지난 1월 ‘정보기술(IT) 기반 원격 임상연구의 가능성’이라는 칼럼으로 임상연구의 자동화, 간소화 동향을 소개했다. 최근 지난 칼럼에서 예측한 부분이 빠르게 보편화되는 사실에 새삼 놀라고 있다. 이제 IT 기반 임상연구는 실용 임상시험의 중요한 수단으로 진화하고 있다.인터넷, 모바일 등 첨단 IT는 지난 10여년간 세상을 빠르게 변화시켰다. 다른 분야에 비해 속도가 느리지만 의료 분야도 지속적인 기술 혁신으로 변화가 올 것이다. 하지만 의료에서 가장 중요한 것은 명확한 근거에 기반한 효과다. IT 저변이 아무리 넓어져도 실제 환자의 임상 경과 개선에 의미 있는 효과를 보이지 않는다면 제도권 의료에서 받아들이기 어렵다. 확실하고 쓸모 있는 근거는 쉽게 얻기도 어렵다. 전통적 ‘근거 중심 의학’에서 치료 효과를 비교하는 가장 중요한 연구 방법론은 ‘무작위 대조 임상시험’(RCT)이다. RCT는 새로운 진단, 치료가 기존 표준보다 우월한지 확인하기 위한 고품질 근거를 제공한다. 그러나 한계도 있다. 실제 임상 환경과 달리 특정 조건을 만족하는 대상자만 등록할 수 있어 일반화가 어렵다. 진행에 수년 이상의 오랜 기간이 소요돼 신속히 해답을 찾기도 어렵다. 연구에 따라 수억원에서 수백억원에 이르는 고비용도 든다. 이는 역설적으로 임상에서 새로운 헬스케어 IT를 받아들이지 않게 만드는 이유가 됐다. 제조사는 많은 시간과 자본이 필요하다는 이유로 헬스케어 IT의 효과 입증을 위한 연구를 주저한다. 반면 체계적으로 검증된 효과가 없다는 이유로 임상 의사와 건강보험 제공자는 새로운 헬스케어 IT의 가치를 저평가한다. 최근 실용 임상시험이 많은 연구자들에게 주목받으면서 변화가 일어나고 있다. 실용 임상시험이란 말 그대로 실제 임상현장에서의 의문에 해답을 얻기 위해 수행하는 실용적 연구를 뜻한다. 최근 ‘실제 현장을 바꾸는 연구’의 중요성을 강조하면서 이런 임상연구가 폭발적으로 증가하고 있다. 실용 임상시험은 다음과 같은 특징을 갖는다. 첫째 다양한 환경과 인구 집단에서 많은 대상자를 등록해 대표성을 갖춘다. 둘째 직관적이고 단순한 설계로 연구를 수행한다. 셋째 일상적인 치료로 결과를 손쉽게 수집한다. 넷째 실제 임상 경과의 변화와 예후에 초점을 맞춘다. 이런 연구로 의료환경의 변화를 이끌어 내고 헬스케어 주요 핵심 쟁점에 의미 있는 해결책을 제시할 수 있다. 실용 임상연구는 IT를 효과적으로 활용할 수 있다. 대상자 모집, 동의서 취득, 중재군과 대조군 비교, 효과와 예후 판정, 부작용 확인, 분석 결과 도출까지 전 분야에서 임상의 의미 있는 수단으로 활용 가능하다. 이제 IT를 활용해 헬스케어 IT의 임상적 효과를 검증하기 위한 실용 임상연구의 시대가 열리고 있다. 마침 필자가 연수 중인 기관에서 IT 기반의 대규모 실용 임상연구 결과를 국제학술지에 발표했다. 다음 칼럼에서 구체적 내용을 다루려 한다.

국내 연구진이 식물을 두껍고 튼튼하게 만드는 생장 메커니즘을 밝혀냈다. 포스텍 생명과학과 황일두 교수팀과 대구경북과학기술원(DGIST), 독일 하이델베르크대 공동연구팀은 식물의 두께 생장을 조절하는 ‘형성층’이라는 줄기세포의 작용 메커니즘을 규명했다고 23일 밝혔다. 이번 연구에는 포스텍이 운영하는 학부생 연구 참여 프로그램을 통해 생명과학과 노재균 학생이 식물 형질분석 연구를 수행했다. 이번 연구결과는 식물학 분야 국제학술지 ‘네이처 플랜트’ 최신호에 실렸다. 형성층은 식물의 기둥과 뿌리에 있는 줄기세포로 형성층 세포가 분열하고 분화되면 식물 줄기가 굵게 발달한다. 식물은 두께가 두꺼워지면서 부피가 커지면 땔감이나 연료로 활용도가 높아지고 무나 당근 같은 식용작물로서 생산성도 높아진다. 기존에는 식물의 길이 생장이나 전체 크기를 키우기 위한 연구가 중심이었다. 그런데 식물의 길이 생장은 실제로 필요치 않은 식물의 조직이나 기관까지 한번에 커지기 때문에 연료나 식용자원 개발에는 도움이 되지 않았다.이 때문에 연구자들은 식물의 두께 생장에 관심을 갖기 시작했지만 지금까지는 많은 연구가 되지 않은 상태였다. 연구팀은 형성층을 활성화시키는데 ‘BIL1’이라는 효소가 절대적인 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 형성층이 활성화될 경우 관다발 조직이 증가함으로써 식물의 영양물질 수송과 분배 능력을 크게 높여 식물의 생장과 환경 적응성을 높일 수 있는 것으로 연구진은 분석했다. 황일두 포스텍 교수는 “이번 연구는 식물 전체 크기를 키우려는 기존 연구와는 달리 식물 두께 생장만 조절함으로써 식물의 생산성 증가에 초점을 맞췄다”라며 “이번에 규명해 낸 형성층 조절 메커니즘은 생산성 높은 작물 뿐만 아니라 비바람 등 풍수해에 강한 작물 개발에도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

스마트폰은 전 세계인의 3분의 1에 해당하는 약 24억명이 사용할 정도로 이제는 ‘현대인의 필수품’이 됐다. 그렇지만 스마트폰의 과다 사용에 따른 중독현상 등 각종 문제가 발생하고 있다. 더군다나 스마트폰에서 발생하는 전자파는 청소년들의 기억력에 악영향을 미친다는 연구결과가 나와 충격을 주고 있다. 스위스 열대 및 공중보건연구소(TPH) 역학·공중보건부, 바젤대, 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 전기공학 및 컴퓨터과학과, 벨기에 대학간마이크로전자공학센터(IMEC), 겐트대 정보기술학과 공동연구팀은 스마트폰을 비롯한 휴대전화 사용시 나오는 ‘무선주파수 전자기장’(RF-EMF)에 자주 노출될 경우 기억력에 악영향을 미치며 청소년들에게 특히 심각한 영향을 미친다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 보건학 분야 국제학술지 ‘인바이러먼탈 헬스 퍼스펙티브’ 23일자에 발표됐다. 연구팀은 스위스 내 독일어를 사용하는 도시와 농촌에 거주하는 12~17세 청소년 895명을 대상으로 스마트폰 전자파 노출과 기억력의 상관관계에 대한 분석을 실시했다. 휴대전화 전자파에 대한 노출이 건강에 어떤 영향을 미치는지에 대한 여러 연구가 수행됐지만 아직 명확한결론이 나지 않은 상태이다. 이런 상황에서 이번 연구는 스마트폰 전자파와 청소년의 뇌의 상관관계를 분석한 첫 역학 조사라는데 의미가 크다. 특히 연구팀은 2015년 ‘인바이러먼탈 인터내셔널’에 발표했던 논문에서 활용된 조사 대상보다 두 배 이상 늘어난 규모로 실시했다. 연구팀은 우선 조사 대상 청소년들의 언어기억력, 도형기억력을 측정하고 1년 뒤 다시 기억력 테스트를 실시했다. 연구팀은 전자파 노출과 뇌에 미치는 직접적인 영향력을 확인하기 위해서 조사 대상 청소년들이 사용하는 휴대전화 사업자로부터 1년 동안 이들의 통화시간을 제공받았다. 연구팀 관계자는 “통화 이외에 문자 메시지, 게임, 인터넷 검색 등으로도 휴대전화 전자파에 노출될 수 있지만 전자파 노출 상관관계에 대한 객관적 분석을 위해 통화시간만을 분석 대상으로 삼았다”며 “통화 이외에 다른 요소들의 영향력을 파악하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다”고 강조했다. 연구팀은 1년 뒤 다시 기억력 측정을 한 결과 전자파에 지속적으로 노출될 경우 도형기억력 발달에 특히 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 2015년 연구결과를 재확인했다. 하루에 12~17분 이상 통화를 하는 청소년들의 경우 그렇지 않은 청소년들보다 기억력 감소가 더 크게 나타났다.기억력과 관련된 뇌부위와 가까운 오른쪽 귀에 대고 통화하는 청소년들의 기억력이 왼쪽 귀를 사용해 통화를 하는 이들보다 더 많이 떨어지는 것으로 조사됐다. 마틴 뢰에슬리 바젤대 교수는 “이번 연구결과는 청소년들의 휴대전화 과다 사용은 인지 능력 저하에 결정적인 영향을 미칠 수 있음을 보여주고 있다”고 강조했다. 또 뢰에슬리 교수는 “가장 좋은 해결방법은 스마트폰 사용을 줄이는 것 밖에 없다”면서 “스마트폰 전자파가 뇌에 가장 큰 영향을 미치는 때는 귀에 전화기를 대고 통화를 할 때인만큼 이어폰이나 스피커폰 상태로 통화를 해 전자파에 대한 영향을 최소화할 필요가 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진, 정자형성 비밀 밝혀내남성 불임, 남성용 피임약 개발에 도움국내 연구진이 사람을 포함한 포유류 정자 형성과정에 대한 비밀을 밝혀냈다. 광주과학기술원(GIST) 생명과학부, 미국 국립보건원(NIH) 공동연구팀은 정자의 형성과정에서 머리와 꼬리를 이어주고 안정화시키는 특이단백질을 찾아냈다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘엠보 리포츠’ 19일자에 실렸다. 포유류 정자 발생과 형성을 이해하는 것은 생식현상 전체를 파악하는데 핵심이다. 특히 정자에서만 발견할 수 있는 특이 유전자는 200~300종에 이르는 것으로 알려져 있지만 이들의 역할에 대한 연구는 매우 부족한 상태다. 더군다나 정자의 문제 때문에 발생하는 인간의 불임률은 전 세계적으로 전체 부부의 5%에 이르고 있다. 이 때문에 정자의 형성과정 이해는 중요하다. 정자는 꼬리를 움직여 이동하는 득특한 형태를 갖고 있다. 연구팀은 ‘SPATC1L’이라는 다른 조직이나 세포에서는 발견할 수 없고 정소나 정자에서만 발견되는 특이 단백질을 찾아냈다. 특히 이 단백질은 정자의 머리와 꼬리를 이어주는 목 부분에 존재한다는 사실을 알게 됐다.연구팀은 이 단백질이 정자와 난자 수정과정에서 어떤 역할을 하는지 파악하기 위해 최신 유전자 가위기술인 ‘크리스퍼-캐스9’을 이용해 SPATC1L 단백질을 제거한 생쥐를 만든 뒤 관찰했다. 그 결과 SPATC1L 단백질이 결여된 생쥐는 다른 구조나 생체기능에서는 이상이 없지만 모든 정자에서 머리와 꼬리가 분리되는 현상이 나타났다. 이 때문에 정자의 운동성이 사라져 완벽한 수컷 불임현상을 보이는 것을 관찰할 수 있었다. 조정희 GIST 생명과학부 교수는 “이번 연구로 정자의 머리와 꼬리가 이어지는 목부위에 존재하는 특이단백질이 정자 형성과정에서 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다”며 “남성 불임 원인을 진단하는 한편 남성이 복용할 수 있는 피임제 개발에도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

화장품은 피부를 더 생기있고 화사하게 보이기 위해 사용된다. 다양한 화장품의 종류만큼 사용목적도 다르다. 화장품이 본래 목적에 걸맞게 사용되기 위해서는 피부 흡수 정도나 속도가 중요하다. 국내 연구진이 수많은 땀구멍이 있는 피부처럼 불규칙한 표면에서 액체가 스며드는 속도와 흡수에 영향을 미치는 요인을 찾아내 화제다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 이동욱 교수와 미국 캘리포니아 산타바바라대(UC산타바바라) 공동연구팀은 피부처럼 작은 구멍이나 빈틈이 있는 표면에서 액체가 스며드는 속도를 분석하는데 성공했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 국립과학원에서 발간하는 국제학술지 ‘PNAS’ 19일자에 실렸다. 이번 연구로 다양한 화장품을 만들고 페인트나 왁스를 효과적으로 칠하는 방법을 찾는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대되고 있다. 연구팀은 실리콘으로 땀구멍처럼 입구가 좁고 내부는 넓은 ‘오목한 공극’을 갖고 있는 거친 표면을 만든 다음 액체 속에 담가 젖는 속도를 관찰했다. 그 결과 실리콘 표면의 공극의 상태와 액체의 종류나 상태에 따라 젖는 속도가 다르다는 것을 발견했다. 액체가 물처럼 점성이 거의 없고 물체가 물을 좋아하는 성질이 강할수록, 그리고 공극의 입구가 넓은 경우 젖는 속도가 빠르다는 설명이다. 또 물 속 공기량이 적고 휘발성이 강한 액체일수록 실리콘 표면이 빨리 젖었다. 물 속에 계면활성제 포함 여부도 젖는 속도에 영향을 미쳤다.연구팀은 고체 표면의 화학적 성질과 구조, 액체 속 용존공기량, 계면활성제 포함 여부와 종류, 액체의 휘발성이 액체가 스며드는 속도에 영향을 준다고 결론지었다. 이 같은 결론을 화장품에 적용하면 자외선 차단제와 색조 화장품은 모공을 막지 않아야 하기 때문에 화장품 속 용존공기량을 늘리고 화장품 자체의 휘발성을 줄이는 방향으로 만들어야 한다. 또 모공을 가리는 목적의 모공프라이머나 모공 속 피지를 제거하는 세안제는 용존 공기량을 줄여야 빠른 속도로 모공 속으로 침투해 들어가 목적을 달성할 수 있다는 설명이다. 이동욱 UNIST 교수는 “이번 연구결과는 목적에 따른 화장품 제조나 페인트 칠, 가구를 보호하기 위힌 코팅제 처리 등에 응용할 수 있다”며 “이번처럼 표면과학 연구는 실생활은 물론 다양한 분야 연구개발에 도움을 줄 수 있을 것“이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

식도암은 증상을 자각한 뒤 발견되는 경우가 많고 전이가 쉬워 생존율이 낮은 암 중 하나이다. 식도가 좁아져 음식물을 삼키기 어려운 식도협착은 환자를 더욱 힘들게 만든다. 국내 연구진이 식도암 환자의 식도협착을 막고 암 전이나 재발을 막을 수 있는 스텐트 기술을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구단 정영미 박사, 화학키노믹스연구센터 이지연 박사, 성균관대 화학공학부 김태일 교수 공동연구팀은 형상기억합금으로 만든 스텐트에 약물을 담을 수 있는 나노구조를 표면에 처리할 수 있는 기술을 개발했다고 19일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘ACS 나노’ 최신호에 실렸다. 환자들이 음식을 삼키기 어려운 증상이 느껴져 병원을 찾게되면 식도암은 이미 상당히 진행된 상태에 전이가 된 경우가 많다. 수술을 하더라도 5년 생존율은 상당히 낮고 방사선치료나 항암약물요법의 효과도 낮은 악성 암 중 하나다. 식도암에 걸리면 음식을 삼키기 곤란한 경우가 많아 이를 개선하기 위해 스텐트를 사용해 식도의 공간을 확보하는데 식도암세포로 인한 협착이 쉽게 발생한다는 문제가 있다.연구팀은 형상기억합금으로 식도암 스텐트를 만든 뒤 생체친화성 고분자로 수십~수백 나노미터(㎚) 단위의 작은 기공을 만들어 항암약물이 균일하게 저장될 수 있도록 만들었다. 또 항암약물이 저장된 나노기공 위에는 금 박막을 입혔다. 이렇게 하면 항암제가 일정한 속도와 시간으로 방출돼 식도암 치료효과를 높일 수 있을 뿐만 아니라 적외선을 쏘여주면 금 박막이 흡수했다가 방출하면서 암세포를 열로 죽이는 온열치료도 가능하다. 연구팀은 동물실험을 통해 스텐트에 포함된 약물이 서서히 방출되면서 치료효과를 높이고 이 때문에 기존 스텐트와 달리 식도 재협착도 방지할 수 있다는 사실을 확인했다. 김태일 성균관대 교수는 “이번에 개발한 다기능 식도 스텐트가 식도암 세포를 효과적으로 제거할 수 있다는 사실이 밝혀진 만큼 임상시험을 통해 효과가 검증된다면 식도암 환자들 치유와 삶의 질을 높이는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

적어도 9900만 년 전에 살았던 새끼 뱀이 ‘영원한 무덤'에 봉인된 채 발견됐다. 최근 캐나다 앨버타 대학 등 국제공동연구팀은 미얀마에서 발견된 ‘호박’에서 공룡이 노닐던 백악기 후기에 살았던 새끼 뱀을 발견했다는 연구결과를 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스'(Science Advances) 최신호에 발표했다. 4.75cm 크기의 작은 이 새끼 뱀은 갓 부화한 상태로 추정되며 두개골은 사라졌으나 전체적인 뼈대는 고스란히 남아 연구가치가 매우 높다. 특히 화석 역사상 가장 오래된 새끼 뱀이자 숲으로 우거진 지역에서 발견된 첫번째 뱀 화석이라는 것이 연구팀의 설명. 연구팀은 이 새끼 뱀을 신종(학명·Xiaophis myanmarensis)으로 분류하고 현재의 아프리카, 인도, 호주 등지에서 발견되는 뱀의 조상뻘로 추측했다. 현재 지구상의 뱀은 2900종 이상으로 남극 대륙을 제외하고는 모든 지역에 산다. 일반적으로 전문가들은 백악기 시기 ‘다리가 없는' 뱀이 습지와 해변가에서부터 시작해 전 지역으로 퍼져나간 것으로 보고있다. 논문의 공동저자인 고생물학자 마이클 콜드웰 박사는 "뱀은 지구 역사상 가장 성공적으로 진화한 동물 중 하나"라면서 "기존 이론과는 달리 생태학적으로 더 다양하게 분포했음을 보여준다"고 설명했다. 이어 "뱀이 어떻게 진화했는지 또 어떻게 전 지역으로 퍼져나갔는지 연구할 수 있는 소중한 자료가 될 것"이라고 평가했다. 　 한편 1억 년 가까운 세월이 흘렀지만 연악한 새끼 뱀이 거의 완벽한 상태로 보존된 이유는 호박 덕이다. 호박(琥珀·amber)은 나무의 송진 등이 땅 속에 파묻혀서 수소, 탄소 등과 결합해 만들어진 광물을 말한다. 호박이 일반인에게 알려진 것은 영화 ‘쥬라기 공원’ 덕으로 오래 전 멸종한 고대 동물의 모습을 생생히 볼 수 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

사람들이 갖고 있는 어릴적 첫 추억과 기억들은 조작된 기억일 가능성이 높다는 연구결과가 나왔다. 나이가 많거나 특정 업무에서 경력이 오래된 사람들은 젊은이나 신출내기들에게 “내가 어렸을 때는 말이야”라고 운을 띄우며 자신의 무용담을 늘어놓는다. 그렇지만 실제로 함께 있었던 다른 사람들의 기억과 비교해보면 말하는 이 스스로에게 불리한 내용들은 빼고 유리한 내용만 이야기하는 경우가 허다하다. 성장 후에도 이럴진대 아주 어린 시절에 대한 첫 기억은 어떨까. 영국 런던대, 노팅엄트렌트대, 브래드퍼드대 공동연구팀은 이같은 궁금증을 풀기 위해 대규모 설문조사를 통해 사람들이 기억하고 있는 생애 첫 추억들과 사실을 비교해 18일 밝혔다. 연구팀에 따르면 사람들이 갖고 있는 영유아 시절의 첫 기억 대부분은 허구(fiction)의 조작된 기억이었다. 이번 연구결과는 실험심리학 분야 국제학술지 ‘심리 과학’ 최신호에 실렸다. 연구팀은 영국에 거주하는 성인남녀 6641명을 대상으로 자신의 가장 어린 시절 기억이 언제인지, 어떤 기억을 갖고 있는지 설문 및 인터뷰 조사를 실시했다. 영유아기 기억에 관한 가장 큰 규모의 실험으로 알려졌다. 설문 조사 결과 평균적으로 사람들이 갖고 있는 가장 오래된 기억은 3~3.5세 때인 것으로 나타났다. 그러나 38.6%에 해당하는 2487명은 2세 이하 때 기억을 갖고 있다고 답했으며 이 중 893명은 1세 이하의 기억도 난다고 주장한 것으로 조사됐다. 중년 이상, 고령자일수록 자신이 더 오래 전 기억을 갖고 있다고 주장하는 것으로 나타났다. 연구팀은 설문 조사 후 응답자들이 갖고 있는 첫 번째 기억에 대한 인터뷰 조사를 실시했다. 연구팀은 응답자의 초기 기억에 대한 내용, 언어, 세부적인 기술 형태 등 진술의 형식과 함께 가족이나 친지, 주변 사람들에게 사실 여부를 조사해 기억의 진실 여부를 분석했다. 그 결과 40% 이상의 사람들이 갖고 있는 기억은 완전한 허구인 것으로 나타났고 나머지 사람들의 경우도 기억의 일부는 어린 시절 찍은 사진이나 타인의 기록과 기억에 의존해 변형됐다고 연구팀은 밝혔다. 연구팀은 사람들이 갖고 있는 초기 기억들 대부분은 유모차나 장난감, 가족 관계에 대한 경험의 파편들에 기초해 다른 객관적 사실들을 결합시켜 만들어진 것이라고 분석했다. 마틴 콘웨이 런던대 심리학과 교수는 “사람들이 회상하는 영유아기 시절의 기억은 몇 가지 사실이나 지식을 바탕으로 무의식적으로 추리한 내용이나 새로운 사실을 추가하면서 만들어지는 것”이라고 설명했다. 콘웨이 교수는 또 “사람들은 자신의 기억이 ‘허구’라고 말하면 믿지 않을 뿐만 아니라 허구라는 사실 자체를 인지하지 못한다”며 “사람이 사건이나 사물을 기억할 수 있게 만드는 시스템은 매우 복잡하고 성인들과 비슷한 기억의 형태를 갖는 것은 5~6세가 되서야 가능하다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

1928년 영국 세균학자 알렉산더 플레밍이 우연한 기회에 발견한 항생제 페니실린은 질병 치료에 일대 혁신을 가져왔다. 세균 감염에 의한 질병을 치료하는데 지대한 역할을 해왔지만 최근들어 지나친 남용으로 기존 항생제로는 치료하기 어려운 슈퍼 박테리아까지 등장했다. 또 항생제의 잦은 사용은 만성질환의 원인으로 지목되고 있지만 지금까지 정확한 항생제와 만성질환 간 상관관계가 정확히 밝혀지지 않았다. 이런 가운데 고려대 의과학과 김희남 교수팀은 항생제를 자주 사용하면 장내 미생물 불균형과 돌연변이가 발생해 각종 만성질환의 원인이 된다는 사실을 밝혀내 항생제, 장내미생물, 만성질환의 관계를 규명하는데 성공했다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 미생물학 분야 국제학술지 ‘트렌드 인 마이크로바이올로지’ 17일자에 실렸다. 항생제는 병원균 뿐만 아니라 건강 유지에 필수적인 장내 유익균까지 함께 죽이는 부작용이 있다. 이 때문에 항생제를 처방할 때 소화제나 정장제를 함께 처방하는 이유이기도 하다.항생제 사용이 잦아지면 장내 미생물의 균형이 깨져 쉽게 원상복구되지 않고 고혈압, 당뇨, 아토피 피부염 등 만성질환으로 이어지는 경우가 많다. 연구팀은 항생제가 투입되면 장내 미생물이 스스로 생존하기 위해 생장을 억제하는 긴축반응을 보이면서 항생제 내성을 갖게 된다고 분석했다. 항생제 내성 미생물들이 증가하면서 장내 미생물 구성에도 심각한 불균형을 갖게 된다고 연구진은 설명했다. 항생제 내성균들은 돌연변이이기 때문에 항생제 투입을 오랫동안 중단하더라도 장내 미생물 구성이 회복되는 것은 어렵고 결국 만성 질환의 원인이 된다는 것이다. 김희남 교수는 “이번에 밝혀낸 장내 미생물 긴축반응 모델은 항생제 사용이 만성질환을 어떻게 유발시키는지를 보여줌으로써 만성질환 예방과 치료방향을 제시했다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국 연구진, 아토피 피부염 나노입자 치료제 개발영유아에게서 많이 나타나는 아토피 피부염과 전 세계 성인 3% 정도가 앓고 있다는 건선은 대표적인 만성 피부질환이다. 특히 피부가 건조해지면서 심한 가려움을 동반하는 아토피 피부염은 낮이 아닌 초저녁이나 한밤에 심해지는 경우가 많아 아이들은 물론 지켜보는 부모들까지도 고통스럽게 만든다. 국내 연구진이 아토피 피부염과 건선에 효과적인 나노입자 치료제를 개발해 주목받고 있다.카이스트 생명과학과 전상용 교수와 의과학대학원 김필한 교수 공동연구팀은 건선과 아토피를 효과적으로 치료할 수 있는 펩타이드 나노물질을 개발했다고 17일 밝혔다. 이번 연구는 나노분야 국제학술지 ‘ACS 나노’ 최신호에 실렸다. 연구팀은 STAT3라는 단백질이 건선이나 아토피 피부염을 유발시키는 핵심 물질이라는 것에 착안해 STAT3를 효과적으로 차단할 수 있는 펩타이드를 개발했다. 문제는 피부질환이 생기면 각질층이 두껍게 형성되기 때문에 피부를 통해 펩타이드를 침투시키기가 쉽지 않다는 점이다. 이 때문에 연구팀은 30나노미터(㎚) 크기의 작은 원반형 나노입자가 두꺼운 각질층을 통과해 진피층 상부까지 전달된다는 사실을 알아냈다. 연구팀은 피부 흡수가 잘되는 특수한 지질성분과 STAT3 억제용 나노 펩타이드(앱타이드)를 섞은 연고를 만들었다. 연구팀은 생쥐에게 건선을 유발시킨 뒤 나노연고를 주기적으로 발라 관찰한 결과 각질세포가 줄어드는 한편 염증을 유발시키는 물질인 ‘염증성 싸이토카인 IL-17’ 분비도 억제되는 것을 확인할 수 있었다. 앱타이드는 건선이나 아토피 피부염 치료에 많이 사용되는 스테로이드 연고와 비슷한 효과를 보이면서도 장기간 사용했을 때 나타날 수 있는 독성반응도 없다는 장점을 갖고 있다. 전상용 교수는 “이번 연구는 앱타이드가 난치성 피부질환에 우수한 치료효과를 보인다는 점을 입증함으로써 향후 임상시험을 거쳐 바이오 신약으로 개발될 수 있음을 증명했다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

조로증 등 20여 종 유전성 질환 원인규명 단초국내 연구진이 유전체라고 불리는 DNA 염기서열 전체를 구성하는 3차원 구조에 대한 비밀을 풀어냈다. 순천향대 의생명연구원, 미국 카네기연구소 공동연구팀은 ‘라민’이라는 핵막 단백질이 유전체 3차원 구조를 변화시키는 데 관여해 유전자 발현을 조절한다는 사실을 규명했다고 17일 밝혀냈다. 이번 연구는 세포생물학 분야 국제학술지 ‘몰레큘러 셀’ 최신호에 실렸다. DNA는 생물의 형태와 특성을 결정하는 유전정보를 갖고 있는 핵심 물질이다. DNA는 이중나선 구조라는 독특한 형태로 단단히 꼬이고 접혀있다가 필요한 부분을 펴서 유전정보를 나타내고 전달한다. DNA 염기서열의 이상과 관계없이 이 3차원 구조에 문제가 생기면 유전정보 발현 상태가 달라지면서 다양한 유전질환을 유발시키는 것으로 알려져 있다. 하지만 DNA 3차원 구조를 조절하는 메커니즘이나 물질에 대한 규명은 잘 돼있지 않다. 연구팀은 대용량, 고해상도 유전체 분석기법을 활용해 세포의 핵을 둘러싸고 있는 핵막에 존재하는 라민이라는 물질이 DNA의 특정 부분이 팽창하거나 핵막에서 떨어져 나가는 것을 억제해 DNA 3차원 구조형성과 유지에 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 세포에 라민 단백질이 없는 경우 DNA 특정 부위의 3차원 구조가 변형되면서 비정상적으로 작동한다는 것도 확인했다. 라민이 없거나 돌연변이는 조로증, 근이영양증, 지방이영양증 같은 20여종의 유전성 질병으로 알려져 있는 만큼 이번 연구로 유전성 질환의 정확한 원인 확인은 물론 치료제 개발에 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 김영조 순천향대 의생명연구원 교수는 “이번 연구는 DNA 3차원 구조형성에서 핵막 단백질의 역할을 처음으로 증명한 것”이라며 “라민의 돌연변이가 없는 정상세포에서도 환경적 요인이나 노화 등으로 인해 라민이 변성되거나 없어지는 현상이 발견되는 만큼 노화로 인한 퇴행성 질환에서 라민과 유전체 3차원 구조의 역할을 밝혀낼 계획”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 유전체라고 불리는 DNA 염기서열 전체를 구성하는 3차원 구조에 대한 비밀을 풀어냈다. 순천향대 의생명연구원, 미국 카네기연구소 공동연구팀은 ‘라민’이라는 핵막 단백질이 유전체 3차원 구조를 변화시키는데 관여해 유전자 발현을 조절한다는 사실을 규명했다고 17일 밝혀냈다. 이번 연구는 세포생물학 분야 국제학술지 ‘몰레큘러 셀’ 최신호에 실렸다. DNA는 생물의 형태와 특성을 결정하는 유전정보를 갖고 있는 핵심 물질이다. DNA는 이중나선 구조라는 독특한 형태로 단단히 꼬이고 접혀있다가 필요한 부분을 펴서 유전정보를 나타내고 전달한다. DNA 염기서열의 이상과 관계없이 이 3차원 구조에 문제가 생기면 유전정보 발현 상태가 달라지면서 다양한 유전질환을 유발시키는 것으로 알려져 있음에도 불구하고 DNA 3차원 구조를 조절하는 메커니즘이나 물질에 대해서는 정확히 알려져 있지 않았다. 연구팀은 대용량, 고해상도 유전체 분석기법을 활용해 세포의 핵을 둘러싸고 있는 핵막에 존재하는 라민이라는 물질이 DNA의 특정 부분이 팽창하거나 핵막에서 떨어져 나가는 것을 억제해 DNA 3차원 구조형성과 유지에 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다.연구팀은 세포에 라민 단백질이 없는 경우 DNA 특정 부위의 3차원 구조가 변형되면서 비정상적으로 작동한다는 것도 확인했다. 라민이 없거나 돌연변이는 조로증, 근이영양증, 지방이영양증 같은 20여종의 유전성 질병으로 알려져 있는 만큼 이번 연구로 유전성 질환의 정확한 원인 규명은 물론 치료제 개발에 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 김영조 순천향대 의생명연구원 교수는 “이번 연구는 DNA 3차원 구조형성에서 핵막 단백질의 역할을 처음으로 증명한 것”이라며 “라민의 돌연변이가 없는 정상세포에서도 환경적 요인이나 노화 등으로 인해 라민이 변성되거나 없어지는 현상이 발견되는 만큼 노화로 인한 퇴행성 질환에서 라민과 유전체 3차원 구조의 역할을 밝혀낼 계획”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

소방학교 구급 외래교관 겸임말단 소방공무원이 쓴 연구논문이 세계적 학술지에 게재됐다. 16일 경기북부소방재난본부에 따르면 고층 건물에서 발생한 심정지 환자의 생존율을 높일 수 있는 방안을 연구한 김종호(30) 파주소방서 소방교(8급) 논문이 최근 SCI(E)급 국제학술지인 ‘이머전시 메디슨 인터내셔널’(Emergency Medicine International) 온라인 판에 게재됐다. SCI급 논문은 톰슨로이터에서 제공하는 데이터베이스에 등재되는 논문을 말한다. SCI급 논문들은 CD나 DVD 매체에 담기며, SCI(E)급 논문은 웹에 저장된다는 점이 다르다. 두 논문의 질적인 차이는 없다고 톰슨로이터는 설명한다. 김 소방교의 논문 주제는 ‘기계압박과 성문위기도기가 유효혈류시간에 미치는 효과: 고층건물에서 발생한 병원 전 심정지 현장 시뮬레이션 연구’다. 외국보다 낮은 병원 도착 전 심정지 환자의 생존율을 높이는 데 목적을 뒀다. 그는 “119구급대가 가장 많이 만나는 심정지 환자의 생존율을 높이려면 흉부압박 시술이 중단되는 시간이 가급적 짧아야 하는데 환자를 아파트와 같은 고층 건물에서 병원으로 이송하는 중간중간 시술이 중단될 수밖에 없다”며 “다른 원인도 있지만 이 때문에 미국 등 선진국에서의 심정지 환자 생존율은 30~40%에 이르지만 국내에서는 3~5%에 불과하다”고 연구 배경을 밝혔다. 연구 결과에 따르면 심폐소생술보다 기계압박장치와 성문위기도기를 함께 사용하는 게 가슴압박 중단시간을 줄여 생존율을 높히는 데 가장 효과적이었다. 유효혈류시간 연장에 더 긍정적인 영향을 미치는 것으로 조사됐다. 유효혈류시간은 심정지 때 체내 혈류가 유지되는 시간을 말한다. 이 시간이 연장될수록 심정지 환자의 생존율이 올라갈 수 있다. 김 소방교는 2010년 8월 임용돼 파주소방서에서 구급대원으로 활동하고 있다. 공주대에서 응급구조학 석사와 박사 과정을 마쳤으며, 경기도소방학교 구급분야 외래교관도 맡고 있다. 한상봉 기자 hsb@seoul.co.kr

조류인플루엔자(AI)는 매년 가을부터 이듬해 봄 사이에 확산돼 농가에 막대한 재산상 피해를 입히는 동물 전염병이다. 고병원성 AI는 사람에게도 교차감염될 수 있어 더욱 위험하다. 문제는 AI 바이러스는 갈수록 규모가 커지고 변종이 쉽게 발생하고 있다는 점이다. AI 확산을 막기 위해 확산 예상지역의 조류를 대량 살처분하고 있지만 충분치 않은 조치이다. 이 때문에 과학계에서는 추가 확산과 피해를 줄이기 위해 바이러스를 검출하고 통제하는 진단기술을 개발하는데 주력하고 있지만 대량의 샘플을 분석해야 하기 때문에 시간과 비용이 많이 든다. 이 같은 상황에서 한국과학기술연구원(KIST) 분자인식연구센터 이준석 박사와 건국대 수의학과 송창선 교수 공동연구팀은 조류인플루엔자(AI) 바이러스의 흔적만으로도 바이러스 감염성 여부와 형태를 신속하게 구별해 낼 수 있는 분석 방법을 찾아냈다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학 분야 국제학술지 ‘안게반테 케미 인터내셔널 에디션’ 최신호에 실렸다. 현재 사용되고 있는 검사법으로는 결과가 나오기까지 짧게는 3~4일, 길게는 일주일 이상의 시간이 걸린다.연구팀은 각종 세포들이 바이러스에 감염되는 민감도 차이를 보인다는 점과 감염시 활성산소를 발생시킨다는 점에 착안했다. 연구팀은 활성산소를 일으키는 초과산화물을 검출할 수 있는 기술을 개발해 23종의 포유동물 세포에 3종의 AI 바이러스 감염 정도를 수치화시키고 감염에 따른 형광 세기 변화를 계산하는데 성공했다. 이를 통해 AI 바이러스의 감염과 병원성을 신속하게 판단할 수 있게 된 것이다. 검사 결과가 나오기까지 시간도 기존 방법의 절반 가까이 줄어든 것으로 알려졌다. 이준석 KIST 박사는 “이번 연구결과는 AI 바이러스 지문을 활용해 신속하고 저렴하게 1차 진단을 할 수 있도록 한 것으로 이를 통해 AI 바이러스의 확산 방지와 재산상 손실을 최소화하는데 기여할 수 있을 것으로 본다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

정자와 난자 수정 당시 기온에 따라 갈색 지방 비율이 달라져갈색 지방 많은 사람은 비만 위험, 각종 대사질환 발병률 낮아유럽 연구진이 서늘한 환경에서 생활한 남성이 낳은 자식들이 비만이나 각종 대사질환에 강하다는 사실을 확인했다. 스위스 취리히연방공과대(ETH), 취리히대학병원, 바젤대, 영국 바브라함 연구소, 웰컴트러스트 생어 연구소, 킹스칼리지런던대 공동연구팀이 정자와 난자가 수정되기 전에 낮은 온도에서 활동한 남성의 정자가 갈색 지방조직이 많은 자손을 낳는다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 의과학 분야 국제학술지 ‘네이처 메디슨’ 최신호에 실렸다. 포유류는 갈색지방조직과 백색지방조직을 갖고 있다. 세포 소기관인 미토콘드리아가 풍부한 갈색지방조직은 에너지를 소비해 체내 열을 만들어 내는 역할을 하기 때문에 갈색지방조직이 많은 사람들은 비만 위험은 물론 고지혈증, 고혈압 등 대사성 질환 발병률도 낮은 것으로 알려져 있다. 연구팀은 우선 취리히대학병원에 있는 성인 환자 8400명의 컴퓨터 단층촬영(CT) 영상과 체질량지수(BMI), 기본적인 환자 신상데이터를 비교분석했다. 그 결과 7~11월에 태어난 사람이 1~6월에 태어난 사람들보다 갈색지방 조직이 훨씬 많은 것으로 밝혀졌다. 7~11월에 태어난 사람들의 경우 정자와 난자의 수정이 된 시기가 비교적 추운 날씨였기 때문이라는 것이다. 연구팀은 이같은 상관관계를 실제 실험으로 검증하기 위해 생쥐를 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 23도라는 비교적 따뜻한 환경에서 짝짓기를 하도록 하고 다른 그룹은 8도 정도의 추운 온도에서 짝짓기를 하도록 했다. 연구팀은 이후 태어난 새끼들을 분석한 결과 짝짓기 전후의 온도가 수컷의 정자에 큰 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다. 즉 온화하고 포근한 기온에서 생활하고 짝짓기한 수컷보다는 다소 추운 환경에서 생활하고 짝짓기한 수컷의 새끼들이 갈색지방 조직을 더 많이 갖고 태어나는 것으로 확인됐다. 또 갈색지방조직이 많은 새끼들은 성장한 뒤에도 과체중이나 비만으로 인한 대사장애를 겪지 않는 것으로 나타났다. 크리스티앙 볼프람 ETH 보건연구소 교수는 “이번 연구결과는 특정한 환경요인이 정자의 DNA에 영향을 줄 수 있다는 후성유전학적 사실을 새로 확인한 것”이라면서도 “건강한 아이를 낳기 위해 ‘차가운 물에서 수영하거나 추운 곳에서 관계를 가져야 하는가‘라고 묻는다면 좀 더 연구가 필요하다고 답할 수 밖에 없다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘유럽 최초의 피살자’로 불리는 외치가 죽기 직전 마지막으로 먹은 음식이 드러났다. 최근 ‘유럽아카데미 미라 및 아이스맨 연구소’(EURAC) 측은 외치의 위 속 음식물을 분석한 결과 '최후의 만찬'으로 산악 염소, 붉은 사슴, 밀, 유독성의 고사리류를 먹은 것으로 확인됐다는 논문을 발표했다. 　　 국내에도 여러차례 보도된 외치(Ötzi)는 ‘아이스맨’이라는 별칭으로도 유명하다. 외치는 지난 1991년 9월 알프스 빙하지대에서 온몸이 꽁꽁 언 사체로 발견됐다. 당시 이탈리아 경찰이 수사에 나섰으나 범인은 찾을 수 없는 영구미제 사건이 됐다. 그 이유는 5300여 년 전인 석기시대에 사망한 것으로 밝혀졌기 때문이다. 이후 외치는 학계의 큰 관심을 끌었고 지금까지 다양한 연구가 이어져왔다. 외치는 150cm 키에 45세 전후의 남자로 당초 왼쪽 어깨 부근에 화살을 맞고 피를 많이 흘려 죽은 것으로 추정돼왔다. 그러나 지난 2013년 EURAC 측이 외치의 뇌 조직에서 추출된 단백질과 혈액 세포를 현미경으로 조사한 결과, 외치가 죽기 직전 머리에 타박상을 입어 사망했다는 결론를 내렸다. 화살이든 타박상이든 외치가 유럽 최초의 피살자가 된 셈이다.　 이번에 EURAC 측은 기존에 밝혀낸 연구를 바탕으로 외치가 마지막으로 먹는 음식의 종류들을 확인했다. 특히 외치의 위 속에 들어있던 음식물의 절반이 염소같은 고지방식으로 확인돼 알프스라는 험난한 환경에 버틸 수 있는 에너지가 됐을 것으로 추정했다. 또한 외치는 생전 고사리 같은 식물을 먹었는데 연구진은 위 속 기생충을 죽이기 위한 약 같은 용도일 가능성도 조심스럽게 제기했다. 논문의 선임저자인 프랭크 맥시너 박사는 "외치가 먹은 최후의 음식을 파악한 것은 매우 인상적인 연구결과"라면서 "이는 당시 인류가 어떤 식생활을 가졌는지 알 수 있는 단서가 된다"고 설명했다. 이어 "외치는 이미 많은 것을 우리에게 알려줬다"면서 "식생활, 유전자 구조, 병, 미생물은 물론 의복과 활 등 당시에 문화적인 수준까지 우리에게 알려준 타임머신과 같다"고 덧붙였다. 이번 논문은 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’(Current Biology) 최신호에 게재됐다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

주사 한방으로 비만과 제2형 당뇨병을 부작용 없이 치료할 수 있는 꿈 같은 날이 조금 더 현실로 다가왔다. 영국 일간 데일리메일은 11일(현지시간) 스페인 바르셀로나 자치대 연구팀이 ‘FGF21’로 알려진 특정 호르몬을 주사로 주입한 쥐들에게서 1년 넘게 체중 감량과 인슐린 감수성 증가 효과가 나타났다는 내용이 담긴 연구논문을 소개했다. 국제학술지 ‘엠보 분자의학’(EMBO Molecular Medicine) 최신호(9일자)에 실린 이 연구논문에 따르면, 연구팀은 10주 동안 완전히 성장한 쥐들에게 표준 식사나 고지방 식사를 제공했다. 이에 따라 표준 식사를 섭취한 쥐들은 원래 체중보다 27%까지 몸무게가 늘어났으며, 고지방 식사를 섭취한 쥐들은 체중이 무려 72%까지 증가해 비만 상태가 됐다. 이후 이들 쥐에게 FGF21 호르몬이나 위약을 주사했다. FGF21은 섬유아세포성장인자21(Fibroblast growth factor 21)의 약자로, 공복 상태일 때 주로 간에서 분비되는 호르몬이다. 체내 에너지 수준을 높여 더 활동적으로 만들어 체중 감량을 유발할 수 있다. 이는 또한 체온을 높여 열량 소모의 원인이 되기도 한다. 이후 약 1년 동안 각 쥐들에게 각자 먹던 식사를 다시 제공했으며, 체중 변화를 계속해서 관찰했다. 그 결과, FGF21 호르몬 주사를 맞은 쥐들은 체중 감량이 일어나 정상 체중으로 돌아간 것으로 나타났다. 특히 이들 쥐는 주사 처방을 받은 지 불과 몇 주 만에 정상 체중으로 돌아왔고 몸집 역시 정상 쥐들과 비슷해졌다. 또한 비만 쥐들은 인슐린 저항성 때문에 보이던 제2형 당뇨병 증상도 사라졌다. 인슐린 분비가 정상으로 돌아갔기 때문이다. 이뿐만 아니라 FGF21 호르몬은 기존 연구에서 골 손실과 연관성이 있다고 알려졌지만, 이번 연구에서는 골밀도는 물론 골량에도 아무런 변화가 없었다. 연구팀은 나이가 더 든 쥐들에게도 고지방 식사를 제공하고 나서 FGF21 호르몬을 주입하는 실험도 시행했다. 왜냐하면 나이가 들수록 제2형 당뇨병 위험이 커지기 때문이다. 이 결과 역시 쥐들의 체중은 초기에 10%까지 감량됐는데 이는 같은 나잇대 건강한 쥐들과 비슷한 수준이라고 한다. 이에 대해 연구팀은 이번 연구를 통해 FGF21 호르몬이 비만과 제2형 당뇨병을 치료하는 데 유망하지만, 앞으로 우리 인간을 대상으로 한 임상시험으로 이어지려면 더욱 규모가 큰 동물 시험을 거듭해야만 한다고 설명했다. 사진=엠보 분자의학 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

춤이나 복싱 등 운동능력을 필요로 하는 테크닉 학습이 끝난 뒤 15분 간 심혈관을 자극하는 운동을 하면 배운 것을 더 오래 기억하는데 도움이 된다는 연구결과가 나왔다. 캐나다 맥길대학 연구진은 실험참가자를 대상으로 실험을 실시했다. 실험참가자를 두 그룹으로 나눈 뒤 참가자들에게 비디오게임과 비슷한 테스트를 공통적익 반복적으로 실시했다. 화면의 커서를 조종할 수 있는 조이스틱을 이용해 가능한 빨리 화면 속 직사각형을 연결하는 테스트다. 이는 실험참가자의 운동학습 능력을 체크하는데 쓰이는 테스트다. 이후 연구진은 두 그룹 중 한 그룹에게는 15분 간 조깅이나 사이클 등 간단한 운동을 하게 했고 또 다른 그룹은 운동을 하지 않고 쉬게 했다. 이후 30분, 60분, 90분, 그리고 하룻밤 수면을 취하게 한 뒤 두 그룹의 뇌 기능을 측정했다. 그 결과 운동을 한 그룹은 그렇지 않은 그룹에 비해 특정 ㅈ뇌의 영역이 보다 효율적으로 기능한다는 것을 확인했다. 특히 연구진이 주목한 것은 이 과정에서 뇌의 움직임이 줄어든다는 점이었다. 학습 후 운동을 한 그룹의 뇌는 운동을 하지 않은 그룹에 비해 뇌의 움직임이 줄어들었는데, 이러한 현상은 우리 뇌의 신경활동이 감소하는 것이 뇌의 활동을 능률화하는데 도움이 된 다는 것을 입증한 것이다. 연구진은 새로운 것을 배운 후 운동을 15분 간 실시할 경우, 뇌의 신경활동이 감소되고 대신 신경 에너지를 새롭게 입력된 정보를 기억하는데 사용되면서 학습의 기억력을 높이는데 도움이 된다는 것. 다만 이러한 효과는 운동한 즉시 나타나지 않았고, 수면을 취한 후에야 나타났다. 연구진은 “첫 번째 테스트를 실시한 뒤 두 그룹에게 각각 운동 또는 휴식을 취하게 한 직후, 두 그룹에게서 큰 차이를 발견할 수 없었다. 하지만 수면을 포함한 24시간이 지난 뒤 같은 테스트를 진행했을 때, 전날 운동을 한 그룹의 수행 능력이 훨씬 높았다”고 설명했다. 이어 “다음 과제는 수면이 운동과 학습기억효과사이에서 행하는 중요한 역할을 알아내는 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘뇌신경영상’(NeuroImage) 7월 1일자에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

면역세포는 인체 외부에서 들어오는 각종 세균과 스트레스 자극을 막아주는 역할을 한다. 우리 몸을 지키는 면역세포가 ‘배신’을 하게 되면 류머티스 관절염이나 아토피 피부염 같은 각종 자가면역질환에 걸리게 된다.그런데 국내 연구진이 면역세포의 배신 때문에 암세포가 다른 조직으로 전이되는 속도가 빨라지기도 한다는 연구결과를 발표했다. 광주과학기술원(GIST) 생명과학부 대런 윌리엄스 교수와 정다운 연구교수 공동연구팀이 암세포와 면역세포, 섬유모세포 사이 신호교환에 의한 암 전이 촉진 과정을 규명했다고 11일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초의학 분야 국제학술지 ‘클리니컬 캔서 리서� � 최신호에 실렸다. 정상세포가 여러 요인으로 변이돼 미세혈관을 만들어 무한 증식하는 암세포는 주변 환경을 자신에게 유리하도록 변화시킨다. 이 때문에 암세포를 공격해야 하는 면역세포인 대식세포도 암 성장과 전이를 돕는 경우가 생긴다. 지금까지는 암세포 전이에 면역세포가 어떻게 관여하는지에 대해 명확히 알려져 있지 않다.연구팀은 암세포와 면역세포인 대식세포, 세포간 결합에 관여하는 섬유모세포 사이에서 신호교환 시스템을 분석했다. 분석 결과 암세포에 의해 섬유모세포에서 분비되는 특정 신호물질이 급증하고 이 중 인터루킨-6, 과립구 대식세포-콜로니 자극인자(GM-CSF)라는 두 신호물질이 종양 촉진성 대식세포를 증가시킨다는 사실을 확인했다. 연구팀은 대장암을 유발시킨 생쥐에게 인터루킨-6와 GM-CSF를 억제하는 약물을 주입하자 종양 촉진성 대식세포 숫자가 줄어들면서 암세포의 크기는 10분의 1로 줄고 전이현상도 거의 나타나지 않은 것을 확인했다. 윌리엄스 교수는 “이번 연구는 암세포와 면역세포간 신호 인자를 밝혀냄으로써 암전이 억제를 위한 새로운 전략을 짜는데 도움을 줄 수 있을 것”이라며 “효과적인 항암 치료를 위해서는 암세포 뿐만 아니라 종양 촉진성 대식세포 억제가 중요하다고 본다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구상 모든 생명체의 삶과 죽음에는 DNA 유전정보를 담은 게놈(유전체)이 관여하고 있다. 사람은 32억쌍에 이르는 DNA 염기를 갖고 있는데 이 중 하나만 잘못돼도 희귀 유전병이나 암으로 고통을 받게 된다. 과학자들은 이 문제를 해결하기 위한 다양한 방법을 찾아왔지만 번번이 실패했다.그러던 중 최근 인간은 ‘유전자 가위’라는 강력한 도구를 손에 넣게 됐다. 유전자 가위는 DNA에서 문제를 일으키는 염기서열을 찾아 잘라내고 정상적인 유전자를 붙여 넣거나 특정 염기를 다른 염기로 교체하는 일종의 ‘유전자 편집 기술’이다. 현재 쓰이는 3세대 ‘크리스퍼’ 유전자 가위는 1, 2세대보다 만들기 쉽고 가격이 저렴해 많은 과학자들이 다양한 분야에서 활용하며 연구하고 있다. 유전자 가위를 이용한 ‘유전자 드라이브’로 페스트를 비롯해 각종 질병의 매개체가 되는 시궁쥐를 절멸시키는 연구가 진행되는가 하면 간에서 생성되는 콜레스테롤 양을 줄이도록 유전자를 편집해 심근경색을 예방하는 실험이 성공하기도 했다. 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UC샌디에이고) 생명과학부 연구팀은 크리스퍼 유전자 가위 기술을 이용해 인류에게 해가 되는 개체군을 절멸시킬 수 있는 유전자 드라이브 기술을 확보했다고 생물학 분야 학술데이터베이스 ‘바이오아카이브’(bioRxiv) 4일자에 발표했다. 유전자 드라이브는 특정 유전자가 세대를 거듭하면서 후손들에게 유전되도록 해 결국 해당 종(種) 전체 개체의 유전형질을 바꾸는 기술이다. DNA의 특정 부분을 크리스퍼 가위로 자른 뒤 원하는 기능의 유전자를 붙인 다음 해당 생물종의 유전체에 심으면 생식과 번식을 반복하면서 특정 유전자가 전체에 퍼지는 원리이다. 이 때문에 많은 연구자들은 질병을 옮기는 유해 곤충을 없애거나 질병을 매개하는 기능 자체를 없애버리는 데 활용하기 위한 연구들을 진행하고 있다. 이미 지카바이러스나 말라리아, 뇌염 등을 옮기는 모기를 멸종시킬 수 있는 유전자 드라이브 기술은 실험실 수준에서 확보한 상태다. UC샌디에이고 연구팀은 페스트나 각종 질병의 매개체인 시궁쥐, 집쥐 등 설치류를 제거할 수 있는 유전자 드라이브를 이번에 구축한 것이다. 일반적인 유전법칙으로는 유전자가 후손에게 전달되는 비율은 50%이지만 이번 기술은 암컷 생쥐의 변이된 유전자를 전달할 수 있는 비율이 73%에 이른다. 그렇지만 호주 캔버라 국립대 게탄 버지오 유전학 교수를 비롯한 또 다른 유전자 가위 연구자들은 “유전자 드라이브가 실험실에서는 완벽하게 작동하겠지만 야생에서는 생각만큼 효과를 못 볼 수 있다”며 “유전자 드라이브가 해당 지역의 설치류 전체에 확산되기 위해서는 많은 시간이 걸릴 것이고 그 정도의 시간이면 종의 저항성도 생겨나 더 걷잡을 수 없는 상황이 될 수도 있을 것”이라고 우려했다. 또 미국 펜실베이니아대 의대, 생명공학기업 프리시전 바이오사이언스 공동연구팀은 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 어른 마카크 원숭이의 간에서 ‘PCSK9’이라는 유전자를 편집하는 방식으로 ‘나쁜 콜레스테롤’로 알려진 LDL콜레스테롤 생산을 억제해 혈중 콜레스테롤 농도를 낮추는 데 성공했다고 생명공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’ 10일자에 발표했다. 연구팀은 인체에 무해한 아데노연관바이러스에 크리스퍼 유전자 가위를 탑재시켜 마카크 원숭이의 간으로 전달했다. 유전자 가위를 주입하고 4개월 뒤 6마리의 어른 원숭이 간에서 PCSK9 유전자가 기능을 하지 못하게 되면서 혈중 LDL콜레스테롤이 60% 이상 감소됐다고 연구팀은 보고했다. 연구팀은 PCSK9 유전자를 편집해 치료하는 방법이 동물실험을 통해 검증된 만큼 일부 문제점을 개선하면 PCSK9 차단제를 복용할 수 없는 심장질환 환자들에게도 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 제임스 윌슨 펜실베이니아대 유전자치료학 교수는 “이번 연구를 통해 유전자 가위 기술이 인간을 제외한 영장류에서도 효과적으로 작동한다는 사실을 확인하게 됐다”며 “원숭이의 몸에 별다른 문제 없이 콜레스테롤 생성을 억제할 수 있다는 것은 기술의 안정성을 증명하는 것”이라고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr