약 6600만 년 전, 공룡왕국에 살았던 것으로 추정되는 그라운드호그(다람쥐의 일종)를 닮은 신종 포유류가 발견됐다는 연구논문이 세계적인 학술지 네이처(Nature) 5일 자로 게재됐다. 이는 포유류의 진화 역사를 다시 쓰는 것. 몸무게 약 9kg의 이 생물은 중생대 남반구에 서식하던 것으로 알려진 포유류 중에서 가장 크다. 학명은 빈타나 세르티치(Vintana sertichi)로 명명됐다. 논문을 발표한 미국 뉴욕주립대 스토니브룩캠퍼스(SUNY)의 데이비드 크라우스 박사가 이끄는 연구팀은 “쥐 정도 크기 밖에 없던 그 시대의 포유류 중에서 ‘슈퍼 헤비급’인 이 생물은 생명 역사에서 중요한 위치를 차지하게 됐다”고 밝혔다. 또 연구팀은 “이번 발견은 공룡 멸종 이후 지구의 통치자가 된 포유류의 진화 역사가 지금까지 생각했던 것보다 훨씬 더 거슬러 올라갈 수 있다는 것을 의미한다”고 설명했다. 이처럼 귀중한 ‘빈타나 세르티치’의 길이 13cm짜리 두개골 화석은 마다가스카르 섬에서 이 대학 연구실로 옮겨진 무게 70kg짜리 사암 덩어리 안에서 우연히 발견됐다. 크라우스 박사는 “이 화석이 보여주는 해부학적 특징은 그 어떤 고생물학자도 에상할 수 없었던 것”이라고 말했다. 현대에 서식하는 그라운드호그의 거의 2배 크기인 빈타나 세르티치는 설치류와 비슷한 앞니와 내마모성이 있는 어금니를 갖고 있다. 이런 치아는 아마도 나무 뿌리와 씨앗, 과일 등을 씹어먹는데 사용된 것으로 보인다. 큰 눈은 어두운 곳에서 사물을 보는 것을 가능하게 했던 것으로 여겨지며, 속귀의 모양과 크기는 들을 수 있는 소리의 주파수가 인간보다 높았던 것을 시사한다. 움직임은 민첩했을 가능성이 높고 커다란 코안(비강)은 날카로운 후각을 지녔을 것으로 예상된다. 특이하게도 원시적이고 현대적인 특징을 고루 보유해 이 생물은 곤드와나(Gondwana)로 불리는 초대륙에 서식한 곤드와나테리움(Gondwanatherian)이라고 불리는 초기 포유류의 신종으로 여겨진다. 곤드와나테리움은 불과 30년 전까지는 전혀 알려지지 않았다. 이 생물은 마다가스카르 섬이 인도에서 분리된 뒤 약 2500만 년에 걸쳐 진화한 산물이다. 마다가스카르 섬은 곤드와나 초대륙과 분열한 기간인 약 3000만 년 동안 인도와 연결돼 있었다. 하지만 이 동물의 계통은 결국 사라졌다. 이는 ‘포유류성’(mammalness)에 관한 진화 실패 사례 중 하나라고 크라우스 박사는 말했다.　 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

뚜렷한 미래 성장동력이 없다. 그렇다고 적자를 보는 것은 아니지만 성장세는 더디다. 내년이면 창립 30주년을 맞는 교원그룹의 현실이다. 2015년까지 ‘고객 1000만명, 연매출 3조원’이라는 ‘비전 2015’를 세웠지만 목표 달성은 어려워 보인다. 학습지로 성장한 교원그룹은 현재 교육문화, 생활문화, 호텔·레저 등 크게 3개 부문으로 나눠 사업을 진행하고 있다. 계열사를 보면 학습지 빨간펜과 정수기 웰스, 화장품 웰네이처 등을 운영하는 ‘교원’, 구몬학습지를 맡고 있는 ‘교원구몬’, 여행 사업을 하는 ‘교원여행’, 중학생 온라인 학습시스템의 ‘교원하이퍼센트’, 상조 서비스를 제공하는 ‘교원라이프’, 투자전문기업 ‘교원인베스트’ 등 6개사로 꾸려져 있다. 이 가운데 핵심은 구몬학습지를 판매하는 ‘교원구몬’이다. 교원그룹 매출액의 절반가량을 차지하고 있다. 하지만 수년 동안 매출은 정체를 거듭하고 있다. 교원구몬은 2000년 매출액 2237억원에서 2007년 6013억원으로 3배 가까이 증가하는 등 성장세를 구가했다. 2010년 6812억원으로 정점을 찍은 이래 계속해서 하향세를 보이고 있다. 수년간 6000억원대 박스권에 머무는 모양새다. 교원그룹으로서도 미래에 대한 고민이 크다. 별도 팀을 구성해 성장동력과 신사업을 탐색하고 있지만 뚜렷한 계획 없이 그룹의 핵심인 교육을 중심으로 한다는 생각에서 벗어나지 못하고 있는 것으로 알려졌다. 교원그룹의 특징은 다른 그룹과 달리 각 계열사에 대표이사직을 두고 있지 않다는 점이다. 회장 아래 각 3개 사업을 담당하는 본부장이 있고 그 밑에 계열사가 있는 구조다. 그룹 2인자였던 이정자(66) 전 부회장이 지난해 갈등 끝에 퇴사한 이후 장평순 회장이 1인 지배체제를 공고히 해오고 있다. 이전까지 교원 내부에서 임원을 발탁했다면 최근 들어 외부에서 임원을 적극 영입하는 게 변화라면 변화다. ‘포스트 장 회장’은 자녀인 장선하(32), 장동하(31)씨 남매가 될 가능성이 크다. 장 회장이 경영인으로서 아직 한창때인 데다 남매가 아직 젊기 때문에 벌써부터 후계 구도를 말하는 것은 이르다는 지적도 있다. 하지만 선하·동하씨가 일찌감치 회사에 들어와 경영 수업을 받고 있어 언젠간 회사를 이어받을 것이라는 데 이견은 없다. 선하씨는 서울대 인류학과를 졸업하고 대학원에서 석사과정을 밟다 그룹의 신사업인 호텔사업을 맡기 위해 2012년 교원에 들어왔다. 선하씨는 노보텔 앰배서더에서 근무한 이력이 있다. 남편인 최성재(36)씨는 서울대 법대를 졸업하고 임피리얼 팰리스와 인터컨티넨탈에서 근무한 뒤 선하씨와 함께 교원그룹으로 옮겼다. 선하씨는 현재 교원 호텔연수사업부문 차장, 최성재씨는 부장을 각각 맡고 있다. 교원그룹은 ‘더 스위트 호텔’ 체인을 운영 중으로 제주, 남원 등지에 4개의 호텔을 소유하고 있다. 동하씨는 국민대 경영학부에서 조직전략·국제경영을 전공하고 대한생명에 입사해 아버지 장 회장처럼 영업 업무부터 익혔다. 이후 컨설팅 회사인 갈렙앤컴퍼니에 잠시 몸담은 뒤 누나, 매형과 마찬가지로 2012년 교원그룹에 합류했다. 동하씨는 그룹의 핵심 사업인 교원 에듀사업본부 과장을 맡고 있다. 아내인 최진정(33)씨는 갈렙앤컴퍼니에서 컨설턴트로 일할 때 동하씨를 만나 2012년 결혼했다. 김진아 기자 jin@seoul.co.kr

