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.

생명과학 분야에서 가장 활발히 연구되고 있는 크리스퍼 유전자 가위는 특정 염기서열을 인지해 해당 부위의 유전자를 절단하거나 삽입해 사람과 동식물 세포의 유전자를 교정하는 기술이다. 많은 과학자의 연구 덕분에 빠르게 발전하고 있지만, 여전히 기술적 한계가 있어 여전히 임상에서는 활용되지 못하고 있다. 카이스트 의과학대학원, 한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구센터, 강원대 화학·생화학부 공동 연구팀은 정상 세포에는 작동하지 않고 질병 세포의 유전자만 교정하는 ‘크리스퍼-캐스9 유전자 가위’ 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘핵산 연구’에 실렸다. 연구팀은 특정 염기서열을 인식해 절단한다는 유전자 가위의 특성에 주목했다. 질병 세포에서만 과하게 발생하는 ‘질병 세포 특이적 마이크로RNA’를 잘라내는 유전자 가위 시스템을 설계한 것이다. 연구팀은 유전자 가위가 스스로 작동 여부를 결정할 수 있도록 만든 이번 기술을 ‘유전자 가위 셀프 체크인 기술’이라고 이름 붙였다. 유전자 가위 셀프 체크인 기술은 질병 세포 특이적 마이크로RNA가 적은 정상 세포에서는 유전자 교정을 수행하지 않지만, 질병 세포나 문제의 마이크로RNA가 증가하면 유전자 가위가 세포핵으로 들어가 질병을 유발시킬 수 있는 유전자들을 잘라 제거한다. 실제로 사람과 생쥐의 세포로 실험한 결과 유전자 가위가 잘 작동한다는 것이 확인됐다. 또 연구팀은 다양한 폐암 세포에서 특정 마이크로RNA와 발암 단백질(Ezh2)이 함께 증가하는 것을 증명하고 유전자 가위로 폐암 세포 내 발암 유전자 교정에 성공했다. 일반적으로 화학 항암요법은 치료 기간이 길어질수록 약물 내성이 생겨 치료 효과가 떨어지는 경우가 많다. 이에 연구팀은 유전자 가위 셀프 체크인 기술과 항암제를 동시에 사용하면 약물 내성을 일으키지 않고 암을 더 효과적으로 치료할 수 있다고 밝혔다. 연구를 이끈 이지민 카이스트 교수는 “이번에 개발된 유전자 가위 셀프 체크인 기술은 기존 유전자 가위 시스템의 문제를 개선함으로써 다양한 질병 치료에 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다.

감염병 치료제와 예방백신 개발을 위한 임상시험 지원 시스템이 본격 가동된다. 과학기술정보통신부는 8일 대전 한국생명공학연구원에서 국가전임상시험지원센터 현판식을 갖고 신·변종 감염병 치료제 및 백신 개발을 위한 전(前)임상시험의 상시 지원 체계를 본격 운영한다고 밝혔다. 전임상시험은 의약품을 개발할 때 사람을 대상으로 하는 임상시험에 들어가기 전에 세포나 생쥐, 원숭이 같은 동물로 약물 유효성, 안전성, 생체 독성을 평가하는 과정이다. 정부는 코로나19 발생 이후 SK바이오사이언스, 셀트리온 등 기업의 코로나19 치료제와 백신 개발을 위해 한시적으로 전임상시험 지원을 했다. 이번에 설치된 국가전임상시험지원센터에는 생명공학연구원, 국가마우스표현형분석사업단, 한국화학연구원, 안전성평가연구소, 한국파스퇴르연구소 등이 참여한다. 센터에서는 코로나19 치료제, 백신 후보물질의 전임상시험을 우선 지원하고 코로나19 상황 안정 여부에 따르 발생 가능성이 높은 감염병으로 지원 범위를 확대할 계획이다. 고서곤 과기부 연구개발정책실장은 “감염병의 특성상 출현 형태와 시점에 대한 예측이 어려워 신·변종 감염병이 발생했을 때 즉각 대응할 수 있는 체계를 선제적으로 갖추는 것이 매우 중요하다”며 “센터가 미래 미지의 감염병 ‘질병X’ 치료제와 백신을 신속하게 개발할 필요가 있을 때 중요한 역할을 할 것으로 기대한다”고 말했다. 고경철 센터장도 “코로나19 협의체를 통해 쌓은 전임상시험 지원 경험을 바탕으로 협력체계를 확대하고 고도화시켜 감염병에 대한 선제적 대응 역량을 강화함으로써 국민건강 증진에 앞장서겠다”고 밝혔다. 한편 센터는 오는 21일까지 코로나19 치료제·백신을 개발하는 국내 산·학·연 기관을 대상으로 전임상시험 지원을 위한 1차 모집을 한다. 자세한 정보와 신청은 센터 통합관리시스템 누리집(portal.kribb.re.kr/kpec)에서 가능하다.

길에서 어떤 사람이 반갑게 인사를 하는데 누군지 기억이 나지 않거나 어제 외웠던 영어단어가 생각나지 않을 때, 우리는 흔히 기억력 탓을 하며 기억력이 좋아지는 방법은 없나 생각하곤 한다. 뇌과학이 빠르게 발전하고 있지만 기억에 대한 메커니즘이 완전히 풀리지 않고 있다. 한국과 미국 과학자들이 뇌 속에 기억이 저장되는 장소를 파악할 수 있는 지도를 만들었다. 카이스트 바이오및뇌공학과, 미국 매사추세츠공과대(MIT) 생물학 및 신경과학과 공동 연구팀은 동물 실험을 통해 하나의 기억이 저장되는 세포들의 위치를 찾는 방법을 개발하고 공간 공포기억을 저장하는 새로운 뇌 세포를 발견했다고 2일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 그동안 기억에 대한 연구는 특정 부위에 대해서만 수행됐다. 공포 기억은 편도체, 공간 기억은 해마에 저장된다는 식이다. 그렇지만 단일 기억이 다양한 뇌 부위에 나눠 저장될 것이라는 가설이 제기되면서 기억 저장 세포들의 분포를 확인해 검증할 필요가 있지만 기술적 한계에 부딪쳐왔다. 이 같은 상황에서 전뇌 투명화 기술(SHIELD), 초고속 전뇌 면역염색 기술(eFLASH)을 통해 공간, 공포 기억을 학습한 생쥐를 대상으로 기억을 학습하고 회상할 때 활성화되는 세포를 맵핑했다. 편도체, 해마 이외에 공간, 공포 기억을 저장하고 있을 확률이 높은 뇌 부위 세포를 생쥐 뇌 전체에서 찾아냈다. 연구팀은 해당 부위에 대해 광유전학적 방법으로 기억 저장 구조를 확인했다. 연구팀은 이를 통해 공간, 공포 기억을 저장하는 새로운 뇌 부위 7곳과 관련 세포를 찾아냈다. 이와 함께 단일 기억이 여러 뇌 부위에 나뉘어 저장된다는 것도 확인했다. 뇌의 한 부위만 자극하면 기억의 일부만 회상하지만 다양한 뇌 부위를 자극하면 기억이 완전하게 회상된다는 것을 밝혀냈다. 연구팀에 따르면 이는 다양한 뇌 부위의 기억저장 세포들 활성이 기억에 필요하다는 것을 의미한다. 연구를 이끈 박영균 카이스트 교수는 “이번 연구는 기억저장 세포의 맵핑을 처음으로 실현하고 단일 기억들도 다양한 뇌 세포에 흩어져 저장된다는 것을 증명했다는데 의미가 크다”며 “기억저장 세포의 뇌 지도는 각 뇌 부위 세포 및 세포간 상호작용이 기억에서 어떤 세부적인 기능을 하는지 연구를 도울 수 있다”라고 설명했다.

어깨를 다친 것도 아닌데 팔을 들어올리거나 돌리기 어려워하는 증상을 오십견이라고 부른다. 50대 이상 여성들에서 주로 나타난다. 그렇지만 어깨에 반복적인 충격이 가해져 오십견처럼 팔을 들어올리지 못하고 힘이 들어가지 않는 경우도 있다. 어깨를 들거나 돌릴 수 있도록 돕는 회전근개라는 근육이 파열되거나 손상되면서 나타나는 현상이다. 손상된 회전근개는 회복이 쉽지 않다는 문제가 있다. 포스텍 기계공학과와 IT융합공학과, 미국 하버드대 의대 공동 연구팀은 3D 프린팅 기술을 이용해 파열된 회전근개를 되살릴 수 있는 복합 조직 플랫폼을 개발했다고 2일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생체 재료과학 분야 국제학술지 ‘바이오액티브 머티리얼즈’에 실렸다. 연구팀은 회전근개를 파열시킨 생쥐에게 이번에 개발한 플랫폼을 이식하고 회전근개 조직과 어깨 기능이 회복되는지 관찰했다. 이번에 개발한 플랫폼은 바이오잉크를 이용해 3D 프린팅해 만들었다. 이 때문에 회전근개를 구성하는 조직의 복잡한 구조를 그대로 모사할 수 있었다.그 결과 줄기세포가 포함된 플랫폼이 파열된 회전근개를 재생시키는 것으로 확인됐다. 또 근적외선 생체 이미징 기술을 이용해 플랫폼이 회전근개 조직을 재생하는 과정을 실시간으로 관찰하는데도 성공했다. 연구를 이끈 조동우 포스텍 기계공학과 교수는 “이번 기술은 실제 인체 조직과 유사한 구성성분과 미세환경을 조성하기 때문에 실제 환자에게 적용하면 치료효과도 높고 어깨 기능 회복도 기대할 수 있다”며 “회전근개 재건 치료시 자가 조직을 사용하기 어려웠던 환자들에게도 맞춤형 치료를 제공할 수 있다”고 말했다.

사회적 거리두기가 완화된 홍콩에서 ‘다이어트’가 새로운 관심 키워드로 떠오른 상황에서 체중 증가를 억제하는 효소가 발견돼 이목이 집중됐다.  홍콩 침례대학교 연구진은 식욕 억제와 포도당 대사 개선 등을 통해 최종적으로 체중 증가를 막는 비만 관리에 특효인 단백질 분해 효소를 발견했다고 31일 이 같이 공개했다.  이번 연구를 이끈 자비에 웡 호이륭 박사는 기질단백질분해효소(MT1-MMP)로 불리는 이 효소를 활용할 경우 인간의 뇌에 포만감에 대한 신호를 조절할 수 있고, 결과적으로 원하는 체중 조절용 약물 요법을 개발하는데 효과적인 전략을 세울 수 있게 됐다고 전망했다.  연구팀은 이번에 발견된 단백질 분해 효소를 투약한 생쥐 A그룹과 일반 생쥐 B그룹에게 16주간 고지방 식단을 주입했고, 효소를 투약한 A그룹의 생쥐들이 10% 이상 더 적은 음식을 섭취한 것을 확인했다. 또, 10% 더 적은 음식을 섭취했던 반면, 체중은 50% 이상 감소하는 놀라운 결과를 도출했다.  뿐만 아니라, 연구팀은 고지방식을 먹여 비만을 유발시킨 생쥐의 포도당과 혈장 인슐린 저항성 수치, 세포 염증 등의 문제도 크게 감소했다고 설명했다.  이는 뇌의 뉴련 수용체에 포만감 신호를 보내는 호르몬이 결정적 역할을 했기 때문인데, 이를 효과적으로 활용할 수 있을 경우 음식 섭취량을 원하는 만큼 조절할 수 있게 될 것이라는 추론이 가능한 부분이다. 특히 이번 연구 결과, 최종적으로 다이어트에 가장 기본적인 체질 개선 효과로 이전보다 건강한 다이어트를 기대할 수 있을 것이라는 분석이다.  때문에 연구팀은 향후 추가 임상 시험을 통해 단순 비만 치료 뿐만 아니라 비만성 당뇨 환자와 다양한 염증성 질환자에 대한 치료 효과도 기대하는 분위기다. 연구팀은 “효소를 활용해 비만 쥐의 포도당 내성과 체중, 음식 섭취에 대한 갈망 등을 원하는 수준에서 조절할 수 있다는 것을 확인했다”면서 “이 효소 치료가 다이어트 보조제와 비만 치료약 등에 어떻게 활용될 수 있는 지에 대해서는 연구팀의 추가 연구가 필요하다. 현재까지는 생쥐에 대한 실험만 진행됐으나, 향후 원숭이를 실험 대상으로 활용하는 등 추가 임상 시험이 있어야 할 것”이라고 기대했다.  한편, 이번 연구에는 홍콩대학, 홍콩중문대, 미국 텍사스대 보건과학센터, 헬싱키대학 등의 연구진들이 대거 참여했다. 연구 결과는 과학 전문학술지 네이처의 자매지인 네이처 메타볼리즘(Nature Metabolism)에 실렸다.

문재인 전 대통령의 딸 다혜씨가 최근 문 전 대통령 사저 앞 시위대를 비판한 데 대해 최서원(개명 전 최순실)씨 딸 정유라씨가 29일 “조용히 살 권리가 어디 있느냐”고 맞받았다. 문 전 대통령은 퇴임 후 지난 10일부터 경남 양산시 하북면 지산리 평산마을 사저에서 머물고 있다. 일부 보수단체는 문 전 대통령 사저 앞에서 확성기 시위를 연일 이어가고 있다. 다혜 씨는 트위터에 “확인하고 싶었다”며 “(시위대에) 들이받을 생각하고 왔다. 나설 명분 있는 사람이 자식 외에 없을 것 같았다”는 글을 게재했다. 그러면서 “‘구치소라도 함께 들어가면 그 사이라도 조용하겠지’라는 심정으로 가열차게 내려왔는데 현실은 참담, 무력, 수적으로 열세”라고 했다. 또한 “집안에 갇힌 생쥐 꼴이다”라며 “창문조차 열 수 없다. 사람으로 된 바리케이드”라고 했다. 다혜 씨는 “이게 과연 집회인가”라며 “총구를 겨누고 쏴대지 않을 뿐 코너에 몰아서 입으로 총질해대는 것과 무슨 차이인가. 증오와 쌍욕만을 배설하듯 외친다”고도 전했다. 그는 “개인으로 조용히 살 권리마저 박탈당한 채 묵묵부답 견뎌내는 것은 여태까지 정말 잘했다”며 “더는 참을 이유가 없다. 이제 부모임을 내가 지킬 것”이라고도 했다. 글은 29일 삭제됐다. 이에 정유라씨는 자신의 페이스북을 통해 “집안에 갇힌 생쥐꼴이란다”라며 “누군 남의 젖먹이 자식까지 가둬 놓을 땐 6년을 가만히 있더니”라고 적었다. 이어 “기가 차다”며 “우리 아이는 몇 년을 잠도 제대로 못 잤다”고 전했다. 이후 별도의 글을 통해 “총구를 겨누지 않고 쏴대지 않았을뿐 입으로 총질을 한다고 한다”며 “댁들이 제일 잘하던 것이다. 당하니까 죽겠는가”라고 했다. 그러면서 “조용히 살 권리가 어디 있는가”라며 “나와서 들이받으라. 그럼 나도 내려가서 내로남불에 대해 자세히 한 번 물어보겠다”고 적었다.

문재인 전 대통령의 딸 다혜씨가 경남 양산의 문 전 대통령 자택 앞 보수단체들의 확성기시위와 관련해 “집 안에 갇힌 생쥐꼴”이라며 분통을 터뜨렸다. 다혜씨는 지난 28일 트위터에 “창문조차 열 수 없다. 사람으로 된 바리케이드”라며 “확인하고 싶었다. 들이받을 생각하고 왔다. 나설 명분이 있는 사람이 자식 외에는 없을 것 같았다”고 했다. 이어 “구치소라도 함께 들어가면 그사이라도 조용하겠지라는 심정으로 가열차게 내려왔는데 현실은 참담과 무력. 수적으로 열세”라며 “이게 과연 집회인가. 총구를 겨누고 쏴대지 않을 뿐 코너에 몰아서 입으로 총질해대는 것과 무슨 차이인가. 증오와 쌍욕만을 배설하듯 외친다”라고 했다. 이 글은 29일 현재 삭제된 상태다. 일부 보수단체들은 문 전 대통령 퇴임 후 경남 양산시 하북면 지산리 평산마을 문 전 대통령 자택 앞에서 연일 집회를 이어 가고 있다. 앞서 문 전 대통령은 지난 15일 페이스북을 통해 “집으로 돌아오니 확성기 소음과 욕설이 함께하는 반(反)지성이 작은 시골 마을 일요일의 평온과 자유를 깨고 있다”며 “양산 평산마을 주민 여러분 미안합니다”라고 심경을 밝힌 바 있다.

동물들에게 있어서 위기상황을 빠르게 벗어나는 것은 생존을 위해 필요하다. 비교적 단순한 환경에서는 공간 기억을 사용해 안전한 지역으로 탈출하지만 새로운 환경과 급박한 위협에서는 0.24초 이내에 탈출 방법을 결정하지 못하면 죽게 된다. 사람 역시 새로운 상황에서 당황하지 않고 빠르게 결정을 내리는 사람이 있는가 하면 그렇지 못한 사람들도 있다. 동물들이 새로운 환경에서 빠른 결정을 내릴 수 있는 메커니즘은 뭘까. 영국 런던대(UCL) 세인즈버리 웰콤 신경회로·행동연구센터, UCL 개츠비 계산신경과학센터 공동 연구팀은 진화를 통해 선천적으로 타고난 본능과 경험을 통해 습득한 지식이 잘 결합되는 경우 새로운 환경에 빠르게 적응할 수 있고 시행착오를 최소화할 수 있다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 5월 26일자에 실렸다. 연구팀은 생후 8~12주된 수컷 생쥐 112마리를 대상으로 탈출경로 실험을 했다. 연구팀은 생쥐들이 안전한 장소로 돌아갈 수 있는 경로를 3가지 이상 만든 뒤 독수리나 고양이 같은 포식자들의 소리를 들려주고 탈출 경로를 관찰했다. 일반적으로 생쥐를 비롯한 동물들은 익숙한 환경에 반복적으로 노출되는 ‘학습’ 과정을 거친 뒤 특정 상황에서 자신이 선택할 수 있는 경로를 선택하게 된다. 이에 연구팀은 생쥐들을 두 집단으로 나눈 뒤 한 그룹은 모든 경로를 반복적으로 익힐 수 있도록 하고 다른 한 그룹은 모든 경로를 한 번씩만 오갈 수 있도록 했다. 그 다음 탈출경로가 보이지 않도록 어둡게 만든 뒤 포식자들의 소리를 들려줬다. 그 결과, 경로를 반복적으로 학습한 생쥐들은 위협상황에 처하면 대피 공간까지 최단 거리를 선택해 빠르게 탈출하는 것이 관찰됐다. 그런데 경로에 대해 충분한 학습을 하지 못한 생쥐들 역시 반복학습한 생쥐들처럼 최단 거리를 선택해 탈출하는 것이 관찰됐다.연구팀은 인공지능(AI)를 이용해 똑같은 방식으로 시뮬레이션을 실시했다. 시뮬레이션에서도 탈출 경로에 익숙하지 않은 생쥐들도 경로를 충분히 학습한 생쥐들만큼 빠르게 탈출로를 찾는 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 이번 결과는 생쥐들은 선천적 휴리스틱과 공간 학습을 결합해 최적의 탈출 경로를 찾는다는 것을 보여준다. 휴리스틱은 특정 상황이나 사건에 대해 엄격한 분석보다는 제한된 정보만으로 즉흥적, 직관적으로 판단해 선택하는 의사결정 방식이다. 진화를 통해 습득한 사전 지식과 경험을 통해 학습한 지식을 통합하면 변화하는 환경에 대한 적응을 지원하고 오류가 발생할 때 시행착오를 최소화할수 있다는 설명이다. 연구팀은 이는 동물 뿐만 아니라 사람도 마찬가지일 것으로 생각하고 추가 연구를 진행하고 있다. 연구를 이끈 티아고 브랑코 UCL 교수(신경행동과학)는 “이번 연구는 새로운 환경에 놓인 동물이 시행착오를 최소화할 수 있는 방법을 보여줌으로써 뇌가 빠른 학습을 구현하기 위해 필요한 것이 무엇인지를 파악할 수 있게 해주고 있다”고 설명했다.

지루한 이야기를 듣거나 끝날 기미가 보이지 않는 회의에 참여하고 있으면 자신도 모르게 하품이 나오는 경우가 있다. 이리저리 주변을 둘러보다가 옆 사람이 입을 가리고 하품을 하는 모습을 볼 수도 있다. 내가 하품을 하는 것을 본 옆 사람이나 주변 사람의 하품을 보고 자신도 모르게 하품을 따라하는 경우가 적지 않다. 하품의 전염이라고 하는데, 이는 사람 뿐만 아니라 침팬지나 사자 같은 다른 동물들도 똑같은 행동을 보인다. 왜 그럴까. 미국 뉴욕주립대(SUNY) 폴리테크닉대 심리학·진화행동과학 프로그램, 노바 사우스이스턴대 생명과학과 연구팀은 하품은 4억 년 전 유악어류(jawed fish)의 진화와 함께 발생했으며 모든 척추동물이 체내 과정을 조절하기 위해 자발적으로 하품을 하고 따라하게 진화했을 것이라고 27일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘동물 행동’ 5월호와 과학저널 ‘사이언스’ 5월 24일자 분석기사로 실렸다. 지금까지 하품은 혈중 산소농도를 높이기 위한 행위라고 알려져 왔다. 그렇지만 연구팀은 호흡과 하품은 다른 신체 메커니즘에 의해 제어되기 때문에 오랜 통념은 사실이 아님을 확인했다. 하품은 단순히 입을 벌리고 크게 숨을 들이 마시고 내쉬는 것처럼 보이지만 복잡한 반사작용으로 다양한 맥락과 신경생리학적 변화에서 촉발된다. 최근에는 하품이 뇌 온도 상승 때문에 발생하며 하품을 함으로써 뇌 온도를 낮추고 각성을 촉진한다는 연구들도 나오고 있다. 이에 연구팀은 이 같은 주장을 검토하기 위해 생쥐 실험과 100종 이상 포유류와 조류를 대상으로 관찰을 실시했다. 그 결과, 주변 온도와 생쥐의 뇌 온도, 체온을 변화시키면 하품 횟수를 조절할 수 있다는 것을 확인했다. 또 뇌 온도가 올라가면 하품이 발생하고 하품을 하게 되면 뇌 온도가 감소한다는 것도 밝혀냈다. 하품이 나올 때 하품을 억지로 참으면 뇌 온도가 떨어지지 않아 멍한 상태가 지속될 수 있다는 것이다.연구팀은 동물의 하품 시간은 뇌의 크기·복잡성과 밀접한 상관관계가 있다는 것도 밝혀냈다. 또 척추동물 대부분은 하품을 하지만 하품의 전염성은 사람을 포함해 사회적 관계를 갖고 있는 종들에서 주로 나타난다고 연구팀은 설명했다. 그렇지만 하품의 전염성은 개체별 편차가 큰데 이는 공감의 개인차가 반영된 것이라고 연구팀은 주장했다. 누군가 하품을 하는 것을 보고 반사적으로 같은 반응이 촉발되면 타인에 대한 공감능력을 갖추고 있다고 볼 수 있다는 설명이다. 진화생물학자인 앤드류 갤럽 SUNY 폴리테크닉대 교수는 “하품은 보기와 다르게 복잡한 생리작용”이라며 “하품의 전염성이 공감 능력을 평가할 수 있는 지표라고 생각하고 있는데 추가 연구가 필요하다”고 말했다.

과거 불치병으로 알려졌던 암도 과학기술의 발달로 관리 가능한 질병이 됐다. 그렇지만 여전히 암 검진에서 발견하지 못하고 악성이 된 다음 뒤늦게 찾아내는 경우도 적지 않다. 국내 과학자들이 중심이 된 국제 공동 연구팀이 전이를 촉진하고 내성을 갖게 만드는 암을 족집게처럼 찾아내는 방법을 개발해 주목받고 있다. 한국기초과학지원연구원 바이오융합연구부, 충남대 분석과학기술대학원, 영국 런던대(UCL) 뇌과학부, 미국 텍사스 오스틴대 화학과 공동 연구팀은 세포의 저산소 상태를 감지해 암을 진단하는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘의약화학’ 5월 18일자 표지논문으로 실렸다. 혈액암을 제외한 고형암은 조직 내에서 저산소 상태가 나타난다. 암의 저산소 상태는 암 진행과 전이는 물론 항암치료 내성을 일으키는 주요 원인으로 알려져 있다. 이 때문에 저산소 상태의 조직이나 세포를 제대로 찾아내는 것은 암의 조기 진단과 치료에 있어서 유리한 고지를 점령하는 것이다. 연구팀은 종양 조직의 저산소 상태에만 선택적으로 반응해 신호를 발생시키는 분자 화합물(프로브)을 만들었다. 이번에 개발한 프로브를 체내에 주입하고 자기공명영상(MRI)을 촬영하면 저산소 상태의 암조직 위치와 형태를 쉽게 파악할 수 있다. 연구팀은 대장암 세포 실험을 통해 저산소 상태 암 조직에서는 일반 세포에 비해 프로브 광학 신호가 3배 이상 높게 나타난다는 것을 확인했다. 또 대장암 세포를 이식한 생쥐를 대상으로 MRI 촬영한 결과 2배 이상 정확도로 암 조직을 찾아냈다. 연구팀에 따르면 이번에 개발한 프로브는 기존 조영제들과는 달리 MRI 같은 검진장치는 물론 암 발생 부위의 조직을 채취해 실험실에서 검사하는 생검에도 사용할 수 있다. 연구를 주도한 홍관수 기초과학지원연구원 박사는 “이번 기술은 암 발생 부위를 다각적 관찰 방법으로 정밀 분석할 수 있게 해 항암제 내성이나 전이가 심한 난치성 암을 조기에 발견할 수 있게 도와줄 것”이라며 “새로 개발된 항암제의 효과 평가에도 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 설명했다.

실내 마스크 착용을 제외하고 코로나19 확산을 막기 위한 방역 조치 대부분이 해제됐다. 그렇지만 코로나19 감염자와 사망자는 적은 숫자지만 꾸준히 나오고 있다. 코로나19가 완전히 사라지지 않은 상황에서 코로나19 백신은 여전히 중요하다. 백신의 중요성에도 불구하고 비과학적인 이유를 들며 백신 접종을 반대하는 사람도 많다. 임신 초기에 코로나19 백신을 접종하면 태아에 문제가 생기고, 출산 이후 생식 능력을 감소시킨다는 주장도 그 중 하나이다. 이런 주장에 대해 미국 예일대 의대 면역생물학과, 하워드 휴즈 의학연구소를 중심으로 도미니카공화국, 캐나다 3개국 15개 연구기관 과학자들이 참여한 공동 연구팀은 코로나19 백신 접종이 임신부는 물론 태아에게도 도움이 되며 백신 접종이 코로나19 감염보다 훨씬 안전하고 이득이 많다는 사실을 재확인했다. 이번 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생명과학 분야 국제학술지 ‘플로스 생물학’ 5월 25일자에 실렸다. 백신 반대론자들은 항체 형성을 위해 백신 속에 포함된 스파이크 단백질이 ‘신시틴-1’이라는 단백질에 작용해 태아와 임신부의 산후 생식 능력에 악영향을 미친다고 주장하고 있다. 과학자들은 코로나19 백신 속 스파이크 단백질은 신시틴-1 단백질에 전혀 영향을 주지 않는다는 사실을 다양한 연구로 밝히고 있다. 연구팀은 백신 반대론자들의 잘못된 주장을 반박하기 위해 동물실험과 사람의 혈액 분석을 실시했다. 연구팀은 임신한 생쥐를 두 그룹으로 나눠 한 집단은 코로나19 바이러스를 감염시키고 다른 집단에는 백신을 접종하고 관찰했다. 그 결과 코로나19에 감염된 생쥐의 태아는 성장이 감소되는 것이 관찰됐지만 백신을 접종한 생쥐 집단의 태아는 정상 성장하는 것이 확인됐다. 연구팀은 백신 접종 임신부와 그렇지 않은 임신부에게서 혈액을 채취해 분석했다. 분석 결과, 백신 접종 임신부들의 신시틴-1 단백질에는 어떤 변화도 나타나지 않은 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 이번 연구 결과는 질병통제예방센터(CDC)를 비롯해 다양한 연구팀에서 발표한 임신부의 백신 접종과 관련한 데이터들과 일치한다. 또 임신 중 코로나19 백신 접종이 임신부와 태아 모두에게 안전하고 백신 반대론자들의 주장이 틀렸음을 재확인 시켜주는 것이라고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 아키코 이와사키 예일대 의대 교수(면역학)는 “이번 연구는 임신 초기 백신 접종이 태아 성장을 저해하지 않고 임신 후기에는 오히려 바이러스로부터 태아를 보호한다는 사실을 동물실험과 혈액검사로 보여줬다”며 “데이터와 실험에 근거하고 있지 않는 백신 반대론자들의 비과학적 주장은 공중 보건에 대한 심각한 위협”이라고 말했다.

매년 가을부터 이듬해 봄까지 한반도는 미세먼지로 몸살을 앓는다. 코로나19로 인해 중국발 미세먼지 유입이 줄고 국내에서 강도 높은 미세먼지 저감조치로 최근 2년은 미세먼지로 인한 피해가 적었다. 미세먼지가 생태계나 사람에게 모두 좋지 않다는 것은 잘 알려져 있지만 인체에 어떻게 들어와 얼마나 머무는지에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았다. 국내 연구진이 미세먼지의 영향을 세포 단위에서 이해하고 예측할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국기초과학지원연구원 바이오융합연구부는 초미세먼지와 그보다 더 작은 나노미세먼지 모델을 갖고 생체 분포 패턴을 연구한 결과 초미세먼지는 폐세포에 최장 한 달 가까이 머물고 이후 신체 각 장기로 이동해 건강에 악영향을 미친다고 23일 밝혔다. 이번 연구 결과는 나노과학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 나노바이오테크놀로지’에 실렸다. 초미세먼지(PM 2.5)는 입자 크기가 2.5㎛(마이크로미터) 이하인 먼지, 나노미세먼지(PM 0.1)는 이보다 더 작은 0.1㎛ 이하의 먼지이다. 나노미세먼지는 초미세먼지보다 인체에 더 깊숙이 침투해 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 나노미세먼지가 인체에 미치는 영향에 대한 연구는 초미세먼지보다 더 적다. 연구팀은 실리카를 이용해 초미세먼지, 나노미세먼지를 인공적으로 만들어 생쥐 몸 속에 주입한 뒤 이동 경로와 세포 수준에서 축적량을 추적 분석했다. 연구 결과, 나노미세입자는 기관지를 통해 체내로 들어간 뒤 폐에 머물면서 폐세포 깊숙이 침투해 혈관을 따라 간, 신장 같은 다른 장기로 이동하는 것이 확인됐다. 나노미세먼지 입자가 다른 장기로 퍼지는 데 걸리는 시간은 최소 이틀이 걸린다고 연구팀은 설명했다. 폐기관 내에 존재하는 면역세포에는 미세먼지 입자가 약 4주 후까지 남아있는 것으로 확인됐다. 나노미세먼지는 초미세먼지 입자보다 8배나 많이 남아 있는 것이 관찰됐다. 박혜선 박사는 “이번 연구는 초미세먼지 중에서도 크기가 더 작은 나노미세먼지가 신체 기관에 어떤 영향을 주는지 확인하게 해줬다”며 “추가 연구를 통해 지역이나 환경적 특성에 따라 미세먼지가 인체에 미치는 영향을 더 정확하게 예측할 것”이라고 말했다.

공상과학영화에선 혈액을 교체해 젊음을 되찾는다거나 다른 사람처럼 된다는 내용이 자주 등장한다. 사실 젊은 피가 노화를 막아 줄 것이라는 속설은 흡혈귀 전설부터 시작해 오랜 세월 이어져 내려오고 있다. 인류 역사상 최악의 연쇄살인마인 헝가리의 바토리 에르제베트(15 60~1614) 남작 부인은 젊은 사람의 피가 미모와 청춘을 유지시켜 줄 것이라는 망상에 사로잡혀 영지 주변에 사는 소녀들을 납치해 죽인 뒤 피를 받아 마시거나 욕조에 피를 모아 목욕을 했다고 한다. 이렇게 죽인 소녀들이 1568명이나 됐다. 귀족 소녀들까지 제물로 삼았다가 헝가리 황실 근위대에 꼬리를 잡혀 종신금고형을 선고받고 결국 감옥에서 미쳐서 죽었다. 그런데 젊은 피나 체액을 주입했을 때 의학적 효과가 일부 있다는 연구가 최근 심심찮게 나오고 있다. 2014년 미국 하버드대 의대 연구팀은 젊은 쥐에서 추출한 피를 늙은 쥐에게 수혈해 근육과 뇌가 젊어지는 ‘안티 에이징’ 효과를 확인했다는 연구 결과를 내놨다. 2017년에는 스탠퍼드대 의대 연구팀이 인간 신생아의 제대혈에서 추출한 혈장을 늙은 쥐에게 주입한 결과 기억력과 판단력 같은 뇌 기능이 전반적으로 향상됐다는 연구 결과를 과학저널 ‘네이처’에 발표했다. 이들은 지난해 12월에도 운동을 많이 한 생쥐의 혈액을 게으른 생쥐에게 주입하면 운동을 한 것과 똑같은 효과를 갖게 된다는 사실을 확인하고 네이처에 연구 결과를 공개했다. 2017년과 2021년 안티 에이징 연구를 수행했던 스탠퍼드대 의대 토니 와이스 코리 교수(신경학)는 독일 자를란트대 의대, 헬름홀츠 약리학 연구소, 미국 팰로앨토 보훈연구소, 스웨덴 예테보리대, 살그렌스카대학병원, 영국 런던대 연구진과 함께 어린 생쥐의 뇌척수액을 늙은 생쥐에게 투여하면 뇌 기능 전반이 회복된다고 15일 밝혔다. 이번 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 5월 12일자에 실렸다. 노화는 신체적 기능뿐만 아니라 인지기능까지 떨어뜨려 치매나 퇴행성 신경질환의 발병 위험을 높인다. 뇌척수액은 뇌세포에 영양소, 신호전달 물질, 성장인자를 제공해 혈액 속 혈장과 같은 역할을 신경계에서 한다. 연구팀은 젊은 혈장이 항노화 기능을 갖고 있다는 기존 연구 결과를 근거로 뇌척수액이 뇌의 노화 과정에서 비슷한 역할을 할 것으로 기대했다. 이에 연구팀은 생후 10주 지난 어린 생쥐의 뇌척수액을 생후 18개월 된 늙은 생쥐의 뇌에 주입한 뒤 인지기능 변화와 신경회로 활성 정도를 관찰했다. 그 결과 젊은 생쥐의 뇌척수액은 희소돌기아교세포를 만드는 전구세포 활동을 증가시키는 것이 관찰됐다. 이 전구세포는 나중에 희소돌기아교세포가 돼 기억과 학습을 관장하는 해마의 신경세포를 보호한다. 나이가 들면 희소돌기아교세포 전구세포가 줄어들면서 해마 보호 기능이 약화돼 기억력 저하와 인지기능 약화 같은 퇴화 현상이 나타나는 것이다. 또 뇌척수액 속 ‘Fgf17’이라는 성장인자가 인지기능의 핵심 요소이자 잠재적 회춘 인자라는 사실을 연구팀은 밝혀냈다. 나이 든 생쥐의 척수액 속 Fgf17 성분은 젊은 생쥐보다 현저하게 낮은 것이 관찰됐다. 젊은 뇌척수액을 주입하면 Fgf17도 증가하면서 늙은 쥐의 기억력이 향상되고 손상된 뇌 세포 회복 속도도 빨라지는 것이 확인됐다. 코리 교수는 “뇌는 나이가 들어도 바뀔 수 있는 여지가 있고 기능 개선 방법도 있다”며 “이번 연구는 젊은 생쥐의 뇌척수액에 포함된 성장인자가 늙은 생쥐의 신경세포 기능을 복원시킬 수 있는 요소 중 하나라는 것을 제시했다는 데 의미가 크다”고 밝혔다.