[홍희경 기자의 기후변화 스코프]미국 미시간대 “금세기 말 꽃가루 40% 증가 전망”  기후변화가 초래하는 피해는 전지구적 현상이지만 특히 경제적 약자에게 한층 가혹한 피해를 입힌다는 점은 잘 알려진 사실이다. 국가 단위로 보면 적도 주변의 빈국이나 섬나라가 더 극적인 환경변화 앞에 놓이고 개인 차원에서 보더라도 기후변화로 인한 주거 문제가 발생했을 때 가난할수록 대응력이 약해진다. 그런데 특정 질환을 지닌 질환자 역시 기후변화의 표적이 될 수 있다는 연구가 나와 주목받고 있다. 봄철 꽃가루 알레르기에 시달려 온 비염 환자의 고통이 해를 거듭할수록 강해지고 길어지고 있다는 것이다. 미국 미시간대 연구팀이 비염 환자 등의 알레르기 증상을 악화시키는 꽃가루 양이 21세기 후반에 대폭 증가할 것이라는 연구 결과를 발표했다고 미국 뉴욕 로체스터대학이 운영하는 과학 전문매체인 퓨처스트가 21일(현지시간) 전했다. 연구팀은 과학 저널인 네이처 커뮤니케이션스에 게재된 논문에서 “2081~2100년의 꽃가루가 날리는 양이 1995~2014년에 비해 최대 40% 늘고 꽃가루가 날리는 기간도 19일 늘 것”이라고 예측했다. 예측대로라면 이번 세기 말 봄철 꽃가루 방출은 과거보다 최대 40일 일찍 시작된다고 한다. 연구는 온도와 강수량에 따라 봄철 북미 지역에서 가장 흔하게 날리는 꽃가루 15종의 생태가 어떻게 변하는지 조사하는 예측모델을 개발하는 방식으로 이뤄졌다. 고온다습할수록 개화 시기가 빨라지고 대기 중 이산화탄소 농도가 짙어질수록 꽃가루 생산이 늘어나는데 기후변화가 꽃의 생장을 촉진한다는 게 이번 연구의 골자다. 그런데 꽃이 처음 피는 시기는 기존 계절 구분을 무색하게 할 정도로 빠르게 앞당겨지고 있고 이에 따른 생태변화 역시 기존 예상치를 뛰어넘을 정도로 크단 것이다. 앞서 지난해 2월 독일 뮌헨공대 연구팀 역시 1987~2017년 중부유럽 도시 6곳의 꽃가루 관련 자료를 분석해 비슷한 결과를 생물학 국제학술지인 ‘최신 알레르기학’에 발표한 바 있다. 연구를 한 30년 동안 풍매화 종류별로 꽃가루 날리는 시기가 최소 보름, 최대 두 달 정도 빨라졌다는 내용이었다. 과학자들의 꽃가루 생태 연구는 기후변화가 태풍, 폭우, 가뭄 등의 거대한 재앙의 실마리일 뿐 아니라 환자의 기저질환을 악화시키는 미세한 단위에도 영향을 미친다는 점을 상기시킨다. 미시간대 연구팀은 “미국 천식알레르기 재단은 꽃가루로 인한 호흡기 알레르기를 성인의 30%, 어린이의 40%가 앓고 있다고 집계한다”면서 “알레르기 증상은 눈, 재채기, 발진 등으로 나타나고 심하면 호흡곤란을 일으키기도 한다”고 설명했다. 이어 “이번 연구는 기후변화가 꽃가루에 미치는 결과와 그로 인한 건강 영향에 대한 조사를 위한 출발점”이라고 강조했다.

밤낮 기온차가 큰 환절기가 되면 평소 건강해 보이던 중년 이후 남성 중 갑자기 사망했다는 소식이 종종 들린다. 돌연사의 원인은 심부전 같은 심장질환인 경우가 많다. 국내 연구진이 돌연사의 원인 심부전을 일으키는 체내 물질을 찾아냈다. 인제대 의대 심혈관대사질환센터 연구팀은 심장의 전기활동과 수축력을 조절하는 ‘세레블론’이라는 단백질의 새로운 기능을 규명했다고 21일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의학 분야 국제학술지 ‘유럽 심장 저널’에 실렸다. 심부전은 심장 기능 저하로 신체에 혈액을 원활히 공급하지 못해서 생기는 질환으로 암에 이어 국내 사망률 2위에 이른다. 특히 매년 유병률이 늘어나고 건강수명을 단축시키는 고위험 질환이다. 문제는 정확한 발병 메커니즘이 밝혀지지 않아 심부전 자체를 치료하기 위한 방법은 없는 상황이다. 대부분 치료는 고지혈증, 고혈압 약물과 수술 요법으로 증상 개선만 이뤄지고 있다. 연구팀은 심부전 환자 심장에서 세포 내에서 특정 단백질 분해를 결정하고 다양한 세포 기능을 조절하는 세레블론 유전자 발현이 늘어나 있다는 점에 주목했다. 연구팀은 생쥐 실험을 통해 세레블론 단백질이 심장 수축력을 조절하는 칼슘 통로를 분해한다는 사실을 처음 밝혀냈다. 세레블론 단백질 발현이 적은 생쥐는 심장 수축능력과 심장질환에 대한 저항성을 갖는다는 것도 확인했다. 김형규 인제대 의대 교수는 “심장질환자의 주요 사망원인은 심장 좌심실 수축능력이 저하되는 ‘좌심실 박출률 감소 심부전’(HFrEF)인데 이번 연구는 그 원인을 새로 밝혀냈다는 점에 의미가 크다”며 “세레블론-칼슘통로 신호전달체계 개선을 통해 심부전을 막아주는 새로운 치료제 개발에 도움이 될 수 있을 것”이라고 설명했다.

무게 약 1.4㎏, 신경세포 약 1000억개, 이것들을 연결해 주는 시냅스 100조개가 있는 신체 기관이 바로 ‘뇌’다. 뇌는 우주, 심해와 함께 과학계 마지막 탐구 영역으로 남아 있다. 뇌신경과학 연구가 활발해지면서 뇌에 대한 수수께끼가 하나둘 풀리고 있다. 달리기를 할 때 출발선에 서 있다가 신호와 함께 전력 질주를 하고, 신호등이 빨간불일 때는 멈춰 있다가 초록불이 켜지면 일제히 움직인다. ‘당연한 것 아냐’라고 생각할 수도 있겠지만 뇌과학 측면에서 본다면 두 상황 모두 뇌는 출발 호각소리나 초록불이란 특정 신호까지 실행(움직임)을 억제하고 있는 것이다. 미국, 영국, 호주, 중국, 네덜란드 등 5개국 과학자들은 계획을 외부 신호에 맞춰 실행할 수 있게 하는 뇌 신경망을 처음으로 발견했다고 20일 밝혔다. 이 연구에는 미국 하워드휴즈 의학연구소, 막스플랑크 플로리다 뇌과학연구소, 베일러의대, 국립정신보건연구소(NIMH), 앨런 신경역학연구소, 영국 런던대(UCL), 호주 퀸즐랜드대 뇌연구소, 중국 남방과기대, 네덜란드 에라스무스 메디컬센터 소속 생물학자와 신경과학자들이 참여했다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘셀’ 3월 15일자에 실렸다. 움직임을 제어하는 뇌 운동 피질은 움직임을 계획하는 단계와 실행하는 단계의 활동 패턴이 전혀 다르다는 것은 알려져 있었지만 무엇이 이런 패턴 전환을 가져오는지는 명확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 생쥐에게 수염을 건드린 뒤 특정 신호를 주면 오른쪽 먹잇감을 핥도록 하고, 수염을 건드리지 않고 신호만 주면 왼쪽을 핥도록 훈련시켰다. 연구팀은 실험을 하면서 생쥐의 뇌파를 측정했다. 실험 결과 신호를 받아 운동 계획을 실행할 때는 중뇌, 시상, 대뇌피질을 이어 주는 신경회로가 작동한다는 사실을 확인했다. 빛을 이용해 특정 신경회로를 통제할 수 있는 광유전학 기술로 이번에 발견한 신경회로 일부를 차단한 뒤 똑같은 실험을 했다. 신경회로 일부에 이상이 생기면 신호를 받아도 핥는 행동을 하지 않거나 신호를 받기 전에 핥는 행동을 하는 등 계획-실행 이상현상을 보이는 것이 관찰됐다. 카렐 스보보다 미국 하워드휴즈 의학연구소 교수는 “이번 연구로 운동 장애를 겪는 사람이 특정 상황을 신호로 여겨 운동 기능이 일시적으로 정상화되는 ‘역설적 운동신경증’을 설명할 수 있게 됐다”고 말했다. 하버드대 진화생물학과, 뇌과학연구센터 연구팀도 비슷한 연구를 수행해 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 3월 15일자에 발표했다. 악기 연주나 자전거 타기, 수영 같은 운동은 어릴 적 배워 놓으면 오랜 시간이 지난 뒤에도 금세 익숙하게 한다. 하버드대 연구팀은 흔히 ‘몸이 기억한다’고 하는 이런 학습 패턴에 대해 뇌는 어떤 식으로 작동하는지 의문을 품었다. 연구팀은 생쥐로 실험한 결과 복잡한 새로운 동작은 대뇌 운동피질-기저핵을 통해 학습된 뒤 시상을 거쳐 저장된다는 사실을 확인했다. 대뇌 운동피질이 손상되면 새로운 동작을 배우는 데 시간이 오래 걸리기는 하지만 학습은 가능하다. 그렇지만 기저핵이나 시상과 연결이 끊어질 경우는 학습한 동작을 다시 수행하지 못한다는 사실도 연구팀은 새로 확인했다. 스테판 볼프 메릴랜드대 교수(약리학)는 “이번 연구들은 뇌의 각 부위가 어떻게 학습과 실행을 통제하는지를 보여 주고 있다”며 “파킨슨병 같은 운동장애와 외상이나 뇌졸중 등으로 인한 뇌 부상의 환자들을 치료하는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.

코로나19가 남성의 고환 건강에 악영향을 끼칠 수 있다는 새로운 연구 결과가 나왔다. 고환의 크기부터 정자 수, 남성호르몬 테스토스테론까지 감소할 수 있다는 것이다. 홍콩대 연구진은 코로나19가 햄스터의 고환에 미치는 영향을 연구해 국제학술지 ‘감염병학회지’에 게재했다. 연구진은 햄스터를 대상으로 매번 용량을 달리해 바이러스를 투여했다. 일부 햄스터에겐 코로나19 백신을 접종했다. 햄스터는 코로나19 연구에서 흔히 이용된다. 햄스터가 호흡기 바이러스에 대해 보이는 반응이 인간이 보이는 반응과 비슷하기 때문이다. 연구진은 코로나19 감염 1~120일 차 햄스터를 해부해 이들의 고환 상태를 관찰했다. 백신을 접종하지 않은 쥐에게선 감염 4~7일 차에 정자와 테스토스테론 감소를 확인했다. 또 고환 염증이나 퇴화, 괴사 같은 조직 손상을 이르면 7일 후부터 관찰할 수 있었다. 120일 차 조직에서도 같은 현상을 확인했다. 이뿐 아니라 고환 크기와 무게도 줄었다. 하지만 백신을 접종받은 햄스터를 관찰했을 때는 고환 손상을 확인할 수 없었다.연구진은 논문에 “코로나19 바이러스는 햄스터의 급성과 만성 고환 손상을 유발한다”며 “코로나19에서 회복된 남성이 보고한 고환염이나 테스토스테론 감소를 유발하는 성선기능저하증과 일맥상통한다”고 적었다. 이어 “코로나19에서 회복 중인 남성의 정자 수와 성호르몬 추이에 관한 장기 연구를 추가로 계획 중”이라고 덧붙였다. 이탈리아의 연구진은 코로나19 검사에서 양성 반응을 보인 25명과 음성 반응을 보인 75명 총 100명을 대상으로 연구해 코로나19가 발기 장애와 관련 있다고 발표했다. 미국 마이애미대의 연구진은 코로나19 바이러스 감염에 따른 발기 장애가 음경에 혈액 공급이 원활하지 못했기 때문이라는 가설을 세웠다. 또 다른 연구진은 발기 장애의 원인으로 스트레스나 우울감 같은 심리적 영향을 원인으로 보고 연구하고 있다. 이와 관련 미국 래퍼 니키 미나즈는 지난해 트위터에 “트리니다드토바고에 있는 사촌은 코로나19 백신을 맞지 않으려고 한다”며 “친구가 백신을 맞고 성불구가 됐다”는 글을 게시했다. 트리니다드토바고 보건 당국은 이 래퍼의 주장이 사실이 아니라며 우려를 일축했다. 백악관도 그가 백신에 관한 궁금증을 해소할 수 있도록 전문가와 통화를 제안했다.