과거 육지와 바다를 모두 누비며 번성했던 어룡의 과도기에 해당되는 화석이 처음으로 확인돼 학계의 관심을 끌고있다. 특히 전문가들은 이 화석이 어룡 진화의 비밀을 밝혀주는 '미싱 링크'(missing link·진화계열에 중간에 해당되는 존재지만 한번도 화석으로 발견되지 않아 추정만 하고 있던 것)로 보고있다. 최근 중국 베이징 대학 등 국제 공동연구팀은 지난 2011년 안후이성에서 발굴된 화석이 어룡 '익티오사우루스'(ichthyosaurs)의 '미싱 링크'라는 연구결과를 유명 학술지 네이처(Nature) 최신호에 발표했다. 2억 5000만년 전 지구상에 처음 나타난 익티오사우루스는 1억 5000만 년 이상이나 번성하다 9000만년 전 멸종됐다. 익티오사우루스에 대해 학계의 관심이 쏠리는 이유는 익티오사우루스가 애초 육지에서 태어난 파충류 형태였지만 오랜시간 진화하는 과정을 거쳐 물에서 사는 동물로 변신했기 때문이다. 문제는 육상과 바다의 익티오사우루스 화석은 여러차례 발견됐지만 그 사이 양쪽의 특징을 모두 가진 중간 단계에 해당되는 화석은 한번도 발견되지 않은 점이다. 이 때문에 학계에서는 땅에 살던 익티오사우루스가 진화해 바다로 갔다고 '추정'만 해왔다. 공동 연구팀은 이번 화석 분석을 통해 그 추정을 과학적 증거로 바꿨다. 이번에 확인된 익티오사우루스(학명·Cartorhynchus lenticarpus)는 길이 40cm 정도로 짧은 주둥이를 가졌으며 이를 통해 벌레 등 먹잇감을 빨아 먹었을 것으로 추정하고 있다. 또한 크고 유연한 지느러미를 가져 육상에서는 지금의 물개처럼 움직였을 것으로 보고있다. 　 논문의 공동저자 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스 료스케 모타니 박사는 "이 화석은 바다와 육상의 중간단계(transition)로 부족했던 '공백'을 드디어 채우게 됐다" 면서 "당시 종(種)들의 진화가 어떤 식으로 이루어졌는지 알 수 있는 소중한 자료"라고 평가했다. 이어 "이번 연구가 특히 중요한 이유는 일부 창조론자들이 미싱링크가 발견되지 않았던 어룡을 다윈 진화론의 반박 자료로 활용했기 때문"이라고 덧붙였다.　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

건강상태를 파악하는 척도로 콜레스테롤 수치가 자주 사용된다. 하지만 콜레스테롤은 익숙한 듯하면서도 제대로 아는 사람은 드물다. 콜레스테롤이 높으면 동맥경화를 유발한다는 말도 절반은 진실, 절반은 오해다. LDL콜레스테롤이 높으면 혈관이 좁아지면서 동맥경화, 심장병, 뇌졸중 등이 발병할 확률도 높아지지만, 과도하게 낮으면 피로감이나 무력감에 시달리게 되는 이면도 있다. 젋고 건강한 혈관에 흐르는 혈액은 끈끈하지 않으면서 맑고 깨끗하다. 또 혈관벽에는 상처나 지방이 쌓인 혈종이 없어야 한다. 그래야 혈액이 온몸에 잘 돌면서 산소와 영양소가 전달된다. 이 때 중요한 것이 흔히 말하는 좋은 콜레스테롤 ‘HDL(고밀도지단백)’이다. HDL콜레스테롤은 나쁜 콜레스테롤로 불리는 LDL(저밀도지단백)을 간으로 재빨리 운반시켜 혈액 내에 LDL이 필요 이상으로 떠들지 않게 한다. HDL을 ‘혈관 청소부’라고 부르는 이유다. HDL콜레스테롤은 혈액 내에 40mg/dL 이상 돼야 혈관 건강에 이롭다. HDL이 1mg/dL 감소할 때마다 협심증 같은 심장 질환 발병 위험이 2% 올라간다고 알려져 있다. HDL콜레스테롤의 질을 높이려면 산화를 막아야 한다. 세포 구조를 손상·변질시키는 활성산소가 HDL 역시 비정상적으로 산화효소와 결합하게 만들기 때문이다. 활선상소는 대사작용 시 만들어지는 찌꺼기, 독성물질이다. 따라서 활성산소가 과도하게 만들어지는 것을 막으려면 과식을 피해야 한다. 인스턴트 식품 등을 피하고 항산화 효소가 풍부한 당근, 시금치, 브로콜리, 호박, 토마토 등이 자주 식탁에 오르는 것이 좋다. 비만 역시 활성산소의 주범이므로 체중을 줄이는 것이 좋다. 또 담배 연기, 대기 오염물질, 중금속 등도 해로운 요소이므로 가급적이면 차단하는 것이 좋다. 정기건강검진에서 콜레스테롤 수치에 적색등이 켜진 경우라면 생활습관개선만으로 관리하기는 쉽지 않다. 이 때는 콜레스테롤 개선에 도움을 주는 건강기능식품을 꾸준히 섭취하는 것이 도움이 될 수 있다. 대표적인 것이 ‘폴리코사놀’이다. 최근 혈관건강에 대한 폴리코사놀의 효능이 알려지면서 국내에서도 각광받고 있다. 폴리코사놀은 쿠바산 사탕수수 껍질에 있는 왁스에서 추출한 8가지 알코올 혼합물을 말한다. 꾸준히 섭취하면 높은 혈중 콜레스테롤 수치를 개선하는데 도움을 준다. 실제로 쿠바국립과학연구소(CNIC)의 한 임상시험 결과에 따르면 폴리코사놀을 하루에 5-10mg씩 3년 동안 복용했을 때 HDL수치가 최대 29%까지 상승하는 것으로 나타났다. 반면 LDL 수치는 12~26% 낮아졌다. 이 같은 폴리코사놀 제품을 고를 때 가장 중요한 것은 원산지다. 시중에 나와 있는 폴리코사놀 건강기능식품은 수가지가 되지만 식약처로부터 생리활성기능 1등급을 인정 받은 원료는 ‘쿠바산’이 유일하다. 쿠바산이 아닌 폴리코사놀은 4개 알코올 성분만 들어 있어 품질이 떨어질 수 있다. 국내의 경우 쿠바산 원료를 사용한 폴리코사놀 제품은 레인보우앤네이처의 ‘폴리코사놀10’이 있다. 폴리코사놀10은 쿠바국립과학연구소(CNIC)가 개발했으며 한국을 포함한 30여개국에서 특허를 획득했다. 나우뉴스부 nownews@seoul.co.kr

향후 몇 년 내에 주변상황이 어떻게 변화할지 예측해내고 가능성을 유추해내는 개연성 감각 (sense of probability)은 후천적 교육이 아닌 선천적으로 내재되어 있다는 연구결과가 나왔다. 네이처 출판그룹(Nature Publishing Group)에서 발행하는 세계적 기초과학종합 주간매체 네이처(Nature)는 이탈리아 베니스 IUAV 대학 연구진이 “사람들의 개연성 감각(sense of probability)은 선천적으로 타고나는 것”이라는 내용의 연구결과를 발표했다고 최근 보도했다. 개연성(probability)은 특정 사건이 미래에 현실화될 수 있는 확실성 또는 가능성의 정도를 의미하는 것으로 인간이 이를 실생활에서 추론해내는 능력은 어린 시절(통상적으로 5~6세), 학교나 유사 교육기관에서 수학적, 통계적 기초능력을 향상시키는 과정을 겪으며 자연스럽게 얻어진다는 가설에 많은 힘이 실려 있었다. 즉, 교육적 기반이 있어 개연성 감각이 생겨난다는 의미다. 하지만 이탈리아 베니스 IUAV 대학 연구진에 따르면, 개연성 감각은 교육을 통해 인위적으로 만들어지는 것이 아닌 선천적으로 타고날 가능성이 더 높다. 이는 연구진이 중앙아메리카 과테말라 농촌마을에 거주중인 토착 마야 인들을 대상으로 각기 다른 색상의 칩 조각을 이용해 확률 예측능력을 평가하는 테스트를 진행해 얻어진 결론이다. 이 마야 인들은 어린 시절부터 지금까지 전혀 공식적인 교육을 받지 못했지만 칩 조각 색깔이 어떤 식으로 변화할지 예상해내는 방식의 해당 테스트에서 놀라운 감각적 개연성을 보여줬다. 특히 현재 초등학교에 막 입학한 7~9세 사이 마야 아이들에게 같은 내용의 테스트를 진행했을 때도 성인 마야 인들이 내린 결론과 유사한 패턴을 보였다. 이는, 미래예측능력이 선천적으로 머릿속에 내재되어 있을 가능성이 높음을 암시한다. 이와 관련해, 이탈리아 베니스 IUAV 대학 비토리오 지로토 교수는 “이 테스트 결과는 인간의 감각적 개연성이 교육적 훈련이 아닌 선천적으로 몸속에 내재되어 있다는 것을 알려주는 의미 있는 증거”라고 설명했다. 한편, 이 연구결과는 네이처 외에 ‘미국국립과학원회보(Proceedings of National Academy of Sciences)’에도 소개됐다. 자료사진=포토리아 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

