미국 노스캐롤라이나주립대 수의과학대 공중보건·병리생물학과, 식품영양과학과, 분자과학혁신연구센터 공동연구팀은 ‘프로바이오틱 락토바실러스균’이 담즙산을 조절해 유익한 장내미생물의 생존을 촉진시킨다고 3일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국국립과학원이 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 2월 2일자에 실렸다. 간에서 만들어지는 담즙산은 쓸개즙의 주요 성분으로 특히 지방과 비타민의 흡수를 도와주는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 프로바이오틱균들 중에서 ‘김치유산균’으로 잘 알려져 있는 락토바실러스가 담즙산 분비를 적절히 조절하고 독성을 줄여 소화를 촉진시킬 뿐만 아니라 유익한 장내미생물이 장에서 더 오래 생존할 수 있도록 도와준다는 것을 확인했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

평균 60년, 길게는 100년 넘게 사는 뉴질랜드 토종 큰도마뱀 투아타라의 장수 비결일 수 있는 유전자의 비밀을 과학자들이 찾아냈다. 미국과 뉴질랜드 등 국제연구진은 투아타라가 생물에게 중요한 미토콘드리아 유전자를 2개나 갖고 있다는 것을 발견했다고 국제학술지 ‘커뮤니케이션스 바이올로지’ 최신호에 발표했다.미토콘드리아는 생물의 새포 안에 있는 일종의 에너지 공장으로, 세포의 활동에 필요한 대부분의 에너지를 공급한다. 세포의 한 기관처럼 움직이지만, 생물의 세포핵과 별개로 독자적인 유전자를 갖고 있는 것이 특징이다. 그런데 최근 연구에서는 미토콘드리아의 유전자가 노화와 암, 신진대사, 근육 그리고 신경질환에도 관여하는 것이 밝혀지고 있다. 자신만의 유전자를 지닌 미토콘드리아가 이만큼 생물에서 중요한 역할을 차지하고 있다는 점은 놀라운 일이 아닐 수 없다. 일반적으로 생물은 미토콘드리아 유전자를 어미에게서만 물려받기에 하나만 갖는다. 그런데 이번 연구에서 투아타라는 놀랍게도 미토콘드리아 유전자를 2개나 갖고 있는 것으로 확인됐다.DNA의 해독이나 배열을 결정하는 연구에서는 DNA를 작은 조각으로 잘라 읽고 그것을 재구축해 해석한다. 연구진은 투아타라의 미토콘드리아 유전자 배열이 너무 많다는 점을 알아차렸다. 이에 투아타라의 미토콘드리아 유전자를 자세히 조사한 결과 같은 DNA 영역에서 2개의 서로 다른 배열이 존재하는 것으로 확인됐다. 이에 연구진은 2개의 완전하게 기능하는 미토콘드리아 유전자를 재구축해 양측을 비교했다. 그 결과 이 두 개의 완성된 미토콘드리아 유전자는 10.4%의 차이가 있는 것으로 나타났다. 별다른 차이가 없다고 생각할지도 모르지만, 이는 인간과 침팬지의 미토콘드리아 유전자 차이가 8.9%라는 점을 고려하면 엄청나게 큰 것이다. 즉 투아타라 한 마리에게서 인간과 침팬지 각각보다 차이가 큰 2개의 미토콘드리아 유전자가 발견됐다는 것이다. 이런 상황은 다른 척추동물들과는 확연하게 다른 점이다. 이 두 유전자 세트를 뉴질랜드 오타고대의 유전학자 라라 어번 박사가 분석한 결과, 대사와 관련한 유전자가 변화하고 있는 것으로 나타났다. 동물의 세포 대사는 극단적인 환경에 대처하기 위해 조정되는 부분이다. 즉 이 2중 미토콘드리아 유전자는 저온 환경에 대해 투아타라에게 생존을 위한 유연성을 줄 가능성이 있다는 것이다. 이에 대해 연구진은 “투아타라는 지금까지 본 것 중 가장 복잡한 미토콘드리아 유전자를 갖고 있다”고 말했다. 이번 연구는 투아타라의 특이성에 대해 알려주고 미토콘드리아 유전자가 가진 대사에 관한 기능을 밝혀줄 수 있다. 이는 인간의 대사성 질환 치료에 대해서도 도움이 되는 지식을 제공할 수 있을지도 모른다고 연구진은 덧붙였다. 한편 투아타라는 뉴질랜드 일부 지역에서 단 2종만이 서식하는 파충류로 도마뱀과 닮았지만 사실 비슷한 부분은 겉모습뿐 현존하는 다른 파충류들과도 다르다. 유전적으로 공룡보다 오래됐고 현존하는 파충류 중 가장 오래된 종이다. 투아타라는 굉장히 오래 사는 종으로도 유명한데 일부 개체는 111세 이상 생존한 기록도 있다. 이들은 또 많은 감염병 등에 저항력을 지녔다. 그중에서도 이들이 다른 파충류와 가장 다른 점은 저온 환경에 놀라운 적응력을 지녔다는 것이다. 기본적으로 파충류는 저온에서 활동할 수 없지만 투아타라는 기온이 약 5℃까지 떨어져도 계속 움직일 수 있다. 따라서 투아타라는 생물학적으로도 높은 관심의 대상이 되고 있다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미국의 한 물리학자가 새로운 플라스마 로켓을 고안해 인류가 화성에 가는 꿈에 한 발자국 더 가까워졌다. 미 에너지부와 프린스턴대가 공동 운영하는 프린스턴 플라스마물리학연구소(PPPL)의 물리학자 파티마 에브라히미 박사가 이번에 고안한 새로운 플라스마 로켓은 전기장이 아닌 자기장을 사용한다. 이에 따라 기존 플라스마 로켓보다 10배 더 빠르다는 것이 그의 설명이다. 플라스마는 고체와 액체 그리고 기체에 이어 물질의 네 번째 상태를 말하는데 기체 상태의 물질에 에너지를 계속 가하면 원자핵과 자유전자가 각각 자유롭게 날아다니는 불안정한 상태가 된다. 이 특별한 상태를 플라스마라고 하는 것이다. 그러면 이 플라스마를 로켓이나 항공기에 추력을 가하기 위해 쓸 수 있다. 실제로 지금까지 개발 중인 플라스마 로켓에는 엔진 안에서 플라스마를 만들어내고 거기에 전기장을 가함으로써 입자를 가속·분사하게 한다. 하지만 이런 플라스마 로켓은 추력과 속도가 떨어져 우주여행에서는 시간이 걸릴 수밖에 없다.반면 에브라히미 박사가 고안한 새로운 플라스마 로켓은 자기장으로 입자를 가속해 초당 몇백㎞의 속도를 낼 수 있다. 이것이 기존 플라스마 로켓 속도의 10배에 해당한다는 것이다.에브라히미 박사의 이런 아이디어는 핵융합 실험에서 영감을 얻은 것으로 전해졌다. 핵융합 반응은 가속 상태에 있는 원자핵끼리 부딪히게 함으로써 발생한다. 하지만 일반적인 상태에서는 원자핵 주위에 있는 전자가 충돌을 방해해 반응이 일어나기가 어렵다. 이에 따라 핵융합 실험에서는 우선 플라스마 상태를 만들고 나서 원자핵과 전자를 분리함으로써 핵융합을 가능하게 한다. 이때 플라스마를 가두는 데 이용되는 것이 바로 자기장인 것이다. 플라스마는 플러스 상태의 원자핵과 마이너스 상태의 전자로 구성돼 있어 전기를 통해 쉽게 자력선의 영향을 받는다. 따라서 자석으로 자기장을 만들어 플라스마를 가둠으로써 입자를 계속 가속할 수 있는 것이다. 게다가 갇힌 상태에서 초고온이 된 플라스마는 플라스모이드(plasmoid)라는 고밀도 플라스마 덩어리가 된다. 핵융합 실험의 목적은 원자핵을 충돌시키는데 있지만 에빌라히미 박사는 이 실험 과정에서 발생하는 플라스모이드에 주목했다. 플라스모이드를 로켓의 추력으로 이용하면 속도를 크게 향상할 수 있다고 생각했기 때문이다.에브라히미 박사의 새로운 플라스마 로켓과 기존 플라스마 로켓 사이에는 크게 세 가지 차이가 있다. 첫째 자기장의 세기를 바꿈으로써 추력도 늘리거나 줄일 수 있다. 연구 논문에는 “추력은 자기장 강도의 2배에 비례한다”고 기술돼 있어 자기장에 의한 속도 조절이 가능하다. 그다음으로는 새로운 플라스마 로켓이 플라스마 입자와 플라스마모이드 모두를 방출할 수 있다는 점에 있다. 기존 로켓보다 플라스모이드가 추가돼 더 강력한 추력을 만들어낼 수 있다는 것이다. 마지막으로 새로운 플라스마 로켓은 자기장을 이용한다는 것이다. 기존 플라스마 로켓은 전기장을 이용하기에 무거운 원자만을 사용하지만 자기장을 이용하는 새로운 플라스마 로켓은 무거운 원자뿐만 아니라 가벼운 원자도 사용할 수 있다. 그러면 임무마다 추진제 연료를 바꿔 추력을 조절할 수 있다는 것이다. 즉 새로운 플라스마 로켓은 기존 플라스마 로켓보다 속도가 10배 더 빠를 뿐만 아니라 추력을 세세하게 제어할 수도 있다는 것이다. 이에 대해 에브라히미 박사는 “다음 단계는 시제품을 만들어내는 것”이라고 말하며 앞으로의 진전을 기대하게 했다. 자세한 연구 성과는 국제학술지 ‘플라스마물리학저널’(Journal of Plasma Physics) 최신호(12월 21일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

코로나19로 다소 완화되기는 했지만 한반도는 매년 가을부터 이듬해 봄까지 한반도는 미세먼지에 몸살을 앓는다. 미세먼지와 같은 대기오염 물질은 심혈관 질환을 유발시키는 것으로만 알려져 있었는데 과학자들이 눈 건강에도 심각한 영향을 미친다는 연구결과를 내놨다. 폴 포스터 영국 런던대(UCL) 안과학연구소 교수는 UCL 심혈관과학연구소, 무어필즈 국립안과병원, 벨파스트 퀸스대 의대, 맨체스터대 생명과학부, 사우샘프턴대 의대, 에딘버러대 임상과학부, 런던 세인트조지대 공중보건연구소, 미국 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 의대 공동연구팀은 대기오염은 시력저하 뿐만 아니라 황반변성 같은 점진적이고 회복하기 어려운 안과질환(AMD)을 촉진시켜 실명까지 유발시킬 수 있다고 2일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 영국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘영국 안과학회지’에 실렸다. 황반변성은 망막 중심부에 위치한 신경조직인 황반의 기능이 떨어지고 손상되면서 시력이 감소하고 심할 경우 실명에 이르는 질환이다. 노화가 가장 큰 원인으로 꼽히지만 유전적 요인이나 흡연, 유전, 가족력 등이 원인으로 알려져 있다. 연구팀은 50만명 이상의 유전자와 건강정보가 수록된 ‘영국 바이오뱅크’에서 40~69세 남녀 중 망막 단층촬영(OCT)를 포함한 안구검사를 실시한 기록이 있는 5만 2602명을 골라냈다. 연구팀은 지역보건통계를 바탕으로 이들이 사는 지역의 초미세먼지(PM2.5), 이산화질소를 포함한 질소산화물 등 대기오염물질 측정값을 비교했다. 분석 결과 조사대상자 중 1286명이 AMD 진단을 받았는데 특히 초미세먼지에 노출된 환경에 사는 사람은 그렇지 않은 사람보다 AMD 발병 가능성이 8~10% 이상 높은 것으로 나타났다. 그 밖의 대기오염물질은 초미세먼지보다는 낮지만 망막구조나 형태 변화에 영향을 미쳐 시력저하에 직접적인 영향을 미치는 것으로 분석됐다. 폴 포스터 UCL 교수는 “이번 연구는 대기 오염으로 인한 독성이 망막의 형태나 두께 등에 영향을 미치면서 황반변성 같은 시력상실 관련 질환의 위험성을 높일 수 있음을 보여주고 있다”라며 “대기오염이 심각하지 않더라도 지속적으로 노출될 경우 위험성은 더 커진다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한 아버지와 아들이 공개한 사진 몇 장이 기후변화가 30년간 아이슬란드 빙하에 미친 파괴적인 영향을 보여준다고 인디펜던트 등 영국 매체가 2일(현지시간) 전했다. 보도에 따르면, 스코틀랜드 던디대학의 키런 백스터 박사는 지난해 아이슬란드를 방문해 자신의 아버지이자 풍경 사진작가인 콜린 백스터가 31년 전인 1989년 휴가 중 가족과 함께 갔던 같은 곳에서 찍었던 사진들을 똑같이 재현했다.이후 이 사진을 부자가 나란히 놓고 비교해본 결과, 아이슬란드 남동부 바트나이외쿠틀 빙하가 얼마나 극적으로 후퇴했는지가 여실히 드러났다. 바트나이외쿠틀 빙하는 아이슬란드 면적 8%를 덮고 있는 유럽 최대 빙하다. 이에 대해 키런 백스터 박사는 “난 이 놀라운 곳을 방문하며 자랐기에 빙하의 영향력에 대해 충분히 이해한다. 지난 몇십 년간 빙하가 이렇게 급격하게 변한 모습을 보는 것은 개인적으로 참담한 일”이라면서 "이곳에서는 전 지구에 영향을 미치고 있는 상황의 심각성을 분명히 볼 수 있다”고 말했다.커뮤니케이션디자인학과의 강사로 유럽 전역의 빙하 후퇴에 관한 시각적 커뮤니케이션에 있어 선도적인 전문가인 백스터 박사는 이전에 스위스 몽블랑에서도 주변 빙하 소실에 관한 전 지구적 온난화의 영향을 기록한 바 있다. 아이슬란드 기상청에 따르면, 바트나이외쿠틀 빙하는 지난 30년간 많은 양의 얼음이 소실됐는데 부피로는 150~200㎦, 면적으로는 400㎢ 이상이다. 이는 서울 면적(605㎢)의 3분의 2에 달하는 얼음이 소실됐다는 것이다. 테르미니로 알려진 빙하의 끝부분도 같은 기간 1㎞ 넘게 후퇴했다.백스터 박사의 부친이자 사진작가 콜린 백스터는 아이슬란드에서 촬영한 가족 휴가 사진을 다시 보내 행복했던 기억이 떠오른다고 말했다. 그는 “난 놀라운 자연 경관에 완전히 경외심을 느꼈고 멀리서 본 빙하의 아름다움에 압도됐던 것을 기억한다”고 회상했다. 하지만 그는 “이제 30년 만에 빙하가 사라진 모습을 보는 것도 마찬가지로 압도적이고 매우 놀라운 일이다. 날 포함한 우리 모두 이 문제에 대해 책임을 져야 한다”면서 “우리 인간의 활동은 의심할 여지 없이 지금도 계속되고 있는 엄청난 양의 얼음 소실에 관여했다”고 말했다. 지난달 영국 리즈대 북극관측연구소 등 연구진이 유럽지구과학연맹(EGU)이 발행하는 국제학술지 ‘빙권’(The Cryosphere) 최신호에 발표한 연구 논문에 따르면, 지난 20여 년간 지구에서 녹아 없어진 얼음의 면적은 영국 면적에 준하는 것으로 나타났다. 이 연구에서는 또 1990년대 얼음 소실은 연간 8000t이었지만 2017년에는 1조3000억t까지 증가한 것으로 나타났다. 이 기간 전 세계 해수면은 3.5㎝나 상승해 연안 지역사회와 취약한 야생동물 서식지의 침수 위험이 커졌다. 이에 대해 연구를 이끈 토마스 슬레이터 박사는 “우리가 연구한 모든 지역에서 얼음이 소실됐지만 남극과 그린란드 빙하의 소실이 가장 빠르다. 이들 빙하는 현재 기후변화에 관한 정부간 협의체가 예상한 최악의 기후 온난화 시나리오를 따르고 있다”면서 “해수면 상승은 이번 세기 연안 지역사회에 매우 심각한 영향을 미칠 것”이라고 지적했다. 사진=콜린 백스터, 키런 백스터/던디대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 인도 북서부의 대기상태와 날씨가 한반도의 가을 태풍에 영향을 미친다는 사실을 제시해 주목받고 있다. 포스텍 환경공학부, 연세대 미래융합연구원, 울산과학기술원(UNIST) 도시환경공학과, 공주대 대기과학과, 국립기상과학원, 영국 기상청 공동연구팀은 인도 지역에서 발생한 강한 대류활동이 한반도로 향하는 가을 태풍의 강도와 갯수에 영향을 미칠 수 있다고 1일 밝혔다. 이번 연구결과는 기상학 분야 국제학술지 ‘미국기상학회보’에 실렸다. 2019년에는 근대적 기상업무가 시작된 1904년 이후 9월에 가장 많은 3개의 태풍이 잇따라 한반도에 영향을 줬다. 연구팀은 기록적으로 많은 태풍이 한반도에 영향을 줬던 2019년 9월에는 동중국해 지역에 형성된 극단적인 남서풍이 태풍을 한반도로 방향을 진행시킨 것으로 보고 기후모델 시뮬레이션 자료를 이용해 이례적 대기순환이 나타날 가능성과 원인을 분석했다. 연구팀은 전지구 기후예측(CMIP6) 다중모델 자료와 영국 기상청의 대규모 앙상블 시뮬레이션 자료를 바탕으로 한반도 가을태풍을 유도하는 대기순환 패턴이 지구온난화와 인도 대기변화에 따라 어떻게 달라지는지를 확률적으로 분석한 것이다. 그 결과 해양 온난화가 한반도의 가을 태풍에 미치는 영향력은 크지 않았지만 인도 북서지역의 강한 대류활동이 한반도 가을 태풍에 중요한 요인이라는 사실을 확인했다. 인도 북서지역에서 발생한 강한 대류활동이 대기권 상층에 거대한 파동을 활성화시켜 한반도와 일본에 강한 고기압성 순환을 만든다. 인도 북서지역 대류활동이 평소보다 강할 경우 2019년 9월 같은 극한 사례가 발생할 확률은 1.5~3배 이상 늘어날 것으로 나타났다. 민승기 포스텍 교수는 “한반도에 영향을 미치는 가을 태풍은 여름 태풍보다 피해 상황이 심각한 만큼 이번 연구는 가을 태풍을 효과적으로 예측하기 위해서는 인도지역 대기상태를 보다 주의 깊게 살펴봐야 한다는 것을 보여주고 있다”며 “지구온난화가 계속되면 인도지역 대기변화가 강해지고 그에 따라 한반도로 향하는 가을 태풍이 증가할 가능성이 높다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 소음을 차단하기 위해 스튜디오에 설치된 흡음재와 비슷한 원리를 이용한 전자기파 흡수체를 개발했다. 연세대 신소재공학과 연구팀은 얇은 알루미늄을 여러 층으로 쌓아 전자기파를 반사시키지 않고 흡수시키는 기술을 개발했다고 1일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노과학 분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 최근호(1월 27일자)에 실렸다. 고성능 전자기기는 의도치 않게 주변기기에 전자기 간섭을 유발할 수 있다. 전자기파를 차단해 전자기 간섭을 막으려고 전기전도도가 높은 차폐재를 사용하지만 반사율도 높아 전자기파 재방사가 일어날 수 있다는 문제가 있다. 이 때문에 연구팀은 리튬과 전자기파를 잘 흡수하는 알루미늄으로 된 화합물을 이용해 2차원 알루미늄 박편을 제작하고 이를 크기에 따라 정렬시켰다. 이렇게 수많은 박편을 쌓아 수 십 마이크로미터(㎛) 두께 필름 형태의 무반사 흡수체를 만들었다. 연구팀은 흡수체 내 박편(계면)의 숫자가 증가할수록 반사율이 급격하게 감소한다는 것을 계산했다. 흡수체를 구성하는 알루미늄 나노 박편의 표면 사이 공간에서 다중내부반사가 일어나 전자기파를 효율적으로 흡수할 수 있었다. 실제로 전자기파 흡수체의 흡수 및 반사효율이 기존 전자기파 흡수·반사기술보다 1000배 이상 우수한 것으로 나타났다. 알루미늄 박편을 층상구조로 쌓아올리는 간단한 공정만으로도 5G 스마트폰, 사물인터넷(IoT), 레이더, 위성 등이 작동하는 주파수 대역인 기가헤르츠 주파수까지 흡수할 수 있다는 것이다. 심우영 연세대 교수는 “이번 기술은 전자기파를 잘 흡수하는 알루미늄을 아주 얇은 박편으로 만들어 흡수율은 유지하면서 반사율은 낮춘 흡수체를 개발하고 원리를 규명했다는데 의미가 크다”라며 “반도체 배터리를 포함한 전자정밀부품 산업과 헬스케어 분야, 국방 및 항공우주분야 등 다양한 산업분야에서 전자기파 차폐는 중요하게 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아이폰의 아버지 스티브 잡스, 미국 연방대법관 중 가장 진보적 인사로 꼽혔던 루이스 베이더 긴즈버그는 모두 췌장암으로 사망했다. 최근 췌장암 조기진단율과 치료 성공률도 높아지는 추세이지만 여전히 일반인들에게는 두려운 암 질환으로 손꼽힌다. 이에 국내 연구진이 혈액검사만으로 췌장암을 신속하고 정확하게 진단할 수 있는 기술을 개발해 관심이 쏠리고 있다. 최종훈 중앙대 융합공학부 교수는 김교범 동국대 화공생물공학과 교수, 구형준 서울과학기술대 화공생명공학과 교수팀과 함께 혈액검사를 통해 정상세포보다 췌장암 표면에서 더 자주 나타나는 당 사슬을 가진 ‘엑소좀’이라는 물질을 쉽게 포착해 낼 수 있는 기술을 개발했다고 31일 밝혔다. 이번 연구결과는 의과학 분야 국제학술지 ‘바이오센서스 앤드 바이오일렉트로닉스’에 실렸다. 췌장은 위와 간 등 다른 장기에 둘러싸여 있고 췌장암만의 독특한 증상이 없어서 조기진단 시기를 넘기는 경우가 많다. 진단을 받아도 이미 암이 상당히 진행된 상태여서 수술이나 치료가 어려운 사례도 상당수다. 이 때문에 많은 과학자들이 췌장암을 조기에 찾아낼 수 있는 방법에 대한 연구를 활발히 하고 있다. 연구팀은 세포에서 분비되는 엑소좀이 혈액을 따라 체내를 순환하고, 이에 질병 진단을 위한 바이오마커로 활용하기 쉽다는 점에 주목했다. 췌장암 환자의 혈액에는 일반인들보다 엑소좀의 농도가 높다는 점을 이용해 암세포에서 분비되는 엑소좀의 당 사슬과 쉽게 결합될 수 있는 나노입자를 만들었다. 엑소좀의 농도를 정확하게 측정할 수 있는 미세 유체칩도 개발했다. 이번에 개발된 기술을 활용하면 췌장암 발병 여부는 물론 전이성 췌장암인지 여부까지 식별할 수 있는 것으로 알려졌다. 연구팀은 다양한 형태의 췌장암 세포와 췌장암 환자의 혈액을 이용해 이번에 개발된 기술을 검증하는 데도 성공했다. 최종훈 중앙대 교수는 “이번 기술은 암세포가 분비하는 엑소좀을 효과적을 검출함으로써 암 진단뿐만 아니라 예후까지 평가할 수 있다”면서 “추가 연구를 통해 진단은 물론 신약개발, 약물의 안전성 검증 등에도 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아이폰의 아버지 스티브 잡스, 가장 진보적인 미국 연방대법관 루이스 베이더 긴즈버그는 모두 췌장암으로 사망했다. 최근 췌장암 조기진단율과 치료성공률도 높아지는 추세이지만 여전히 일반인들에게는 두려운 암의 종류 중 하나이다. 국내 연구진이 혈액 검사만으로 췌장암을 신속하고 정확하게 진단할 수 있는 기술을 개발했다. 중앙대 융합공학부, 동국대 화공생물공학과, 서울과학기술대 화공생명공학과 공동연구팀은 혈액검사를 통해 정상세포보다 췌장암 표면에서 더 자주 나타나는 당(糖)사슬을 가진 엑소좀이라는 물질을 쉽게 포착해 낼 수 있는 기술을 개발했다고 31일 밝혔다. 이번 연구결과는 의과학 분야 국제학술지 ‘바이오센서스 앤드 바이오일렉트로닉스’에 실렸다. 췌장은 위와 간 등 다른 장기에 둘러싸여 있고 췌장암만의 독특한 증상이 없어서 조기진단 시기를 넘기는 경우가 많고 진단을 받은 경우는 이미 암이 상당히 진행된 상태여서 수술이나 치료가 어려운 경우도 많다. 이 때문에 많은 과학자들이 췌장암을 조기에 찾아낼 수 있는 방법에 대한 연구를 활발히 하고 있다. 연구팀은 세포에서 분비되는 ‘엑소좀’이라는 물질이 혈액을 따라 체내를 순환하기 때문에 질병진단을 위한 바이오마커로 활용하기 쉽다는 점에 주목했다. 췌장암 환자의 혈액에는 일반인들보다 당사슬을 가진 엑소좀의 농도가 높다는 점을 이용해 암세포에서 분비되는 엑소좀의 당사슬과 쉽게 결합될 수 있는 나노입자를 만들었다. 또 엑소좀의 농도를 정확하게 측정할 수 있는 미세 유체칩도 개발했다. 이번에 개발된 기술을 활용하면 췌장암 발병 여부는 물론 전이성 췌장암인지 여부까지 식별할 수 있는 것으로 알려졌다. 연구팀은 다양한 형태의 췌장암 세포와 췌장암 환자의 혈액을 이용해 이번에 개발된 기술을 검증하는데도 성공했다. 최종훈 중앙대 교수는 “이번 기술은 암세포가 분비하는 엑소좀을 효과적을 검출함으로써 암 진단 뿐만 아니라 예후까지 평가할 수 있다”라며 “추가 연구를 통해 진단은 물론 신약개발, 약물의 안전성 검증 등에도 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구온난화와 같은 기후변화로 만년설과 빙하가 녹아내리면서 고산식물이 멸종될 위기에 처했다는 연구결과가 나왔다. 미국 스탠퍼드대학이 이탈리아 알프스에 있는 4곳의 빙하에서 서식하는 고산식물을 분석한 결과 이중 최대 22%가 빙하의 손실과 함께 멸종위기에 처할 것으로 예측됐다. 여기에는 범의귀(saxifrage) 속 이끼류와 유채과의 고산식물 등이 포함돼 있으며, 비록 쉽게 볼 수 있는 식물들은 아니지만 산악 생태계가 정상적으로 유지되는데 반드시 필요한 요소다.예컨대 고산식물 중 일부는 식용으로도 이용되며, 생태계의 포식자와 초식동물, 미생물 등이 살아가기 위한 연료로도 필수적이다. 그러나 지구온난화로 빙하가 녹아내리면서 유독 기후에 민감한 고산식물은 멸종으로 향하는 지름길을 걷고 있는 것과 마찬가지인 상황에 놓였다. 본래 기후가 따뜻해지면 고산식물의 서식지대도 점차 높아지기 마련이지만, 더는 서식지가 이동할 수 없을 만큼 고산지대의 꼭대기까지 올라갔기 때문이다. 연구진은 “이러한 상황이 알프스뿐만 아니라 히말라야와 안데스 같은 다른 산악 생태계로 확장될 것이라고 확신한다”면서 “빙하의 손실은 고산식물 종 전체 중 51%에 영향을 미칠 것”이라고 밝혔다. 이어 “고산식물은 산악 생태계의 핵심 부분이며, 고산식물이 사라진다면 다른 생태계의 멸종으로 이어질 가능성이 있다”면서 “전반적인 생물 다양성이 감소할 것이며 특정 고산식물은 빙하가 사라진 뒤 150년 후부터는 완전히 볼 수 없게 될 것”이라고 덧붙였다.전문가들은 현재 비교적 낮은 고도에서 자라던 식물이 점차 고산지대로 침입하고 있으며, 이 식물들이 본래의 고산식물에 비해 더 빨리 군락을 형성함으로서 고산식물의 멸종 위험도 높아지고 있다고 입을 모은다. 연구진은 “이산화탄소 배출량을 줄이는 것도 중요하지만 사람들에게 기후변화에 취약한 산 생태계에 대한 인식을 높이는 과정도 필요하다”면서 “스키장 슬로프를 추가로 건설하지 않고 고산식물을 보호할 수 있도록 정해진 길로만 통행하는 등의 노력도 필요하다”고 강조했다. 자세한 연구결과는 생물학분야 국제학술지 ‘생태와 진화의 최전선’(Frontiers in Ecology and Evolution) 최신호에 실렸다.  송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

봄이나 가을 같은 환절기가 아니더라도 점심을 먹고 나면 배부름의 만족감과 함께 밤잠의 부족함까지 몰려들면서 꾸벅꾸벅 졸음이 쏟아진다. 낮잠은 학습 집중력을 높일 뿐만 아니라 건강에도 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 스페인에서는 여전히 오후 2~5시 사이에 낮잠을 자는 ‘시에스타’ 문화가 남아있기도 하다. 실제로 점심 직후 잠깐의 낮잠이 뇌 속 노폐물을 제거해 인지능력을 높이고 치매까지 막는 효과가 있다는 분석결과가 나왔다. 중국 우후4차인민병원 노인병학과, 상하이 정신보건연구센터 알츠하이머및퇴행성뇌질환연구소, 노인정신건강과, 상하이 교통대 의대 공동연구팀은 10~30분 이내로 규칙적으로 낮잠을 자는 것이 인지능력을 높이는데 도움을 준다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 영국의학회에서 발행하는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘BMJ 일반 정신과학’ 26일자에 실렸다. 전 세계적으로 과학기술의 발달로 기대수명이 길어지고 있는 가운데 65세 이상 인구 10명 중 1명 정도가 치매를 비롯한 인지기능 저하에 시달리고 있는 것으로 알려져 있다. 나이가 들수록 밤잠이 줄고 낮잠의 길이와 빈도는 늘어나는 경향이 있다. 이에 연구팀은 낮잠과 노인들의 인지능력 저하 방지의 연관관계를 알아보기 위해 베이징, 상하이, 시안 등 중국 내 대도시에 거주하는 60세 이상 남녀 2214명을 대상으로 낮잠을 자는지 여부와 혈액검사를 포함한 건강검진, 치매검사와 인지능력평가를 실시했다. 분석 결과 이들의 평균 야간수면시간은 약 6.5시간이었으며 680명은 낮잠을 안 자는 것으로 확인됐다. 낮잠을 자는 노인들은 최소 5분에서 최대 2시간까지 낮잠을 자는 것으로 나타났다. 그런데 낮잠을 자는 사람이 낮잠을 안 자는 사람에 비해 시공간인지능력, 작업기억력, 주의력, 문제해결력, 위치인식, 언어능력 점수가 더 높게 나온 것으로 조사됐다. 특히 낮잠 여부에 따라 위치인식, 언어능력, 기억력 점수가 두 배 가까이 나는 것으로 조사됐다. 그렇지만 낮잠을 30분 이상 자는 사람들의 인지능력점수는 낮잠을 안 자는 사람보다는 높게 나왔지만 30분 이내의 낮잠을 자는 사람보다는 낮은 것으로 조사됐다. 그 결과 낮잠을 규칙적으로 자는 사람은 시공간능력, 작업기억력, 주의력, 문제해결력, 언어능력 등의 점수가 그렇지 않은 사람보다 높은 것으로 확인. 그렇지만 낮잠 시간이 하루 30분 이상인 사람에게서는 이 같은 효과가 나타나지 않았음. 연구팀은 낮잠은 뇌에 쌓이는 염증성 화학물질을 제거해주기 때문에 지적 능력을 유지해줄 뿐만 아니라 치매 발병 확률도 낮춰주는 것으로 분석 린 선 상하이교통대 의대 교수는 “밤에 못 잔 ‘잠 빚’을 보충하기 위해 낮잠을 자는 것으로 알려져 있지만 뇌의 건강성을 유지하는데도 도움이 되는 것으로 확인됐다”라며 “낮잠은 체내 염증 수치를 낮춰주면서 뇌에 쌓인 노폐물을 제거하는 역할을 해 뇌의 건강성과 치매를 예방하는 것이라는 점을 보여주고 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과거 미국 플로리다주 해안에서 포착된 상어가 '트럼프 닮을꼴'로 뒤늦게 주목을 받고 있다. 27일(현지시간) 데일리메일은 미국 플로리다 주피터 해안에서 발견된 상어가 트럼프 전 대통령과 흡사한 외모로 화제몰이 중이라고 전했다. 현지 수중사진작가 태너 맨셀(29)은 지난 2019년 12월 고향인 플로리다 주피터 해안에서 2.8m 길이 레몬상어(학명·Negaprion brevirostris)와 마주쳤다. 맨셀은 “그날은 일이 잘 풀렸다. 1년을 기다린 보람이 있었다. 원하던 장면을 카메라에 담았다”고 밝혔다.맨셀은 ‘개핑’(Gaping)이라 불리는 상어의 행동을 추적하고 있었다. 개핑은 말 그대로 상어가 입을 크게 벌리는 행동으로, 단순히 숨을 쉬기 위해 입을 벌린 채 헤엄치는 것과는 다른 맥락이다. 저명한 상어전문가에리히 리터가 국제학술지 ‘해양 및 민물 생물의 행동 생리학’(Marine and Freshwater Behavior and Physiology)에 게재한 논문에 따르면 상어의 ‘개핑’ 행동에서는 위턱 돌출이라는 특징적 동작이 관찰된다.에리히 리터 박사는 기계적인 먹이 활동으로 턱의 요소들이 제자리를 벗어나면, 이를 바로잡기 위한 유지, 보수 차원에서 ‘개핑’ 행동을 하는 것으로 추정했다. 즉 먹이를 씹다가 당겨지고 틀어진 턱을 재정비하기 위한 동작이라는 설명이다. 맨셀 역시 “먹이를 삼킨 상어는 가능한 한 턱을 크게 벌려 인대나 힘줄을 재정렬한다”고 말했다. 맨셀은 1년의 기다림 끝에 얻은 상어의 사진을 얼마 전 대중에 공개했다. 하지만 반응은 뜻밖이었다. 사람들은 상어의 ‘개핑’ 행동에 관심을 갖는 대신, 특이한 생김새에 주목했다. 상어가 다름아닌 트럼프 전 대통령을 빼닮았다는 소리가 잇따랐다.퇴임 후 팜비치에 ‘전임 대통령실’을 마련했을 정도로 트럼프에게 플로리다는 ‘제2의 고향’이나 다름 없는 곳이다. 그런 플로리다 해안에서 트럼프를 꼭 닮은 상어가 포착됐다는 사실이 알려지자, 사람들은 ‘트럼프 상어가 바다를 위대하게 하러 간 것이냐’며 우스갯소리를 늘어놨다. 이에 대해 맨셀은 상어를 인간과 비교하는 건 처음 봤다면서도, 이제껏 자신이 본 상어 관련 논평 중 최고라고 말했다.　 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

국내 연구진이 자석의 자기장과 유전공학 기술을 결합해 뇌 신경세포를 활성화시키는 방법을 찾아 걷지 못하는 생쥐를 걷게 만들었다. 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단, 연세대 고등과학원 공동연구팀은 자기장을 이용해 뇌 운동신경을 무선, 원격으로 정밀제어할 수 있는 ‘나노 자기유전학’ 기술을 개발했다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘네이처 머티리얼즈’ 29일자에 실렸다. 자기장은 자기공명영상(MRI) 같은 영상의학장치에 쓰이면서 질병진단에 활용되고 있지만 치료에는 거의 활용되지 못하고 있다. 연구팀은 자석의 자기장을 이용해 미세한 토크힘을 발생시킬 수 있는 나노나침반을 개발했다. 토크힘은 물체에 작용해 물체를 회전시킬 수 있는 능력을 말한다. 연구팀이 개발한 나노나침반의 토크힘은 뇌세포의 ‘피에조-1’ 이온채널을 열어 뇌신경 신호전달이 가능한 것으로 확인됐다. 이온채널은 세포 내부 이온농도를 조절하는 막단백질을 말한다.연구팀은 생쥐의 우뇌 운동신경부위에 나노나침반을 주입한 다음 자기장을 가했다. 그 결과 칼슘이온이 세포 내로 유입돼 원하는 부위의 운동능력을 촉진시키는 것이 확인됐다. 실제로 쥐의 왼발 운동신경이 활성화되고 운동능력이 5배 정도 향상되는 것이 관찰됐다. 이번에 개발된 나노자기유전학 장치는 중심지름이 70㎝ 정도의 MRI 장비에서도 작동이 가능하고 사람의 뇌를 포함한 인체에 25mT(밀리테슬라)의 자기장을 전달할 수 있는 것으로 확인됐다. 자기장은 인체 침투력이 좋기 때문에 운동장애가 발생하는 파킨슨병은 물론 암 같은 난치병 치료에도 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 천진우 IBS 단장(연세대 화학과 교수)은 “이번에 개발된 나노자기유전학은 원하는 세포를 유전공학으로 선택한 뒤 무선, 원격으로 특정 뇌 부위를 활성화시킬 수 있는 방법으로 자리잡아 뇌의 작동원리 규명과 질환 치료 등 뇌과학의 새로운 지평을 열게 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

17~18세기에 활동했던 영국의 극작가 윌리엄 콩그리브는 “음악은 야만인의 가슴을 달래 주고 돌을 무르게 만들며 옹이 진 나무를 휘어지게 하는 매력이 있다”고 말했습니다. 실제로 음악은 우울하고 불안한 마음을 안정시켜 주기도 하고 뇌 발달에도 도움을 준다는 연구들이 많습니다. 스위스 취리히대 실험심리학부 신경심리학교실, 미국 스탠퍼드대 의대 정신·행동과학과 공동연구팀은 신경과학 분야 국제학술지 ‘신경과학’ 1월 26일자에 음악과 관련한 재미있는 연구 결과를 내놨습니다. 음악가들의 뇌가 음악을 하지 않는 일반인들의 뇌와는 다르다는 것입니다. 연구팀은 절대음감(AP)을 가진 음악가 52명, 상대음감(RP)을 가진 음악가 51명, 음악을 하지 않는 일반인 50명을 대상으로 ‘안정상태 기능성자기공명영상’(rsfMRI)과 ‘확산강조영상’(DWI) 기법으로 뇌신경을 촬영했습니다. 절대음감은 특정 음을 듣고 해당 음의 절대적 높낮이를 본능적으로 판별해 내는 청각적 감각을 말합니다. 상대음감은 특정 음을 들었을 때 음의 조성에 따른 상대적 높낮이를 파악하는 능력입니다. 이들 세 집단의 뇌신경을 비교 분석한 결과 음악가들과 일반인들의 뇌는 확연한 차이를 보였다고 합니다. 좌뇌와 우뇌 청각영역의 뇌신경 연결 상태가 다르게 나타났다는 것입니다. 음악가의 뇌신경망이 촘촘하게 짜인 그물이라면 일반인들은 듬성듬성 연결됐다고나 할까요. 음악가들의 절대음감 여부는 뇌의 기능적 연결망에 큰 영향을 미치지는 못했지만 음악을 시작한 나이가 영향을 주는 것으로 확인됐습니다. 어려서 음악을 시작한 음악가일수록 뇌신경망이 촘촘하고 강하게 연결돼 있었다는 것입니다. 연구팀은 다양한 높낮이의 음으로 만들어진 음악이 청각기능을 자극함으로써 뇌신경망 전체 발달을 이끌고 강화시킨다고 설명했습니다. 음악과 관련해서 또 하나 재미있는 연구 결과가 있습니다. 네덜란드 에라스무스 메디컬센터 외과, 신경과, 소아외과, 생물통계과, 마취과, 흉부외과 공동연구팀은 음악이 심장수술 환자들의 불안과 통증을 현저하게 감소시킨다고 밝혔습니다. 이번 연구 결과는 영국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘BMJ 오픈 하트’ 1월 26일자에 실렸습니다. 연구팀은 5개의 의학·과학 연구데이터베이스에서 2019년 10월까지 발간된 심혈관수술과 음악에 관한 논문 20건, 설문조사 16건을 찾아 메타분석했습니다. 이들 연구에는 각각 1169명, 987명의 환자가 분석 대상이었습니다. 메타분석 결과 환자의 90%가 관상동맥 우회술, 심장판막 교체 수술을 받은 것으로 나타났습니다. 심혈관 수술환자들은 진통제를 투여받아도 심한 통증을 호소하는 경우가 많은 것으로 알려져 있습니다. 이들에게 입원 직후부터 수술 후 일주일까지 음악을 들려 주는 것이 불안감과 통증을 실제로 낮춰 주며 진통제 같은 약물 투여 효과도 배가시킨다고 연구팀은 설명했습니다. 단 리듬이 강하거나 타악기 연주가 들어간 음악 외에 잔잔한 연주음악이 도움이 된다고 합니다. 코로나19로 인해 사회적 거리두기가 길어지면서 우울감과 불안감, 짜증이 치밀어 오르기 쉬운 요즘 조용한 음악으로 마음을 다스려 보는 것은 어떨까요. edmondy@seoul.co.kr

이스라엘 바일란대 의대, 미갈 갈릴리연구소, 핀란드 투루쿠대학병원, 헬싱키대 아동병원, 독일 연방영양식품연구소, 뮌헨대, 하인리히 하이네대 아동병원, 이탈리아 트렌토대 공동연구팀은 생후 14일 이내에 항생제에 노출되면 남자아이들의 경우 또래에 비해 체중과 키가 작을 수 있다는 연구 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 1월 27일자에 발표했다. 연구팀은 2008~2010년 핀란드 투르쿠 지역에서 태어난 1만 2422명의 아이들을 대상으로 출생 후 2주 동안 항생제 노출과 6세까지 키, 몸무게의 연관성을 조사했다. 그 결과 신생아 때 항생제에 노출된 남아들은 그렇지 않은 또래 남아들보다 체중과 키가 작은 것으로 나타났다. 반면 여자아이들은 연관성이 없는 것으로 분석됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

1982년에 나온 마이클 잭슨의 ‘스릴러’ 뮤직비디오나 최근 해리포터 시리즈 등 외국 영상에서는 보름달이 뜨면 늑대인간이 나타나는 장면이 종종 등장한다. 미치광이라는 뜻의 ‘루너틱’(lunatic)이 달을 의미하는 ‘루나’(luna)에서 유래됐다는 것에서도 알 수 있듯이 서양에서는 보름달이 뜨는 날 늑대인간이 나타나고 사람들이 이상해진다는 속설이 있다. 물론 그런 속설을 믿는 사람들이 많이 줄어들기는 했지만 ‘13일의 금요일’처럼 보름달이 뜨면 안 좋은 일이 생긴다는 생각이 잠재의식 속에 여전히 남아 있다. 그런데 과학자들이 보름달이 늑대인간이나 불운을 부르지는 않지만 사람의 생체주기에 영향을 미치는 것은 사실이라는 연구 결과를 내놨다.미국 시애틀 워싱턴대 생물학과, 예일대 인류학과, 아르헨티나 킬메스국립대 감각운동역학연구실 공동연구팀은 사람들의 수면 주기는 음력으로 한 달에 해당하는 29.5일이라는 음력주기에 따라 변하며, 보름달이 뜨는 날을 전후해 사람들이 잠을 덜 잔다는 연구 결과를 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 1월 28일자에 발표했다. 지구를 기준으로 달의 겉보기 주기는 음력에 해당하는 29.5일이지만 달의 실제 공전 및 자전주기는 27.3일이다. 연구팀은 남미 아르헨티나 포르모사주 토바콤 지역 3곳의 원주민 98명과 미국 워싱턴대 재학생 464명에게 손목시계 형태의 활동기록기 ‘액티와치 스펙트럼 프로’를 1~2개월 동안 착용하도록 한 뒤 수면 관련 활동을 조사했다. 토바콤 지역 3곳 중 한 곳은 전기가 전혀 공급되지 않았다. 다른 한 곳은 제한적으로 공급되고, 나머지 한 곳은 전기 공급에 문제가 없었다. 일반적으로 전력 공급이 원활한 도시 거주민들은 빛 공해로 인해 시골이나 전기 공급이 원활하지 못한 지역에 사는 사람에 비해 수면 패턴이 불규칙하고 수면 시간도 상대적으로 짧은 것으로 알려져 있었다. 그렇지만 조사 대상자들 모두 달의 29.5일 주기에 따라 수면 주기가 변하는 것으로 확인됐다. 보름달이 뜨는 날 전후로 3~5일 동안 평균 46~58분 정도 수면 시간이 줄었고, 잠자리에 드는 시간은 평소보다 30분 정도 늦어지는 것으로 조사됐다. 호레이쇼 이글레시아 워싱턴대 생물학과 교수는 “이번 연구는 도시나 시골 할 것 없이 달의 변화 주기에 따라 생체시간의 변화가 나타나고 있음을 보여 준다”며 “과거에는 보름달이 뜨면 다른 때와 달리 밤이 밝아 야간 활동을 더 많이 했었을 것이고, 이러한 조상들의 행동이 전해져 내려온 데 따른 현상이라고 할 수 있다”고 말했다. 한편 독일 뷔르츠부르크 율리우스 막시밀리안대 신경생물학·유전학과, 동물생태학·열대생물학과, 뮌헨 루트비히 막시밀리안대 의학심리학연구소, 아르헨티나 킬메스국립대, 미국 국립정신보건연구소(NIMH) 공동연구팀도 여성들의 월경주기가 달의 주기에 따라 변화되는 경향이 있다는 사실을 국제학술지 사이언스 어드밴시스 1월 28일자에 발표했다.연구팀은 35세 이하 여성 15명과 35세 이상 여성 17명을 대상으로 평균 15년 동안의 월경주기에 대한 장기 데이터를 분석했다. 여성의 월경주기는 26~35일 사이로 사람마다 다르다. 그런데 달의 자전주기인 27.3일보다 긴 월경주기를 가진 여성의 경우 35세 이하는 13.1%가, 35세 이상은 17.1%가 달의 변화에 영향을 받아 월경주기도 달라졌다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국과학기술연구원(KIST) 강릉분원 천연물연구소 천연물소재연구센터 함정엽 박사팀은 서울아산병원 연구진과 함께 홍삼에 포함된 진세노사이드라는 물질이 폐암의 전이를 억제하는 데 효과가 있다는 사실을 확인했다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 농·식물학 분야 국제학술지 ‘인삼연구’에 실렸다. 연구팀은 전자레인지와 같은 원리의 마이크로파 가공법을 개발해 홍삼의 주요 활성성분인 진세노사이드 중 Rg3, Rk1, Rg5를 기존 방법보다 20배 이상 늘리는 데 성공했다. 연구팀은 마이크로파 가공법으로 만들어진 홍삼에 ‘KMxG’라는 이름을 붙이고 항암효과를 추가 연구했다. 연구팀은 홍삼의 Rk1과 Rg5 성분이 암세포의 증식과 전이에 관여하는 TGF-β1라는 사이토카인 단백질의 활성을 억제하고 사멸을 유도해 폐암 세포의 성장과 전이를 효과적으로 차단한다는 것을 밝혀냈다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 오랫 동안 배터리 교체 없이 스마트폰으로 뇌 신경회로를 조절할 수 있는 장치를 개발했다. 카이스트 전기및전자공학부, 연세대 의대 공동연구팀은 동물을 이용해 장기간 뇌 기능 연구를 해야할 때나 중독 같은 정신질환, 파킨슨병 같은 퇴행성 뇌질환치료에도 적용할 수 있는 무선 충전 가능한 광(光)유전학 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 22일자에 실렸다. 광유전학은 빛을 이용해 특정 신경세포만 제어할 수 있는 기술로 현재는 뇌기능 연구에 많이 활용되고 있는데 각종 뇌질환 치료에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대되고 있다. 기존 광유전학 기술은 외부 장치와 연결된 광섬유를 뇌에 이식해 신경세포에 빛을 전달하는 방식이었다. 문제는 유선 방식의 광유전학 기술은 동물 실험시 움직임을 제한하기 때문에 복잡한 동물실험이 어렵다는 점이다. 이 때문에 최근에는 무선 광유전학 기술이 나오고 있지만 배터리 용량의 한계로 주기적으로 교체해야 하거나 무선으로 전력공급 받는 동안 동작이 안정적이지 못하다는 한계가 있었다. 이에 연구팀은 배터리 무선충전과 장치의 무선제어가 가능한 회로를 만들어 마이크로LED 탐침과 결합시켰다. 생체 이식후 기기에 의해 주변 뇌조직이 손상되는 것을 막기 위해 생체적합성 소재로 만든 이번 장치는 무게가 1.4g에 불과하고 실험대상이 움직이는 동안에도 배터리의 무선충전이 가능하고 스마트폰 어플리케이션(앱)으로 광자극을 조절할 수 있다. 연구팀은 이번에 개발한 생쥐의 두피 안으로 완전히 이식한 상태에서 실험한 결과 무선 충전이 가능하다는 것을 확인했다. 또 중독성 약물인 코카인에 중독되도록 한 생쥐의 뇌 부위에 무선으로 빛을 전달해 코카인 중독증상을 억제하는 것도 확인했다. 정재웅 카이스트 교수는 “이번에 개발된 장치는 체내에 이식한 뒤 무선 충전이 가능하기 때문에 배터리 교체를 위한 추가 수술이 필요 없이 반영구적으로 사용이 가능하다”며 “이번 기술은 뇌 이식용 장치 뿐만 아니라 인공 심박동기, 위 자극기 등 다양한 생체 이식용 기기에도 적용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

홍삼은 인삼을 쪄서 말린 것으로 피로회복이나 면역기능 개선 등의 효능 때문에 대표적인 건강기능식품으로 각광받고 있다. 국내 연구진이 홍삼이 암의 전이도 막을 수 있다는 효과를 발견해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 강릉분원 천연물연구소 천연물소재연구센터와 서울아산병원 공동연구팀은 홍삼에 포함된 진세노사이드라는 물질이 폐암의 전이를 억제하는데 효과가 있다는 사실을 확인했다고 26일 밝혔다. 이번 연구결과는 농·식물학 분야 국제학술지 ‘인삼연구’(Journal of Ginseng Research)에 실렸다. 한의학 분야에서 주요 약재로 사용돼 온 홍삼은 최근 건강기능성 식품소재로 활용되고 있다. 홍삼은 다양한 가공법에 따라 성분과 효능이 달라지는 특성이 있다. 이에 연구팀은 아홉 번 찌고 말리는 구증구포법과 달리 전자레인지와 같은 원리의 마이크로파 가공법을 개발해 홍삼의 주요 활성성분인 진세노이드 중 Rg3, Rk1, Rg5를 기존 방법보다 20배 이상 늘리는데 성공했다. 연구팀은 마이크로파 가공법으로 만들어진 홍삼에 ‘KMxG’라는 이름을 붙이고 항암효과를 추가 연구했다. 연구 결과 Rk1과 Rg5가 폐암 전이를 효과적으로 억제하는 것을 확인했다. 암 세포는 체내 세포 증식과 분화를 촉진하고 염증반응에도 관여하는 사이토카인 단백질 때문에 사멸하지 않고 다른 조직으로 전이돼 발달하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 Rk1과 Rg5 성분이 TGF-β1라는 사이토카인 단백질의 활성을 억제하고 사멸을 유도함으로써 암의 성장과 전이를 효과적으로 차단한다는 것을 밝혀낸 것이다. 함정엽 KIST 박사는 “이번 연구는 홍삼 성분이 암 전이를 억제해 항암효과를 가질 수 있음을 보여줌으로써 천연물 유래 항암제 개발로 이어질 수 있는 과학적 근거를 제시했다는데 의미가 있다”라며 “마이크로파를 이용한 제조법으로 홍삼 유효성분의 함량을 조절할 수 있게 돼 다양한 질환의 맞춤형 기능성 소재를 개발할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난해 12월 영국과 미국부터 코로나19 백신 접종이 시작됐다. 국내에서도 이르면 2월 설연휴 전부터 백신접종이 시작될 것으로 전망되고 있다. 많은 전문가들이 백신 접종이 시작되더라도 집단면역이 형성되기까지는 1년 가까이 지나야할 것으로 보고 있다. 집단면역이 형성되기 이전까지는 현재와 같이 마스크 착용과 사회적 거리두기가 계속 필요하다는 것이다. 실제로 코로나19 상황에서 마스크 착용과 함께 사회적 거리두기와 소모임 금지 조치가 함께 시행될 경우 감염률을 눈에 띄게 낮출 수 있다는 연구결과가 나왔다. 미국 보스턴아동병원 내분비학교실, 계산전염병학교실, 보스턴대 공중보건대 생물통계학과, 역학과, 컬럼비아대 공중보건대 환경보건과학과, 하버드대 의대, 노스이스턴대 네트워크과학연구소, 산타페연구소, 하버드-MIT 브로드연구소, 영국 옥스포드대 동물학과 공동연구팀은 마스크 착용자의 숫자가 10% 증가할수록 감염재생산지수 R(환자 한 명이 전파하는 환자수)이 1 미만으로 떨어질 확률이 3배 이상씩 증가한다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 의학 분야 국제학술지 ‘랜싯 디지털헬스’ 최신호(20일자)에 실렸다. 국내에서는 마스크 착용이 일상화되고 당연하게 여겨지고 있지만 미국과 유럽 등지에서는 여전히 마스크 착용에 대해 반대하는 이들이 존재하고 있다. 이들은 마스크 착용이 코로나19 확산 방지에 도움이 되지 않는다는 것이며 개인의 선택 문제라고 하지만 이번 연구를 비롯해 다수의 연구들은 마스크 착용은 과학적으로나 임상적으로 감염병 확산 차단에 실질적 도움이 된다는 것을 보여주고 있다. 연구팀은 지난해 6월 3일부터 7월 27일까지 미국 전역에 거주하는 13세 이상의 남녀 37만 8207명을 대상으로 평소 마스크 착용여부와 사회적 거리두기 준수 여부와 함께 인구통계학적 변수들을 조사했다. 또 마스크 착용 의무화를 실시하고 있는 12개주를 대상으로 의무화 전후 코로나19 확산 추이를 분석했다. 그 결과 마스크 착용은 과학적 분석결과와 마찬가지로 감염병 확산 차단에 실질적 효과가 나타났으며 마스크 착용자의 10%가 증가할 때마다 재확산지수 R의 수치가 30~50%씩 줄어드는 것으로 나타났다. 한 집단에서 구성원 대부분이 마스크 착용을 할 경우 R지수는 1미만으로 떨어질 가능성이 매우 높은 것으로 나타났으며 마스크 착용과 함께 사회적 거리두기나 소모임 금지가 철저하게 지켜지는 집단의 경우는 감염병 확산이 거의 0에 가까워질 수 있는 것으로 조사됐다. 존 브라운스타인 보스턴아동병원 교수(계산전염병학)는 “백신으로 집단면역이 형성되기까지는 1년 이상 걸릴 수 있으며 그 전에 대규모 확산이 발생한다면 집단면역이 형성되는 시간은 더 길어질 수 있는 만큼 지금과 같이 마스크 착용과 사회적 거리두기, 소모임 자제 같은 조치가 필요하다”라고 지적했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr