나이가 들면 피부 탄력이 줄어들고 머리카락의 굵기도 얇아지고 더 많이 빠진다. 그렇지만 유독 머리가 다른 사람보다 많이, 빨리 빠지는 사람들이 있다. 점점 넓어지는 이마를 보면서 한숨도 늘어난다. 그래서 탈모인들은 가발이나 머리를 심는 방법을 고민한다. 가발 기술이 좋아졌다고는 하지만 답답할 것 같고, 머리 심는 것는 비용이 만만찮다. 그런데 국내 연구진이 와인의 떫은 맛을 만들어 내는 성분이 탈모인들에게 도움이 되는 방법을 찾아냈다. 카이스트 화학과, 생명화학공학과 공동 연구팀은 와인의 떫은 맛을 내는 ‘탄닌산’과 생체적합성 고분자를 섞어 모발을 붙일 수 있는 생체친화적 접착제를 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘미국화학회지’에 실렸다. 이번 연구를 주도한 이해신 카이스트 화학과 교수는 폴리페놀을 이용해 의료용 접착제, 지혈제를 개발하고, 최근 흰 머리 색깔을 바꿔주는 갈변 샴푸를 개발한 주역이기도 하다. 탄닌산은 식물이 만들어 내는 폴리페놀이라는 화합물 중 하나로 과일 껍질, 견과류, 카카오 등에 많이 들어 있다. 탄닌산은 접착력과 코팅력이 강해 다른 물질과 빠르게 결합하는 특성이 있다. 와인을 마시면 떫은 맛이 느껴지는 이유는 탄닌산이 혀의 미뢰에 붙기 때문이다. 탄닌산과 물에 녹는 고분자를 섞으면 젤리처럼 끈적이는 작은 액체 방울인 ‘코아세르베이트’가 만들어진다. 생체적합성 고분자를 사용하면 독성이 낮아 의료용 접착제로 사용할 수 있다. 그렇지만 코아세르베이트는 액체에 가깝기 때문에 접착력에는 한계가 있다. 이에 연구팀은 물에 잘 녹는 폴리에틸렌글리콜(PEG)과 물에 녹지 않는 폴리락틱산(PLA)를 조합해 접착력을 높였다. 특히 PEG와 PLA을 탄닌산과 넣고 금속을 열처리 하는 것처럼 온도를 올렸다 내렸다하는 과정을 반복하면 탄성계수나 접착력이 100배 이상 향상되는 것이 관찰됐다.연구팀은 이번에 개발한 생체적합성 무독성 접착제를 모발 끝에 바른 뒤 생쥐의 피부에 심는 실험을 했다. 접착제를 바른 모발을 피하주사를 통해 이식해 고정하는 방식이다. 모낭을 포함한 모발을 이식하는 기존 모발 이식은 여러 번 시행이 어렵지만 이번 기술은 반복 시술이 가능하다. 두 가지 방식으로 15 가닥의 모발을 이식한 뒤 하루가 지난 상태에서 관찰하면 접착제를 사용한 경우는 12 가닥이 남았지만 기존 방식은 하나도 남지 않은 것으로 확인됐다. 또 피부에 견고하게 이식돼 쉽게 빠지지 않는 것도 관찰됐다. 생쥐에게 이식되 남은 12 가닥 중 3 가닥만으로도 생쥐 몸 전체를 들어올릴 수 있을 정도로 견고하다고 연구팀은 밝혔다. 이해신 카이스트 교수는 “이번에 개발한 기술은 모발 이식 뿐만 아니라 다양한 의료용 접착제로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

경희대학교는 본교 한의과대학 김선광 교수 연구팀이 서울대학교 의과대학 김상정 교수 연구팀과 함께 ‘뉴로이미징-AI 융합기술’을 활용해 세계 처음으로 생쥐가 느끼는 통증을 실시간 측정하는 데 성공했다고 5일 밝혔다. 한국연구재단의 지원으로 진행된 이번 연구는 ‘Development of a spontaneous pain indicator based on brain cellular calcium using deep learning’이란 제목의 논문으로 지난달 18일 의학(연구·실험) 분야 저널 중 하나인 ‘실험분자의학(Experimental & Molecular Medicine, EMM)’의 온라인판에 게재됐다. ‘만성통증’은 전 세계에서 수백만명의 환자가 보고되는 난치성 질환이다. 별다른 외부 자극 없이 통증이 지속적으로 나타나는 ‘자발통’은 만성통증의 가장 중요한 임상 문제 질환으로 꼽힌다. 김선광 교수 연구팀에 따르면 최신 현미경 기법인 ‘생체 내 다광자 칼슘 이미징(In Vivo Multi-photon Calcium Imaging)’을 활용해 깨어 있는 생쥐의 대뇌피질에서 수백 개의 신경세포 활동을 동시에 기록하고 딥러닝 알고리즘인 ‘AI-bRNN’ 기술로 분석해 생쥐가 언제 얼마나 아픈지를 객관적으로 정량화하는 데 성공했다. 이 뇌신경-AI 융합기술을 기존 진통제의 효능평가에 적용한 결과, 임상에서 나타나는 결과와 가장 유사한 결과가 나타났다는 게 연구팀의 설명이다. 연구팀은 딥러닝을 활용한 뇌 신호 분석기법을 다양한 뇌 영역과 세포 타입에도 적용할 수 있을지도 확인했다고 밝혔다. 연구팀은 소뇌(Cerebellum) 버그만 글리아세포(Bergman glia)의 칼슘 신호 데이터를 기반으로 딥러닝 모델을 학습했다. 이 딥러닝 모델은 캡사이신으로 유도된 통증을 성공적으로 측정했다. 통증과 구별되는 체성감각피질에서 나타나는 가려움(Itch) 신호도 판정할 수 있는지도 파악했다. 김선광 교수는 “이번 연구를 통해 전임상 동물 모델에서 통증을 실시간으로 측정하는 세계 유일의 뇌신경-AI 융합 원천기술을 확보했다”며 “향후 만성통증의 진단 및 진통제 혁신 신약 개발에 광범위하게 응용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

교대근무나 야근이 잦은 직장인들은 생체리듬이 깨져 두통과 불면증 같은 각종 질병에 시달리는 경우가 많다. 국내 연구진이 교대근무나 야근이 잦은 경우는 반드시 비타민D를 챙겨 먹는 것이 좋다는 연구 결과를 내놨다. 광주과학기술원(GIST) 의생명공학과, 분당서울대병원 공동 연구팀은 비타민D가 수면장애를 개선할 뿐만 아니라 치매 예방에도 도움이 된다는 사실을 확인했다고 24일 밝혔다. 수면장애 개선 관련 연구 결과는 영양학 분야 국제학술지 ‘뉴트리언츠’, 치매 예방에 도움이 된다는 연구 결과는 의생명과학분야 국제학술지 ‘바이오메디신즈’에 실렸다. 연구팀은 우선 대학병원 내 교대(150명)-비교대(203명) 근무자를 대상으로 비타민D와 체내 칼슘 농도를 측정하고 손목시계 형태의 액티그래피라는 장치로 수면 패턴을 조사했다. 일주기 리듬은 흔히 생체리듬이라고 불리는 데 수면-각성리듬과 체온, 호르몬 등 생리 주기를 조절한다. 불규칙한 생활습관으로 일주기 리듬이 깨져 늦게 잠들고 늦게 일어나는 식으로 맞춰지면 피로감을 호소하는 수면위상지연증후군이 나타나기도 한다. 실제로 2교대 또는 3교대식으로 교대 근무를 하거나 야근이 잦은 사람은 비교대 근무자에 비해 불규칙한 생활패턴을 갖게 되고, 이 때문에 생체리듬이 깨져 불면증, 수면장애, 만성피로, 우울증, 심혈관 질환 같은 건강문제가 발생하는 경우가 많다. 그 결과, 근무자 집단 모두에서 비타민D가 낮을수록 혈중 칼슘 농도가 낮았다. 비타민D와 칼슘 농도가 낮은 교대 근무자의 수면 장애는 비교대 근무자보다 더 심한 것으로 조사됐다. 칼슘 농도가 낮은 교대근무자의 경우는 잠자리에 누운 시각부터 실제 잠든 시각(수면 잠복기)과 실제 잠든 시각부터 깬 시각(총 수면시각)이 모두 긴 것으로 조사됐다. 혈중 칼슘 농도가 정상 범위에 있더라도 비타민D가 부족하면 수면 효율이 떨어지고 일주기 리듬의 지연이 나타나는 것으로 밝혀졌다. 또 연구팀은 생쥐실험을 통해 비타민D 결핍 상태가 다양한 유전적 발현의 병적 변화를 통해 알츠하이머를 유발시키는 베타아밀로이드 단백질 응집을 높이는 것으로 확인했다. 비타민D 결핍 상태에 있는 생쥐는 베타아밀로이드 단백질 응집체가 증가하고 기억력이 저하되는 것이 관찰됐다. 이 때 비타민D를 보충하면 베타아밀로이드 단백질 응집체가 줄어들고 기억력이 호전되는 것이 확인됐다. 김태 GIST 교수는 “이번 연구는 비타민D 결핍이 수면장애는 물론 알츠하이머 치매를 유발시키고 악화시킬 수 있는 요인이라는 것을 임상실험과 생쥐실험으로 밝혀냈다는 점에 의미가 있다”며 “비타민D는 현대인 건강을 위협하는 수면장애와 치매를 동시에 치료할 수 있는 1석 2조 효과를 가진 물질”이라고 설명했다.

여전히 낮에는 무더위가 기승을 부리지만 아침저녁으로는 선선함이 느껴지고 가을 풀벌레 소리까지 들리고 있다. 선선한 바람이 불기 시작하면 야외활동도 자연스럽게 늘어난다. 올해는 추석 연휴도 예년보다 빨라 9월 초에 성묘객, 벌초객이 늘 것으로 보인다. 야외활동이 늘어나는 계절, 가을이 되면 ‘4대 열성 전염병’으로 불리는 신증후군출혈열(유행성출혈열), 쓰쓰가무시병, 렙토스피라증, 중증열성혈소판감소증후군(SFTS) 환자도 늘어난다. 지난 15일에는 제주시에 거주하는 한 70대 남성이 골프를 치고 집 마당 잔디를 깎는 등 야외활동을 한 후 일주일 정도 지난 뒤 SFTS 증상이 나타나 병원 치료를 받다가 숨졌다. 올해 첫 SFTS 사망자로 기록됐다. 4대 열성 전염병 모두 코로나19의 대표적 증상인 발열과 두통, 근육통 등이 나타나기 때문에 코로나와 헷갈려 치료 시기를 놓칠 위험도 큰 만큼 주의가 필요하다. SFTS는 9~10월에 환자가 많이 발생하는 열성 전염병이다. 야외활동 중 SFTS에 감염된 참진드기에게 물려 발생하는 질병으로 증상이 나타날 때까지 잠복기는 1~2주 정도다. 발열, 근육통, 식욕부진, 오심, 두통 등의 증상과 함께 환자의 4분의1이 의식혼탁(혼수상태)에 빠지기도 한다. 그러나 가을 열성 전염병 중 가장 흔한 것은 진드기티푸스, 덤불티푸스, 초원열, 잡목열 등으로 불리는 쓰쓰가무시병이다. 쓰쓰가무시는 ‘작고 위험한 것’이라는 뜻의 일본어로 들과 산 등에서 야외활동을 하는 중 ‘오리엔티아 쓰쓰가무시’라는 리케차에 감염된 털진드기에게 물리면서 생기는 질병이다. 리케차는 세포 내에 기생해 살아갈 수 있는 미생물로 세균보다 약간 작고 막대 모양, 알 모양 등 다양한 형태를 갖는다. 리케차가 혈액과 림프액을 통해 전신에 퍼져 발열을 일으키고 혈관염증을 유발한다. 쓰쓰가무시는 아시아 전역에서 광범위하게 발생하는 열성 전염병으로 국내에서는 가을철인 9~11월에 전국적으로 발생한다. 밤 줍기, 성묘, 벌초, 텃밭 가꾸기, 등산, 캠핑 등 야외활동 후 1~3주가 지난 뒤 40도에 가까운 고열과 오한, 두통, 근육통 등 심한 몸살 및 감기 증상, 림프절 비대와 함께 온몸에 붉은 반점이 나타나는 것이 특징이다. 또 진드기에게 물린 곳엔 수포, 궤양을 거쳐 직경 5~20㎜의 검은색 딱지인 가피(痂皮·eschar)가 만들어진다. 가피는 쓰쓰가무시병 환자의 50~93%에서 나타난다. 겨드랑이, 오금처럼 피부가 겹치고 습한 부위에 자주 생기며 배꼽, 귓바퀴 뒤, 두피 등 찾기 어려운 곳에도 가피가 생기기 때문에 철저한 조사가 필요하다. 아직 개발된 예방 백신이 없는 탓에 야외활동을 할 때 진드기에게 물리지 않도록 주의하는 것이 최선의 예방법이다. 서울시 서남병원 김형욱 가정의학과 전문의는 “쓰쓰가무시는 사람 간 전파가 되지 않기 때문에 환자를 격리할 필요가 없고, 항생제로 치료하면 하루이틀 만에 눈에 띄게 증상이 호전된다”며 “적절한 치료를 받지 못할 경우 합병증 때문에 중환자실에서 치료해야 하고, 악화될 경우 사망에 이를 수 있는 만큼 유사 증상이 있을 때는 반드시 의사와 상의해야 한다”고 말했다. 유행성출혈열은 고 이호왕 박사가 발견한 한탄바이러스, 서울바이러스 등에 의해 발생하는 급성 열성 감염증이다. 한국에서는 1951년 이후 매년 수백명의 환자가 신고되고 있으며 치명률도 7% 정도로 높다. 유행성출혈열은 들쥐의 배설물이 건조돼 사람의 호흡기를 통해 침투해 발생한다. 들쥐, 집쥐, 시궁쥐는 물론 깨끗한 환경에서 관리되는 실험실 생쥐도 바이러스의 매개체가 될 수 있다. 야외활동이 많은 군인, 농부 등에게 잘 감염되며 다른 열성 감염병과 달리 어린아이들도 감염될 수 있는 치명적 질병이다. 잠복기는 2~3주이며 5단계로 증상이 진행된다. 1단계인 발열기에는 3~5일 동안 발열, 식욕부진, 두통 등의 증상이 나타난다. 2단계 저혈압기는 1~3일 정도 진행되며 혈압이 떨어지고 심할 때는 착란, 섬망, 혼수 증상을 보인다. 3단계 핍뇨기에는 3~5일간 소변이 쉽게 나오지 않고 오심, 구토, 뇌부종, 폐부종 증상이 나타난다. 4단계 이뇨기는 7~14일 정도 이어진다. 이때는 신장 기능이 회복되면서 하루 3~6ℓ 정도의 많은 소변이 나와 극심한 탈수 현상이 발생한다. 마지막 회복기는 1~2개월 정도 진행된다. 예방 백신이 있지만 고위험군에서만 접종하고 있다. 감염 후 완치되면 항체가 생기고 수십년 뒤까지 이어지기 때문에 재감염 위험은 없는 것으로 알려져 있다. 렙토스피라증은 인수공통전염병으로 9~11월 들쥐의 소변을 통해 전파되며 초기 증상이 감기몸살과 비슷해 치료 시기를 놓치는 경우가 특히 많다. 한국에서는 1984년 처음 인체 감염이 보고된 이후 매년 가을에 100~300명의 환자가 발생했다. 1987년에 백신이 개발돼 환자 발생이 줄어들었지만 최근 다시 증가 추세를 보이고 있다. 병원균에 감염된 동물의 소변에 오염된 풀, 흙, 물 등이 점막 및 상처 난 피부에 닿거나 오염된 물에 간접적으로 노출되면 감염되기 때문에 흙이나 물과 직접 접촉하는 사람은 장화나 장갑을 착용하는 것이 좋다. 잠복기는 7~12일로 갑작스러운 발열, 두통, 오한, 근육통, 안구출혈, 뇌막염, 흉통, 호흡곤란, 황달 등의 증상이 나타난다. 페니실린, 테트라사이클린 같은 항생제로 치료가 가능하지만 문제는 다른 열성 전염병들과 마찬가지로 몸살, 감기 증상과 비슷해 진단이 쉽지 않다. 정진원 중앙대병원 감염내과 교수는 “가을철 열성 질환에 걸리지 않기 위해서는 유행 지역 산이나 풀밭에 가는 것을 피하고 야외활동을 할 때는 피부 노출을 최소화하는 것이 중요하다”며 “외출 뒤 감기 증상이나 피부 발진, 벌레 물린 흔적이 발견되면 가볍게 넘기지 말고 반드시 병원을 찾아야 한다”고 말했다.

알츠하이머는 기억상실, 인지장애를 동반하는 대표적인 퇴행성 질환이다. 알츠하이머 발생 원인은 다양하지만 가장 보편적으로 받아들여지고 있는 것은 베타 아밀로이드 단백질이나 타우 단백질이 축적되면서 독성을 만들어 내기 때문이다. 베타 아밀로이드 단백질 응집체를 제거하는 방식의 치료제 개발이 고려되고 있지만 약물 사용 중에 부작용이 발생해 상용화로 이어지지 못하고 있다. 이 같은 상황에서 베타 아밀로이드 응집체를 제거하는 동시에 부작용까지 차단할 수 있는 치료 후보물질을 개발했다. 카이스트 생명과학과 연구팀은 알츠하이머 치매에 대한 새로운 형태의 단백질 치료물질을 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의과학분야 국제학술지 ‘네이처 메디슨’에 실렸다. 지금까지 알츠하이머를 치료하는 물질은 베타 아밀로이드를 표적으로 하는 항체 기반 치료제들이다. 항체 기반 알츠하이머 치료제들은 뇌 부종이나 뇌 미세혈관 출현 같은 부작용 발생이 보고되고 있다. 항체 기반 치료제들은 면역세포가 항체에 의한 포식작용으로 베타 아밀로이드 응집체를 제거하는데 이 과정에서 뇌에 염증을 유발시키게 된다는 것이다. 이에 따라 연구팀은 세포 포식작용에 관여하는 단백질을 응용한 ‘Gas6 융합단백질’을 만들고 이를 통해 베타 아밀로이드 응집체를 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 확인했다. 실제로 알츠하이머를 유발시킨 생쥐에게 이번에 개발한 융합단백질을 투여한 결과 뇌 속에 축적된 베타 아밀로이드 양이 눈에 띄게 줄어드는 것이 관찰됐다. 또 기존 항체 치료제와 달리 과도한 시냅스 제거 현상도 억제하고 치료제 부작용이었던 뇌 미세혈관 출혈도 감소하는 것이 확인됐다. 또 기존 치료제보다 손상된 인지능력과 기억력 회복 수준도 훨씬 우수한 것으로 나타났다. 연구팀 관계자는 “지금까지 개발된 많은 항체 기반 치료제가 실패한 것은 뇌 조직과 혈관에 쌓이는 베타 아밀로이드 단백질 응집체를 올바른 방식으로 청소하지 못했기 때문”이라며 “이번 기술은 알츠하이머 뿐만 아니라 다양한 퇴행성 뇌 질환과 자가면역질환 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

최근 인기를 끈 드라마 ‘이상한 변호사 우영우’의 주인공 우영우는 자폐스펙트럼 증후군을 앓고 있지만 보고, 듣고, 느낀 것을 정확히 기억해내는 ‘포토그래픽 기억력’을 가지고 있다. 학생이나 시험을 앞둔 수험생들은 우영우 같은 포토그래픽 기억력을 가졌으면 하는 생각을 한 번쯤 하게 된다. 기억력을 타고나지 못한 일반인이라도 기억을 높이기 위한 다양한 기억술들이 있다. 그런데 뇌신경과학자들이 열심히 공부한 것들을 까먹지 않기 위해서 가장 중요한 것은 ‘잠’과 ‘학습 환경’이라는 연구 결과를 내놨다. 독일 튀빙겐대 의료심리학 및 행동신경생물학 연구소, 통합신경과학연구센터, 국제 막스플랑크 연구스쿨, 헬름홀츠 당뇨 및 대사질환연구소 공동 연구팀은 깨어있는 동안 만들어진 기억을 장기 기억으로 이동시키는 핵심은 ‘충분한 잠’과 ‘일정한 학습환경’이라고 19일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 8월 16일자에 실렸다. 깨어 있는 동안 학습한 것들이 장기 기억으로 전환되기 위해서는 수면이 중요하다는 연구 결과들은 이전에도 있었다. 연구팀은 잠자고 있을 때 이외에 깨어있을 때도 기억력을 높이는 방법을 연구했다.연구팀은 생쥐 21마리를 두 집단으로 나눈 뒤 새로운 물건에 노출시키거나 학습을 시킨 뒤 한 그룹은 바로 잠을 재웠고, 다른 집단은 2시간 동안 깨어있도록 했다. 또, 연구팀은 학습을 시킨 뒤 전혀 다른 환경으로 옮겨 잠을 자거나 깨어있도록 했다. 그 결과, 이전 연구 결과들과 마찬가지로 잠을 충분히 잔 생쥐들이 잠을 못 잔 생쥐들보다 기억력이 더 우수한 것으로 나타났다. 그렇지만 학습 후 생활 공간을 바꾸면 잠을 충분히 자더라도 이전보다 기억력이 떨어지는 것으로 나타났다. 생활 공간이 바뀌면 깨어있을 때 기억 수준은 비슷하지만 장기 기억으로 쉽게 옮겨지지 않는다는 설명이다. 이번 연구를 이끈 신경과학자 얀 보른 튀빙겐대 의대 교수는 “이번 연구는 기억력을 높이기 위해서는 주변 환경을 안정적으로 유지하는 것이 중요하고 충분한 수면을 취하라는 것을 재확인시켜주고 있다”고 설명했다.

휴대전화를 바로 옆에 놔두고도 한참 찾거나, 검색을 위해 인터넷 창을 열고 뭘 찾으려고 했는지 기억이 나지 않아 SNS에 시간을 보내는 경우도 있다. 건망증은 40대 이후 주로 나타나지만, 요즘은 20~30대에서도 건망증 때문에 머리를 쥐어뜯는 사람들이 있다. 이런 건망증이 어쩌면 휴대전화 케이스나 영수증 때문일 수도 있다. 안전성평가연구소 유전체손상연구그룹은 흔히 ‘환경호르몬’으로 불리는 내분비계 교란 물질에 만성 노출되면 불안감 증가, 기억력 저하가 생길 수 있다고 11일 밝혔다. 이번 연구 결과는 병리학 분야 국제학술지 ‘질병 모델 및 메커니즘’(Disease Models & Mechanisms) 표지논문으로 실렸다. 비스페놀A(BPA)는 휴대폰 케이스, 식품의 용기나 포장재, 영수증 등 일상 생활에서 흔히 접할 수 제품을 만들 때 사용하는 화학물질이다. 문제는 생명체가 BPA에 지속적으로 노출될 경우, 내분비계의 정상적 기능을 방해하거나 혼란을 준다는 점이다. 연구팀은 생활환경 유해물질인 BPA가 신경세포에 미치는 영향을 평가하기 위해 생쥐가 오랜 시간 BPA에 노출되도록 한 다음 대뇌 피질과 기억에 관여하는 해마의 시냅스 형성과 기능 변화, 행동 실험을 했다. 그 결과, BPA에 장기 노출된 생쥐는 시냅스 형성에 주요 역할을 하는 수상돌기가시의 숫자가 그렇지 않은 생쥐보다 30% 가량 적은 것이 관찰됐다. 또 하나의 신경세포가 다른 신경세포를 흥분시키거나 억제 시키는 흥분성 시냅스와 억제성 시냅스의 균형이 맞지 않는 것도 확인됐다. 연구팀은 이번 연구가 BPA 만성노출이 시냅스를 구성하는 단백질 감소를 일으키고 시냅스 형성 장애와 기능 저하를 유발시켜 불안감을 증가시키고 학습, 기억능력을 떨어뜨리는 등 인지기능에 부정적 영향을 미친다는 것을 보여주고 있다고 강조했다. 이병석 안전성평가연구소 독성기전연구부 부장은 “이번 연구 결과는 유해화학물질 장기 노출이 뇌 기능에 영향을 미칠 수 있다는 점을 구체적으로 검증했다는 점에서 의미가 크다”며 “일상에서 흔하게 접하는 비스페놀류와 같은 유해물질을 대체할 수 있는 친환경 소재 개발이 시급하다”고 설명했다.

알츠하이머 치매는 노년을 힘겹게 만드는 대표적인 퇴행성 질환이다. 최근에는 청장년층에서도 알츠하이머 치매가 발생하는 경우도 늘고 있다. 아직까지 알츠하이머 치매를 치료할 수 있는 방법이나 치료제가 없어 많은 연구자들이 치매 정복에 나서고 있다. 국내 연구진이 당뇨와 같은 대사질환을 잡는 단백질로 치매 치료 가능성을 확인했다. 포스텍 생명과학과, 신약개발업체 노브메타파마, 경북대 약대 공동 연구팀은 대사질환 표적 단백질인 ‘페록시솜 증식체 활성화 수용체’(PPAR)를 활성화시키면 알츠하이머 치매 치료가 가능할 것이라는 사실을 확인했다고 10일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴로테라퓨틱스’에 실렸다. 알츠하이머 치매는 뇌 조직에 베타아밀로이드 단백질이나 타우 단백질 같은 비정상적 단백질 응집체가 만들어지고 만성 염증반응이 생겨 신경세포가 손상되면서 인지기능과 기억력이 감퇴하는 질환이다. 당뇨 역시 체내에 지방이 과다하게 쌓여 인슐린 저항성이 높아져 대사 작용이 이상이 생기고 체내 만성염증도 늘어나면서 생긴다. 알츠하이머 치매와 당뇨 발생 메커니즘이 비슷하다. 이 때문에 알츠하이머 치매를 제3형 당뇨로 부르며 대사질환 연관성을 밝히는 연구들이 속속 나오고 있다. 연구팀은 이 같은 공통점에 착안해 비만이나 이상지질혈증, 당뇨의 치료 표적으로 연구됐던 PPAR에 주목했다. 연구팀은 컴퓨터 가상 스크리닝과 세포 기반 스크리닝 기법을 활용해 PPAR 단백질과 결합하는 활성물질을 개발했다. 연구팀은 이 화합물을 알츠하이머 치매를 유발시킨 생쥐에게 3개월 동안 경구투여했다. 그 결과, 치매로 인해 저하된 기억력과 인지기능이 일반 생쥐와 비슷한 수준으로 회복됐으며 뇌 조직에 쌓인 베타아밀로이드 응집체와 신경교증이 줄어든 것이 확인됐다. 이와 함께 뇌 면역세포에서 만성 염증이 감소됐고 약물이 뇌-혈관 장벽을 통과해 뇌 조직에 효과적으로 전달된 것도 관찰됐다. 연구를 이끈 김경태 포스텍 교수는 “이번 연구는 독성검사, 구조-활성 관계 분석을 통해 알츠하이머 치매 치료에 최적화된 약물을 개발할 것”이라고 설명했다.

“왜 근육에는 암이 없을까?” 영남대학교 체육학부 지현석 교수가 이 질문에 대한 해답에 접근할 수 있는 연구 결과를 발표했다. 최대 심박수의 90%에 달하는 고강도 유산소 운동이 어떻게 대장암세포 증식을 효과적으로 억제하는지에 대한 것이다. 연구팀은 동물실험 중 ▲운동을 하지 않은 건강한 군(그룹) ▲고강도 유산소 운동을 한 건강한 군 ▲운동을 하지 않은 암 걸린 군 ▲고강도 유산소 운동을 한 암 걸린 군 등 총 4개의 그룹을 관찰했다. 연구팀은 이 네 그룹의 근육 유전자 발현상태를 분석해 고강도 유산소 운동에 의해 조절되는 골격근에서 유래하는 4개의 암 억제 인자를 찾아냈다. 이 암 억제 인자의 발현조절을 통해 대장암세포의 증식을 20%까지 억제시킬 수 있다는 것을 연구를 통해 확인했다. 특히, 이번 연구에서는 초기 연구 디자인 단계에서 유산소운동을 통해 체력을 키워놓은 상태의 마우스(생쥐) 암모델을 만들고 실험을 수행했다는 점에 주목할 필요가 있다. ‘운동의 생활화’에 대한 효과 검증을 위해서다. 지 교수는 “이번 연구 결과로 운동의 생활화, 최적 운동의 필요성과 효과에 대한 인식을 전환하는 계기가 될 수 있을 것이다. 또한 이번에 찾아낸 골격근 유래 암 억제 인자가 운동프로그램 개발, 신약개발후보물질 발굴, 임상시험 등에도 활용될 수 있을 것”이라고 기대했다. 이번 연구는 지 교수가 제1저자 및 교신저자, 카이스트 생명화학공학과 김유식 교수가 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 ‘고강도 유산소 운동에 의한 골격근 유래의 암 억제 인자를 조절하는 메카니즘과 관련하여’라는 제목의 논문으로 저명 국제학술지 <프론티어스 인 몰레큘러 바이오사이언스>(Frontiers in Molecular Biosciences, 영향력지수(IF) 6.113)에 게재됐다.

나이가 들면 젊었을 때보다는 기억력이 감퇴된다. 치매나 파킨슨병처럼 퇴행성 신경질환을 앓을 가능성도 높아진다. 지금까지는 이 같은 증상과 질환들이 나이들면 당연히 발생하는 것으로 알려졌지만 국내 연구진이 노화로 인해 뇌의 기억 중추에 비정상적 세포가 증가하기 때문이라는 사실을 처음으로 확인했다. 카이스트 생명과학과 연구팀은 노화된 뇌와 치매가 발생한 뇌에서 지금까지 알려지지 않은 새로운 종류의 별아교세포를 발견했다고 8일 밝혔다. 연구팀은 이번에 발견된 세포에 ‘아프다’(APDA·AutoPhagy-Dysregulated Astrocyte)라는 이름을 붙이고 이 세포가 시냅스의 숫자와 기능 유지에 악영향을 미친다는 사실을 규명했다. 이번 연구 결과는 노화의학 분야 국제학술지 ‘네이처 노화학’(Nature Aging)에 실렸다. 별아교세포는 뇌와 척수에 다량으로 존재하는 별모양의 신경 교세포이다. 미세한 잔가지를 통해 수만 개의 시냅스를 감싸고 있으며 글루타메이트, 가바와 같은 신경전달물질과 이온의 농도를 조절해 손상된 뇌와 척수 조직의 재생에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 연구팀은 이번 연구에 앞서 별아교세포가 신경세포간 접합점인 시냅스를 생성하거나 제거할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 그렇지만 별아교세포의 기능이 노화과정에서 어떻게 변하는지는 명확히 밝혀내지 못했다. 이에 연구팀은 단일 세포RNA 시퀀싱 분석으로 통해 노화된 뇌나 치매 뇌에는 염증성 별아교세포 이외 새로운 별아교세포가 존재한다는 것을 밝혀냈다. 이번에 발견한 새로운 별아교세포 아프다는 기억과 밀접한 관련이 있는 해마 부위에서만 생겨났다. 또 아프다는 세포 내 불필요한 단백질을 제거하는 자가포식 과정에서 생겨나는 오토파고좀이라는 물질을 과다 축적시킨다는 사실을 발견했다. 아프다 세포들에서는 단백질들이 원래 있어야할 위치에서 벗어나면서 시냅스를 만들거나 제거하는 능력을 상실하게 된다. 노화가 발생하지 않은 생후 9개월 생쥐에게 단백질 합성 및 분해를 억제시키면 뇌에서 아프다 세포가 만들어진다는 것을 확인했다. 아프다 세포가 늘어나면 노화된 뇌에서처럼 시냅스가 손상되고 뇌인지 기능이 저하된다는 사실도 밝혀냈다. 연구를 이끈 정원석 카이스트 교수는 “현재 노화 극복을 위해 세포 성장과 분열을 촉진하는 물질을 억제하려는 연구들이 많지만, 이 같은 시도들이 오히려 비정상적인 아프다 세포 생성을 촉진할 수도 있다”며 “노화에 따른 인지기능 저하를 일으키는 새로운 원인을 제시한 만큼 뇌기능 회복을 위한 치료법을 개발하는데 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

국내 연구진이 암세포가 스스로 죽게 만드는 자살유도물질의 효과를 더 강화해 암을 확실히 없앨 수 있는 방법을 개발했다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 연구팀은 세포 자살을 유도하는 ‘트레일’이라는 단백질의 생체 내 효과를 극대화할 수 있는 단백질 나노 복합체를 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 약리학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 컨트롤드 릴리즈’에 실렸다. 암조직을 없애기 위해서는 외과수술 이외에 화학항암요법, 방사선치료, 표적치료, 면역치료 등 다양한 방법이 활용되고 있다. 최근에는 암세포가 스스로 터져서 죽게 만드는 세포자살유도 단백질을 이용한 치료법도 많이 연구되고 있다. 트레일 단백질은 여러 세포자살유도 단백질 중에서 암 조직 성장을 억제하는데 탁월한 것으로 알려졌다. 문제는 ‘EGF수용체 신호경로’가 트레일의 세포자살유도 효과를 억제하는 경우가 많다는 점이다. EGF수용체는 세포를 계속 생존하고 분열하라는 신호를 보내 암조직을 계속 유지시킨다. 이에 연구팀은 EGF수용체와 쉽게 결합하는 나노물질을 이용해 신호전달을 차단하는 인공단백질을 만들었다. 또 연구팀은 암세포에 쉽게 침투시키기 위해 일종의 단백질 상자를 제작해 인공단백질과 트레일 단백질을 고정시켰다. 연구팀은 이렇게 만들어진 단백질 나노 복합체를 피부암을 일으킨 생쥐와 사람의 피부암 조직에 투여한 뒤 관찰했다. 그 결과, 피부암 생쥐의 암세포는 물론 사람의 피부암 조직 모두 절반 이하로 줄어든 것이 확인됐다. 김은희 UNIST 교수는 “이번에 개발한 단백질 나노 복합체는 생체 내 다양한 신호조절인자를 제어할 수 있어 암 뿐만 아니라 여러 질환을 치료할 때 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

파킨슨병은 알츠하이머와 함께 대표적인 퇴행성 뇌질환이다. 국내 연구진이 파킨슨병 발병에 관여하는 것으로 알려진 유전자가 난치성 위암에도 관여한다는 사실이 처음 확인하면서 맞춤형 위암 치료기술 개발이 가능할 것으로 기대된다. 한국생명공학연구원 유전체맞춤의료연구단, 연세대 의대 공동 연구팀은 국내 위암 환자의 유전자를 분석해 난치성 위암인 ‘미만형 위암’의 예후를 진단하고 치료에 활용할 수 있는 유전자 작용 메커니즘을 규명했다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의생명과학 분야 국제학술지 ‘실험 및 임상 암 연구’에 실렸다. 중앙암등록본부의 ‘2018년 국가 암등록 통계’에 따르면 위암은 국내 전체 암 발생의 12%로 가장 높은 비중을 차지할 정도로 흔한 질병이다. 최근에는 위내시경 검사를 통해 조기 진단이 가능하지만 발견 시기가 늦을수록 예후가 좋지 않다. 위암은 조직학적 분류에 따라 장형, 미만형으로 구분된다. 장형 위암은 암세포가 한곳에 모여 덩어리 형태로 자라는 것이며, 미만형 위암은 작은 암세포가 위점막 아래로 파고들어 넓게 퍼져 나가는 형태이다. 미만형 위암은 내시경을 이용한 조기 진단이 어렵고 예후가 나쁘다. 국내 위암 환자의 약 40%를 차지하고 있으며 40대 미만 젊은 여성층에서 주로 발생하고 있다. 위암이 치료가 쉽지 않고 재발이 잦은 것은 같은 종양조직 내에서도 세포들이 이질적이고 불균질성이 높아 표적치료제 개발이 어렵기 때문이다. 트라스트주맙, 라무시루맙 같은 표적치료제가 상용화돼 있지만 적용 가능 대상이 전체 위암 환자의 10% 정도에 불과하고 고가라는 단점이 있다. 연구팀은 국내 위암 환자 527명에 대한 유전자 전사체 분석과 임상 정보를 분석했다. 그 결과, 난치성 위암에서만 선택적으로 나타나는 유전자 ‘STY11’를 찾아냈다. 그런데 SYT11는 지금까지 파킨슨병에서 신경전달물질 조절자로 알려져 있었다. 이번 연구에 따르면 SYT11는 장형 위암 환자보다는 미만형 위암 환자에게서 많이 나타나고, SYT11 발현량이 높을수록 생존율은 떨어진다는 것이다. 연구팀은 위암이 발생한 생쥐에게 SYT11 발현을 억제시킨 실험을 한 결과 종양 형성과 암 전이가 되지 않는 것으로 확인됐다. SYT11 저해제가 위암 치료제로 활용 가능하다는 설명이다. 연구를 이끈 생명연 김보경 박사는 “이번 연구는 현재 표적치료제가 없고 사망 위험도 높은 미만형 위암의 작동 메커니즘과 신규 치료 타겟을 발굴했다는 점에 의미가 크다”며 “추가 연구를 통해 SYT11 저해제를 미만성 위암 같은 난치성 위암 환자에게 선택적으로 사용할 수 있는 맞춤형 치료제 개발에 도움이 될 것”이라고 말했다.

국내 연구진이 종양세포가 악성으로 변화하는 새로운 메커니즘을 제시하고, 이를 억제하기 위한 키나아제 억제 저분자 항암제를 발굴하는 데 성공했다. 광주과학기술원(지스트)연구진이 종양세포가 악성으로 변화하는 메커니즘을 규명하고 관련 저분자 항암제를 발굴했다고 25일 밝혔다. 지스트 생명과학부 남정석 교수 연구팀은 악성종양 세포에 특이적으로 발현하는 단백질인 ‘DCLK1’이 염증성 효소인자를 통해 종양미세환경 내의 친 종양형성(pro-tumor) 신호 경로를 활성화해 종양세포의 악성화를 촉진한다는 것을 규명했다. 연구팀은 이에 한국화학연구원과의 협업을 통해 가상현실(VR) 기반의 분자 모델링 연구를 해 DCLK1의 활성을 억제하는 저분자 유효화합물을 발굴했다. 연구팀은 마우스(생쥐) 실험을 통해 DCLK1의 활성을 억제하는 저분자 항암제인 유효화합물을 발굴한 것이다. 남 교수팀은 한국화학연구원 연구팀과 협력해 가상현실(VR) 기반 분자 모델링 연구를 통해 DCLK1 활성을 억제하는 저분자 유효화합물을 발굴했다. 생쥐 실험을 통해 DCLK1 키나아제 활성 억제 저분자 유효화합물이 종양세포 악성화를 효과적으로 제어하는 것을 확인했다. 이를 바탕으로 종양세포-종양미세환경 상호작용에 의한 악성화 치료기술 확립에 실험적 근거를 제시했다. 연구팀은 56만개 약물 라이브러리를 활용한 3D 가상 스크리닝을 통해 악성종양 세포에서 특이적으로 발현하는 키나아제를 억제하는 저분자 항암제를 도출했으며 이를 이용한 항암치료 전략에 대한 특허를 출원했다. 남정석 교수는 “이번 성과는 종양세포의 악성화 과정을 제어해 난치성 질병을 근본적으로 치료할 수 있는 약물을 개발하는 데 기여할 것으로 기대하고 있다”고 말했다.

척추동물 중 외부 기온 변화에 체온이 변하지 않고 일정하게 유지할 수 있는 온혈(정온)동물은 조류와 포유류뿐이다. 고생물학 분야에서 ‘포유류가 언제 온혈동물로 진화했는가’는 풀리지 않은 수수께끼로 남아있다. 이 같은 상황에서 포르투갈, 프랑스, 영국, 독일, 남아프리카공화국, 미국, 아르헨티나 7개국 과학자들로 구성된 국제 공동 연구팀은 화석 분석과 시뮬레이션을 바탕으로 중생대 말기에 포유류가 냉혈동물에서 온혈동물로 진화했을 것이라고 24일 밝혔다. 이번 연구에는 포르투갈 리스본대 플라스마·핵융합연구소를 중심으로 프랑스 몽펠리에대, 영국 런던 자연사박물관, 런던대(UCL), 독일 막스플랑크 진화인류학연구소, 예나대, 남아공 비트바테르스란트대, 미국 워싱턴 자연사박물관, 텍사스 오스틴대, 샌디에고 주립대, 샌디에고 자연사박물관, 시카고대, 뉴욕 자연사박물관, 시애틀 워싱턴대, 필즈 자연사박물관, 아르헨티나 자연과학박물관 소속 생물학자, 고생물학자, 물리학자, 수학자 등이 참여했다. 이번 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 7월 21일자에 실렸다. 내온동물(endotherms)이라고도 불리는 온혈동물은 체내 대사를 빠르게 해 높은 체온을 일정하게 유지할 수 있다. 반면 외온동물(ectotherms)인 냉혈동물은 대사율이 낮아 체온을 유지하기 위해 환경에 의존한다. 이 때문에 급격한 외부 온도 변화는 냉혈동물의 생존을 위협할 수 있다. 파충류와 비슷한 모습의 포유류 조상이 온혈동물로 진화한 것은 분명하지만 화석만으로는 측정이 어렵기 때문에 그 시기에 대해서 의견이 분분했다. 과학자들은 키나 뼈 구조 같은 골격 특징으로 대사율을 추정해 온혈동물 등장 시기가 1억 4500만~6600만년 전이라는 주장이 있는가 하면, 3억~2억 5000만년 전으로 추정한 연구도 있었다. 연구팀은 체온을 측정할 때 귀를 이용하는 것에 착안해 내이(內耳)의 뼈세관(bone canal) 모양과 크기로 체온을 추정하는 방법을 개발했다. 뼈세관을 통한 체액 이동은 신체가 시각과 균형에 필수적인 머리 위치와 움직임을 파악할 수 있게 해준다. 또 체액의 점도는 체온에 따라 변한다. 그래서 연구팀은 체온이 상승하고 움직임이 활발해짐에 따라 균형과 운동성을 유지하기 위해 내이도 모양이 점성이 낮은 유체 이동에 유리하게 진화했을 것이라고 가정했다. 연구팀은 현존하는 파충류, 어류, 조류, 포유류 50종의 척추동물 내이구조와 생리 상태를 비교해 내이 모양에 기반한 ‘열-운동성 지수’를 만들었다. 연구팀은 열-운동성 지수는 동물의 체온을 거의 정확하게 예측할 수 있다는 것을 확인했다. 이를 이용해 생쥐와 비슷하게 생긴 포유류 조상인 ‘단궁류’ 56종의 화석으로 내이도 구조를 분석하고 열-운동성 지수로 체온을 계산했다. 그 결과, 포유류가 온혈동물로 진화한 시기는 고생대 페름기와 중생대 중기 쥐라기 사이에 있는 중생대 첫 번째 시기인 트라이아스기라고 연구팀은 주장했다. 연구팀 분석에 따르면 트라이아스기 후기인 2억 3700만~2억 년 무렵에 단궁류의 이관 형태가 변했다. 열-운동성 지수 계산 결과, 이때 단궁류들의 체온이 5~9도 상승하고 대사율도 증가했다. 연구를 이끈 케네스 앤질치크 미국 필즈자연사박물관 수석 큐레이터는 “이번 연구는 기존과는 다른 새로운 방식으로 온혈동물의 출현을 분석한 것”이라며 “이 같은 진화 덕분에 초기 포유류들은 페름기보다 기온이 떨어진 트라이아스기 기후에 적응할 때 유리하게 작용했을 것으로 본다”고 설명했다.

무더운 여름에는 평소 먹는 것을 좋아하는 사람도 식욕이 떨어지기 십상이다. 입맛이 없을수록 덥지만 잠깐이라도 바깥에서 일광욕을 하는 게 좋은 방법일 수 있다. 이스라엘, 미국, 프랑스, 독일 4개국 국제 공동 연구팀은 햇빛이 피부 지방조직에서 섭식과 관련된 호르몬을 분비해 음식 섭취를 촉진시킨다고 19일 밝혔다. 그런데 이 같은 효과는 남자에게만 한정됐다. 이번 연구에는 이스라엘 텔아비브대, 맥스스턴에즈릴밸리대, 네타냐대, 셰바 종합병원, 메이르 메디컬센터, 텔아비브 소라스키 종합병원 등 이스라엘 연구진을 중심으로 미국 컬럼비아대, 하워드 휴즈 의학연구소, 프랑스 파리 샤클레이대, 독일 헬름홀츠 당뇨·비만연구소 등 23개 연구기관 과학자들이 참여했다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘네이처 메타볼리즘’에 실렸다. 의식주 중에서 식(食), 바로 음식은 인간의 생존에 있어서 매우 중요하다. 식욕은 중추신경과 말초신경 사이 의사소통으로 조절된다. 말초신경계는 음식의 양이나 영양소를 인식해 포만감이라는 신호를 중추신경인 뇌로 전달한다. 음식의 양에 따라 장이나 간, 지방조직에서 분비되는 호르몬이 뇌 시상하부에 신호를 보낸다는 것이다. 시상하부는 인체의 식욕 조절센터라고 할 수 있다. 연구팀은 이스라엘에 거주하는 성인남녀 3000명을 대상으로 3년 동안 식습관과 평소 생활습관을 추적 조사한 결과, 일사량이 많은 여름에 남성들의 식사량이 늘어났다는 사실을 확인했다. 반면 여성들은 일사량과 식사량의 상관관계를 보이지 않았다. 이에 연구팀은 생쥐를 이용해 햇빛과 식사량의 관계를 실험했다. 연구팀은 암컷과 수컷 생쥐 각각 6마리에게 매일 자외선(UV-B)를 규칙적으로 1시간 이상씩 10주 동안 쬐게 했다. 자외선(UV)는 A, B, C가 있는데 자외선 C는 오존층에 의해 거의 반사되고 흡수되는데 각막을 손상시키고 염색체 변이를 일으키지만 단세포 생물을 죽이는 살균 효과가 있다. UV-A는 피부노화와 피부암을 유발시킨다. UV-B는 피부를 태우지만 체내에서 비타민D를 합성하는데 도움을 준다.관찰 결과, 햇빛을 규칙적으로 쬐면 배고픔을 느끼게 하는 일명 공복 호르몬인 그렐린이 피부 지방조직에서 방출되는 것이 확인됐다. 그렐린이 많이 방출되는 수컷 생쥐는 식욕이 증가해 음식 섭취량이 늘고 체중도 증가한 것으로 관찰됐다. 이는 UV-B에 규칙적으로 노출되는 성인 남성들의 몸에서 그렐린 양이 늘어나고 이후 식사량이 늘었다는 사실과 일치한다. 반면 암컷 생쥐들은 에스트로겐이 피부 지방세포에서 나오는 그렐린을 억제해 햇빛이 식욕에 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 카르미 레비 이스라엘 텔아비브대 인간유전·생화학과 교수는 “이번 연구는 에너지와 신진대사 항상성에 대한 피부의 역할을 보여주는 것”이라며 “햇빛은 사람의 체내에 비타민D 합성을 도울 뿐만 아니라 섭식 행동 조절에도 영향을 미친다는 사실을 알게 된 만큼 섭식 장애를 겪는 사람의 치료에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

갱년기는 성호르몬 감소로 여러 증상이 나타나는 기간이다. 중년 여성에게 주로 나타나는 것으로 알려져 있지만 30대 후반부터 50대 중반까지 성호르몬 분비가 서서히 감소하는 남성에게도 나타난다. 특히 축 쳐진 어깨와 뒷모습은 갱년기가 시작된 중년 남성을 대표하는 이미지이기도 하다. 과학자들이 남성들이 나이가 들면서 성염색체의 감소로 심장병 위험이 높아진다는 사실을 밝혀내 나이들어 슬픈 남성들의 어깨를 더 쳐지게 만들었다. 미국 버지니아대 의대, 일본 오사카 메트로폴리탄대 의학전문대, 치바대 의학전문대, 스웨덴 웁살라대, 호주 뉴사우스웨일즈대 공동 연구팀은 남성은 나이가 들면서 세포에서 성결정염색체로 알려진 Y염색체가 감소하면서 심장 질환을 앓을 가능성이 여성보다 높다고 16일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 과학저널 ‘사이언스’ 7월 14일자에 실렸다. 여성도 그렇지만 남성은 나이가 들면서 머리카락과 근육의 탄력이 사라지고 무릎 연골도 약해지거나 손상되는 경우가 많다. 또 세포에서 Y염색체가 줄어들기 시작한다. 지금까지 과학자들은 남성들의 Y염색체 상실이 각종 질병 발병과 높은 사망률에 영향을 미칠 것으로 예측했을 뿐 직접적인 증거를 찾아내지 못했다. Y염색체는 X염색체의 10분의1 미만에 해당하는 71개 유전자만 갖고 있어 태어날 때 성을 결정하는 역할만 할 뿐, 인체에 미치는 영향은 거의 없는 것으로 알려져 있다. 실제로 세포 분열을 할 때도 Y염색체는 전달되지 않는 경우가 많다. Y염색체는 혈액분석을 통해 파악할 수 있는데 앞서 많은 연구들에 따르면 70세 이상 남성의 40%, 93세 이상의 남성 57%에서는 일부 백혈구에서 Y염색체를 찾을 수 없다. 또 70세 이상 남성들의 세포 80% 이상에서는 Y염색체 길이가 짧다. 특히 세포는 Y염색체 없이도 생존할 수 있지만 Y염색체가 없는 남성들은 심혈관질환, 암, 알츠하이머, 파킨슨병 등 각종 노화 관련 질환에 시달리는 경우가 많다.연구팀은 이 같은 사실에 착안해 Y염색체가 건강에 미치는 영향을 파악하기 위해 생쥐 실험을 했다. 연구팀은 크리스퍼-캐스9 유전자 가위를 이용해 생쥐 38마리의 골수세포에서 Y염색체를 제거했다. 그 다음 골수를 제거한 어린 수컷 생쥐들에게 Y염색체가 제거된 골수를 다시 이식한 뒤 2년 동안 같은 나이의 수컷 생쥐들과 비교했다. 그 결과, Y염색체 없는 골수를 이식받은 생쥐들의 40%는 600일 이내에 사망했지만 Y염색체를 가진 다른 수컷 생쥐들은 2년 이상 생존한 것으로 확인됐다. 또 Y염색체가 없는 생쥐는 골수 이식 15개월 후 심장 수축력이 20% 가까이 줄었다. Y염색체가 결핍된 생쥐의 심장을 분석한 결과 섬유증 환자들처럼 심근육이 경화된 것이 관찰됐다. 심장 근육이 경화되면서 혈액을 펌프질하는 능력이 줄어든 것이다. 이 때문에 각종 노화 관련 질환에 시달리게 되는 것이다. 연구를 이끈 미국 버지아대 의대 케네스 월시 교수(생물화학·심혈관생물학)는 “이번 연구는 Y염색체 상실이 건강에 미치는 영향을 처음으로 검증했다는데 의미가 크다”며 “이를 통해 남성이 여성보다 노화 관련 질병으로 고통 받는 경우가 많고 여성보다 평균수명, 기대수명이 짧은 이유를 설명할 수 있을 것”이라고 설명했다.

‘의학계의 음유시인’이라고 불렸던 신경의학자 올리버 색스(1933~2015)는 ‘뮤지코필리아’라는 책에서 음악이 인간의 뇌 신경에 미치는 영향과 음악과 관련된 환자들의 사례를 생생하게 보여줬다. 색스는 음악을 듣는 것은 청각적이고 정서적인 일 뿐만 아니라 운동 근육과 관련된 일이며, 뇌 기능의 거의 모든 측면에 영향을 미친다고 강조했다. 실제로 많은 사람들이 스트레스를 받거나 힘든 일을 맞닥뜨렸을 때 자기도 모르게 음악을 찾곤 한다. 1960년 미국 매사추세츠 케임브리지 지역의 치과의사들은 “치과 관련 수술을 할 때 음악을 들려주면 환자들의 고통이 줄어든다”는 연구결과를 사이언스에 발표하기도 했다. 이들 연구에 따르면 일부 환자들은 웃음가스라고 불리는 아산화질소나 국소마취가 없이 음악만으로도 비슷한 효과를 얻은 것으로 확인됐다. 그런데 이번에는 동물 실험을 통해 음악 이외의 백색소음이나 ASMR을 비롯한 의미 없는 작은 소리도 통증을 억제해준다는 사실이 밝혀졌다. 중국 중화과학기술대 1차부속병원, 안후이 중의과대 양의·중의통합의학부, 안후이 의대 1차부속병원, 미국 국립보건원(NIH) 부설 국립보완통합보건센터(NCCIH) 공동 연구팀은 음악 이외의 ‘소리’도 감각 마비 효과를 가져와 통증을 억제시켜준다고 13일 밝혔다. 이번 연구 결과는 과학저널 ‘사이언스’ 7월 8일자에 실렸다. 연구팀은 생쥐에게 염증과 통증을 유발하는 용액을 주입한 뒤 45㏈(데시벨)의 조용한 우리에 넣었다. 45㏈은 도서관이나 조용한 사무실에서 발생하는 소음 수준에 해당한다. 그 다음 하루 20분 동안 50~60㏈의 크기로 바흐의 교향곡, 불협화음, 백색소음을 각각 들려주면서 통증을 어떻게 느끼는지 관찰했다. 그 결과, 클래식 음악이든 불협화음, 백색소음이든 상관없이 50㏈ 정도의 소리가 들리는 환경에서 통증이 줄어드는 것을 확인했다. 소리를 들을 때 생쥐가 느끼는 통증은 아무런 소리를 듣지 않을 때보다 3분의1 수준으로 떨어지는 것으로 조사됐다. 그렇지만 60㏈이 넘어서면 통증 저감에 도움이 되지 않고, 소리가 커질수록 통증에 더 민감해졌다.연구팀은 적색형광염료를 이용해 소리를 들을 때 생쥐의 뇌가 어떻게 반응하는지를 관찰했다. 그 결과, 소리를 듣지 않을 때는 시상에 신경신호가 집중되지만 음악을 비롯해 여러 조용한 소리를 들을 때는 신경신호가 차단됐다. 시상은 감각신호가 집중되고 운동신호가 출력되는 입출력 중추이다. 실제로 빛을 이용해 특정 신경계를 조절하는 광유전학 기술을 이용해 청각피질과 시상간 연결을 인위적으로 차단하면 생쥐가 통증을 덜 느끼는 것으로 확인됐다. 연구팀은 클래식 같은 음악은 물론 백색소음, 잡음까지도 조용하게 들려주면 청각피질과 시상 사이에 연결돼 있는 신경신호 전달을 둔화시켜 스트레스나 통증을 덜 느끼게 해주는 것이라고 설명했다. 연구를 이끈 원원 뤼 미국 NIH 수석연구원(감각생물학·통증학)은 “이번 연구에서는 ‘음악’이라는 균형있는 음향 자극 뿐만 아니라 단순한 ‘소리’라는 자극도 통증의 강도와 지속성에 영향을 미칠 수 있음을 보여준 것”이라고 설명했다. 뤼 박사는 “추가 연구를 통해 인간에게도 마찬가지 영향을 미칠 수 있는지를 파악해 현재 통증 치료를 위해 쓰이는 마약성 진통제를 줄이는 새로운 형태의 치료제를 개발할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

습하고 더운 여름이 시작되면서 모기도 기승을 부린다. 사람 피를 빠는 모기는 암컷으로, 산란에 필요한 단백질을 얻기 위해 사람을 찾는다. 같은 장소에 있더라도 유독 모기에 잘 물리는 사람이 있다. 모기는 호흡량이 커 내뱉는 이산화탄소량이 많거나 체온이 높고 땀을 많이 흘리는 사람을 선호한다. 최근 미국 워싱턴대 연구팀은 빨간색도 모기를 유인하는 요인이라는 연구 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 발표했다. 여기에 또 하나의 요건이 추가됐다. 바이러스에 감염된 사람이 건강한 사람보다 모기에 더 많이 물린다는 것이다. 중국 칭화대 의대, 선전 감염병연구소, 루이리 중의학병원, 윈난 동물·수의학연구소, 중화질병통제예방센터, 미국 코네티컷대 의대 공동 연구팀은 뎅기열이나 지카바이러스에 감염된 숙주는 모기가 좋아하는 화학물질을 분비해 더 많이 물린다는 결과를 내놨다. 이 연구는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘셀’ 7월 1일자에 실렸다. 연구팀은 뎅기열, 지카바이러스에 감염된 사람과 일반인의 체취를 추출해 분석했다. 그 결과 바이러스에 감염된 사람들은 그렇지 않은 이들보다 ‘아세토페논’이라는 물질이 비정상적으로 높은 것으로 나타났다. 아세토페논은 과일이나 치즈, 허브, 꿀 등에 포함된 향기 화합물로 향수를 만들 때도 사용된다. 연구팀은 생쥐를 이용한 실험을 통해 모기가 비감염 생쥐보다 바이러스에 감염된 생쥐의 피를 더 많이 빠는 것을 관찰했다. 궁 청 칭화대 의대 교수(병리학·모기감염학)는 “모기는 후각이 발달한 곤충”이라며 “이소트레노인이라는 비타민A 유도체를 투여하면 모기가 좋아하는 냄새를 만들어 내는 피부 미생물 군집을 차단해 모기에 덜 물린다”고 말했다.

노로바이러스는 사람의 위와 장에 염증을 일으키는 병원균으로 다른 바이러스들과 달리 낮은 기온에서 오히려 활동이 활발해져 겨울철 식중독의 주요 원인이다. 로타바이러스 역시 위와 장에 염증을 일으키는 병원균인데 주로 영유아에게 많이 발생한다. 지금까지 이 같은 장염 바이러스는 분변에 오염된 물이나 음식으로 인해 전파되거나 직접 접촉으로 전염되는 경우가 많다. 그런데 코로나19, 독감 같은 호흡기 질환을 유발시키는 바이러스들처럼 타액으로 전염될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 결국 식중독이나 장염을 막기 위해서는 마스크 착용이 필요하다는 것이다. 미국 국립보건원(NIH) 국립심장·폐·혈액연구소, 국립치과·두개안면연구소, 국립알레르기·감염병연구소, 국립생의학영상·생명공학연구소, 코네티컷대 간호대, 메릴랜드대 의대 공동연구팀은 생쥐 실험을 통해 위장관 바이러스들도 타액으로 전염될 가능성이 높다는 것을 확인했다고 8일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 6월 30일자에 실렸다. 노로바이러스나 로타바이러스 같은 위장관 바이러스는 전염성이 강해 공동 생활을 하는 영유아나 학교에서 빠르게 확산되는 경우가 많다. 지금까지는 배설물로 배출된 바이러스가 다른 숙주의 입을 통해 전염되는 ‘대변-구강 경로’가 일반적이며, 그 이외의 방식으로도 전염되는 것으로도 알려졌지만 의외로 정확한 전파 경로를 파악하지 못했다.연구팀은 새끼 생쥐에게 장염을 유발시키는 바이러스를 먹여 장과 침샘을 감염시켰다. 새끼는 젖을 먹으면서 바이러스를 모체에 전달하는 것이 확인됐다. 바이러스를 경구로 투여한 어른 생쥐 역시 장과 침샘이 감염되는 것이 관찰됐다. 특히 노로바이러스와 로타바이러스 일부가 침샘에서 빠르게 복제되는 것이 확인됐다. 이는 바이러스가 입을 통해 들어가면서 침샘도 감염시켜 침을 통해서도 전파가 가능하다는 것이다. 연구를 주도한 니얼 알턴 보닛 NIH 수석연구원(숙주병리 동역학)은 “이번 연구는 장 바이러스가 침샘에서 복제되고 전파될 수 있음을 보여주고 있다”며 “장염 및 식중독 바이러스가 침을 통해 지역사회에 전파된다면 마스크 착용 같은 방법이 바이러스 확산을 막을 수 있는 가장 간단하고 저렴한 방법이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

국내 연구진이 뇌 속에 있는 별세포 내 물질 때문에 알츠하이머 치매의 주요 증상이 나타난다는 사실을 밝혀냈다. 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성연구단, 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 공동 연구팀은 뇌 속 반응성 별세포의 요소회로가 활성화되면서 치매를 진행시키고 기억력 감퇴를 일으킨다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀 메타볼리즘’ 6월 23일자에 실렸다. 별세포(astrocyte·성상교세포)는 뇌 세포 절반 이상을 구성하는 별 모양의 비신경세포이다. 아밀로이드 베타, 염증 같은 독성물질이 뇌에 생기면 이를 분해하는데 그 과정에서 별세포의 크기와 기능이 변한다. 이렇게 외부 자극으로 변하는 별세포를 ‘반응성 별세포’라고 한다. 반응성 별세포는 주변 정상 신경세포에 악영향을 미친다. 지금까지 알츠하이머 치매는 아밀로이드 베타 단백질이 뇌에 쌓이기 때문으로 알려졌다. 그렇지만 많은 임상실험에서 아밀로이드 베타를 제거해도 중증 치매가 지속되는 것이 관찰됐다. 이 때문에 아밀로이드 베타 단백질 제거만으로는 치매를 치료할 수 없다고 밝혀졌다. 이에 연구팀은 알츠하이머 치매의 다른 원인을 찾아 나섰다. 연구팀은 반응성 별세포가 세포 내 미토콘드리아에 존재하는 특정 단백질을 발현시키고, 억제성 신경전달물질 가바를 만들어 기억력을 감퇴시킨다는 것을 알아냈다. 간에는 암모니아를 비롯해 신체에 유해한 물질을 걸러내고 찌꺼기를 만들어 내는 요소회로가 존재한다. 연구팀은 소변의 주성분인 요소를 만들어 내는 이 요소회로가 별세포에도 존재한다는 것을 밝혀냈다.연구팀은 뇌의 별세포가 독성물질인 아밀로이드 베타를 처리하면서 요소 양이 늘어난다는 것을 확인했다. 실제 알츠하이머 환자에게서도 별세포의 요소회로가 활성화되는 것이 관찰됐다. 또 알츠하이머를 유발시킨 생쥐를 이용한 실험을 통해 요소회로가 작동할 때 ODC1이라는 물질이 나타나는 것을 억제하면 생쥐의 기억력이 회복되는 것을 확인했다. 이창준 IBS 인지 및 사회성연구단장은 “이번 연구는 반응성 별세포 요소회로와 알츠하이머 치매의 관계를 새로 밝혀냈다는데 의미가 있다”며 “반응성 별세포의 요소회로를 이루는 ODC1 효능과 독성에 대한 추가 연구를 거쳐 새로운 알츠하이머 치료제를 개발할 계획”이라고 말했다.