이스라엘 의료진 274명 대상모더나·화이자 4차 시험접종 분석 화이자, 모더나 등 mRNA(메신저 리보핵산) 방식의 신종코로나바이러스 감염증(코로나19) 백신 4차 접종의 감염 예방 효과가 아예 없거나 극히 제한적이라는 연구 결과가 나왔다. 17일 이스라엘 최대 의료기관인 셰바 메디컬 센터는 국제학술지 뉴잉글랜드저널오브메디신(NEJM)에 게재한 연구 논문에서 이같이 밝혔다. 연구진은 이번 논문에서 4차 접종의 젊고 건강한 사람에 대한 감염 예방 효능은 3차 접종과 비교해 보통 수준이었다는 사실을 확인했다고 전했다. 274명 의료진에게 화이자(154명), 모더나(120명) 4차 접종 연구진은 자체 의료진을 대상으로 시험 접종을 진행한 바 있다. 코로나19 백신 3차 접종 후 4개월이 지난 274명의 의료진에게 화이자(154명), 모더나(120명)의 백신을 추가로 접종한 뒤 같은 수의 3차 접종자와 비교했다. 셰바 메디컬센터의 길리 레게브-요하이 감염예방 통제 과장은 “4차 접종 1개월 후 면역 글로불린 G(IgG)와 중화항체 수치는 3차 접종자와 비슷한 수준이었다”고 말했다. 이어 그는 “4차 접종그룹의 코로나19 감염률은 비교 대상인 통제그룹보다 근소하게 낮았을 뿐”이라고 강조했다. 또 “아직 코로나19에 감염되지 않은 사람들에게 3차 접종이 아주 중요하다는 점이 강조되어야 한다”며 “4차 접종은 위험 요소를 가진 인구층의 중증 위험도를 낮춘다는 측면에서 중요하다”고 덧붙였다. 한편 이스라엘 내 4차 접종자는 73만7000여 명이다. 이스라엘은 지난해 12월 말 면역 저하자에 대한 백신 4차 접종을 시작했고, 이후 단계적으로 4차 접종 대상을 전체 성인으로 확대했다.

mRNA(메신저 리보핵산) 방식의 코로나19 백신 4차 접종이 감염 예방에 효과가 거의 없다는 연구결과가 나왔다. 미국 제약사 화이자, 모더나 등 한국에서 접종되고 있는 백신이 mRNA 방식의 백신에 속한다. 이스라엘 최대 의료기관인 셰바 메디컬 센터는 코로나19 백신 3차 접종 후 4개월이 지난 274명의 의료진에게 화이자(154명), 모더나(120명)의 백신을 추가로 접종한 뒤 같은 수의 3차 접종자 예방 효과를 비교했다. 그 결과 4차 접종의 젊고 건강한 사람에 대한 감염 예방 효능은 3차 접종과 비교했을 때 크게 높아지거나 낮아지지 않는 수준이었다. 연구를 주도한 셰바 메디컬센터의 길리 레게브-요하이 과장은 “4차 접종 1개월 후 면역글로불린G(IgG, 항체 작용을 하는 단백질의 일종)와 중화항체 수치는 3차 접종자와 비슷한 수준이었다”며 “4차 접종그룹의 코로나19 감염률은 비교 대상인 통제그룹보다 근소하게 낮았을 뿐”이라고 강조했다. 이어 “아직 코로나19에 감염되지 않은 사람들에게 3차 접종이 아주 중요하다는 점이 강조되어야 한다“며 ”4차 접종은 위험 요소를 가진 인구층의 중증 위험도를 낮춘다는 측면에서 중요하다“고 덧붙였다. 연구를 진행한 이스라엘은 지난해 12월 말 장기이식수술을 받은 면역 억제 치료 환자 등 면역 저하자에 대한 백신 4차 접종을 시작했고, 이후 단계적으로 4차 접종 대상을 전체 성인으로 확대했다. 자세한 연구결과는 16일 국제학술지 뉴잉글랜드저널오브메디신(NEJM)에 게재됐다.한편, 16일 mRNA 방식의 코로나19 백신을 개발한 화이자는 65세 이상 고령자를 대상으로 한 백신 4차 접종 허가를 신청했다. 최근 앨버트 불라 화이자 최고경영자(CEO)는 코로나19에 대한 면역력을 유지하기 위해 부스터 샷 외에 추가 접종이 필요하다는 견해를 밝혔다. 다만 전문가들 사이에선 코로나19 예방 차원에서 mRNA 백신을 3차례 접종하는 것만으로도 충분하다는 견해도 적지 않아 FDA 검토 과정에서 논쟁이 될 것으로 보인다. 뉴욕타임스는 ” FDA가 65세 이상을 대상으로 4차 접종을 허가하더라도 일반 성인을 대상으로 한 추가 접종은 올가을에나 가능할 것으로 보인다“고 전했다. 현재 미국에서는 면역 체계가 손상되거나 면역력이 약한 환자들에 대해서만 질병통제예방센터(CDC)가 4차 접종을 권고하고 있다.

코로나19 확산 이후 플라스틱 사용량이 전 세계적으로 늘었다. 일부 재활용되기도 하지만 버려진 플라스틱은 부서져 미세플라스틱이 돼 강이나 땅 속 지하수를 통해 바다에 이르게 된다. 미세플라스틱은 해양 생물을 거쳐 결국 사람의 몸 속으로 들어와 축적된다. 최근에는 그동안 청정 지역으로 알려졌던 극지방의 바다에도 미세플라스틱 오염이 심각하다는 연구결과가 발표되기도 했다. 북극해를 오염시킨 미세플라스틱의 발원지가 어디인지 정확히 알려지지 않았었는데 이번에 노르웨이 과학자들이 고농도 미세플라스틱의 북극해 유입 미스터리를 풀어냈다. 노르웨이 해양연구소 해양·기후학과, 노르지언 극지연구소, 트롬쇠-극지대 물리학·기술학과 공동연구팀은 북극해와 북유럽해, 북극해와 북대서양을 잇는 배핀만(Baffin Bay)에 축적되는 미세플라스틱은 유럽의 강에서 흘러나온 것이라는 사실을 확인했다. 이번 연구 결과는 기초 과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 3월 18일자에 실렸다. 앞선 많은 연구들에서는 북극해에 전반적으로 미세플라스틱 오염이 심각하다는 사실만 확인했을 뿐 미세플라스틱의 출처와 축적 위치가 불명확했다. 연구팀은 2007~2017년 북극해 주변 해류 흐름과 미세플라스틱 이동 시뮬레이션을 결합해 분석했다. 연구팀은 유럽 21개 주요 강에서 미세플라스틱이 흘러나올 경우 해류를 타고 어떻게 움직이는지를 모델링한 것이다. 또 2017년 5월부터 2018년 8월까지 노르웨이 서해안 17개 지점에서 채취한 바닷물 시료 121개의 미세플라스틱 분포와 성분을 분석해 모델링 결과와 비교했다. 그 결과, 유럽의 강들에서 흘러나온 미세플라스틱들 중 65%는 노르웨이 해안을 따라 시베리아 북쪽 랍테프해를 거쳐 북극해로 이동한 뒤 그린란드와 노르웨이 스발바르 군도 사이의 프람해협(Fam Strait)을 통해 북극해를 빠져나갔다. 또 30% 정도는 노르웨이 해안을 따라 가다가 프람해협을 통해 남쪽으로 이동한 뒤 그린란드 동쪽과 남쪽 해안을 거쳐 캐나다 북동쪽 해안을 따라 남쪽으로 빠져나갔다는 것을 확인했다.시뮬레이션을 통해 미세플라스틱의 이동경로를 파악한 연구팀은 축적 장소를 추적한 결과 북유럽해, 북극해 난센 분지, 북극해와 러시아 북쪽 사이에 있는 바렌츠해, 랍테프해, 그린란드와 캐나다 사이에 위치한 배핀만에 집중적으로 축적된 것으로 나타났다. 실제로 바닷물 샘플 분석 결과는 이 같은 시뮬레이션 결과를 뒷받침해주는 것으로 확인됐다. 연구팀에 따르면 북극해에서 확인된 고농도 미세플라스틱은 적어도 10년 전부터 시작된 것이라고 밝혔다. 연구를 이끈 욘 알레테센 해양연구소 박사(해양물리학·모델링)는 “미세플라스틱의 순환이 북극 생태계 건강에 영향에 미칠 수 있는 만큼 플라스틱 폐기물 관리 개선이 시급하다는 것을 이번 연구를 통해 알 수 있다”고 설명했다.

㈜힐링바이오는 자사의 특허 균주인 ‘Lactococcus lactis cremris RPG-HL-0136’(이하 RPG0136)을 이용한 장관벽 강화를 통한 장 기능 개선연구 결과를 국제학술지 ‘Applied Biological Chemistry (Probioticeffect of Lactococcus lactis subsp. cremoris RPG-HL-0136 on intestinal mucosal immunity in mice)’에 발표했다고 17일 밝혔다. 힐링바이오에 따르면 연구는 2019년 10월부터 2021년 9월까지 24개월 동안 힐링바이오의 주도하에 진행됐으며 고려대학교 이병천 교수팀, 중국 허난성 신샹의과대 정지 교수팀과 공동연구로 이뤄졌다. 연구팀은 “연구 결과 RPG0136의 장관 기능개선, 장관면역력 강화, 악취감소, 영양 대사 효율증가 등의 효과가 입증됐다”면서 “장내 면역 관련 치료제, 장관 기능 개선 관련 기능성 식품, 사료첨가제 등의 다양한 제품 개발 가능성이 기대된다”고 밝혔다. 한편 연구팀은 RPG0136을 기본으로 하는 악취제거제 ‘뉴클리어싹쓰리’와 보조사료 ‘키움농장’을 출시해 다음달부터 축산농가에 판매·공급한다. 연구팀 관계자는 “이들 제품은 악취로 인한 환경개선은 물론 설사로 인한 가축 폐사를 줄일 수 있을 것”이라며 “장관면역을 개선해 가축 성장을 촉진하고, 사료요구율을 감소함으로써 축산농가의 경영개선에 이바지할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

과학기술의 발달로 암은 더 이상 불치의 병은 아니다. 그렇지만 여전히 예후가 좋지 않아 생존율이 낮은 암은 존재한다. 많은 과학자와 의학자들이 암환자의 생존율을 높이기 위한 노력을 기울이고 있다. 그 덕분에 암 치료는 외과수술, 화학항암제, 방사선 치료를 넘어 표적치료제, 면역치료제 등 다양한 치료법이 등장하고 있다. 국내 연구진이 방사선 치료와 표적 항암치료를 병행해 전이암까지 억제하는 방법을 찾아내 주목받고 있다. 한국원자력의학원 응용치료연구팀은 면역 활성을 억제해 암 치료를 방해하는 면역억제세포 발생을 감소시키고 방사선 치료 부위의 암세포 뿐만 아니라 전이암까지 제거할 수 있는 전신 항암면역치료 방법을 찾았다고 16일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의학 분야 국제학술지 ‘암 면역치료 저널’((Journal for immunotherapy of cancer)에 실렸다. 면역체계를 작동시켜 암세포를 제거하는 면역관문억제제 같은 면역치료제가 최근 등장해 방사선 치료와 함께 사용되면서 암 재발 및 전이를 막는 새로운 암치료 전략으로 많이 활용되고 있다. 그렇지만 면역관문억제제의 비용이 비싸고 일부 암에서는 치료 효과가 낮다는 단점이 있다. 연구팀은 면역세포 조절인자를 이용해 면역억제세포를 감소시키면 항암치료 효과가 높아진다는 점에 착안해 방사선 치료 후 나타나는 종양 내 면역억제세포 발생을 차단해 치료효과를 높이는 방법을 찾아나섰다. 연구 결과 연구팀은 새로 발굴한 신약후보물질을 방사선 치료와 병행하면 면역기능이 활성화돼 항암치료효과가 높아지는 것을 확인했다. 실제로 대장암을 유발시킨 생쥐 15마리에게 신약후보물질을 투여하고 방사선 치료를 함께 시행한 결과 모든 쥐에서 종양크기가 92.8%로 감소했고 특히 8마리에서는 종양세포가 완전히 사라진 것이 확인됐다. 또 암세포를 직접 파괴하는 항암면역 CD8 T림프구의 살상능력이 45.7%나 늘어나고 암세포에 대한 면역반응도 9.9%가 증가했다. 이 같은 효과는 방사선 치료, 신약후보물질만 투여했을 때보다 두 방법을 함께 사용했을 때 3~4배 증가하는 것을 확인했다.치료가 끝난 생쥐에게 다시 종양을 이식했을 때도 4주 정도 종양이 자라지 않는 것이 관찰됨으로써 장기간 항암효과 지속, 재발 억제효능이 있는 것이 확인됐다. 연구를 이끈 김재성 원자력의학원 박사는 “이번 연구는 고형암 뿐만 아니라 치료가 쉽지 않은 전이암까지 방사선 항암치료효과를 획기적으로 개선할 수 있는 방법을 찾았다는데 의미가 크다”며 “방사선병용 항암면역치료제 상용화 연구를 서둘러 난치암 환자들에게 치료혜택이 돌아갈 수 있도록 할 것”이라고 말했다.

코로나19 오미크론 변이 바이러스 확산이 쉽사리 꺾이지 않고 있다. 오미크론 변이는 이전 코로나19 바이러스 감염 때보다 증상은 다소 약하지만 후유증은 여전한 것으로 알려져 있다. 호흡곤란, 기침 같은 호흡기 증상 뿐만 아니라 브레인 포그, 기억력 저하, 흉통 등 다양한 후유증 증상이 장기간 이어진다는 연구 결과들도 있다. 국내 연구진이 코로나19 완치 후 후유증 원인을 인공지능 기술로 밝혀냈다. 광주과학기술원(GIST) 생명과학부 연구진은 인공지능(AI) 머신러닝 기술과 단일세포 분석 기술을 이용해 코로나19 완치자 상당수에서 보고되고 있는 다양한 후유증 원인이 자가면역반응 때문이라고 16일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘브리핑스 인 바이오인포매틱스’에 실렸다. 연구팀은 오미크론 변이 바이러스를 포함해 코로나19 유발 모든 바이러스 단백질과 수 만개에 이르는 인간 단백질을 머신러닝으로 3차원 구조상에서 비교했다. 이를 통해 자가면역반응을 일으키는 후보 단백질들을 발굴했고 이 단백질들이 폐, 신장 등 조직에서 자가면역반응을 일으킨다고 밝혔다. 특히 자가항체들이 코로나19 환자나 완치자 폐조직에서 크게 증가한 것이 관찰됐다. 외부 세균이나 바이러스, 독성물질에 대응하기 위해 인체에서는 항체를 만들어 내는데 면역 체계 이상이나 과잉 항체 형성을 일으킬 경우 특정 조직이나 신체기관을 공격하는 자가항체가 만들어진다. 최근 미국 워싱턴대 연구팀이 코로나19 후유증은 혈액 내 자가항체 양과 밀접한 관련이 있을 것이라는 연구 결과를 발표했는데 국내 연구진이 이 같은 메커니즘을 밝혀내 치료제 개발 가능성을 높였다는 평가를 받고 있다. 연구를 이끈 박지환 GIST 교수는 “지금까지는 임상 관찰로만 코로나19 후유증 원인이 자가면역반응일 수 있다고만 보고됐는데 이번 연구로 실제 코로나19 감염 이후 자가면역반응을 일으킬 수 있는 후보 단백질을 발굴하고 후유증과 인과관계를 제시했다”며 “코로나19 후유증 치료제 개발은 물론 향후 다른 바이러스 백신 개발에도 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

현재 전 세계 인구의 절반 이상인 약 56%가 도시에 거주하고 있으며, 20년 이내에 이 비율은 70%를 넘어설 것으로 전망되기도 한다. 지난해 국토교통부가 발표한 ‘2020년 도시계획현황 통계’에 따르면 한국은 도시면적이 전체 국토의 16.7%에 불과하지만 총 인구의 91.8%가 집중돼 있다. 도시에는 각종 생활 인프라가 집중돼 있고 사람들은 삶의 편의성을 중요하게 생각하기 때문에 도시화 속도는 더욱 빨라질 것으로 보인다. 생태·환경 과학자들은 빠른 도시화 때문에 기후변화 속도는 늦춰지지 않을 것이며 육상에 살고 있는 동물 3분의1 이상의 생태에 심각한 영향을 미칠 것이라는 암울한 전망을 제시했다. 미국 예일대 환경학부, 생태·진화생물학과, 생물다양성·국제변화연구센터, 독일 자연보호청 지속가능과학연구센터 공동연구팀은 도시 면적의 확대는 앞으로 수십 년 동안 전 세계 육상 척추동물 3분의1 이상에 심각하고 치명적인 영향을 미칠 것이라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 3월 15일자에 실렸다. 생물 다양성 감소에 영향을 미치는 요인들은 다양하지만 삼림 벌목과 야생 생태계 파괴, 도시화가 주요 영향을 미친다. 특히 도시 면적 확장은 생태계에 치명적이라고 전문가들은 지적하고 있다. 연구팀은 ‘도시 사용과 확대’(LULC) 예측 모델을 통해 전 세계를 가로, 세로 300m의 격자로 나눠 2015년부터 2050년까지 도시화가 미치는 사회경제적, 생태학적 시나리오를 검토했다. 특히 3만 393종의 육상 척추동물에 미치는 영향을 분석했다. 그 결과, 2050년까지 도시 면적은 현재보다 최대 3배 이상 확대될 것으로 예측됐다. 이 같은 도시면적의 확대는 육상 척추동물들의 서식지 3분의1을 감소시킬 것으로 전망됐다. 사람이 거주하지 않고 동물만 사는 순서식지 면적 감소도 4분의1에 이를 것으로 예측됐다. 이렇게 될 경우 생물종의 2~3%인 855종이 멸종에 이르게 될 것이라고 연구팀은 밝혔다. 도시면적 확대가 가장 크게 영향을 받게될 종은 파충류와 양서류가 될 것으로 예상됐다. 파충류와 양서류는 먹이사슬의 중간단계에 위치한 생물들로 이들이 사라질 경우 먹이사슬 전체가 무너져 결국 인간에게도 치명적 영향을 가져올 것이라는 설명이다. 도시화로 인한 생태계 붕괴의 가장 큰 위험에 직면한 지역은 사하라 이남 아프리카 지역, 중남미 지역, 동남아 지역 등인 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 카렌 세토 예일대 교수(지리학·도시과학)는 “이번 연구는 인간의 편의 때문에 무분별하게 도시를 확장할 경우 생태계를 파괴할 뿐만 아니라 최종적으로는 인간의 삶에도 치명적 결과를 가져올 수 있다”고 경고하며 “이번 연구는 도시화로 가장 취약한 종과 지리적 군집을 파악하게 도와줘 표적보존전략을 시행할 수 있게 해줄 것”이라고 설명했다.

유전자 가위는 특정 염기서열을 인지해 해당 부위의 DNA를 잘라내는 기술로 인간 세포와 동식물 세포의 유전자를 교정하는데 사용된다. 2020년 노벨화학상은 ‘3세대 유전자 가위’인 크리스퍼 유전자 가위를 개발한 두 명의 여성 과학자에게 돌아가기도 했다. 국내 연구진이 유전자 가위를 질병을 진단해 내는 방법을 개발해 주목받았다. 카이스트 생명화학공학과 연구진은 유전자 가위 ‘크리스퍼-캐스12a’를 이용해 RNA 분해효소를 신속하고 정확하게 검출해 내는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구 결과는 영국 왕립화학회에서 발행하는 화학 분야 국제학술지 ‘케미컬 커뮤니케이션즈’에 실렸다. RNA 분해효소 중 하나인 ‘RNA가수분해효소 H’는 에이즈 원인 바이러스인 HIV-1, B형 간염 바이러스를 비롯한 역전사 바이러스 증식에 관여하는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 RNA가수분해효소 H는 항바이러스제 개발에 있어서도 중요한 표적이다. 보통 RNA가수분해효소 H 활성을 검출하기 위해서 전기영동, 고성능 액체크로마토그래피 등 방식을 이용하고 있지만 이들 기술은 민감도가 낮고 검출과정이 복잡하며 결과가 나오기까지 시간이 오래 걸린다. 연구팀은 크리스퍼-캐스12a를 이용해 표적 유전자를 발견하면 주변의 DNA를 절단해 형광 신호가 발생하도록 설계했다. 그 결과 크리스퍼-캐스12a을 이용해 민감도를 높이고 1시간 이내에 검사 결과를 내는데 성공했다. 연구팀은 이번 기술을 활용해 암세포의 RNA가수분해효소 H 활성도 검출할 수 있었다. 연구를 이끈 박현규 카이스트 교수는 “이번 기술은 크리스퍼-캐스12a 시스템의 부수적 절단 활성을 활용해 RNA가수분해효소 H를 민감하게 검출해 항바이러스제 표적 발굴에 활용할 수 있다”며 “다양한 질병을 조기 진단하고 환자 맞춤형 치료를 구현하는데 도움을 줄 것”이라고 말했다.

중증질환을 앓고 있거나 면역체계가 약해 이런저런 질병에 시달리는 고령층은 여러 약물을 한 번에 처방받아 복용하는 경우가 많다. 문제는 복합처방을 받아 복용하는 약이 어떤 상호작용을 일으켜 부작용이 발생하거나 약효가 떨어질지 정확히 파악하기는 쉽지 않다. 국내 연구진이 인공지능을 이용해 복합처방시 부작용을 사전에 예측할 수 있는 기술을 개발했다. 광주과학기술원(GIST) 전기전자컴퓨터공학부 연구진은 유전자 발현 데이터를 기반으로 한 약물간 상호작용에서 나타날 수 있는 부작용을 예측하는 인공지능 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학 및 정보과학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 켐인포매틱스’에 실렸다. 기존에도 다중 약물 사용시 나타날 수 있는 부작용을 해결하기 위한 예측 모델은 있다. 그렇지만 신약 개발 단계의 새로운 약물과 시판 중인 약물 사이의 부작용을 예측하기는 어렵다는 문제가 있다. 이에 연구팀은 약물 개발 단계 중에 있는 다양한 화합물에 대한 부작용을 예측하기 위한 약물 처리 유전자 발현데이터를 생성하는 모델과 함께 약물간 상호작용을 예측하는 모델을 만들었다. 유전자 발현데이터 생성 모델은 약물 구조, 속성 정보를 기반으로 세포가 약물에 노출됐을 때 유전자가 어떤 현상을 보이는가를 예측하는가를 파악할 수 있게 돕는다. 이를 통해 실제 실험정보가 없는 약물도 부작용 예측을 가능케 해준다. 남호정 GIST 교수는 “이번 연구는 복합약물 처방에 따른 부작용을 사전에 예측해 약물 안전성 모니터링 시스템으로 신약 개발 단계에서 안전성 평가에도 활용 가능하다”라고 설명했다.

국내 연구진이 반응 용기에 숯과 금속 구슬을 넣고 회전반응 시켜서 천연가스를 얻는 방법을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 연구진은 볼-밀링 기법을 이용해 직접 나무를 태워 만든 숯을 원료로 써서 천연가스의 주 원료인 메탄을 생산하는 기술을 개발하는데 성공했다고 14일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학분야 국제학술지 ‘앙게반테 케미’에 실렸다. 연구팀은 작은 금속 구슬이 들어있는 용기에 탄소 원료와 수소, 촉매를 넣은 뒤 용기를 회전시켜 반응하 볼-밀링법에 주목했다. 볼-밀링법은 구슬이 충돌하는 힘으로 탄소 원료가 촉매와 반응해 강한 탄소간 화학결합이 깨지고 분해된 탄소에 수소가 붙어 메탄이 합성되는 원리이다. 연구팀은 40도의 저온과 일반 대기압 조건에서 99.8%라는 높은 수율로 메탄가스를 합성하는데 성공했다. 일반적으로 탄화수소 제조는 600도 고온에서 이뤄지는데 이 때 수율은 80% 안팎이었다. 탄소 원료를 분해해 가스 형태의 탄화수소를 합성하는 탄화수소 가스화 반응은 가장 느린 화학 반응 중 하나인데 연구팀은 볼-밀링이라는 기계화학적 에너지를 이용해 수율을 높일 수 있었던 것으로 해석됐다. 특히 연구팀이 직접 만든 숯을 원료로 한 대용량 15ℓ 볼-밀링 공정에서도 전력 대비 메탄가스 생산 효율이 소규모 실험실 규모의 실험과 유사한 수준으로 높은 것이 확인됐다. 백종범 UNIST 교수는 “탄화수소 가스화 반응은 탄소 관련 반응에서 가장 다루기 어려운 반응으로 고온 대규모 공정이 필요하고 수율도 높지 않았는데 이번 연구는 볼-밀링 기법으로 이를 간단히 해결했다는데 의미가 크다”고 말했다. 백 교수는 “숯과 유사한 석탄 가스화 생산 공정에서도 응용이 가능할 것”이라고 덧붙였다.

대구경북과학기술원(DGIST) 화학물리학과 김성균 교수팀이 바닷물을 식수로 바꾸는 친환경 기술을 개발했다. 김 교수팀이 개발한 친환경 태양광 해수 담수화 소재는 한천과 나노 셀룰로스를 기반으로 해 환경 문제에서 자유롭다. 특히 한천은 흡수 성능이 뛰어나 소내 내부로 물을 잘 전달하고 담수화 과정 중 내부에 염이 축적되지 않는 것으로 확인됐다. 연구팀이 태양광 아래서 실험한 결과 단위 면적(㎡)당 하루 평균 5.95㎏ 담수 제조가 가능한 것으로 나타났다. 또 9일간 실험을 거친 후 소재 내외부 소금 농도에는 변화가 없었다. 또 소재를 사용한 후 폐기하면 자연 분해돼 환경 문제에서 자유롭고 회수, 재생 후 재사용도 가능하다. 소재 단가는 단위 면적당 0.27달러에 불과했다. 김 교수는 “이번 연구는 자연에서 쉽게 얻을 수 있는 매우 저렴한 원료인 한천과 셀룰로스로 간단히 제작이 가능한 담수화 소재를 개발해 저개발 국가나 외딴 섬 식수 문제 해결 가능성을 보여줬다는 점에서 의미가 있다”고 말했다. 석사과정 임홍섭 씨가 제1 저자로 참여한 이 연구 결과는 지난달 15일 국제학술지인 ‘담수화’(Desalination)에 실렸다.

많은 나라에서 기후위기 대응을 위해 화석연료 사용을 줄이고 신재생에너지 비율을 높이고 있다. 그중 태양광 비중이 가장 높아 2030년이 되면 전 세계 발전량의 10%를 훌쩍 넘을 것이라고 전망되고 있다. ●美 MIT연구팀, 자동청소 장치 개발 한국은 인구밀도가 높기 때문에 산지나 해상에 태양광 발전 설비를 많이 설치한다. 미국 등에선 사람이 살지 않고 일조량은 많은 사막에 대규모로 설치하기도 한다. 태양광 패널을 설치할 때는 패널을 깨끗하게 유지하는 게 매우 중요하다. 모래바람이나 먼지, 새똥 같은 오염물질이 태양광 패널에 쌓이면 발전 효율이 3분의1이나 떨어질 수 있기 때문이다. ●정전기 반발력으로 오염물질 제거 문제는 태양광 패널 청소에 엄청난 양의 물과 인력이 필요하다는 것이다. 미국 매사추세츠공과대(MIT) 기계공학과 연구팀은 정전기의 반발력을 이용해 간단한 전기 모터와 가이드 레일만으로 구성된 장치를 개발했다고 13일 밝혔다. 물과 사람 없이 태양광 패널을 주기적으로 자동 청소할 수 있는 이 장치에 관한 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 지난 12일자에 실렸다. 연구팀은 태양광 패널 표면에 미세 전류가 흐를 수 있는 나노미터 두께의 얇고 투명한 막을 씌우는 것만으로 청소가 가능하게 했다. 오염물질이 태양광 패널에 달라붙으면 나노막이 전하를 발생시켜 패널에서 분리시키는 것이다. 같은 극의 자석이 서로 밀어내듯 정전기 반발력으로 오염물질을 태양광 패널에서 떨어뜨려서 떠 있는 상태로 만든 뒤 가이드 레일에 붙은 거대한 빗자루를 위아래로 쓸어 태양광 패널을 깨끗하게 유지하는 방식이다.

봄철 꿀 수확기를 앞두고 충북과 제주 등 전국 곳곳에서 꿀벌이 집단으로 사라지는 사건이 발생해 양봉 농가의 시름이 깊어지고 있다. 농업 전문가들도 기후변화로 인한 이상기온이나 면역력 저하 등이 원인일 것으로 추정할 뿐 아직 정확한 이유를 파악하지 못했다. 꿀벌 실종 사건은 한국에서만 벌어지는 일은 아니다. 미국과 유럽에서는 이미 2006년부터 꿀벌이 대량 폐사하거나 집단 실종하는 일이 벌어졌다. 유엔식량농업기구에 따르면 꿀벌은 세계 주요 100대 농작물 중 71개 작물의 가루받이(수분)를 돕는다. 현재 전 세계적으로 수분 매개 곤충인 나비와 꿀벌에 의해 재배되는 작물의 생산량은 전체 30%에 달한다. 돈으로 환산하면 최소 290조원에서 최대 711조원에 이른다. 꿀벌이 사라지면 전 세계적으로 매년 142만명 이상이 추가로 사망하게 될 것이라는 미국 하버드대 과학자들의 분석 결과가 의학 분야 국제학술지 ‘랜싯’에 실리기도 했다. 유엔 생물다양성과학기구가 발표한 ‘수분 및 수분매개체 평가서’에 따르면 꿀벌 개체수가 급감하는 이유는 크게 ▲서식지 감소 ▲병해충 ▲기후변화 ▲농약 사용 ▲외래종 유입 ▲환경오염 6가지다. 환경단체와 전문가들은 농약 사용이 벌 실종과 집단 사망의 핵심 원인이라고 주장하고 있다. 농촌 지역 꿀벌 폐사와 실종의 주요 원인이 살충제 사용 때문이라면 도시와 근교에서 꿀벌이 사라지는 이유는 뭘까. 미국 플로리다대, 미시간주립대, 텍사스 A&M대, 중국 난창대 공동연구팀은 도시와 교외 지역 꿀벌의 실종 원인을 찾아 나섰지만 살충제가 원인은 아니라는 점만 밝혀냈다. 이 같은 연구 결과는 환경과학 분야 국제학술지 ‘환경독성학 및 화학’ 지난 10일자에 실렸다. 연구팀은 미국 캘리포니아, 플로리다, 미시간, 텍사스 4개주 8개 중·대도시에 있는 꿀벌 집단에서 2년 동안 매달 채집한 768개의 꿀과 꽃가루에서 살충제 수치를 측정했다. 그 결과 샘플의 약 73%에서 사람은 물론 벌에게도 위해를 가할 만한 살충제 성분은 나오지 않았다. 연구를 이끈 제임스 엘리스 플로리다대 곤충학과 교수는 “이번 연구는 농촌 지역과 도시 지역 꿀벌의 집단 폐사 원인이 다를 수 있다는 것을 보여 준다”며 “도심지역에서는 열섬 현상 같은 온난화에 따른 영향이 꿀벌 폐사 및 실종 사건의 핵심 원인으로 추정된다”고 말했다.

코로나19 오미크론 변이바이러스의 확산세가 좀처럼 꺾이지 않고 있다. 델타 변이를 비롯해 이전 코로나19 바이러스보다 독성이 약해졌다고는 하지만 감염자가 늘어나면서 사망자나 위중증 환자 규모도 적지 않다. 이 같은 상황에서 전 세계 보건전문가들은 2년이 넘는 코로나19 대확산 기간 동안 코로나19로 인한 사망자 수는 알려진 것보다 최소 3배는 더 많을 것이라는 충격적인 분석결과를 내놨다. 미국 워싱턴대에 설치된 비영리 보건연구단체인 보건계측평가연구소(IHME) 중심으로 구성된 ‘코로나19 초과사망률 국제 공동연구팀’(COVID-19 Excess Mortality Collaborators)은 코로나19 확산 2년 동안 전 세계 공식 사망자수는 590만 명이었지만 실제로는 1820만 명 이상이 될 것이라고 11일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 의학분야 국제학술지 ‘랜싯’ 3월 11일자에 실렸다. 연구팀은 중국 우한 지역에서 코로나19가 시작된 뒤 전 세계로 확산된 2020년 1월 1일부터 2021년 12월 31일까지 전 세계 191개국(소규모 국가, 자치령 포함해서 252개국)을 대상으로 코로나19로 인한 초과사망률을 분석했다. 코로나19가 직간접적 원인이 돼 사망한 사람들을 파악하는 초과 사망자는 대유행이 미친 영향을 파악할 수 있는 핵심 척도이다. 이 때문에 초과 사망률을 추정하려는 시도는 많았지만 데이터 확보가 쉽지 않아 제대로 수행된 적이 없었다. 그렇지만 이번에는 전 세계 보건의료 연구자들이 모여 정부 웹사이트, 유럽통계청 자료, 세계보건기구(WHO) 사망률 데이터베이스, 독일 막스플랑크 통계학연구소와 미국 캘리포니아 버클리대가 공동으로 운영하는 인간 사망률 데이터베이스, 각국 통계청 자료 등을 통해 2020~2021년 주간, 월간 데이터와 최근 11년간 사망률 데이터를 확보해 분석했다. 분석 결과, 지난해 12월 31일까지 대유행으로 인한 전 세계 초과 사망자는 1820만 명으로 공식 보고 수치보다 3배 이상 많을 것으로 확인됐다. 초과 사망률은 전 세계적으로 인구 10만명당 120명이었으며, 21개국은 인구 10만명당 초과사망률이 300명 이상으로 조사됐다. 초과 사망률이 높은 곳은 지역별로 보면 남미(10만명당 512명), 동유럽(10만명당 345명), 중부유럽(10만명당 316명), 사하라 이남 아프리카(10만명당 309명), 중미(10만명당 274명)로 나타났다. 국가별로 본다면 레바논, 아르메니아, 튀니지, 리비아, 이탈리아, 미국 남부지역 등에서 초과사망률이 높은 것으로 조사됐다. 반면 예년 사망률 추이와 비교했을 때 오히려 초과 사망률이 낮아진 곳도 있었다. 아이슬란드(10만명당 48명 감소), 호주(10만명당 38명 감소), 싱가포르(10만명당 16명 감소) 등으로 추정됐다. 사망자 숫자로 보면 남아시아가 530만명으로 가장 많고, 북아프리카와 중동이 170만명, 동유럽 140만명으로 나타났다. 국가별로는 이도 410만명, 미국 110만명, 러시아 110만명, 멕시코 79만 8000명, 브라질 79만 2000명, 인도네시아 73만 6000명, 파키스탄 66만 4000명으로 추산됐다.연구팀에 따르면 공식 보고된 사망자와 초과 사망자 추정치를 분석한 결과 남아시아의 경우는 신고된 사망자 수보다 9.5배, 사하라 이남 아프리카 지역은 신고된 사망자보다 14.2배 많은 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 하이동 왕 미국 IHME 박사는 “이번 분석에는 대유행 기간 동안 의료 및 기타 사회보장 서비스에 대한 제공이 미비해 사망한 사람들까지 모두 포함했다”며 “감염병으로 인한 실제 사망자 수를 아는 것은 효과적인 공중보건 의사결정을 위해 필수적이나 선진국들에서도 코로나19로 인한 사망자 숫자를 적게 파악하고 있다”고 설명했다. 왕 박사는 “코로나19로 인한 사망과 간접적 결과로 인한 사망을 나눠 분석하는 것도 중요한데 이와 관련해 추가 연구도 진행 중”이라고 덧붙였다.

국내 연구진이 단백질을 원격 시한폭탄처럼 제어해 체내 면역반응을 조절할 수 있는 방법을 찾았다. 고려대 신소재공학부 연구팀은 체내 세포 수용체와 결합해 여러 기능을 활성화하거나 억제하는 펩타이드를 원격 조절해 체내 면역반응을 제어할 수 있는 시스템을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국화학회에서 발행하는 화학 분야 국제학술지 ‘미국화학회지’ 3월 12일자에 실렸다. 면역 반응을 유도해 치유까지 도달하는데는 많은 단계의 체내 반응 과정이 있다. 효과적인 치유를 위해서는 각 단계에 따라 적절한 면역반응 제어가 필요하다. 기존에는 pH(산도) 조절, 초음파, 빛 같은 외부 자극을 이용해 면역 반응을 제어하고자 했지만 사용된 외부 자극이나 소재가 생체 친화적이지 않는 경우가 있고 세포 반응 제어도 쉽지 않다는 단점이 있었다. 연구팀은 이 같은 단점을 보완해 체내 면역 반응을 제어하기 위해 세포 부착성 펩타이드를 생체 재료 표면에 결합하고 수십 나노미터 길이의 폴리에틸렌 글리콜로 이뤄진 신축성 연결체를 이용해 다양한 크기로 합성이 가능한 외부 자극 감응형 무기 나노 집합체 소재를 부착했다. 무기 나노 집합체 소재는 자기장에 따라 자성을 얻거나 잃는 성질로 무기 나노 집합체 소재의 크기에 따라 펩타이드 접근성을 제어할 수 있다. 또 영구 자석으로 생체 재료 표면에 무기 나노 집합체 소재의 높낮이를 조절해 펩타이드 접근성을 제어할 수 있음을 확인했다. 이를 통해 초기 면역 반응에 중요한 역할을 하는 대식세포의 거동을 제어할 수 있다. 강희민 고려대 교수는 “이번 연구에서 개발된 펩타이드 접근성 제어 시스템은 대식세포 거동을 원하는 시간에 원하는 만큼 제어할 수 있어 면역시스템을 통한 원거리 치료에 효과적일 것”이라며 “이번 기술은 대식세포 뿐만 아니라 줄기세포, 암세포 등 다른 세포들에도 적용이 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.

국내 연구진이 동물실험을 대체하기 위한 인공장기 개발에 필요한 세포외 박막을 만드는데 성공했다. 포스텍 기계공학과, 미국 텍사스 오스틴대 공동연구팀은 인공장기에 사용할 수 있는 튼튼하고 잘 늘어나는 세포외기질 하이드로겔 박막을 개발했다고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 생체공학 분야 국제학술지 ‘바이오패브리케이션’에 실렸다. 신약을 개발할 때 새로운 약물의 평가는 사람을 대상으로 한 임상시험 이전에 세포 실험을 거쳐 동물로 하게 된다. 그렇지만 최근 강화되고 있는 동물실험 규제와 종간 차이 등 다양한 이유로 연구자들은 동물실험을 대체할 약물 평가용 인공장기에 눈을 돌리고 있다. 인공장기 제작은 다양한 형태로 이뤄지고 있는데 인공장기를 구성하는 세포를 작은 칩에서 배양하여 몸 밖에서 조직 장벽을 구현하는 기술이 대표적이다. 이렇게 만들어진 세포외기질 박막은 외부 자극에 취약해 배양 시간이 길어지고 실제 장기 움직임을 모사하기가 쉽지 않다. 세포 밖에 존재하는 세포외기질은 세포와 조직 사이의 공간을 채워주며 세포를 보호하는 쿠션 역할을 한다. 인공조직이나 장기를 만들 때도 세포가 잘 자랄 수 있도록 세포외기질이 사용되는데 변형되기 쉽다는 단점이 있다. 연구팀은 세포외기질에 나노섬유를 씌워 인체 조직과 비슷하면서도 튼튼한 세포외기질 박막을 만들었다. 두께가 5㎛(마이크로미터)에 불과한 박막은 투과성이 높아 세포 배양 후 2주가 지나도 안정적 형태를 유지하는 것이 관찰됐다. 신축성이 높아 연동 운동 같은 장기의 반복적 움직임도 따라할 수 있고 세포와 조직 기능도 실제 장기와 비슷한 것이 확인됐다. 김동성 포스텍 기계공학과 교수는 “이번에 개발한 세포외기질 박막은 체내 장기처럼 움직임이 가능한 인공장기를 만들 수 있어 생물 및 의학분야 기초연구, 화장품, 신약개발, 조직공학 등에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.