김규형 교수팀이 공복과 포만 상태의 동물 행동 변화 메커니즘을 규명했다. DGIST는 섭식 상태는 동물 행동변화를 일으키는 중요 요인이지만 이제까지 감각기관 내 어떤 신경전달물질이 행동변화를 끌어내는지 구체적으로 알려지지 않았다고 8일 밝혔다. 김 교수팀은 신경회로 구조가 이미 밝혀진 예쁜꼬마선충을 연구에 이용했다. 예쁜꼬마선충이 페로몬을 감지할 때 인슐린 수용체(DAF-2)가 신경전달 물질량을 조절해 회피행동이 일어나는 특성을 응용해 공복과 포만 상태가 일으키는 행동변화 체계를 밝혀냈다. 이 연구로 당뇨병 같은 인슐린 대사증후군 환자의 감각기관 이상 증상 원인 규명과 치료에 한 걸음 더 나아갈 것으로 기대된다고 연구팀은 설명했다. 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘엠보 저널’에 실렸다. DGIST 뇌인지과학전공 유인선 박사와 한국기초과학지원연구원 전자현미경연구부 허양훈 박사 연구팀이 공동 참여했다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

건강 회복을 비롯해 다양한 이유로 다이어트를 시도하는 사람들이 많다. 여러 종류의 다이어트 방법이 있지만 최선의 방법은 운동과 함께 식이조절을 하는 것이다. 그렇지만 여전히 많은 사람들이 시도하는 다이어트는 무작정 굶는 것이다. 굶는 다이어트를 해본 사람들이라면 알겠지만 2~3끼만 건너 뛰더라도 신경이 날카로와지기 십상이다. 실제 다이어트 체험기들에는 굶다가 신경질이 나서 결국 폭식을 했다는 웃지못할 사연들도 상당수 발견된다. 사람 뿐만 아니라 다른 동물들도 공복 상태에 놓이면 신경이 날카로와지고 특정 행동의 빈도가 증가하게 된다. 동물의 섭식상태가 어떻게 행동변화를 일으키는지 정확히 알려지지 않았다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌인지과학전공 김규형 교수팀은 동물이 배가 고프거나 포만감을 느낄 때 보이는 행동변화의 메커니즘을 분자단위에서 분석하는데 성공했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘엠보’에 실렸다. 연구팀은 생물학 분야 실험에서 많이 사용되는 예쁜꼬마선충이라는 동물을 이용했다. 예쁜꼬마선충은 특정 페로몬을 감지할 때 회피행동을 보이기 때문에 연구팀은 이를 이용해 포만, 공복 상태의 행동변화를 관찰했다. 연구팀은 예쁜꼬마선충이 공복상태에서 회피행동이 증가하는 것을 관찰했다. 인슐린수용체가 페로몬을 감지하는 감각신경에서 하부 신경으로 전달되는 신경전달물질량을 조절해 회피행동을 증가시키는 것을 확인했다. 연구팀은 이와 함께 예쁜꼬마선충에서 인슐린과 비슷한 작용을 하는 펩타이드가 페로몬 감지 감각신경의 기능을 제어한다는 사실도 확인했다. 공복 여부에 따라 이 펩타이드가 분비되는 양이 조절되면서 동물의 행동 변화에 영향을 준다는 설명이다. 김규형 교수는 “이번 연구는 동물의 섭식상태와 감각신경 사이 상호작용이 어떤 방식으로 이뤄지는지를 밝혀내고 이것이 동물의 생존능력 증가에 영향을 미칠 수 있음을 보여줬다”며 “인슐린 분비가 감각신경의 시냅스 전달을 조절한다는 이번 연구결과를 응용하면 대사증후군 환자들의 발병 초기에 나타나는 감각기관 이상 증상 원인을 찾고 치료하는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

●물속 세균 잡는 친환경 항균물질 개발 한국과학기술연구원(KIST) 환경복지연구단 김병찬 박사와 물자원순환연구단 홍석원 박사 공동연구팀은 포도당 산화효소와 이산화티타늄을 결합한 친환경 항균 복합체를 개발해 물속 세균을 효과적으로 차단할 수 있게 됐다고 7일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘응용 촉매B: 환경’ 최신호에 실렸다. 이번에 개발된 기술은 세균이 좋아하는 포도당으로 세균들을 끌어들인 다음 이산화티타늄 촉매가 만들어 내는 활성산소를 이용해 세균을 제거하는 방식이다. ●슈퍼컴퓨터 5호기 본격 가동 한국과학기술정보연구원(KISTI)은 7일 대전 본원에서 국가초고성능컴퓨터(슈퍼컴퓨터) 도입 30주년 기념식과 함께 슈퍼컴퓨터 5호기 ‘누리온’ 개통식을 열었다. 개인용 PC 약 2만대에 해당하는 성능을 갖고 있는 누리온은 지난 6월 국제슈퍼컴퓨터학회에서 발표한 슈퍼컴퓨터 글로벌 톱500에서 11위를 차지했다. 다음달 3일부터 정식서비스를 시작하는 누리온은 기존에 하지 못했던 우주의 기원, 자연재해 예측, 난치병 치료제 개발, 교통 문제 해결, 고성능 나노소자 개발 같은 기초연구 및 사회 문제 해결은 물론 기업의 신제품 개발과 시장 분석에도 활용될 예정이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

매일 아침 진한 커피 한 잔을 마시는 습관이 치매 예방에 도움이 될 수 있을지도 모른다고 과학자들이 주장하고 나섰다. 캐나다 크렘빌 뇌연구소 연구진은 커피콩을 볶는 과정에서 치매 발병에 영향을 주는 단백질의 응집을 막는 화합물 ‘페닐인단’의 방출이 유도된다는 사실을 발견했다고 국제학술지 ‘프론티어스 인 뉴로사이언스’(Frontiers in Neuroscience) 최신호(12일자)에 발표했다. 이는 지금까지 커피와 치매 예방의 관계가 커피 속 성분이라기 보다는 원두를 볶는 과정에서 나오는 성분 때문이라는 것. 알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 치매는 베타아밀로이드와 타우 같은 단백질이 뉴런(뇌 신경세포) 사이에서 응집돼 생긴다. 즉 이런 단백질의 응집을 막으면 치매 예방에 도움이 될 수 있다는 말이다. 연구에 참여한 연구소의 공동책임자 도널드 위버 박사는 “커피 소비는 알츠하이머병과 파킨슨병의 발병 위험 감소와 관련이 있는 듯하다”면서 “그렇지만 우리는 왜 그런지, 어떤 화합물이 관계하고 있는지 그리고 어떻게 노화 관련 인지기능 저하를 막는 데 영향을 줄 수 있는지를 알고자 했다”고 말했다. 연구진은 이 연구에서 커피콩을 살짝 볶은 라이트 로스팅, 오래 볶은 다크 로스팅, 그리고 오래 볶았지만 카페인을 제거한 디카페인이라는 세 종류의 커피로 나눠 페닐인단 수치를 측정했다. 그 결과, 커피콩이 더 많이 볶아질수록 페닐인단 수치가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 카페인을 제거한 디카페인 커피 경우에도 마찬가지였다. 위버 박사는 “페닐인단이 알츠하이머병과 파킨슨병을 일으키는 단백질들과 어떻게 상호작용하는지를 연구한 경우는 이번이 처음”이라면서 “다음은 이런 화합물이 얼마나 이로운지 그리고 이런 물질이 혈류로 들어갈 수 있는지 또는 혈뇌장벽을 넘을 능력이 있는지를 조사하는 것”이라고 말했다. 또 연구진은 “이번 결과는 커피가 어떤 식으로든 치매를 치료하거나 분명히 예방하는 것을 보여준 것은 아니지만, 아침에 진한 커피 한 잔을 하는 것이 건강에 나쁘지는 않을 것”이라고 말했다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 전류가 흐르지 않는 부도체인 섬유를 이용해 생체연료전지를 만들어 인공심장이나 신경자극기를 구동시킬 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 고려대 화공생명공학과 조진한 교수와 미국 조지아공대(조지아텍) 기계공학과 이승우 교수 공동연구팀이 면섬유에 금속 나노입자를 코팅한 다음 생체 효소를 넣어 몸 속에서도 부작용 없이 작동할 수 있는 생체연료전지를 개발했다고 6일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호(10월 26일자)에 실렸다. 생체연료전지는 전지의 촉매를 생체효소로 대체하고 포도당이 산화할 때 만들어지는 전자를 이용해 전력을 생산한다. 몸 속에서도 전력을 만들어 낼 수 있기 때문에 인체 삽입형 의료기기의 에너지 공급장치로 주목받고 있다.그러나 지금까지 나온 생체연료전지는 전기전도도가 우수한 탄소나노튜브로 만들어지고 있지만 효소로 코팅하기가 어렵고 금속보다 전기전도도는 낮고 유연성이 떨어진다는 단점이 있다. 연구팀은 면섬유 표면에 금속 성분인 금 나노입자를 균일하게 코팅해 섬유의 다공성 표면을 유지하면서도 높은 전기 전도도를 갖는 고성능 생체연료전지 전극을 개발했다. 또 연구진은 단분자 리간드 치환 층상자기조립법이라는 나노제조기술을 활용해 금속 나노입자간 거리를 최소화해 전극 내부 저항을 낮추는 한편 전자전달 효율을 높여 기존 생체연료전지보다 전력생산 성능을 향상시킬 수 있었다. 이번 기술은 전지에 흔히 포함되는 전해질 분리막이 필요 없을 뿐만 아니라 면섬유를 이용했기 때문에 소형화도 가능하고 소형화할 수 있기 때문에 심장 기능정지 시 사용하는 페이스메이커, 신경자극기 같은 체내 삽입형 의료기기 전력공급원으로 활용도가 높을 것으로 연구진은 전망했다. 조진한 고려대 교수는 “이번에 개발한 생체연료전지는 섬유를 전극으로 활용한 최초의 사례로 기존에 나온 생체연료전지보다 전력생성 성능이 우수하다는 장점이 있다”며 “특히 전극이 유연하고 효율과 안정성도 우수해 웨어러블 기기나 인체 삽입형 전자기기에 자유롭게 사용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 3D프린팅 기술을 이용해 실제와 똑같은 기능을 하는 근육세포를 만드는데 성공했다. 성균관대 바이오메카트로닉스학과 김근형 교수팀은 살아있는 생체 세포와 전기유체공정에 적합한 바이오잉크를 이용해 인공 근육세포를 만들었다고 5일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘스몰’ 최신호 표지논문으로 실렸다. 조직재생공학은 인체 내 질병이 발생해 문제가 생긴 조직에 3차원(3D) 지지체를 삽입해 재생효과를 높이는 분야이다. 특히 최근에는 3D프린팅 기술의 발달로 살아있는 세포와 하이드로겔을 혼합한 바이오잉크를 이용한 3D세포프린팅 공정이 사용되고 있다. 세포프린팅 공정은 높은 가공성과 생체적합성이 뛰어나다는 장점이 있지만 세포가 무작위로 성장해 실제 생체에 삽입이 어렵다는 단점이 있다. 이에 연구팀은 근육세포가 자라는 방향을 제어할 수 있도록 하는 전기유체공정을 개발했다. 생체 친화적인 하이드로겔에 가공성이 우수한 폴리에틸렌옥사이드(PEO)라는 물질을 첨가한 바이오잉크를 만들어 전기장을 가해 미세한 패턴을 갖고 한 방향으로 자라는 섬유다발을 만들었다.기존 전기유체공정에서 만들어지는 인공근육세포는 세포가 사멸되는 문제가 있었는데 이번에 개발된 나노근섬유는 초기 세포생존률이 90%를 넘는 것으로 확인됐다. 또 기존 3D세포프린팅 공정보다 세포배열과 분화 등 세포활동이 3배 정도 향상돼 실제와 비슷하게 작동하는 것으로 알려졌다. 김근형 교수는 “이번 연구는 전기유체공정을 이용해 세포가 포함된 나노섬유를 배열시킨 첫 사례로 세포 방향성을 유도하는데 유용한 공정이다”라며 “인체 조직은 다양하게 배열돼 있는데 방향성을 갖춰 조직을 재생하는데 적용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

전 세계 성인이 1대씩은 갖고 있다는 휴대전화가 남성에게 특히 유해하다는 사실이 밝혀졌다. 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립독성학프로그램(NPT) 연구진에 따르면 2G, 3G 휴대전화에서 특히 많이 발생하는 라디오파 방사선(RFR)에 지속적으로 노출된 수컷 집쥐(rat)의 경우 심장암이 발생할 수 있다는 명백한 증거가 발견됐다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 1999년 미국 식품의약청(FDA)으로부터 의뢰받은 휴대전화 전자파 유해성에 여부에 대한 실험 보고서이다. 이번 연구결과는 지난 2월 연구결과 초안이 나온 뒤 3월 외부 과학자의 검토를 거쳐 이번에 발표된 것이다. 이번 연구 역시 생쥐 같은 설치류 동물에 대한 휴대전화 전자파 유해성을 입증하기는 했지만 인체 유해성에 대해서는 명확히 언급하고 있지 않아 논란이 끊이지 않을 것으로 예상된다. 연구팀은 RFR에 대한 실험을 위해 특별한 형태의 실험 챔버에 넣은 뒤 암컷 집쥐와 생쥐는 물론 수컷 집쥐, 생쥐를 대상으로 했다. RFR은 10분 간격으로 매일 9시간 이상 2년 이상 노출시켰다. RFR 강도는 집쥐의 경우는 1㎏당 1.5~6W(와트), 생쥐는 1㎏당 2.5~10W으로 정했다. 임신한 암컷 생쥐와 집쥐에게도 똑같은 정도의 RFR을 노출시켜 태아에 대한 영향도 살펴봤다. 그 결과 암컷들에 대해서는 특별한 영향이 나타나지 않았지만 수컷 집쥐에 대해서는 심장암은 확실히 나타났으며 뇌와 부신쪽에서도 종양이 유발시킬 수 있다는 것이 확인됐다. 그런데 연구에서는 의외로 수컷 생쥐와 집쥐들이 전자파에 노출되면서 늙은 수컷 쥐들에게서 만성신장질환 증상이 줄어들고 수명이 늘어나는 것도 관찰됐다. 이번 연구에는 현재 많이 활용되는 와이파이나 4G에서 나오는 RFR과 앞으로 사용될 5G에 대한 RFR에 대한 것은 제외돼 있다. 또 이번 연구에서는 암 유발 여부만 관찰됐지만 DNA 손상 같은 세포손상에 대해서는 추가적 연구가 필요하다고 연구진은 지적했다. NTP 선임연구원 존 부처 박사는 “이번 연구에 사용된 노출은 휴대전화를 사용할 때 인간이 경험하는 노출과 직접 비교하기 어렵다는 문제가 있어 연구결과의 의미에 대해 확실히 언급하기 어려운 것이 사실”이라면서 “실험에 동원된 집쥐와 생쥐는 온몸에 고주파 복사의 영향을 받았지만 사람은 휴대전화를 귀에 대고 있거나 주머니에 넣고 있기 때문에 일부 조직에만 영향을 미칠 수 있다는 것을 고려하는 것이 필요하다”고 설명했다.부처 박사는 “이번 연구에서 2G와 3G 네트워크를 활용한 것은 연구를 시작하던 당시 사용 표준이었기 때문”이라며 “현재까지는 RFR에 노출된 동물의 건강 영향에 대한 가장 포괄적 연구결과라는 것은 확실하며 고주파 방사선이 종양을 유발하는 원인이라는 점에 대해서는 외부 전문가들 모두 동의했다”고 강조했다. 한편 지난해 12월 미국 연구진은 18세 이상 임산부 913명을 대상으로 와이파이에서 방출되는 자기장 비이온화 방사선 노출이 지나치면 유산위험을 높인다는 연구결과를 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호에 발표했다. 휴대전화의 전자파가 남성의 정자 감소에도 심각한 영향을 미쳐 불임의 원인이 될 수 있다고 연구결과도 발표됐다. 이에 전문가들은 잠깐 동안 휴대전화를 사용하는 것은 문제가 없지만 오랜 시간 통화할 경우는 이어폰이나 휴대전화의 전자파 영향을 최소화할 수 있는 방법을 찾아야 한다고 조언했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

직화구이는 고기나 생선, 야채 등 식재료를 불에 직접 구워 먹는 조리방식이다. 불과 식재료만 있으면 재료 본연의 맛과 풍미를 느낄 수 있다는 장점 때문에 최근에는 직화구이를 앞세운 요리점들이 많이 눈에 띄기도 한다. 최근 국내 연구진이 직화구이 방식으로 금속산화물 박막을 짧은 시간에 구워내 간단하게 고성능 태양전지를 만드는 방식을 개발해 화제가 되고 있다. 성균관대 화학공학·고분자공학부 김정규 교수와 연세대 화공생명공학과 박종혁 교수, 미국 스탠포드대 공동연구팀은 급속 불꽃 연소공정으로 금속산화물 도핑해 페로브스카이트 태양전지를 만드는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료 과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’ 최신호에 실렸다. 페로브스카이트 태양전지는 이산화티타늄 같은 금속산화물을 전자 수송에 이용하기 때문에 실리콘 기반 태양전지보다 효율이 높아 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 연구팀은 양념한 음식을 불에 빠르게 조리하는 직화구이처럼 전이금속을 고루 분포시켜놓은 이산화티타늄 박막을 불꽃에 수 십 초 이내에 빠르게 구워내 도핑하는 기술을 개발했다. 물론 기존에도 열을 이용해 도핑하는 방법이 있기는 하지만 550도 미만의 온도에서 공기를 순환시키는 대류 방식으로 처리하기 때문에 가열과 냉각 속도가 느려 공정 자체 시간이 5시간 이상 걸리고 균일한 도핑에 한계가 있다. 연구팀이 활용한 불꽃 직화 공정은 1000도 이상 고온에서 수 밀리 초(1000분의 1초) 단위로 열을 직접 가하는 방식이다. 실제로 연구팀은 불꽃 직화 방식으로 150나노미터 두께와 50나노미터 두께의 이산화티타늄 박막을 도핑하는데 성공했다. 5시간 이상 소모되는 도핑공정시간도 1분 이내로 단축했을 뿐만 아니라 소자의 광전변환효율과 안정성도 높아진 것이 확인됐다. 김정규 성균관대 교수는 “이번 기술은 직화구이 요리방법처럼 수 십 초 이내에 불꽃에 넣었다가 빼기만 해도 금속산화물을 손쉽게 도핑할 수 있다는 것이 핵심”이라며 “태양전지 뿐만 아니라 금속산화물 소재를 사용하는 광촉매, 반도체, 디스플레이 등에 폭넓게 적용해 짧은 시간에 우수한 성능을 낼 수 있는 소자 제작 연구를 진행할 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

갑자기 날씨가 추워지거나 더워지면 냉난방기 사용이 늘어난다. 문제는 갑작스러운 냉난방기 사용으로 인해 국가적으로는 전력공급에 차질이 생기거나 개별 사용자들에게는 전기료 걱정이 앞서게 된다. 프랑스와 한국 연구진이 전력 사용을 최소화할 수 있는 친환경 냉난방 장치를 개발해 주목받고 있다. 프랑스 고등사범대, 파리 과학인문대학(PSL대), 몽펠리에대, 파리 샤클레대와 한국화학연구원 CCP융합연구단 공동연구팀은 전력을 거의 사용하지 않아도 되는 친환경 냉난방기용 흡착제를 개발하는데 성공했다고 1일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학 및 에너지 분야 국제학술지 ‘네이처 에너지’ 최신호에 실렸다. 일반적으로 많이 사용되는 냉난방기는 전기로 작동하는 에어컨이나 전기히트펌프이다. 전기히트펌프는 전기모터로 압축기를 작동시켜 냉난방을 하는 장치이다. 문제는 이들 냉난방기는 전력피크나 냉매로 인한 환경 파괴 등의 문제를 일으킬 수 있다. 이 때문에 많은 연구자들이 전기를 거의 사용하지 않고 물과 흡착제, 재생열을 이용해 작동시킬 수 있는 흡착식 냉난방기에 주목하고 있다. 흡착식 냉난방기는 물이 수증기로 증발할 때 주변의 열을 빼앗는 원리로 냉방을 하고 수증기가 물로 응축될 때 열을 방출해 난방을 시킨다. 흡착식 냉난방기는 이름에서도 알수 있듯이 수분을 빨아들이거나 내뱉는 흡착제가 핵심소재다. 문제는 지금까지 나온 실리카겔이나 제올라이트 흡착제는 수분 흡착용량이 작고 다시 사용하는 과정이 복잡하다는 점이다. 연구팀은 지르코늄을 활용해 공극이 많은 다공성 금속-유기 골격체를 개발했다. 이번에 개발한 흡착제는 물을 잘 빨아들이는 친수성과 물을 거부하는 소수성을 동시에 갖고 있기 때문에 기존 흡착식 냉난방기보다 냉방시 수분 흡착력과 저온 재생능력이 우수하다는 평가다.연구팀에 따르면 기존 제올라이트 흡착제보다 24% 이상 효율이 우수하고 흡착용량도 실리카겔 흡착제보다 2배 이상 크고 70도 이하의 온도에서도 수분을 쉽게 제거할 수 있다. 또 황산이나 염산 같은 산성물질에 노출되도 구조 손상이 없고 기계적 강도도 우수하다. 이번에 개발한 흡착제를 흡착식 냉난방기에 적용하면 전력을 현재 전기식 에어컨 5% 미만으로 사용할 수 있는 것으로 분석됐다. 난방기로 구동시킬 때도 마찬가지인 것으로 조사됐다. 장종산 화학연 박사는 “이번 기술은 흡착식 냉난방과 함께 수분제어용 에너지 절약형 흡착제, 기체 분리 및 정제용 멤브레인, 건물 공조기, 제습냉방기, 에너지 절약형 제습기 등 다양하게 쓸 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 암 세포까지 항암제를 손실없이 갖고 이동한 뒤 정확히 치료하는 일종의 ‘나노 항암제 폭탄’ 기술을 개발했다. 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 유자형, 김채규 교수와 생명과학부 강세병 교수 공동연구팀은 항암제를 암세포까지 손실없이 이동시켜 정확히 치료할 수 있는 약물 전달체 플랫폼 기술을 개발했다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 1일자에 실렸다. 약물 전달체는 치료제를 담아 표적으로 삼은 세포에 전달하는 물질이다. 나노기술을 이용한 약물 전달체는 지금까지도 많이 개발됐지만 실제 치료효과는 기대만큼 크지 않았다. 나노 약물 전달체를 암이 생긴 생쥐에게 주사했을 때 100개 중 7개 정도만 암세포로 도달한다는 연구결과들이 보고된 것만 봐도 알 수 있다. 이런 낮은 효율은 ‘단백질 코로나 현상’ 때문이다. 단백질 코로나 물질은 일단 나노 전달체를 주입하면 몸 속에 있는 수많은 단백질이 약물 전달체에 달라붙으면서 움직임이 둔해져 암세포에 도달하기도 어렵고 도달한 다음에도 약물을 내보내기 어려워지고 심지어는 다른 정상적인 조직에 영향을 미쳐 독성이 생기는 부작용까지 보이기도 한다. 연구팀은 체내 다른 단백질들과는 상호작용을 하지 않는 부분과 특정 유전자 서열에 따라 달라 붇는 기능성 부분으로 이뤄지는 재조합 단백질을 만들었다. 항암 나노입자를 이 재조합 단백질로 둘러싸 다른 단백질과는 결합하지 않는 대신 암 조직까지 정확히 찾아갈 수 있도록 한 것이다.연구팀은 실제 생체환경에서도 작동하는지 알아보기 위해 생체와 유사한 실험환경을 만들어 재조합 단백질 결합 나노항암제를 담가두고 관찰하면서 컴퓨터 시뮬레이션으로 분석했다. 그 결과 단백질 보호막이 외부 단백질을 효과적으로 막아 기존 나노항암제보다 효율이 10배 이상 높아진 것으로 확인됐다. 이와 함께 암을 유발시킨 생쥐에게 새로운 나노단백질 항암제 폭탄을 주입한 결과 기존 약물 전달체보다 암세포를 더 잘 공격하면서도 나노물질이 정상 조직에 쌓여 드러내는 ‘나노 독성’도 적은 것으로 밝혀졌다. 유자형 자연과학부 교수는 “이번 연구결과는 새로운 포적 지향형 약물 전달 시스템 원천기술을 확보했다는 의미를 갖고 암 치료 뿐만 아니라 다양한 질병의 진단과 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”며 “앞으로 재조합 단백질 설계를 다르게 하며 다양한 역할을 수행할 플랫폼을 개발할 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난 9월 세계보건기구(WHO), 유니세프, 유엔 공동으로 ‘2018 아동 사망률의 수준과 경향성’이란 제목의 보고서를 발표했습니다. 보고서에 따르면 지난해 전 세계 15세 이하 아동 630만명이 사망했으며 이 중 540만명은 5세 이하의 영유아였다고 합니다. 5초에 1명꼴로 숨을 거둔 것인데 치료나 예방이 가능한 폐렴, 말라리아, 설사병, 임신 중 합병증 등이 사망의 주요 원인이었습니다.5세 이하 아동 사망률의 절반은 아프리카 사하라 사막 남부 지역이, 30%는 남아시아 지역이 차지했다고 합니다. 선진국들의 5세 이하 아동 사망률은 185명 중 1명인데 남아프리카 지역에서는 13명 중 1명꼴로 일어나는 흔한 일이라는 통계도 있었습니다. 아동 사망률이 높은 지역들은 출생신고도 제대로 되고 있지 않는 경우가 많아 실제 사망률은 더 높을 것이라고 보건학자들은 보고 있습니다. 저소득 국가의 아동들에 대해 예방접종, 깨끗한 물 제공, 최소 기준의 영양분 제공 등 조치가 취해지지 않을 경우 2030년까지 5세 이하 아동 5600만명이 사망할 수 있다고 WHO는 전망하기까지 했습니다. 이런 가운데 영국 런던 퀸메리대 1차진료·공중보건센터, 요크대 사회학과, 임페리얼칼리지 공중보건대, 런던 위생·열대의학 대학원 공동연구팀이 한 국가의 ‘성 평등’(Gender equality) 수준이 5세 이하 소녀들의 사망률과 밀접한 연관성을 갖는다는 연구결과를 영국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘BMJ 국제보건학’ 31일자에 발표했습니다. 성 불평등이 심할수록 아동 사망률이 높다는 것은 잘 알려져 있었지만 성 불평등에 따른 성별 영아 사망률에 대해서는 보고된 바 없었습니다. 연구팀은 성 불평등과 아동 사망률의 관계를 보기 위해 유니세프 데이터베이스에서 추출한 2015년 기준 195개국의 ‘5세 이하 성별 사망률’, ‘국가별 성비’와 유엔개발계획(UNDP)에서 발표하는 성 불평등지수(GII)를 비교분석했습니다. GII는 국가별로 천차만별인데 스위스가 가장 낮고(0.040) 중동의 예멘(0,767)이 가장 높은 것으로 알려져 있습니다. 분석 결과에 따르면 전반적으로 5세 이하 남자아이들의 사망률이 여자아이들보다 약간 높은 것으로 나타납니다. 이는 생물학적으로 여성이 남성보다 생존력이 강하기 때문이라고 합니다. 그런데 GII를 대입하게 되면 GII가 높은 나라일수록 소녀 사망률이 높게 나타나 여성의 타고난 생물학적 이점을 상쇄시키고도 남을 정도라고 합니다. 성 불평등 지수가 높은 나라의 경우는 여성에 대한 불평등한 대우가 어린 시절부터 시작되는데 교육을 받기보다 집안일을 비롯한 허드렛일을 하며 각종 건강 위험에 쉽게 노출되고, 할례 같은 비문명적 행위의 대상이 될 뿐만 아니라 예방백신 접종 순위에서도 남자아이보다 후순위에 밀리게 되기 때문에 소녀 사망률이 높다는 분석이 나옵니다. 10월 30일 기준 전 세계 인구는 약 76억 5312만명이며 여성은 약 37억 9282만명입니다. 우리가 알고 있는 선진국들은 성별에 따라 더 많은 권리를 부여하거나 제한하지 않고 오직 개인의 능력에 따라 동등한 기회와 권리를 누릴 수 있도록 하고 있습니다. 모두 함께 잘 살고 건강한 사회를 만들기 위해서 가장 필요한 일은 타고난 성별 때문에 ‘세계의 절반’이 차별받지 않도록 함께 노력하는 것이 아닐까요. edmondy@seoul.co.kr