말 그대로 눈 깜짝할 사이에 파일을 다운로드 받는 날이 머지않은 것일까? 현재보다 무려 2550배 빠른 속도로 온라인 생활을 즐길 수 있는 세계 최고 속도 광섬유 네트워크 기술이 개발돼 화제를 모으고 있다. 미국 IT전문매체 네트워크 월드(networkworld.com)는 네덜란드 아인트호벤 공과대학, 미국 센트럴 플로리다 대학 공동 연구진이 현존 기술보다 무려 2550배 속도가 향상된 세계에서 가장 빠른 광섬유 네트워크 기술 개발에 성공했다고 최근 보도했다. 광섬유(optical fiber)는 중심에 굴절률이 높은 유리, 바깥에 굴절률이 낮은 유리를 장착해 중심부 유리를 통과하는 빛이 전반사 되도록 제작된 광학적 섬유를 의미하는 것으로 외부 전자파에 대한 간섭을 덜 받고 도청이 힘들며 소형화·경량화하기 쉬워 광섬유 한 개에 수많은 통신회선을 수용할 수 있다는 특징이 있다. 더불어 외부환경 변화에도 민감하지 않아 데이터 손실률도 매우 낮다. 이 광섬유 여러 가닥을 한데 묶어 케이블로 만든 것이 바로 광케이블인데 현재 우리 생활 깊숙이 자리 잡은 광대역(broadband) 통신이 바로 여기에 기인하는 것이다. 연구진은 기존에 사용되던 한 가지 코어만 존재하는 광섬유 대신 무려 7개에 달하는 코어를 가진 광섬유를 이용, 현재 구현할 수 있는 초고속 네트워크 기술의 한계점인 100Gbps의 2550배에 달하는 새로운 광통신 네트워크를 만들어냈다. 100Gbps 기술은 영화 3편을 1초안에 다운받을 수 있는 놀라운 기술이지만 이번에 개발된 새로운 광섬유는 이를 한참 능가한다. 예를 들어, 이번에 개발된 광섬유 네트워크 기술로 영화 한 편을 다운받는데 걸리는 시간은 0.03 밀리 초(1000분의 1초)에 불과하다. 일반적으로 사람들이 눈 깜빡임에 소요되는 시간이 300 밀리 초라는 것과 비교해보면 눈 깜짝할 사이보다 훨씬 빠른 속도로 온라인 생활을 즐길 수 있다는 뜻이다. 해당 기술의 원리는 앞서 설명한 것처럼 해당 광섬유 속에 존재하는 7가지 코어 때문이다. 해당 코어 한 개당 통신용 빛이 통과하는 데이터 전송용 통로가 3개씩 존재하기에 속도가 기하급수적으로 늘어날 수 있는 것이다. 산술적으로 보면 해당 광섬유 기술은 초당 255 테라비트(terabit) 전송이라는 어마어마한 속도를 보여준다. 이는 지난 7월 덴마크 기술공과 대학이 세운 초당 43 테라비트(terabit) 전송 기록을 한참 뛰어넘는다는 측면에서 주목받고 있다. 연구진은 “이 광섬유는 놀라운 성능에 비해 지름은 200 마이크론 정도로 기존 통신 광섬유와 비교해 그리 크지 않다”며 “해당 연구결과는 앞으로 초당 페타바이트(peta byte) 전송이 가능한 광섬유 개발 가능성에 설득력을 부여해줄 것”이라고 설명했다. 참고로 1 페타바이트는 약 100만 GB로 DVD영화 17만 4000편을 한번에 수용할 수 있는 용량이다. 한편 이 연구결과는 광학분야 국제학술지 네이처 포토닉스(Nature Photonics)에 게재됐다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

미국 연구팀이 줄기세포를 이용해 사람의 위장세포 조직을 만들어낸 연구 결과를 네이처지에 발표했다. 위장 질병 연구에 큰 도움이 될 것으로 전망된다. 29일(현지시간) 워싱턴포스트에 따르면 짐 웰스 박사가 이끄는 신시내티아동병원 연구팀은 인간 배아줄기세포와 만능줄기세포를 이용해 완두콩 크기(3㎜)만 한 럭비공 모양의 위장세포를 만들어냈다. 한 달 정도 된 이 세포는 위장과 똑같은 조직과 주름을 갖추고 있다. 웰스 박사는 “우리가 만든 위장세포와 생쥐의 위장세포를 비교 관찰한 결과 두 세포가 똑같은 발달 단계에 따라 자라고 있다는 것을 확인했다”면서 “작은 위장이라 불러도 손색이 없다”고 말했다. 위궤양, 위암 등 각종 위 관련 질병을 연구하는 데는 도움이 될 것이라고 전망했다. 연구팀은 이 세포에다 헬리코박터 파일로리균을 뿌렸더니 바로 이 세포를 위장으로 인식하고 증식했다고 밝혔다. 웰스 박사는 “증식 과정에 대한 연구를 진행할 경우 5~6년 내에 헬리코박터 파일로리균으로 인한 질병에 대응할 수 있을 것”이라고 말했다. 조태성 기자 cho1904@seoul.co.kr

줄기세포를 이용한 실제 사람 위장 조직 제작이 세계 최초로 성공해 화제를 모으고 있다. 의학전문매체 메디컬 엑스프레스는 미국 신시내티 아동병원 메디컬센터(Cincinnati Children’s Hospital Medical Center), 신시내티 대학 의과대학(University of Cincinnati College of Medicine) 공동 연구진이 줄기세포를 이용한 인공 인간 위장 조직 제작에 성공했다고 최근 보도했다. 연구진이 인공 위장 제작에 사용한 물질은 ‘유도만능줄기세포’(induced pluripotent stem cell)다. 이는 분화가 끝난 체세포에 다시 세포 분화 관련 유전자를 주입해 분화 이전의 세포 단계로 되돌린 형태로, 세포들이 정상 발달 과정을 거치며 처음 분화되지 않은 상태에서 점차 재 분화돼 기능이 극도로 전문화된 상태로 변화한 줄기세포다. 연구진은 해당 만능줄기세포에 성장 유도 단백질을 주입시키는 방식으로 약 한 달간, 실험을 지속했다. 해당 기간 동안 줄기세포는 성장을 거듭해 결국 30여일 후 직경 3㎜ 크기의 미니 사람 위장 조직으로 자라났다. 줄기세포를 이용해 인간 위장 조직을 만들어낸 사례는 이번이 처음이다. 특히 해당 인공 위장 조직은 소화성 궤양, 위암 등의 주요 원인으로 추정되는 헬리코박터균의 감염경로를 추적해내는 중요 역할을 수행해낼 수 있다는 측면에서 큰 의미가 있다. 유도만능줄기세포는 인공 위장 제작 외에도 에든버러 대학 연구진에 의해 ‘인공혈액’을 만드는 용도로 활용되고 있다. 연구진은 ‘O형’ 혈액 적혈구를 통해 해당 줄기세포를 생물학적 인공조건에서 배양 중이며 현재까지 약 50% 정도 성공한 상황이다. 연구진에 따르면, 오는 2016년 혈액장애를 가진 환자 3명에게 직접 수혈하는 임상실험을 예정하고 있다. 이외에도 유도만능줄기세포는 내배엽, 중배엽, 외배엽 세포로 모두 분화가 가능하다는 특징 때문에 파킨슨병, 척수손상(spinal cord injury), 당뇨병 등에 이르는 다양한 치료법 연구에 활용되고 있다. 한편 이 연구결과는 네이처 출판그룹(Nature Publishing Group)에서 발행하는 과학 전문 국제학술지 네이처(Nature)에 발표됐다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

줄기세포를 이용한 실제 사람 위장 조직 제작이 세계 최초로 성공해 화제를 모으고 있다. 의학전문매체 메디컬 엑스프레스는 미국 신시내티 아동병원 메디컬센터(Cincinnati Children’s Hospital Medical Center), 신시내티 대학 의과대학(University of Cincinnati College of Medicine) 공동 연구진이 줄기세포를 이용한 인공 인간 위장 조직 제작에 성공했다고 최근 보도했다. 연구진이 인공 위장 제작에 사용한 물질은 ‘유도만능줄기세포’(induced pluripotent stem cell)다. 이는 분화가 끝난 체세포에 다시 세포 분화 관련 유전자를 주입해 분화 이전의 세포 단계로 되돌린 형태로, 세포들이 정상 발달 과정을 거치며 처음 분화되지 않은 상태에서 점차 재 분화돼 기능이 극도로 전문화된 상태로 변화한 줄기세포다. 연구진은 해당 만능줄기세포에 성장 유도 단백질을 주입시키는 방식으로 약 한 달간, 실험을 지속했다. 해당 기간 동안 줄기세포는 성장을 거듭해 결국 30여일 후 직경 3㎜ 크기의 미니 사람 위장 조직으로 자라났다. 줄기세포를 이용해 인간 위장 조직을 만들어낸 사례는 이번이 처음이다. 특히 해당 인공 위장 조직은 소화성 궤양, 위암 등의 주요 원인으로 추정되는 헬리코박터균의 감염경로를 추적해내는 중요 역할을 수행해낼 수 있다는 측면에서 큰 의미가 있다. 유도만능줄기세포는 인공 위장 제작 외에도 에든버러 대학 연구진에 의해 ‘인공혈액’을 만드는 용도로 활용되고 있다. 연구진은 ‘O형’ 혈액 적혈구를 통해 해당 줄기세포를 생물학적 인공조건에서 배양 중이며 현재까지 약 50% 정도 성공한 상황이다. 연구진에 따르면, 오는 2016년 혈액장애를 가진 환자 3명에게 직접 수혈하는 임상실험을 예정하고 있다. 이외에도 유도만능줄기세포는 내배엽, 중배엽, 외배엽 세포로 모두 분화가 가능하다는 특징 때문에 파킨슨병, 척수손상(spinal cord injury), 당뇨병 등에 이르는 다양한 치료법 연구에 활용되고 있다. 한편 이 연구결과는 네이처 출판그룹(Nature Publishing Group)에서 발행하는 과학 전문 국제학술지 네이처(Nature)에 발표됐다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

국내 연구팀이 유전자 치료 백신을 개발해 자궁경부암 전 단계인 ‘자궁경부전암’ 환자 치료에 성공했다. 수술이 아닌 백신 형태로 자궁경부전암을 치료한 것은 세계 최초다. 성영철 포스텍 생명과학과 교수는 “김태진 제일병원 교수팀과 함께 자궁경부전암 후기 환자 9명에게 유전자(DNA) 치료 백신 ‘GX-188E’를 투여하는 임상 1상 시험을 실시한 결과 7명(78%)이 완치됐다”고 30일 밝혔다. 연구 결과는 국제저널 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 게재됐다. 유방암에 이어 전 세계 여성암 발병 2위인 자궁경부암은 자궁경부전암 단계를 거친다. 인유두종바이러스(HPV) 감염이 주원인이며 HPV 감염을 예방하기 위한 백신이 이미 개발돼 있다. 하지만 이 백신은 바이러스에 감염된 여성에게는 효과가 없다. 이 때문에 자궁경부전암에 걸릴 경우 자궁경부 병소를 제거하는 원추절제수술로만 완치가 가능했다. 하지만 수술을 받으면 조산, 유산, 불임, 출혈, 감염 등의 합병증이 나타날 위험이 높고 바이러스를 완전히 제거하기 못하면 재발할 우려도 있다. 현재 세계적으로 HPV에 감염된 여성은 약 3억명, 전암 상태로 진행된 환자는 3000만명 이상으로 추산된다. 자궁경부전암 관련 의료시장도 연간 5조원 수준이다. 연구팀은 HPV에만 작용하는 킬러 T세포를 만들어내는 백신을 개발했다. 이 T세포는 정상 세포와 감염된 세포를 가려내 감염된 세포만을 죽이게 된다. 이 백신은 어깨의 근육 부위에 주사하도록 만들어졌다. 성 교수는 “대부분의 자궁경부전암 환자들은 20~35세로 수술이 아닌 비수술적 치료를 하면 임신율 및 출산율을 높일 수 있어 백신을 하루빨리 상용화해야 한다”고 강조했다. 현재 박종섭 가톨릭의대 산부인과 교수팀이 72명의 자궁경부전암 환자들을 대상으로 임상 2상 시험을 진행하고 있으며 내년에는 유럽 및 미국에서도 임상시험이 진행될 예정이다. 박건형 기자 kitsch@seoul.co.kr

말 그대로 눈 깜짝할 사이에 파일을 다운로드 받는 날이 머지않은 것일까? 현재보다 무려 2550배 빠른 속도로 온라인 생활을 즐길 수 있는 세계 최고 속도 광섬유 네트워크 기술이 개발돼 화제를 모으고 있다. 미국 IT전문매체 네트워크 월드(networkworld.com)는 네덜란드 아인트호벤 공과대학, 미국 센트럴 플로리다 대학 공동 연구진이 현존 기술보다 무려 2550배 속도가 향상된 세계에서 가장 빠른 광섬유 네트워크 기술 개발에 성공했다고 최근 보도했다. 광섬유(optical fiber)는 중심에 굴절률이 높은 유리, 바깥에 굴절률이 낮은 유리를 장착해 중심부 유리를 통과하는 빛이 전반사 되도록 제작된 광학적 섬유를 의미하는 것으로 외부 전자파에 대한 간섭을 덜 받고 도청이 힘들며 소형화·경량화하기 쉬워 광섬유 한 개에 수많은 통신회선을 수용할 수 있다는 특징이 있다. 더불어 외부환경 변화에도 민감하지 않아 데이터 손실률도 매우 낮다. 이 광섬유 여러 가닥을 한데 묶어 케이블로 만든 것이 바로 광케이블인데 현재 우리 생활 깊숙이 자리 잡은 광대역(broadband) 통신이 바로 여기에 기인하는 것이다. 연구진은 기존에 사용되던 한 가지 코어만 존재하는 광섬유 대신 무려 7개에 달하는 코어를 가진 광섬유를 이용, 현재 구현할 수 있는 초고속 네트워크 기술의 한계점인 100Gbps의 2550배에 달하는 새로운 광통신 네트워크를 만들어냈다. 100Gbps 기술은 영화 3편을 1초안에 다운받을 수 있는 놀라운 기술이지만 이번에 개발된 새로운 광섬유는 이를 한참 능가한다. 예를 들어, 이번에 개발된 광섬유 네트워크 기술로 영화 한 편을 다운받는데 걸리는 시간은 0.03 밀리 초(1000분의 1초)에 불과하다. 일반적으로 사람들이 눈 깜빡임에 소요되는 시간이 300 밀리 초라는 것과 비교해보면 눈 깜짝할 사이보다 훨씬 빠른 속도로 온라인 생활을 즐길 수 있다는 뜻이다. 해당 기술의 원리는 앞서 설명한 것처럼 해당 광섬유 속에 존재하는 7가지 코어 때문이다. 해당 코어 한 개당 통신용 빛이 통과하는 데이터 전송용 통로가 3개씩 존재하기에 속도가 기하급수적으로 늘어날 수 있는 것이다. 산술적으로 보면 해당 광섬유 기술은 초당 255 테라비트(terabit) 전송이라는 어마어마한 속도를 보여준다. 이는 지난 7월 덴마크 기술공과 대학이 세운 초당 43 테라비트(terabit) 전송 기록을 한참 뛰어넘는다는 측면에서 주목받고 있다. 연구진은 “이 광섬유는 놀라운 성능에 비해 지름은 200 마이크론 정도로 기존 통신 광섬유와 비교해 그리 크지 않다”며 “해당 연구결과는 앞으로 초당 페타바이트(peta byte) 전송이 가능한 광섬유 개발 가능성에 설득력을 부여해줄 것”이라고 설명했다. 참고로 1 페타바이트는 약 100만 GB로 DVD영화 17만 4000편을 한번에 수용할 수 있는 용량이다. 한편 이 연구결과는 광학분야 국제학술지 네이처 포토닉스(Nature Photonics)에 게재됐다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

한국 연구진이 ‘꿈의 신소재’로 불리는 ‘그래핀’의 단점을 보완, 반도체로 활용할 수 있는 길을 열었다. 황찬용 표준과학연구원 나노측정센터 책임연구원은 “레벤테 타파쵸 헝가리 학술원 연구원과 공동으로 상온에서 제어할 수 있는 ‘그래핀 나노리본’ 제작에 성공했다”고 29일 밝혔다. 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 30일자에 게재됐다. 얇은 탄소 원자층으로 이뤄진 그래핀은 반도체 재료로 현재 사용되는 실리콘에 비해 100배 이상 전기가 잘 통하고 잘 휘어질 뿐 아니라 단단하다. 그래핀을 처음 만들어 낸 안드레 가임과 콘스탄틴 노보셀로프 영국 맨체스터대 교수가 2010년 노벨 물리학상을 받을 정도로 획기적인 물질로 평가받는다. 하지만 전기저항이 없는 특성 때문에 전류 제어가 어려워 실제 상용화에 많은 어려움을 겪고 있다. 연구팀은 그래핀을 반도체로 활용하기 위해 작은 크기로 잘라 ‘나노리본’을 만들었다. 이어 눈에 보이지 않을 정도의 작은 바늘을 이용해 그래핀에 전압을 가하는 방식으로 나노리본의 테두리를 원하는 대로 제작하는 기술을 개발했다. 황 책임연구원은 “그래핀을 작게 만들어 반도체 제품의 소형화도 가능해졌다”고 설명했다. 박건형 기자 kitsch@seoul.co.kr

한 쌍의 별이 서로 영향을 주는 항성계인 쌍성계. 우리 은하에 있는 별 중 절반 이상이 이런 쌍성계를 이루고 있으며 일각에서는 우리 태양도 쌍성이라는 가설을 주장하기도 한다.　그런데 이런 쌍성계에서 행성 탄생에 관여하는 고리 형태의 가스 흐름에 관한 존재가 세계 최대 전파망원경인 알마(ALMA)의 관측으로 규명돼 학계가 주목하고 있다. 프랑스 국립과학연구소(CNRS)와 보르도천체물리학연구소(LAB) 연구팀이 알마 망원경으로 황소자리 GG 별 A(GG Tau-A)라는 항성 주위의 가스와 먼지의 분포를 조사했다. 이 천체는 태어난지 수백만 년밖에 되지 않은 젊은 항성으로, 황소자리 방향으로 지구로부터 약 460광년 거리에 있다. 이 천체는 황소자리 GG 별 Aa(GG Tau-Aa)와 GG 별 Ab(GG Tau-Ab)로 이뤄진 쌍성이다. 이 쌍성계를 둘러싼 형태로 큰 고리가 있으며 황소자리 GG 별 Aa 주위에 작은 고리가 존재한다. 이 작은 고리에는 목성과 같은 정도의 질량 밖에 없어 고리의 물질이 황소자리 GG 별 Aa로 계속 빨려 들어가고 있지만 이 고리가 안정하게 유지되는 것은 큰 의문이었다. 알마 망원경으로 황소자리 GG 별 A를 관측한 결과, 이 두 고리 사이에서 가스 덩어리가 발견됐다. 공개된 이미지는 외부 고리로부터 내부 고리를 향해 가스가 흘러들어가고 있는 것을 보여준다. 따라서 이 고리는 이른바 ‘생명의 고리’라고도 할 수 있다. 연구를 이끈 안느 듀트리 박사는 “외부 고리로부터 내부 고리에 가스가 흘러들어가는 모습은 컴퓨터 시뮬레이션으로 예측되고 있었지만 실제로는 관찰되지 않았었다”면서 “이번 관측으로 예측된 가스가 확실하게 존재하는 것을 알 수 있었다”고 말했다. 이를 두고 듀트리 박사는 황소자리 GG 별 Aa 주위의 작은 고리가 마치 외부 고리에 ‘미끼’를 던지는 것 같다고 말하고 있다. 또 그는 “이번 관측으로 외부 고리 덕분에 내부 고리가 장기간 존재할 수 있는 것을 알 수 있었다”면서 “이는 내부 고리에서 행성이 형성됨을 나타내는 중요한 성과이다”고 말했다. 행성은 별이 생성된 뒤에 남겨진 물질이 모여 탄생한다. 행성 탄생은 수천만 년의 시간이 걸리는 것으로 여겨지므로 별 주위의 고리가 그만큼의 기간 동안 안정적으로 존재해야 그 속에서 행성이 태어날 수 있다는 것이다. 이번 발견과 같이 외부 고리에서 내부 고리로 물질이 공급되는 것이 다른 다중성계에서도 보편적으로 일어나고 있는 현상이라면 지금까지 생각했던 것보다 훨씬 많은 장소에서 행성이 탄생할 수 있다고 한다. 현재 외계행성을 찾기 위한 움직임이 활발하게 진행되고 있다. 그 역사를 되돌아보면 외계행성 탐사는 우선 태양처럼 단독 별 주위에서 시작됐다. 지금까지의 연구에서는 다중성계를 도는 목성형의 거대 가스행성이 많이 발견되고 있다. 또 다중성계를 이루는 개별 별 주위에 행성이 존재할 가능성이 논의되고 있다. 이번 알마 망원경의 관측결과는 그런 행성이 존재할 가능성이 높다는 것을 나타내고 있어 외계행성 사냥꾼들에게 새로운 ‘사냥터’를 개방하는 결과라고 할 수 있다. 공동 연구자인 엠마누엘 드폴코는 “별의 절반 이상이 쌍성으로 태어난다. 즉 이번 발견은 우주에 존재하는 많은 별 주위에 행성 형성 과정을 적용할 수 있는 것”이라면서 “행성 형성을 포괄적으로 이해하기 위한 매우 중요한 단계”라고 말했다. 한편 이번 연구성과는 세계적인 학술지 네이처 30일 자로 게재됐다. 사진=ESO/L. Calçada 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

기원전 221년, 불과 39세 나이로 방대한 중국 전역을 최초 통일했던 진시황제조차 끝내 이루지 못한 불로장생(不老長生). 문자 그대로 ‘늙지 않고 오래 삶’이라는 해당 사자성어의 의미는 오랜 시간 인류가 품어온 숙제 중 하나였다. 네이처 출판그룹(Nature Publishing Group)에서 발행하는 세계적 기초과학종합 주간매체 네이처(Nature)는 텍사스 대학 보건과학센터 바숍 수명·노화연구소, 워싱턴 대학 공동 연구진이 신비의 수명연장 물질인 라파마이신(rapamycin)을 개에게 직접 투여하는 실험을 곧 진행할 예정이라고 29일(현지시간) 보도했다. 라파마이신(rapamycin)은 지난 2009년 칠레 서부 남태평양 이스터 섬 토양 속 미생물에서 추출된 항생물질로 세포 노화 방지 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 기본적으로 몸 속 세포들은 노화가 진행되면서 세포 내에 독성 단백질인 프로제린이 함께 발생해 축적되어간다. 이 독성 단백질이 세포를 서서히 파괴하면서 몸 전체가 노화되어 가는 것이다. 흥미롭게도 라파마이신은 이 프로제린을 제거해주고 세포를 재활성하는 신비한 대사 작용을 해낸다. 라파마이신을 쥐에게 투여했을 때, 젊은 쥐는 기대수명이 상승되고 노화된 쥐는 뇌기능·운동능력이 향상됐다는 미국 터프츠 대학, 텍사스 대학의 연구결과는 이를 뒷받침해준다. 단, 라파마이신이 ‘인체에 유익한 것만은 아니다’라는 시선도 있다. 학계에서는 라파마이신의 과한 복용이 체내 면역체계를 무너뜨리고 당뇨병을 유발시킬 수도 있어 위험하다는 견해도 상당 부분 존재한다. 따라서 텍사스 대학 보건과학센터 바숍 수명·노화연구소, 워싱턴 대학 공동 연구진은 이 신비의 불로장생 물질을 인간에게 직접 적용하기에 앞서 사람과 가장 친숙한 반려동물인 개를 통해 먼저 실험해보고자 한다. 연구진은 평균 수명 8~10살 정도의 대형견 30마리를 선정해 라파마이신을 투여한 뒤, 얼마만큼 노화가 극복되는지 그리고 여기에서 발생하는 치명적인 부작용은 무엇인지 연구할 예정이다. 해당 실험은 최고 3년간 진행될 예정이며 세계적 수준의 동물 생태학 전문가들이 함께 한다. 이와 관련해 텍사스 대학 보건과학센터 바숍 수명·노화연구소 노인학자 랜디 스트롱 박사는 “이 실험은 라파마이신이 초래하는 부작용이 실질적으로 어떤 것인지 알아낸다는 점에 중점을 두고 있다”고 설명했다. 연구진에 따르면, 해당 실험은 궁극적으로 인간 노화방지 연구의 신비를 벗겨내는 첫 단추가 될 것으로 기대되고 있다. 또한 실험 완료 기간은 약 3년 뒤로 잡혀있지만 실질적인 라파마이신의 효과는 몇 달 내로 나타날 것이라고 덧붙였다. 자료사진=포토리아 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

좀처럼 관측하기 힘든 신성의 폭발 모습이 사상 처음으로 포착됐다. 최근 국제 공동 천문학 연구팀은 신성이 핵융합해 폭발하는 생생한 모습을 사상 처음으로 관측하는데 성공했다는 연구결과를 유명 과학저널 네이처(Nature) 최신호에 발표했다. 우리나라에서는 객성(客星)이라 부르는 신성(新星·Nova)은 평소 망원경을 통해서도 잘 보이지 않던 어두운 별이 갑자기 밝아졌다 다시 원래대로 돌아가는 현상을 말한다. 우리 은하계 안에는 매년 수십 개의 신성이 출현하는 것으로 추산되며 대부분 천문학자들은 폭발 후 흘러나오는 에너지를 통해 이를 확인한다. 이번에 폭발 상황을 '라이브' 처럼 전해준 별은 '노바 델피누스 2013'(Nova Delphinus 2013)으로 명명됐으며 이름에서 알 수 있듯 이 별은 지난해 8월 태양에서 1만 4800광년 떨어진 '돌고래 자리'(constellation Delphinus)에서 포착됐다. 특히 이번 연구 성과 중 하나는 신성 폭발이 과거 생각보다 훨씬 더 복잡한 모습을 보인다는 점이다. 일반적으로 신성 현상은 백색왜성에서 일어난다. 항성 진화의 마지막 단계로 죽은 별인 백색왜성(white dwarf)은 주위 궤도의 동반성으로 부터 수소와 같은 에너지를 쭉쭉 빨아들인다. 이 수소를 흡수한 백색왜성이 표면에 대략 200m 깊이의 '수소바다'를 만들면 결국 핵융합을 일으켜 몇 광년 떨어진 곳에서도 관측이 가능한 폭발을 일으킨다. 바로 신성 현상으로 그 규모가 크면 초신성 폭발로 분류하기도 한다. 문제는 이 현상이 갑자기 일어나 좀처럼 초기부터 관측하기 쉽지 않았다는 점이다. 연구에 참여한 미국 조지아 대학 게일 섀퍼 교수는 "이번 발견은 극도로 운이 좋은 케이스" 라면서 "초신성 폭발이 별의 종말을 의미하는 것이라면 신성 폭발은 별의 표면에서 발생하는 것이기 때문에 반복해서 일어난다" 고 설명했다. 이어 "신성 폭발 여파는 첫날 지구 궤도 만한 사이즈에서 이틀 후 화성 궤도, 43일이 지났을 때 해왕성 궤도 만큼이나 멀리 퍼져나갔다" 면서 "폭발 형태가 구체가 아닌 폭이 13% 넓은 타원형의 모습이었다"고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

뇌에 칩을 넣어서 알츠하이머 등의 퇴행성 뇌 질환이 치료되고 나아가 지능, 숨겨진 잠재력까지 향상시킬 수 있는 날이 머지않은 것일까? 세계 최초로 그래핀(graphene)을 이용한 뇌 삽입형 두뇌센서가 한국인 연구원 주도로 개발돼 관심이 집중되고 있다. 최근 미국 위스콘신 대학교 메디슨 캠퍼스 전기컴퓨터학과 연구진은 세계 최초로 그래핀(graphene)을 이용한 이식형 투명 의료센서 개발 연구 내용을 세계적 자연과학분야 학술지 ‘네이처’의 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’를 통해 발표했다. 이는 기존 디스플레이 개발 분야에 주로 활용되어온 그래핀(graphene)을 생명공학분야에 세계 최초로 접목한 혁신적인 시도로 특히 미국 위스콘신 대학교 메디슨 캠퍼스 전기컴퓨터학과 박사과정에 재학 중인 한국인 박동욱(33) 연구원의 주도로 개발돼 남다른 의미를 갖는다. 또한 해당 센서는 그래핀의 광학적·전기적 특성을 이용, 뇌 활동을 실시간으로 감시해 알츠하이머, 파킨슨 병 등의 퇴행성 뇌질환 치료법 발전에 큰 도움이 될 수 있다. 연구진이 해당 의료센서 개발에 사용한 물질은 ‘꿈의 신소재’라 불리는 그래핀(graphene)이다. 이는 탄소 원자들이 2차원 상에서 벌집모양 배열을 이루는 형태로 두께가 원자 한 개 정도인 전도성 물질이다. 그래핀은 원자 한 개 정도에 불과한 미세두께에도 구리보다 100배 이상 전도성이 높고 강철보다 200배 이상 내구력이 강해 차세대 나노물질로 각광받고 있다. 그래핀(graphene)은 자외선(UV), 가시광선, 적외선(IR)에 걸친 넓은 스펙트럼의 투명도를 보여준다. 또한 전기적 전도(electrical conductance) 특성 및 유연성이 뛰어나 투명, 플렉서블 디스플레이 전극 개발 등 다양한 분야에서 연구되고 있다. 연구진은 이 그래핀의 물질적 특수성을 활용해 유연하고 전도성 강하면서 눈에 보이지 않는 투명성까지 겸비한 두뇌 의료센서로 발전시켰다. 특히 기존 장치들과 달리 지속적으로 뇌의 활동을 감시하면서 특정 부작용 혹은 불안정한 뇌 혈류 흐름 등을 찾아낼 수 있다. 해당 연구는 그래핀의 광학적, 전기적, 기계적 우수성을 이용해 뇌 영상을 얻는 동시에 뇌 신호를 검출하는 전극을 개발함으로써 그래핀의 생체 적합성 및 바이오 어플리케이션으로서의 확장성을 보여 준다. 실제 개발된 투명 그래핀 생체 전극으로 쥐를 대상으로 한 실험을 진행한 결과, 해당 그래핀 투명 생체 전극은 조직 내에서 안정성을 갖는 동시에 우수한 뇌 신호 검출 능력을 보여줬다. 영상화 측면에서도 이 그래핀 생체전극은 뛰어난 특징을 보였다. 기존 불투명 금속 전극이나 특정 파장에서만 투명도가 활성화되는 ITO(Indium Tin Oxide) 전극과 달리, 해당 전극은 넓은 스펙트럼의 투명도를 지녀 형광 현미경법(fluorescence microscopy), 광단층촬영법(optical coherence tomography) 기술 수준으로 뇌혈관을 영상화 하는데 성공했다. 또한 최신 유전 기술인 광유전자학(Optogenetics)과 접목돼 특정한 파장(wavelength)의 빛을 이용, 뇌 세포를 자극시켜 특정 뇌 신호를 검출하는데도 성공했다. 해당 개발 프로젝트는 미 국방부 소속 기술연구기관 방위고등연구계획국(Defence Advanced Research Projects Agency, DARPA)에서 진행 중인 서브넷 프로그램(SUBNET, short for Systems-Based Neurotechnology for Emerging Therapies-조기치료를 위한 시스템기반 신경기술)과 유사한 목적에서 동일한 자금·기술 지원을 받고 있다는 점이 특징이다. 위스콘신 대학교 메디슨 캠퍼스 연구진 외에도 캘리포니아 대학 샌프란시스코 캠퍼스(UCSF)와 보스턴 매사추세츠 종합 병원(MGH) 역시 DARPA의 지원을 받고 있는데 이들은 개인의 정신, 신경 질환을 치료하는 뇌 이식 장치(마이크로 칩)와 기억력 감퇴(치매), 환경 부적응 증세를 막아주는 뇌 임플란트 장치 개발을 목적으로 하고 있다. 이 모든 프로젝트는 미국 오바마 행정부의 인간두뇌 연구계획과 연계돼 알츠하이머, 파킨슨 병, 외상 후 트레스 장애(PTSD), 간질 등의 뇌 질환을 보다 효과적으로 예방할 수 있는 방법을 찾는 것이 목적이다. 과거 삼성 디스플레이 연구소(2007~2011)에 재직하며 세계 최초 30인치 3D 아몰레드 TV를 개발하기도 했던 박동욱 연구원은 “이 그래핀 생체 두뇌센서는 향후 신경학, 생체의학 등에서 다양하게 이용될 것으로 기대된다”며 “본 연구는 나노 테크놀로지와 바이오 테크놀로지의 성공적인 접목이라는 점에서 큰 의미가 있다. 특히 알츠하이머 등 기존 뇌질환 규명 및 치료 프로세스 발견에 새로운 연구방법을 개척할 수 있을 것”이라고 설명했다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

세계 최초로 그래핀(graphene)을 이용한 두뇌센서가 한국인 연구원 주도로 개발돼 관심이 집중되고 있다. 최근 미국 위스콘신 대학교 메디슨 캠퍼스 전기컴퓨터학과 연구진은 세계 최초로 그래핀(graphene)을 이용한 이식형 투명 의료센서 개발 연구 내용을 세계적 자연과학분야 학술지 ‘네이처’의 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’를 통해 발표했다. 이는 기존 디스플레이 개발 분야에 주로 활용되어온 그래핀(graphene)을 생명공학분야에 세계 최초로 접목한 혁신적인 시도로 특히 미국 위스콘신 대학교 메디슨 캠퍼스 전기컴퓨터학과 박사과정에 재학 중인 한국인 박동욱(33) 연구원의 주도로 개발돼 남다른 의미를 갖는다. 또한 해당 센서는 그래핀의 광학적·전기적 특성을 이용, 뇌 활동을 실시간으로 감시해 알츠하이머, 파킨슨 병 등의 퇴행성 뇌질환 치료법 발전에 큰 도움이 될 수 있다. 연구진이 해당 의료센서 개발에 사용한 물질은 ‘꿈의 신소재’라 불리는 그래핀(graphene)이다. 이는 탄소 원자들이 2차원 상에서 벌집모양 배열을 이루는 형태로 두께가 원자 한 개 정도인 전도성 물질이다. 그래핀은 원자 한 개 정도에 불과한 미세두께에도 구리보다 100배 이상 전도성이 높고 강철보다 200배 이상 내구력이 강해 차세대 나노물질로 각광받고 있다. 그래핀(graphene)은 자외선(UV), 가시광선, 적외선(IR)에 걸친 넓은 스펙트럼의 투명도를 보여준다. 또한 전기적 전도(electrical conductance) 특성 및 유연성이 뛰어나 투명, 플렉서블 디스플레이 전극 개발 등 다양한 분야에서 연구되고 있다. 연구진은 이 그래핀의 물질적 특수성을 활용해 유연하고 전도성 강하면서 눈에 보이지 않는 투명성까지 겸비한 두뇌 의료센서로 발전시켰다. 특히 기존 장치들과 달리 지속적으로 뇌의 활동을 감시하면서 특정 부작용 혹은 불안정한 뇌 혈류 흐름 등을 찾아낼 수 있다. 해당 연구는 그래핀의 광학적, 전기적, 기계적 우수성을 이용해 뇌 영상을 얻는 동시에 뇌 신호를 검출하는 전극을 개발함으로써 그래핀의 생체 적합성 및 바이오 어플리케이션으로서의 확장성을 보여 준다. 실제 개발된 투명 그래핀 생체 전극으로 쥐를 대상으로 한 실험을 진행한 결과, 해당 그래핀 투명 생체 전극은 조직 내에서 안정성을 갖는 동시에 우수한 뇌 신호 검출 능력을 보여줬다. 영상화 측면에서도 이 그래핀 생체전극은 뛰어난 특징을 보였다. 기존 불투명 금속 전극이나 특정 파장에서만 투명도가 활성화되는 ITO(Indium Tin Oxide) 전극과 달리, 해당 전극은 넓은 스펙트럼의 투명도를 지녀 형광 현미경법(fluorescence microscopy), 광단층촬영법(optical coherence tomography) 기술 수준으로 뇌혈관을 영상화 하는데 성공했다. 또한 최신 유전 기술인 광유전자학(Optogenetics)과 접목돼 특정한 파장(wavelength)의 빛을 이용, 뇌 세포를 자극시켜 특정 뇌 신호를 검출하는데도 성공했다. 해당 개발 프로젝트는 미 국방부 소속 기술연구기관 방위고등연구계획국(Defence Advanced Research Projects Agency, DARPA)에서 진행 중인 서브넷 프로그램(SUBNET, short for Systems-Based Neurotechnology for Emerging Therapies-조기치료를 위한 시스템기반 신경기술)과 유사한 목적에서 동일한 자금·기술 지원을 받고 있다는 점이 특징이다. 위스콘신 대학교 메디슨 캠퍼스 연구진 외에도 캘리포니아 대학 샌프란시스코 캠퍼스(UCSF)와 보스턴 매사추세츠 종합 병원(MGH) 역시 DARPA의 지원을 받고 있는데 이들은 개인의 정신, 신경 질환을 치료하는 뇌 이식 장치(마이크로 칩)와 기억력 감퇴(치매), 환경 부적응 증세를 막아주는 뇌 임플란트 장치 개발을 목적으로 하고 있다. 이 모든 프로젝트는 미국 오바마 행정부의 인간두뇌 연구계획과 연계돼 알츠하이머, 파킨슨 병, 외상 후 트레스 장애(PTSD), 간질 등의 뇌 질환을 보다 효과적으로 예방할 수 있는 방법을 찾는 것이 목적이다. 과거 삼성 디스플레이 연구소(2007~2011)에 재직하며 세계 최초 30인치 3D 아몰레드 TV를 개발하기도 했던 박동욱 연구원은 “이 그래핀 생체 두뇌센서는 향후 신경학, 생체의학 등에서 다양하게 이용될 것으로 기대된다”며 “본 연구는 나노 테크놀로지와 바이오 테크놀로지의 성공적인 접목이라는 점에서 큰 의미가 있다. 특히 알츠하이머 등 기존 뇌질환 규명 및 치료 프로세스 발견에 새로운 연구방법을 개척할 수 있을 것”이라고 설명했다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

나이들어 기억력 감퇴를 걱정하는 사람들은 플라바놀이 다량 함유된 코코아를 마시는 것이 도움이 될 것 같다. 최근 미국 콜롬비아 의대 연구팀이 플라바놀이 풍부한 코코아를 자주 마시면 기억력 회복에 도움이 된다는 연구결과를 발표했다. 연구팀의 이같은 결과는 50-69세 사이의 건강한 피실험자 37명을 대상으로 3개월 간 코코아를 마시게 한 후 해마(海馬: hippocampus)로 들어가는 출입구인 치상회(齒狀回·dentate gyrus)의 혈액량을 측정해 얻어졌다. 대표적 항산화물질인 플라바놀(flavanol)은 특히 혈액순환에 좋은 것으로 알려져 있으며 코코아에 많이 함유돼 있다. 먼저 연구팀은 피실험자를 두 그룹으로 나눠 실험을 위해 특별히 추출된 900mg과 10mg의 플라바놀이 함유된 코코아를 매일 마시게 했다. 또한 코코아 섭취 전 후로 이들의 기억력 테스트를 실시해 연구자료로 삼았다. 3개월이 지난 후 결과는 놀라웠다. 다량(900mg)의 플라바놀을 섭취한 피실험자의 경우 눈에 띌 만큼 치상회의 기능이 향상됐기 때문이다. 연구팀은 이를 기능성자기공명영상(fMRI)을 통해 확인했으며 다량의 플라바놀이 노화로 인한 기억력 감퇴를 일정 부분 회복시켜 준다고 입을 모았다. 연구를 이끈 스코트 A. 스몰 교수는 "실험 전 피실험자들의 기억력을 60세로 본다면 실험 후 30-40대가 된 셈" 이라면서 "단순히 노화로 인해 '물건을 어디에 뒀는지' 와 같은 기억력 감퇴에 플라바놀이 효과가 있다는 것이 확인된 것"이라고 설명했다. 그러나 연구팀은 플라바놀의 이같은 효능을 아직 일반화 시키기에는 이르며 알츠하이머 같은 병 치료와는 상관없다고 선을 그었다. 스몰 교수는 "우리 연구결과를 검증하기 위해서는 광범위한 추가 실험이 필요하다" 면서 "시중에 파는 코코아 속에는 이렇게 다량의 플라바놀이 함유돼 있지 않아 머리에 좋다고 많이 먹는 것은 바보같은 짓"이라고 덧붙였다. 이번 연구결과는 '네이처 신경과학'(Nature Neuroscience) 최신호에 게재됐다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

바지를 입을 때 머핀처럼 삐져나오는 옆구리살은 운동을 해도 좀처럼 빠지지 않는다. 그런데 최근 한 해외 연구팀이 이런 뱃살을 운동 없이 빼는 방법을 발견해냈다고 밝혀 관심이 쏠리고 있다. 영국 일간 데일리메일 보도에 따르면 독일 본대학 연구팀이 이런 군살 속에 과도하게 축적되는 갈색지방을 백색지방으로 바꿈으로써 지방을 녹일 수 있다는 연구결과를 발표했다. 연구를 이끈 이 대학병원 약리·독성학연구소의 알렉산더 파이퍼 교수는 “모든 지방이 같지는 않다”면서 “갈색지방의 세포를 활성화하거나 백색지방을 갈색지방으로 전환할 수 있다면 과도한 지방을 간단하게 녹일 수 있다”고 말했다. 연구팀은 쥐 실험을 통해 ‘아데노신’이라는 특정 분자가 전달되는 새로운 신호 경로를 발견했다. 보통 스트레스를 받을 때 분비되는 아데노신은 갈색지방 세포를 활성화하는 것으로 알려졌다. 이런 아데노신의 신호는 아데노신 수용체인 A2A에 의해 전달된다. 이번 연구에 참여한 토어스텐 그나드 박사는 “아데노신이 갈색지방 세포 안의 수용체와 결합하면 지방 연소가 크게 촉진된다”고 설명했다. 그러자 파이퍼 교수가 “쥐의 갈색지방도 인간의 것과 마찬가지의 역할을 한다”고 덧붙였다. 또 연구팀은 아데노신이 백색지방의 세포를 갈색지방 세포로 바꿀 수 있는지에 대해서도 조사했다. 일반적으로 백색지방 세포에는 A2A 수용체가 없어 아데노신에 의해 과도한 지방을 태우는 것을 유도할 수 없다. 이런 이유로 연구팀은 쥐 속에 있는 갈색지방 세포의 A2A 수용체에서 유전자를 떼어 내 백색지방 세포 속에 이식했다. 그 결과, A2A 수용체를 지니게 된 백색지방 세포는 ‘갈색’으로 변하기 시작, 에너지를 태우는 것으로 나타났다. 파이퍼 교수는 “아데노신과 비슷한 물질을 투여함으로써 그 쥐는 실제로 체중이 감소했다”면서 “이번 연구는 갈색지방의 활성화로 전혀 예상치 못했던 생리학적인 역할로 비만으로부터 쥐를 보호했다”고 말했다. 이어 “이런 결과는 획기적인 비만 치료제 개발을 위한 새로운 가능성을 드러냈지만 아직 많은 의문점이 남아 있어 연구를 계속할 필요가 있으므로 임상 활용은 아직 먼 이야기이다”고 덧붙였다. 한편 이번 연구결과는 세계적인 학술지 ‘네이처’ 최신호에 실렸다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

4억 5800만년 전쯤, 두 소행성이 지구에 연달아 충돌해 현재 스웨덴에서 볼 수 있는 운석 충돌구를 형성했다는 연구논문이 네이처 온라인 자매지 ‘사이언티픽 리포츠’ 23일 자로 발표됐다. 스페인 마드리드에 있는 우주생물학센터(CAB) 옌스 오르모 박사팀은 이 사건의 발단은 그보다 1200만년 전쯤에 소행성 벨트에서 발생한 태양계 사상 ‘최대 우주 재앙의 하나’인 강력한 충돌로 예측할 수 있다고 말한다. 이 충돌로 지름 200km짜리 소행성이 산산이 부서졌고 커다란 운석 덩어리가 주위로 확산했다. 일부는 나중에 지구 궤도를 횡단했고, 이 중 2개가 지구와 격돌한 것이라고 연구논문은 밝히고 있다. 위치는 현재 스칸디나비아 지역으로 당시에는 주변 일대에 얕은 바다가 펼쳐져 있었다. 지각의 융기마저 가져온 이 충돌의 흔적은 스웨덴 중부에 존재한다. 스토르호(湖) 동쪽 연안에 자리한 웨스테르순드로부터 약 20km 남쪽에 있는 지름 7.5km짜리 로크네(Lockne) 충돌구와 마린겐 근교에 있는 지름 700m짜리 충돌구가 바로 그것이다. 이번 연구는 서로 16km밖에 떨어져 있지 않은 이들 충돌구가 쌍을 이루며 이동하는 ‘이중소행성’이 일으킨 ‘이중 충돌’이라는 오랜 추측을 뒷받침한다. 연구팀은 이들 충돌구에서 시추 조사를 시행했고 충돌 충격으로 변성된 퇴적물의 흔적을 찾아냈다. 또 충돌구를 둘러싼 것처럼 펼쳐지 충돌 분출물을 대치한 결과, 충격으로 튕겨 붕괴한 퇴적물은 충돌구를 중심으로 고리 모양으로 퍼지고 있어 내부의 충돌구에서 최대 수십 km 떨어진 지점까지 도달했다. 로크네 충돌구는 길이 약 600m의 천체에 의해 형성됐고 마린겐 충돌구는 길이 약 150m의 천체였다고 연구팀은 지적하고 있다. 이 천체는 이른바 ‘돌무더기’(rubble pile)소행성이나 다수의 파편이 뭉쳐 날아온 것이라고 한다. 다만 ‘이중소행성’은 천체물리학 분야에서 논의의 대상이 되고 있다. 지구에 접근하는 소행성 모델 중에서 이런 천체(이중소행성)는 약 16%로 쌍을 이루고 날아오고 있음을 시사하지만, 현재 지구상에서 알려진 충돌구 188개 중 이중소행성의 유력한 후보로는 캐나다, 러시아, 독일, 핀란드, 브라질에 있는 10개에 불과하다. 4억 5800만 년 전에 일어난 이중 충돌은 소행성 벨트에서 큰 분열이 발생한 뒤 지구에 쏟아진 유성우 일부로 간주되고 있으며, 이에 따라 지구 기후와 생태계에 극적인 결과가 초래돼 오르도비스기 생물다양성 대급증 사건(Great Ordovician Biodiversification Event)이라는 생물 종의 폭발적 증가를 촉진했다는 가설을 주장하는 전문가들도 있다. 사진=ESO(이중소행성의 모습) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr