자폐증은 타인과 의사소통에 곤란을 겪고 반복적 행동과 제한된 관심만을 보이는 일종의 뇌신경질환으로 전 세계 인구 중 2%가 앓고 있는 것으로 알려져 있다. 이런 자폐증상과 함께 지적 장애, 주의력결핍과잉행동장애(ADHD), 뇌성마비, 조현병 등 비정상적 뇌발달로 유발되는 뇌신경질환들은 뇌발달장애라고 부른다. 뇌발달장애는 전 세계 인구의 15% 정도가 앓고 있을 정도로 흔하다. 뇌의 발달은 뇌세포 내 다양한 신호전달체계에 의해 조절된다는 사실은 잘 알려져 있지만 구체적으로 뇌발달장애를 일으키는 원인이나 발생 메커니즘은 정확히 밝혀지지 않고 있다. 이런 가운데 국내 연구진이 특정 단백질이 자폐를 비롯해 뇌발달장애를 유발시킨다는 사실을 밝혀냈다. 기초과학연구원(IBS) 시냅스뇌질환 연구단은 ‘TANC2’라는 단백질 결손이 자폐증이나 뇌발달장애를 촉발시킨다는 사실을 규명했다고 11일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 5월 11일자에 실렸다. ‘mTOR 신호전달’ 체계는 세포의 사멸과 생존, 단백질 생산 등을 조절하는 뇌세포 신호전달 시스템 중 하나로 신호전달체계에 이상이 생길 경우 자폐나 뇌발달장애를 유발하는 단백질의 돌연변이를 일으키는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 신경계에서 mTOR 조절 메커니즘은 알려지지 않았다. 연구팀은 앞서 TANC2 단백질이 정상적인 뇌 발달에 필수적이라는 사실을 밝혀내고 이 단백질이 mTOR 신호전달체계를 조절한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 이를 확인하기 위해 TANC2 단백질 발현이 절반으로 줄어든 자폐증 생쥐를 만들어 관찰했다. TANC2 단백질 결손은 mTOR 신호전달을 지나치게 활성화시켜 시냅스 연결을 줄이고 기억과 학습 같은 뇌 기능을 떨어뜨리는 것을 확인했다. 연구팀은 mTOR 저해 약물인 ‘라파마이신’을 투여하면 시냅스와 뇌인지기능이 정상으로 회복되는 것이 관찰됐다. 이와 함께 인체 신경세포에서도 실험생쥐에서처럼 TANC2가 줄어들면 mTOR 신호전달체계가 비정상적으로 활성화된다는 것을 발견했다. 연구를 이끈 김은준 IBS 단장은 “이번 연구를 통해 최근 자폐 및 뇌발달장애 원인으로 지목받고 있는 TANC2 단백질의 발병 메커니즘을 확인할 수 있었다”라며 “추가 연구를 통해 mTOR 신호전달 억제제를 이용하면 TANC2 유전자 돌연변이로 인하 발생하는 자폐, 뇌발달장애 치료에 활용할 수 있음을 확실히 밝혀낼 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

학교 앞에 수 억원의 사비를 들여 육교를 건립한 통 큰 따마(大妈)의 행보에 이목이 집중됐다. 중국 허난성 상추시 샤이현에 거주하는 40대 여성 맹 모 씨는 사비를 출현해 육교 두 곳을 건립했다. 해당 육교 건립에 투입된 비용은 전액 맹 씨의 사비로 마련됐다.  육교가 들어선 곳에서 불과 수 십m 떨어진 곳에 있는 샤이현 실험중학교에는 맹 씨의 아들이 재학 중이다. 맹 씨는 매일 등하교 하는 아들의 안전한 통학을 위해 이 같은 육교 건립을 추진한 셈이다. 그의 육교 건립 계획은 지난해 6월 시작됐다.  당시 그는 평소 샤이현 중학교 2학년에 재학 중인 아들이 위험한 도로 위를 건너 등하교하는 것을 안타깝게 여겼던 것으로 알려졌다. 샤이현 중학교 재학생은 총 3000 명이다. 이 중 1000 명의 학생은 기숙사에서 거주, 2000 명의 학생들은 매일 등하교 하고 있다. 맹 씨는 “평소 교통량도 많고, 장맛비가 오는 여름 한 철에는 도로가 물에 잠겨서 아이들이 물에 젖은 생쥐처럼 운동복이 다 젖은 상태로 등하교하는 것을 지켜봐야 했다”면서 “특히 학교가 저지대에 위치하고 있다. 때문에 비가 올 때마다 아이들이 새처럼 떨며 잠긴 도로 위를 아슬아슬하게 건너갔는데, 이 상황을 피하게 해주고 싶었다”고 말했다. 실제로 이 지역 주민들은 역시 평소 차량 통행이 많은 도로 특성 상 등하교 시간에 혼잡이 심각했다고 증언했다. 또 학교가 위치한 지역은 매년 여름철 폭우가 쏟아지는 곳으로 악명이 높다. 2018년 8월에는 태풍으로 24시간 동안 폭우가 쏟아졌고, 이 일대 학교와 공공기관 등 상당수 건물이 물에 잠기기도 했다.  다만, 맹 씨는 자신의 육교 건립 사업과 관련해 그의 아들에게는 해당 사실을 전혀 알리지 않은 것으로 확인됐다.   맹 씨는 “우리 아들이 엄마 주머니에서 나온 돈으로 육교가 건립됐다는 것을 알게 될 경우 어린 마음에 자칫 자만심이 생길 것이 우려돼 아이에게 알리지 않았다”면서 “죽을 때 호주머니 속 돈을 다 가지고 저 세상에 가는 것도 아니다. 몇 푼 돈에 연연하지 않고 그거 할 수 있는 것이라면 무엇이든 좋은 곳에 돈을 쓰고 싶었다”고 덧붙였다.  반면, 일각에서는 개인의 결정으로 공공 시설인 육교를 건립할 수 있는지에 대해 의문을 제기하는 목소리도 뒤따랐다.  이 같은 의문에 대해 샤이현 지방정부는 해당 육교 건립이 도시관리국, 전기사업국, 건설국 등의 기준을 통과, 법적인 테두리 안에서 합법적으로 건립 중이라고 공식 입장을 밝혔다.  6일 기준, 맹 씨의 사비로 건설 중인 육교 중 한 곳은 완공을 앞두고 있는 상태다. 또 다른 육교 한 곳은 기초 공사 중으로 알려졌다.  해당 육교 두 곳은 맹 씨의 선행으로 건립된다는 점에서 마을 주민들에게 ‘사랑의 다리’, ‘지혜의 다리’ 등으로 불리고 있다. 임지연 베이징(중국) 통신원 cci2006@naver.com

바쁜 일상을 사는 현대인들은 스트레스를 받는 경우가 많다. 그 때문에 “스트레스 받아 죽겠다”라거나 “스트레스 때문에 병 나겠다”는 등의 말을 입에 달고 살기도 한다. 실제로 몸 상태가 좋지 않아 병원을 찾으면 의사에게 가장 많이 듣는 것도 ‘스트레스 때문’이라는 말이다. 스트레스와 질병, 질환의 상관관계에 대해서 많은 연구자들도 관심을 갖고 있다. 호주 멜버른대 피터 도허티 감염·면역연구소, 고등분자영상연구센터, 모나쉬대 약학연구소, 피터 맥칼럼 암센터, 허드슨 의학연구소 공동연구팀은 스트레스 정도가 심해질 경우 노르아드레날린은 백혈구의 움직임을 억제해 면역반응을 손상시킨다고 4월 30일 밝혔다. 면역반응이 늦어지고 손상되면서 다양한 질병에 쉽게 걸린다는 설명이다. 이번 연구결과는 의과학 분야 국제학술지 ‘면역학’ 4월 29일자에 실렸다. 교감신경계(SNS)는 신체가 위급한 상황일 때 대처하는, 일종의 스트레스 반응을 조절하는 역할을 한다. 인체는 스트레스를 받으면 교감신경을 활성화시켜 스트레스에 대응을 하게 된다. 그렇지만 지나치게 스트레스를 받으면 활성화된 교감신경이 다시 정상으로 돌아오지 않는 항진상태가 된다.또 스트레스를 받아 교감신경계가 활성화되면 면역반응이 억제되고 스트레스가 만성화될 경우는 면역반응이 저하돼 만성질환에 시달리기 쉽다는 것은 잘 알려져 있었지만 정확한 작동 메커니즘은 밝혀지지 않고 있었다. 이에 연구팀은 교감신경계가 자극되면 T세포를 비롯한 면역관련 세포들의 움직임을 둔화시켜 면역력을 손상시킬 것이라는 가정에서 연구를 시작했다. 특히 연구팀은 대표적인 면역세포인 혈액 속 백혈구의 움직임과 스트레스, 교감신경계의 관계에 주목했다. 연구팀은 ‘2광자 생체 영상’이라는 생체현미경으로 스트레스를 받아 교감신경이 활성화된 생쥐의 백혈구 움직임을 관찰했다. 우선 연구팀은 노르아드레날린을 생쥐에게 주입한 뒤 백혈구의 움직임을 관찰했다. 노르아드레날린이 주입되자마자 백혈구의 움직임은 느려졌으며 이 같은 면역세포의 반응은 45~60분 동안 지속되는 것으로 확인됐다. 면역세포는 외부에서 병원균이 침입하면 빠르게 움직여 대응하는 것인데 스트레스가 면역세포의 활동을 억제해 질병에 대해 빠르게 대응하지 못하게 만들 수 있다는 것이다. 연구팀에 따르면 스트레스는 백혈구 뿐만 아니라 B세포나 수지상세포 같은 다른 면역세포들의 활성도 억제한다. 연구팀은 생쥐에게 대상포진 바이러스를 감염시킨 뒤 스트레스를 유발시킨 결과 백혈구와 T세포의 활성이 떨어져 감염부위가 커지고 증상이 악화되는 것을 관찰했다. 또 흑색종과 말라리아 기생충에 감염된 생쥐에게서도 마찬가지 결과를 얻었다. 연구팀에 따르면 이번 연구를 통해 스트레스가 병을 일으키거나 악화시킨다는 사실을 확실히 알게 됐으며 심부전, 패혈증, 천식이나 알레르기 같은 질병을 앓는 환자에게 투여하는 교감신경 활성화 약물 사용도 신중해야 한다고 조언했다. 스콧 뮬러 멜버른대 교수(면역학)는 “스트레스가 각종 질병의 원인으로는 알려져 있었지만 정확한 메커니즘은 밝혀내지 못했는데 이번 연구는 스트레스 신호가 면역세포의 움직임을 억제해 질병이 체내에서 확산되는 것을 차단하지 못한다는 것으로 보여주고 있다”라고 말했다. 뮬러 교수는 “스트레스 호르몬의 과다분비를 차단할 수 있다면 면역기능 저하를 막을 수 있을 것으로 기대한다”라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과거 암은 사망선고나 다름 없는 불치병이었다. 여전히 한국인 사망원인 1위로 암이 꼽히고 있기는 하지만 최근에는 과학기술의 발달로 다양한 암 치료방법이 나와 관리 가능한 질병의 범주에 포함되고 있다. 기존에는 외과수술, 화학 항암제, 방사선 치료가 대표적인 암 치료법이었지만 최근에는 몸 속 면역력을 강화해 암세포를 제거하는 면역치료법이 주목받고 있다. 그렇지만 면역세포를 충분히 갖고 있는 환자들에게만 효과가 나타나고 모든 암에 적용이 쉽지 않다는 단점이 있다. 실제로 면역치료법의 효과를 보는 환자는 10~40%에 불과하다는 통계도 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 테라그노시스연구센터 연구진은 면역세포를 포함한 정상세포에 미치는 독성은 최소화하면서 암세포만 죽이고 환자의 면역상태를 높여 항암 면역치료에도 도움을 줄 수 있는 물질을 개발했다고 5월 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료 및 바이오소재 분야 국제학술지 ‘바이오머티리얼즈’에 실렸다. 기종 화학항암제 중 ‘독소루비신’은 암세포 사멸을 유도할 수 있을 뿐만 아니라 환자의 면역력 일부를 높일 수 있다고 알려져 있다. 그렇지만 암세포 이외의 정상세포 특히 면역세포에도 독성을 일으키고 염증반응을 일으켜 항암면역치료용으로 사용하기에는 한계가 있다. 이에 연구팀은 암세포 사멸은 유도하되 정상세포에는 독성과 염증반을 일으키지 않는 약물을 만들기 위한 시도를 했다.연구팀은 지난해 독소루비신 항암제 내성을 억제하고 암세포만 죽일 수 있는 항암치료제를 개발한 바있다. 이번에는 독소루비신이 환자의 면역능력을 향상시켜 항암 면역치료용으로 활용할 수 있는 물질을 개발했다. 이번에 개발된 약물은 독소루비신을 비활성화시키는 펩타이드와 결합돼 정상조직에서는 약효나 독성을 나타내지 않다가 암세포에 존재하는 효소와 만날 경우 활성화돼 항암효과를 나타내도록 했다. 실제로 이번에 개발한 항암물질을 세포와 생쥐에게 적용한 결과 대표적인 부작용인 염증과 독성반응이 크게 감소하는 것이 관찰됐다. 연구팀에 따르면 이번 약물은 실제 암치료에 사용되고 있는 약물을 활용했기 때문에 임상시험이 비교적 단순해 상용화 절차도 간단하고 제조공정도 단순해 대량생산이 용이하다. 류주희 KIST 박사는 “항암 면역치료제가 많은 사람들에게 효과를 얻기 위해서는 면역수준이 어느 정도 올라와 있어야 하는데 이번에 개발한 약물은 정상조직에서 독성 및 염증반응을 줄이면서 약물의 항암 면역반응을 유지하는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 인체 면역기능을 강화시켜 암을 치료하는 면역항암제의 효과를 극대화시킬 수 있는 물질을 개발해 주목받고 있다. 카이스트 생명화학공학과, 한양대 생명공학과 공동연구팀은 면역항암제인 면역관문억제제 효과를 높일 수 있는 펩타이드 기반의 세포사멸 유도물질을 개발했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 실렸다. 암세포는 면역세포의 활성을 억제하는 면역관문을 만드는데 면역항암제로 알려진 면역관문억제제는 이 면역관문을 차단해 면역세포를 활성화시키는 작용을 하는 치료제이다. 2011년 미국 식품의약국(FDA)에서 처음 승인한 뒤 다양한 면역관문억제제가 개발돼 쓰이고 있다. 그렇지만 면역항암제의 효과는 모든 암이나 환자에게 나타나지 않는다. 실제로 10~40% 환자에게만 효과가 있으며 항암능력을 갖춘 T면역세포가 어느 정도 존재해야 한다는 문제가 있다. 연구팀은 암세포의 미토콘드리아 외막을 파괴해 세포 내 활성산소 농도를 높이고 이를 통해 만들어진 산화 스트레스가 소포체를 자극해 암세포를 사멸하도록 하는 펩타이드 물질을 만들었다. 펩타이드는 아미노산 2~50개 정도가 결합된 물질이고 아미노산이 50개 이상 결합될 경우 단백질이 된다. 연구팀은 이번에 개발한 면역원성 세포사멸 유도체와 면역관문억제제(면역항암제)를 함께 사용할 경우 항암 효과가 높아진다는 사실을 확인했다. 연구팀은 대장암과 폐암을 유발시킨 생쥐에게 이번에 개발한 펩타이드와 면역항암제를 함께 사용하면 면역항암제만 사용했을 때보다 종양 억제능력이 향상되고 활성화된 면역반응이 암세포의 전이까지 차단한다는 것을 확인했다. 연구를 이끈 김유천 카이스트 교수는 “면역항암제의 효과가 점점 높아지고 있지만 암의 종류나 환자에 따라 면역항암제의 효과가 떨어지는 경도 적지 않다”라며 “이번에 개발한 물질은 낮은 반응률을 보이는 암에서도 치료효과를 높일 수 있는 방법을 제시했다는데 의미가 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 인도는 ‘코로나 지옥’이라고 할 정도로 최악의 코로나 대유행 상황이 지속되고 있다. 26일 오후 기준으로 하루 신규확진자 수는 35만2991명에 이르고 있다. 지난 1월부터 열린 대규모 힌두 축제인 ‘쿰브멜라’에서 하루 수 백만명의 사람들이 마스크를 쓰지 않고 함께 축제를 즐기면서 확산세가 커졌으며 확진자가 증가하면서 코로나19 변이 바이러스들도 급증하게 되면서 최악의 상황을 맞게 된 것이다. 이 같은 상황에서 농축산업에서 살충제의 잦은 사용으로 인해 코로나19에 대한 감수성이 커지면서 코로나19 확진자가 폭증하게 됐을 가능성을 제시하는 연구결과가 나왔다. 미국 사우스캐롤라이나대 공중보건대 연구팀은 살충제 속에 들어있는 유기인산염에 노출될 경우 코로나19에 쉽게 감염될 수 있다고 27일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 27~30일 온라인상으로 열리는 ‘2021년 미국 생화학·분자생물학회 연례 컨퍼런스’에서 발표됐다. 유기인산염은 원래 화학전에서 쓰이는 신경가스 원료로 신경의 신호전달을 차단하는 것으로 알려져 있다. 미국에서는 1990년대 걸프전에서까지도 신경가스로 사용했던 것으로 알려져 있다. 이 때문에 걸프전에 참전했던 군인들 중에는 유기인산염 중독 증상을 보인다는 보고도 있었다. 신경작용제로 쓰이던 유기인산염은 1960년대부터는 희석시켜 농도를 낮춰 농업용이나 가정용 살충제에도 사용되고 있다. 대표적인 유기인산염 살충제로는 클로르피리포스가 있다. 유기인산염 살충제에 지속적으로 노출될 경우 피로감, 두통, 관절통, 소화불량, 현기증, 호흡기질환, 기억감퇴 등 문제를 일으키는 것으로 알려지면서 유럽연합은 2011년부터 양봉을 비롯해 농업분야에서 신경작용제 성분이 들어간 살충제 사용을 금지하고 있다. 미국에서도 과학자들은 유기인산염 살충제의 문제점을 지적하며 2016년부터 연방정부 차원에서 사용 중지를 요청했지만 당시 트럼프 행정부에서는 부정적인 입장을 취해 지금까지 계속 사용되고 있다. 미국 이외에도 중국이나 인도 등에서는 유기인산염이 포함된 살충제를 농업분야에서 사용하고 있는 것으로 알려져 있다.연구팀은 유기인산염 살충제 성분이 신경신호전달을 차단한다는 점에 주목하고 클로로피리포스에 지속적 노출될 경우 코로나19 감염에 어떤 영향을 미치는지 분석했다. 연구팀은 걸프전 참전군인 중 유기인산염 중독 증상을 보이는 이들의 혈액과 생쥐에게 유기인산염을 지속적으로 노출시킨 뒤 혈액을 분석한 결과 신체에 만성염증을 유발시킬 수 있는 ‘인터루킨6’(IL-6) 염증성 단백질이 증가한 것으로 확인됐다. 연구팀은 사람의 폐와 기도의 상피세포를 인터루킨 6와 클로르피리포스에 6시간 동안 노출시킨 뒤 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질을 감염시키는 실험을 더했다. 그 결과 살충제나 인터루킨6에 동시에 노출된 폐세포는 그렇지 않은 폐세포보다 스파이크 단백질과 쉽게 결합하고 빠르게 코로나19 바이러스가 급격히 증가하는 것이 관찰됐다. 또 인터루킨6에 노출된 폐세포보다 살충제에 노출된 폐세포가 코로나19 바이러스가 더 빠르고 많이 증가하는 것으로 조사됐다. 연구팀에 따르면 살충제가 코로나19에 대응할 수 있는 면역물질이 형성되는 것을 차단하기 때문으로 분석했다. 사우랍 샤터지 교수는 “이번 연구는 세포 수준 분석에 불과하지만 살충제에 지속적으로 노출될 가능성이 높은 농축산업 종사자의 경우 코로나19 감염 가능성이 높다고 볼 수 있다”라며 “또 체내 인터루킨6 수치가 높은 비만이나 2형 당뇨, 암 환자 등도 코로나19 감염에 각별한 주의를 기울여야 할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

하버드대 연구진, 저널 ‘네이처’ 논문“스트레스 심하면 탈모 오는 거 맞다”스트레스 호르몬, 모낭 휴지기 연장유두 세포 Gas 6 분비, 치료 표적 부상 스트레스를 많이 받으면 탈모가 온다는 속설이 과학 실험을 통해 사실로 입증됐다. 미국 하버드대 연구진은 만성 스트레스가 모낭 줄기세포의 재생 기능을 방해하는 생물학적 메커니즘을 밝혀냈다. 스트레스를 받을 때 분비되는 호르몬이, 모낭 줄기세포의 휴지기를 연장해 재생을 장기간 멈추게 하는 것으로 나타났다. 과학자들은 스트레스 신호가 모낭 줄기세포에 전달되는 분자 경로도 찾아냈다. 이 연구 결과는 1일 저널 ‘네이처’에 실렸다. 논문의 수석저자인 수야츠에 줄기세포 재생 생물학과 부교수는 “스트레스가 모낭 줄기세포의 활성화를 늦추고, 조직 재생 주기에도 근본적인 변화를 가져온다는 걸 확인했다”라고 말했다. 모낭은 평생 재생 과정을 반복할 수 있는, 포유류의 몇 안 되는 조직 중 하나다. 모낭, 성장과 휴지의 사이클 되풀이 모낭 줄기세포가 활성화해 모낭과 모발을 재생하는 성장기엔 머리가 매일 자라지만, 줄기세포가 활동을 멈추고 쉬는 휴지기엔 머리가 쉽게 빠진다. 탈모가 생기는 건, 모낭 줄기세포가 계속해 휴지 상태로 있으면서 새로운 조직을 재생하지 않기 때문이다. 연구팀은 만성 스트레스를 받는 생쥐 모델의 모낭 줄기세포가 장기간 휴지 상태에 머문다는 걸 관찰했다. 이런 생쥐는 코르티코스테론 호르몬이 평소보다 많이 분비됐다. 이 호르몬을 투여하면 정상 생쥐의 모낭 줄기세포에도 스트레스 효과가 나타났다. 코르티코스테론은 척추동물의 부신 피질에서 만들어지는 스테로이드 호르몬으로 인슐린과 길항 작용을 한다. 생쥐의 코르티코스테론에 상응하는 게 인간의 ‘스트레스 호르몬’으로 불리는 코르티솔이다. 인간을 포함한 동물은 나이가 들면 모낭의 휴지기가 길어지고, 모낭 재생도 느려진다. 연구팀이 생쥐의 스트레스 호르몬 분비를 차단하자 모낭 줄기세포의 휴지기가 극적으로 짧아지면서 끊임없이 성장기가 반복됐다. 스트레스 호르몬의 차단으로 성장기가 되풀이되는 이 현상은 생쥐가 늙어도 중단되지 않았다. 연구팀은 정상적으로 분비되는 기초 수위의 스트레스 호르몬도 모낭 줄기세포의 휴지기를 조절하는 인자로 작용한다고 추정했다.스트레스, ‘부신-모낭 축’ 상향 자극해 모낭 성장기 진입 어렵게 만들어 스트레스는 본질적으로 ‘부신-모낭 축’을 상향 자극해 모낭 줄기세포의 성장기 진입을 더 어렵게 만든다고 한다. 하지만 스트레스 호르몬이 실제로 작용하는 건 모낭 줄기세포가 아니라 모낭의 근원 부에 있는 ‘진피 유두 세포 무리’였다. 진피 유두 세포는 모낭 줄기세포의 활성화에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 하지만 스트레스 수위가 변했을 때 진피 유두 세포에서 분비되는 게 확인된 인자는 없다. 논문의 제1 저자인 최세규 박사후연구원은 “Gas 6의 발현을 늘리면 휴지 상태에 있던 모낭 줄기세포가 재활성화해 모발 성장을 촉진한다”라면서 “Gas 6의 이런 작용은 스트레스가 있건 없건 달라지지 않았다”라고 말했다. 수 교수팀은 지난해 1월 스트레스가 모발 색깔을 재생하는 모낭의 멜라닌 세포 줄기세포에도 영향을 미친다고 보고한 바 있다. 스트레스가 교감 신경계를 자극하면 과도 발현한 멜라닌 세포가 고갈해 모발을 일찍 세게 한다는 것이었다. 이처럼 탈모와 새치는 똑같이 스트레스의 영향을 받지만, 발생 기제는 전혀 다르다는 게 이번 연구에서 입증됐다. 머리가 셀 때 스트레스는 신경 신호를 통해 멜라닌 세포 줄기세포의 고갈을 유도하는데, 머리가 빠질 땐 부신 호르몬이 간접적으로 작용해 모낭 줄기세포의 재생을 멈추게 하는 것이다. 이번 연구 결과가 근원적인 탈모 치료법의 개발로 이어질 수 있음을 시사한다. 수 교수는 “모낭 줄기세포의 활성화를 제어하는 메인 스위치는 멀리 떨어진 부신에 있고, 이 스위치는 활성화에 필요한 스트레스 임계치에 변화를 주는 방식으로 작동한다”라면서 “피부의 줄기세포를 이해하려면 피부를 넘어서 생각할 필요가 있다”라고 강조했다. 이번 생쥐 실험 결과는 탈모로 고민하는 많은 사람에게 반가운 소식이 될 수 있다. 하지만 사람에게 안전하게 적용하려면 아직 추가 연구가 필요한 상황이다. 한편 하버드대의 기술개발 담당 부서는 이번 연구 결과의 지적 재산권을 보호하면서 후속 개발연구와 상업화에 동참할 협업 파트너를 찾고 있다. 김채현 기자 chkim@seoul.co.kr

현대 군사기술의 핵심은 원하는 목표지점을 한치의 오차 없이 정확하게 공격할 수 있는 ‘정밀타격 시스템’이다. 컴퓨터와 각종 센서를 이용해 아군과 민간인의 피해를 최소화하고 원하는 군사적 목표만을 골라서 제거할 수 있게 하는 기술이다. 최근 다양한 암 치료기술이 등장, 발달하고 있지만 여전히 대량폭격 형태이다. 국내 연구진이 정밀타격 시스템처럼 암세포만 찾아갈 수 있는 항체를 항암제와 결합시켜 암을 치료할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 가톨릭대학교 바이오메디컬화학공학과 연구팀은 암세포를 찾아갈 수 있는 네비게이션 역할을 하는 항체를 항암제와 접목시켜 빛으로 암발생 부위까지 이동시켜 암세포를 제거할 수 있는 항체-광응답제 접합체를 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노과학 분야 국제학술지 ‘스몰’에 실렸다. 연구팀은 빛에 반응해 세포에 스트레스를 주는 활성산소를 만들어 내는 광응답제와 암세포 표면 생체고분자에 결합하는 항체를 접합시켰다. 그동안 광응답제를 이용한 광역학 치료와 항체치료는 각각 암을 치료하는데 쓰였지만 연구팀은 이 둘을 결합시켰다. 표적화와 공격 두 가지 기능을 모두 가진 항암제로 치료효과를 극대화할 수 있게 한 것이다.기존의 항체-광응답제 결합체는 암세포 안으로 들어가야 하며 암세포로 유입된 뒤 항체에서 약물이 제대로 분비되야 하기 때문에 만들기가 쉽지 않았고 효과도 크게 기대하기 어려웠다. 그렇지만 이번 기술은 암세포 암으로 침투하지 않고 암세포 표면에서도 작용할 수 있고 항체와 광응답제가 분리될 필요 없이도 작동돼 암세포를 공격할 수 있다는 것이 장점이다. 실제로 이번에 개발한 기술을 췌장암을 유발시킨 생쥐에게 주사하고 암 조직에 빛을 쬐어준 결과 종양 크기가 5분의 1로 감소했으며 항암면역치료에 필요한 수지상세포, T세포, 자연살해세포 등 면역세포가 항체 단일치료에 비해 6배, 광역학 단일치료에 비해 평균 2배 이상 많아져 면역활성이 높아진 것으로 확인됐다. 또 췌장암 환자 95%에서 나타나는 돌연변이 유전자를 가진 암세포까지도 성장을 차단할 수 있다는 것이 확인됐다. 나건 가톨릭대 교수는 “이번에 개발한 기술은 항체를 통해 암세포를 표적하고 광역학 기술로 치료를 하기 때문에 기존 방식으로는 쉽지 않았던 돌연변이 췌장암 같은 난치암들을 효과적으로 치료할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인간은 사실 자신의 세포보다 훨씬 많은 공생 미생물과 함께 살아간다. 특히 장내에는 음식물의 분해와 대사를 돕는 수많은 장내 미생물이 존재하는데, 최근 이 미생물들이 단순히 음식물만 분해하는 것이 아니라 숙주의 건강에 큰 영향을 미친다는 사실이 보고되어 과학자들의 주목을 받고 있다. 알고 보니 장내 미생물이 비만, 당뇨, 고혈압, 심혈관 질환, 정신 질환 등 다양한 질병에 영향을 미치고 있었다. 하지만 우리의 장 속에는 세균만 사는 것이 아니다. 최근 미국 앨라배마 대학 및 테네시 대학 보건과학센터 연구팀은 장내 공생 곰팡이에 대한 연구 결과를 저널 커뮤니케이션스 바이올로지(Communications Biology)에 발표했다. 인간을 포함한 동물의 장에는 박테리아는 물론 바이러스와 곰팡이도 다수 존재한다. DNA 연구를 통해 세균 이외에 많은 바이러스와 곰팡이의 존재를 증명한 과학자들은 당연히 이들 역시 숙주의 건강에 큰 영향을 미칠 것으로 생각했지만, 아직 연구는 많이 부족한 상태다. 연구팀은 장내 곰팡이 역시 음식물 분해 및 대사에 영향을 줄 것으로 생각하고 쥐를 이용한 동물 모델을 통해 그 가능성을 검증했다. 우선 네 개 회사에서 받은 유전적으로 동일한 생쥐들을 두 그룹으로 나눠 장내 곰팡이 구성을 조사한 후 지방과 설탕이 많은 서구식 식단을 모방한 먹이와 일반적인 사료를 주고 변화를 관찰했다. 연구 결과 서구식 식단을 먹은 쥐는 예외 없이 체중이 늘어났다. 하지만 연구팀은 장내 곰팡이의 구성에 따라 체중 증가에 차이가 있다는 사실을 확인했다. 예를 들어 서모미세스 (Thermomyces) 곰팡이가 많을수록, 그리고 사카로미세스(Saccharomyces) 속의 곰팡이가 적을수록 체중 증가가 더 크게 나타났다. 참고로 서모미세스는 지방 분해 능력이 뛰어난 곰팡이고 사카로미세스는 탄수화물 발효 능력이 뛰어나 제빵, 양조 등에 널리 쓰이는 효모종이다. 따라서 서모미세스가 많을수록 지방을 효과적으로 분해해서 더 잘 흡수했을 가능성이 있다. 다만 이 곰팡이들이 숙주의 체중 증가 및 대사에 미치는 영향은 아직 완전히 밝혀지지 않았다. 장내 곰팡이에 대한 연구는 이제 막 시작 단계로 인체에 미치는 영향 역시 알려진 것이 거의 없다. 사실 우리 몸에 곰팡이가 살고 있다고 하면 뭔가 심각한 문제가 있는 것처럼 여겨지는 것이 일반적인 반응일 것이다. 그러나 장내 미생물에 대한 인식이 최근 크게 변한 것처럼 장내 곰팡이에 대한 인식 역시 앞으로 크게 변할 가능성이 있다. 앞으로 연구를 통해 우리 몸에 도움을 주는 공생 곰팡이에 대한 비밀이 하나씩 밝혀질 것으로 기대된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

동물이 스스로 낸 소리가 반사되어 돌아오는 것을 듣고 사물의 위치를 알아내는 것을 반향정위(echolocation)라고 한다. 칠흑 같은 어둠 속에서도 부딪히지 않고 자유롭게 비행하는 박쥐나 깊은 바다에서도 보지 않고 먹이를 찾는 돌고래 같은 경우가 대표적이다. 특히 박쥐는 물속보다 음파의 전달이 느린 공기 중에서 초음파를 이용해 주변 지형을 인식하고 나방 같은 작은 곤충을 잡아먹는 지구상 최고의 반향정위 전문가다. 과학자들은 그 비결을 알기 위해 많은 연구를 진행했다. 덴마크 오르후스 대학 연구팀은 2017~2019년 사이 불가리아에 서식하는 큰생쥐귀박쥐(greater mouse-eared bat. 학명 myotis myotis)가 사냥할 때 초음파를 어떻게 사용하는지 연구했다. 이를 위해 연구팀은 체중 45g의 작은 박쥐의 등에 부착할 수 있는 전자 태그를 개발했다.(사진) 연구팀이 개발한 3.5g 무게의 전자 태그에는 마이크로프로세서와 초음파 마이크로폰, 가속도계 및 위치 추적기, 배터리가 탑재되어 있다.연구팀은 10마리의 암컷 큰생쥐귀박쥐를 포획한 후 전자 태그를 붙이고 다시 방사했다. 이 전자 태그는 무해한 접착제로 붙어 있어 2일에서 14일 사이 자동으로 떨어지게 되어 있다. 전자 태그가 자동으로 떨어지지 않은 경우에는 박쥐를 다시 포획해 수동으로 제거한 후 다시 자연으로 돌려보냈다. 데이터 분석 결과 박쥐들은 전자 태그에도 불구하고 수백 번에 걸쳐 적극적으로 곤충을 사냥한 것으로 나타났다. 물론 등에 매달린 이물질이 거추장스럽긴 했겠지만, 박쥐도 먹고 살려면 다른 선택의 여지가 없으므로 평소처럼 사냥했을 것이다. 연구팀은 데이터를 분석해서 먹이를 잡기 전 박쥐의 초음파 신호가 예상외로 약해진다는 사실을 확인했다. 먹이를 쫓을 때 신호를 높이는 대신 반대로 줄인 것이다. 연구팀에 따르면 이는 이외의 결과가 아니다. 초음파 신호의 강도를 낮추면 멀리 떨어진 물체에서 오는 신호는 잘 들리지 않는 대신 가까이 있는 사냥감과 장애물의 신호만 감지할 수 있게 된다. 오히려 소리를 줄여야 사냥감에 집중할 수 있다. 사냥감을 쫓는 사자나 호랑이가 시선을 목표에 고정하면서 시야가 좁아지는 것과 마찬가지다. 줄일수록 집중하기 쉬워지는 것은 초음파 신호만의 이야기는 아닐 것이다. 큰생쥐귀박쥐의 지혜는 인간 세상에서도 통용될 수 있는 자연의 가르침이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

뇌졸중은 뇌의 일부분에 혈액을 공급하는 혈관이 막히거나 터짐으로써 해당 부분의 뇌가 손상되는 질환이다. 뇌졸중은 물론 심근경색 같은 뇌심혈관질환은 돌연사의 주요 원인이면서 최근 30년 동안 전 세계 사망원인 1위로 꼽히고 있다. 뇌심혈관질환의 원인을 찾기 위해서는 영상의학장치가 많이 사용되는데 특히 자기공명영상(MRI)이 널리 쓰이고 있다. 많은 의과학자들이 뇌졸중을 조기에, 정확하게 진단하기 위해서 더 정밀한 영상진단기술을 개발하기 위한 연구를 하고 있다. 이 같은 상황에서 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단, 연세대 화학과, 연세대 의대 영상의학과 공동연구팀은 현재보다 10배 더 정밀하게 혈관 곳곳을 관찰할 수 있는 고성능 자기공명영상(MRI) 조영제를 개발하고 의공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’ 9일자에 발표했다. ‘사이오’(SAIO)라고 이름 붙여진 이번에 새로 개발된 조영제는 미세혈관 직경인 0.2~0.8㎜보다 1500배 정도 작은 5㎚(나노미터) 수준이다. 이 때문에 몸 속 모든 혈관 구석구석으로 침투해 혈관을 10배 더 자세히 관찰할 수 있다. 또 현재 MRI 촬영에는 가돌리늄 조영제가 사용되는데 만성신장질환을 앓고 있는 환자에게는 소변으로 배출되지 않아 ‘신원성전신섬유증’이라는 부작용을 일으킬 수 있다. 그런데 사이오 조영제는 가돌리늄 대신 철분을 사용해 이 같은 문제를 근본적으로 없앨 수 있다고 밝혔다.연구팀은 사이오를 이용해 생쥐의 뇌를 촬영한 결과 머리카락 굵기인 100㎛(마이크로미터)의 미세혈관까지 선명하게 볼 수 있는 3차원 정밀 MRI 뇌혈관 지도를 만드는데 성공했다. 또 MRI 촬영후 사이오는 생쥐의 방광으로 모두 모여 소변으로 배출되는 것이 확인됐다. 신장에 문제가 있는 생쥐에게서도 부작용 없이 모두 몸 밖으로 배출되는 것도 관찰했다. 천진우 IBS 나노의학연구단 단장(연세대 화학과 교수)는 “지금까지 MRI 기술이 큰 고속도로만 보여주는 수준이라면 이번에 개발한 조영제를 이용하면 좁은 동네 골목길까지 자세하게 볼 수 있는 정도”라며 “이번에 개발한 조영제는 영상의학기기의 해상도를 높이는 동시에 신체 안전성을 동시에 만족시킨다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

워싱턴의대 연구진, ‘네이저메디신’에 논문“기존 백신으론 코로나19 변이 막기 어려워” 코로나19 예방을 위해 각국이 접종 중인 백신이 변이 코로나19 바이러스엔 효과가 떨어질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 워싱턴 의대의 마이클 다이아몬드 의학 교수 연구팀은 5일(현지시간) 의학저널 ‘네이처 메디신’(Nature Medicine)에 이 같은 연구 결과를 담은 논문을 발표했다. 코로나19 등 감염을 일으키는 바이러스는 돌기 모양의 스파이크 단백질을 숙주세포의 ACE2 수용체와 결합해 세포 안으로 침투해 자가복제를 한다. 현재 사용되거나 개발 중인 코로나19 백신과 항체치료제의 작용 표적이 대부분 스파이크 단백질인 것이 이 때문이다. 미국 식품의약국(FDA)의 긴급사용 승인을 받아 접종되고 있는 백신 3종(화이자-바이오엔테크, 모더나, 존슨앤드존슨)도 스파이크 단백질을 표적으로 개발됐다. 그러나 코로나19가 전세계적으로 확산하면서 바이러스가 진화를 거친 끝에 지난 겨울 영국과 남아프리카공화국, 브라질에서 각각 변이가 발생했다. 이들 3개 유형의 변이 바이러스는 변이 이전의 코로나19 바이러스에 작용하는 항체를 피할 수 있다는 것이 연구의 골자다. 연구 결과 변이 바이러스를 중화하려면 기존 백신을 접종했을 때보다 훨씬 더 많은 항체가 생겨야 가능한 것으로 밝혀졌다. 변이 바이러스를 중화하는 데 역부족이라는 측면에선 항체 형성 경로가 백신 접종이든 감염이든 항체 치료제 투여든 별반 차이가 없었다. 백신을 접종받거나 기존에 코로나19에 감염돼 항체를 보유하고 있더라도 변이 코로나에 다시 감염될 수 있다는 것이다. 영국·남아공·브라질 변이가 등장하기 이전엔 스파이크 단백질을 표적으로 삼는 백신 개발 전략을 문제 삼는 이가 거의 없었다. 그러나 전파 속도가 더 빠른 3개 유형의 변이 바이러스가 포착되면서 과학자들의 우려가 커졌다. 이들은 모두 스파이크 단백질 유전자에 복합적인 돌연변이를 지닌 것으로 나타났다. 과학자들은 이들 코로나 변이에 B.1.1.7(영국발), B.1.135(남아공발), B.1.1.248 또는 P.1(브라질발) 같은 고유 명칭까지 붙였다. 아직 변종이라고 하기엔 이르지만, 변이 이전의 코로나19 바이러스와는 분명히 다르기 때문이다. 다이아몬드 교수팀은 코로나19에 걸렸다가 회복한 사람과 화이자 백신 접종자의 혈액에서 항체를 분리해 변이 코로나에 대한 중화 능력을 시험했다. 워싱턴의대가 개발 중인 백신을 투여한 생쥐, 햄스터, 원숭이 등의 항체도 같은 테스트를 거쳤다. 이 중에서 영국발 변이는 기존 바이러스에 필요한 정도의 항체로도 중화가 가능했다. 그러나 남아공발과 브라질발 변이를 중화하려면 적게는 3.5배, 많게는 10배의 항체가 필요했다. 변이 전 코로나에 뛰어난 중화 효과를 보인 단클론 항체(monoclonal antibodies)도 변이 코로나에 쓰면 전혀 효과가 없거나 부분적인 효과만 나타났다. 연구팀은 변이 코로나의 스파이크 단백질에 생긴 다중 돌연변이의 영향을 돌연변이별로 구분해 일일이 확인했다. 항체 유효성의 차이는 대부분 단 하나의 아미노산 변화에서 비롯됐다. E484K로 불리는 이 염기 변화는 남아공발과 브라질발 변이에서 발견됐지만, 영국발엔 없었다. 모종의 코로나19 백신의 임상시험을 남아공과 미국 등에서 동시에 진행했을 때 남아공 변이가 널리 퍼지지 않은 미국에서 상대적으로 좋은 결과가 나왔다고 과학자들은 전했다. 논문의 수석저자를 맡은 다이아몬드 교수는 “코로나19에 걸렸다가 회복하거나 백신을 맞은 사람들도 변이 코로나의 감염을 막지 못할 수 있어 걱정스럽다”라면서 “특히 면역력이 약해진 노약자 등은 변이 코로나를 막을 만큼 항체를 많이 만들지 못할 것”이라고 말했다. 그는 이어 “항체가 바이러스 감염을 막는 유일한 수단은 아니며, 항체 저항이 커진 부분을 다른 면역계 요소가 보충할 수도 있다”라면서도 “분명한 사실은, 새로운 변이 코로나가 퍼져도 효과를 담보할 만한 항체를 계속 찾아야 하고, 이에 맞춰 백신과 항체 치료제 개발 전략도 조정할 필요가 있다는 것”이라고 강조했다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

지난해부터 계속되는 코로나19로 인해 외부 활동이 줄면서 운동량은 감소했는데, 먹는 양은 줄지 않아 몸무게가 늘었다며 한숨을 쉬는 이들이 많습니다. 봄기운이 물씬 풍기는 날씨가 이어지면서 옷차림들도 점점 가벼워지고 있습니다. 거울 속에 비치는 본인의 모습 때문에 자괴감을 느끼고 옷맵시를 살려 보겠다는 일념으로 확찐 살을 빼고자 홈트레이닝을 시작하거나 다이어트를 결심하는 사람들도 하나둘씩 눈에 띕니다. 연예인들은 다이어트나 운동을 하면 금세 11자 복근이나 식스팩이 생기고 살이 쏙 빠지는 것 같은데 뱃살이 빠지기는커녕 얼굴 살만 빠지면서 ‘왜 이렇게 늙었냐’는 말을 듣고 좌절하는 이들도 있습니다. 강도 높은 다이어트로도 뱃살이 쉽게 빠지지 않는 이유는 뭘까요. ●뱃살 구성 내장지방… 다이어트에 내성 호주 시드니대 연구팀은 간헐적 단식을 하는 동안 체내 지방의 변화를 관찰한 결과 뱃살을 만드는 내장지방은 시간이 지날수록 지방 소모에 저항하는 상태로 변한다는 사실을 확인했습니다. 다이어트에 내성이 생긴다는 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 3월 3일자에 실렸습니다. 연구팀은 과체중, 비만을 유발한 생쥐에게 열흘 동안 간헐적 단식을 실시하면서 내장지방과 피하지방 속 8500여종의 단백질을 분석해 변화를 관찰했습니다. 분석 결과 지방 조직들은 단식하는 동안 지방을 태워 몸에 에너지를 공급하는데 그 와중에도 내장지방은 에너지를 지방으로 저장하는 능력을 높이고 있다는 것이 확인됐습니다. 내장지방은 단식 기간에도 지방 분해를 최대한 억제하고 다시 식사를 재개하면 가장 먼저 지방과 에너지를 축적한다는 것입니다. 이런 내장지방의 대응 방식 때문에 다이어트로 뱃살을 빼는 것은 특히 어려울 뿐만 아니라 다이어트 이후 원래 체중으로 되돌아가는 경우가 많은 것이라고 연구팀은 설명했습니다. 또 체중 감량을 위한 잦은 다이어트는 내장지방의 에너지 소모에 대한 내성을 만들어 원하는 효과를 점점 얻기 어려워진다고도 덧붙였습니다. ●건강 위해 과일·야채 하루 5번 이상 먹어야 한편 미국 하버드대 의대, 공중보건대, 브리검여성병원 공동연구팀은 장수와 건강을 위해서는 과일과 채소를 세 끼 식사 때를 포함해 하루에 다섯 번 이상 섭취하는 것이 중요하다는 연구 결과를 미국심장협회에서 발간하는 국제학술지 ‘순환’ 3월 2일자에 발표했습니다. 연구팀은 북미, 남미, 유럽, 아시아, 아프리카, 호주 6대주 29개 국가에서 30년 이상 190만명 이상 성인을 대상으로 과일, 채소 섭취와 사망률에 관한 26개의 연구를 메타분석했습니다. 분석 결과 과일과 채소를 하루 다섯 번 이상 섭취하는 사람들은 두 번 이하로 섭취하는 사람들에 비해 심혈관질환으로 사망할 위험은 12% 포인트, 암으로 인한 사망 위험은 10% 포인트, 천식이나 만성폐쇄성폐질환 같은 호흡기질환으로 사망할 위험은 35% 포인트나 낮은 것으로 조사됐습니다. 옥수수, 감자 같은 녹말 채소나 갈아 만든 과일·채소 주스보다는 양상추, 케일 같은 녹색 잎채소, 감귤류, 베리류, 당근처럼 베타카로틴과 비타민C가 풍부한 과일과 채소를 직접 섭취하는 것이 도움이 된다고 합니다. 코로나19 백신 접종이 시작됐다고는 하지만 올해도 사회적 거리두기는 계속될 것으로 보입니다. 집콕에 확찐자가 되지 않기 위해 슬기로운 식생활과 건강 유지가 필요할 때입니다. edmondy@seoul.co.kr

지난해부터 계속 되고 있는 코로나19로 인해 외부활동이 줄면서 운동량은 감소했는데 먹는 양은 줄지 않아 몸무게가 늘었다며 한숨을 쉬는 이들이 많습니다. 봄기운이 물씬 풍기는 날씨가 이어지면서 옷차림들도 점점 가벼워지고 있습니다. 거울 속에 비치는 본인의 모습 때문에 자괴감을 느끼고 옷맵시를 살려보겠다는 일념으로 확찐 살을 빼기 위해 홈트레이닝을 시작하거나 다이어트를 결심하는 사람들도 하나 둘씩 눈에 띕니다. 연예인들은 다이어트나 운동을 하면 금새 11자 복근이나 식스팩이 생기고 살이 쏙 빠지는 것 같은데 뱃살이 빠지기는 커녕 얼굴 살만 빠지면서 ‘왜 이렇게 늙었냐’는 말을 듣고 좌절하는 이들도 있습니다. 강도높은 다이어트로도 뱃살이 쉽게 빠지지 않는 이유는 뭘까요. 호주 시드니대 연구팀은 간헐적 단식을 하는 동안 체내 지방의 변화를 관찰한 결과 뱃살을 만드는 내장지방은 시간이 지날수록 지방 소모에 저항하는 상태로 변한다는 사실을 확인했습니다. 다이어트에 내성이 생긴다는 이번 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 3일자에 실렸습니다. 연구팀은 과체중, 비만을 유발시킨 생쥐에게 10일 동안 간헐적 단식을 실시하면서 내장지방과 피하지방 속 8500여 종의 단백질을 분석해 변화를 관찰했습니다. 분석 결과 지방조직들은 단식하는 동안 지방을 태워 몸에 에너지를 공급하는데 그 와중에도 내장지방은 에너지를 지방으로 저장하는 능력을 높이고 있다는 것이 확인됐습니다. 내장지방은 단식기간 동안에도 지방 분해를 최대한 억제하고 다시 식사를 재개하면 가장 먼저 지방과 에너지를 축적한다는 것입니다. 이런 내장지방의 대응방식 때문에 다이어트로 뱃살을 빼는 것은 특히 어려울 뿐만 아니라 다이어트 이후 원래 체중으로 되돌아가는 경우가 많은 것이라고 연구팀은 설명했습니다. 또 체중 감량을 위한 잦은 다이어트는 내장지방의 에너지 소모에 대한 내성을 만들어 원하는 효과를 점점 얻기 힘들어진다고도 덧붙였습니다. 한편 미국 하버드대 의대, 공중보건대, 브리검여성병원 공동연구팀은 장수와 건강을 위해서는 과일과 채소를 세끼 식사 때를 포함해 하루에 5번 이상(5 servings per day) 섭취하는 것이 중요하다는 연구결과를 미국심장협회에서 발간하는 국제학술지 ‘순환’ 2일자에 발표했습니다.연구팀은 북미, 남미, 유럽, 아시아, 아프리카, 호주 6대주 29개 국가에서 30년 이상 190만명 이상 성인을 대상으로 과일, 야채 섭취와 사망률에 관한 26개의 연구를 메타분석했습니다. 분석 결과 과일과 채소를 하루 5번 이상 섭취하는 사람들은 2번 이하로 섭취하는 사람들에 비해 심혈관질환으로 사망할 위험은 12%포인트, 암으로 인한 사망위험은 10%포인트, 천식이나 만성폐쇄성폐질환 같은 호흡기 질환으로 사망할 위험은 35%포인트나 낮은 것으로 조사됐습니다. 옥수수, 감자 같은 녹말 채소나 갈아만든 과일·채소 주스보다는 양상추, 케일 같은 녹색 잎채소, 감귤류, 베리류, 당근처럼 베타카로틴과 비타민C가 풍부한 과일과 채소를 직접 섭취하는 것이 도움이 된다고 합니다. 코로나19 백신접종이 시작됐다고는 하지만 올해도 사회적 거리두기는 계속 될 것으로 보입니다. 집콕에 확찐자가 되지 않기 위해서 슬기로운 식생활과 건강유지가 필요할 때입니다. edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 세계 최초로 동물의 에너지를 만들어 내는 세포 내 소기관 미토콘드리아 유전자를 편집하는 데 성공했다. 기초과학연구원(IBS)은 유전체 교정 연구단(단장 김진수)이 염기 교정 효소 ‘DdCBE’(DddA 유래 시토신 염기 편집기)를 이용해 생쥐 미토콘드리아 DNA의 특정 염기를 바꾸는 데 성공했다고 19일 밝혔다. 미토콘드리아 DNA에 변이가 일어나면 시력·청력 뿐만 아니라 중추 신경계·근육·심장 등에 치명적인 결함을 일으킬 수 있다. 미토콘드리아 질환은 5000명 중 한 명꼴로 발생하는 흔한 유전질환이지만 현재까지 마땅한 치료법이 없다. 널리 알려진 유전체 교정 기술인 ‘크리스퍼 유전자 가위’로는 미토콘드리아 DNA를 교정하는 것이 불가능하다. 절단 효소가 목표 DNA를 인식하기 위해서는 가이드 RNA의 도움이 필요한데 가이드 RNA가 미토콘드리아 막을 통과하지 못하기 때문이다. 하지만 지난해 미국 브로드 연구소 데이비드 리우 교수 연구팀이 미토콘드리아 DNA를 정밀 편집하는 분자 도구인 DdCBE를 개발했다. 세균에서 유래한 DddA 탈아미노 효소를 이용해 미토콘드리아 DNA 이중나선의 염기 시토신(C)을 티민(T)으로 바꿀 수 있는 편집 기술이다. 이로써 미토콘드리아 DNA도 교정이 가능하다는 것을 증명했지만 이는 세포 수준의 연구로 동물 개체 수준에서도 정상적으로 작동하는지 확인이 필요했다. 연구팀은 생쥐 세포주(세포 집합)에서 만들어진 다양한 조합의 DdCBE 가운데 가장 효율이 높은 DdCBE를 선정, 생쥐 배아에 주입했다. 이를 대리모에 이식, 미토콘드리아 DNA의 시토신 염기를 티민 염기로 치환한 유전자 교정 생쥐를 제작해 냈다. 나아가 어미 생쥐의 교정된 미토콘드리아 DNA 염기 서열이 다음 세대에게도 온전히 전달됨을 확인했다. 이번 연구 결과는 권위 있는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications) 이날 자에 실렸다. 이현지 선임연구원은 “미토콘드리아 DNA를 동물 배아 수준에서 정밀하게 교정할 수 있게 됐다”며 “미토콘드리아 질환 치료제 개발에 기여할 것”이라고 말했다. 대전 이천열 기자 sky@seoul.co.kr

혈관과 신경까지 재생할 수 있는 환자 맞춤형 인공근육 기술이 개발돼 주목받고 있다. 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단, 연세대 생명공학과, 미국 매사추세츠공과대(MIT) 전자공학연구실 공동연구팀은 근육손상을 치료할 수 있는 맞춤형 인공근육 제작 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 19일자에 실렸다. 사람의 인체에서 근육은 몸무게의 40%를 차지하는 기관으로 움직이는데 없어서는 안 되는 부분이다. 특히 뼈나 힘줄에 붙어 움직임을 만드는 골격근은 자가재생 능력이 있기는 하지만 재생능력을 넘는 외상이 생길 경우 영구적 조직손상이 발생해 치료가 어렵게 된다. 현재는 혈관과 신경을 포함한 근육(유리근)을 이식하는 것이 유일한 치료법이기는 하지만 구하기도 쉽지 않고 면역거부 반응이 일어날 가능성도 크다. 연구팀은 열을 가해 소재 내부 구조를 유지하면서 얇고 긴 형태로 가공할 수 있는 열인장기술로 의료용 생분해성 다공성 고분자물질인 ‘폴리카프로락톤(PCL)’으로 근섬유형태로 만들었다. 연구팀은 PCL 섬유의 다공성을 조절해 근육조직과 유사한 물리적 성질을 갖도록 해 환자 맞춤형 인공근육 제작 플랫폼을 개발했다.연구팀은 여기에 피부세포를 근육세포로 전환시키는 직접교차분화기술을 통해 근육세포를 배양했다. 환자 자신의 피부세포를 근육세포로 배양 분화시키기 때문에 면역거부반응 문제도 해결할 수 있게 된 것이다. 연구팀은 근육조직이 손상된 생쥐에게 이번에 개발한 인공근육 조직을 이식해 실험한 결과 손상된 근육조직 재생은 물론 혈관과 신경조직 재생도 함께 되는 것이 관찰됐다. 조승우 IBS 연구위원(연세대 생명공학과 교수)는 “이번 기술은 기존 근육질환 치료법을 대체할 수 있는 새로운 의공학 기술로 실제 임상에 적용하기 위해 몸집이 큰 동물을 대상으로 한 근육재생 효능과 안전성을 더 면밀하게 살펴볼 계획”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 유전병 주요원인으로 알려진 미토콘드리아의 이상을 고칠 수 있는 효소를 이용해 동물에게 적용해 성공했다. 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단 연구팀은 시토신 염기교정효소 ‘DdCBE’를 이용해 생쥐의 미토콘드리아 DNA 특정 염기를 바꾸는데 성공했다고 19일 밝혔다. 이번 연구는 지난해 미국 브로드연구소 데이비드 리우 교수팀이 처음 개발한 DdCBE를 동물에 적용한 세계 첫 사례이다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 19일자에 실렸다. 미토콘드리아는 ‘세포 공장’이라고 불리는 세포내 소기관으로 에너지를 만들어 내는 곳이다. 미토콘드리아 DNA에 변이가 일어날 경우 시력, 청력 뿐만 아니라 에너지가 많이 필요한 중추신경계, 근육, 심장 등에 치명적 결함을 일으킬 수 있다. 특히 미토콘드리아 DNA는 어머니에게서 전달되는 모계유전 경향 때문에 모체의 미토콘드리아 DNA에 결함이 있을 경우 다음 세대로 전달되면서 유전병의 원인이 된다. 실제로 미토콘드리아 이상으로 인한 질환은 5000명 중 한 명 꼴로 발생하는 흔한 유전질환이다.문제는 아직 치료법이 없다는 점이다. 유전체 교정 기술로 널리 활용되고 있는 크리스퍼 유전자 가위로도 치료가 어렵다는 것이다. 세포 핵 속 DNA에는 적용이 가능하지만 미토콘드리아 막을 통과하지 못해 미토콘드리아 DNA 교정은 어려웠다. 이에 연구팀은 지난해 개발된 DdCBE에 주목했다. DdCBE에 대한 세포 수준 연구는 있었지만 질환 치료를 위한 동물 개체 수준의 실험은 없었다. 연구팀은 다양한 조합의 DdCBE를 생쥐의 세포주 수준에서 선별해 가장 효율이 높은 것을 선정했다. 이렇게 선택된 DdCBE를 생쥐 배아에 주입해 미토콘드리아 DNA 염기에서 시토신을 티민으로 바꾸는데 성공했다. 이렇게 교정된 미토콘드리아 DNA가 새끼 생쥐들에게도 그대로 전달된다는 것도 확인됐다. DdCBE를 이용한 DNA 교정이 동물 개체 수준에서 정상 작동한다는 것을 처음으로 확인함으로써 사람에게도 적용될 가능성을 높였다는 것이다. 나아가 어미 생쥐의 교정된 미토콘드리아 DNA 서열이 다음 세대에게도 온전히 전달됨을 확인했다. DdCBE가 동물 개체 수준에서 정상 작동함을 최초로 확인한 것이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

건강검진을 받으러 가면 의사의 문진에서 빠지지 않는 것이 “최근 갑자기 살이 빠지지는 않았나”이다. 입맛이 없어지고 이유 없이 갑자기 살이 빠지는 것이 암 환자의 대표 증상이기 때문에 묻는 것이다. 한국생명공학연구원 질환표적구조연구센터, 바이오나노연구센터, 카이스트, 서울아산병원 공동연구팀은 암세포에서 특이적으로 분비되는 특정 단백질이 뇌신경세포의 특정 수용체를 통해 식욕조절 호르몬에 영향을 미쳐 암 환자의 섭식장애를 일으킨다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 셀 바이올로지’에 실렸다. 암세포와 악성 종양조직은 다양한 분비물과 염증유도인자를 분비해 정상조직의 기능을 낮춘다. 이 때문에 암 환자에게서는 각종 합병증이 발생하고 생존율이 낮아지는 것이다. 대표적인 합병증이 ‘암 악액질 증후군’으로 섭식장애와 지속적인 체중감소 현상을 동반해 암 치료효과과 생존율이 낮아진다는 것이다. 연구팀은 암 유전인자를 주입한 초파리를 이용해 실험한 결과 암 세포에서 나온 특정 단백질(Dilp8 펩타이드)이 눈에 띄게 증가되고 뇌신경세포 수용체를 통해 식욕조절 관여 신경펩타이드 호르몬 발현을 변화시켜 섭식장애를 일으키는 것이 관찰됐다. 생쥐에게 암을 유발시킨 뒤 관찰한 결과도 마찬가지로 특정 단백질이 증가해 섭식장애가 유발된다는 것이 확인됐다. 암세포에서 분비되는 단백질을 일반 생쥐 뇌에 직접 주입하면 먹이 섭취량과 체중이 줄어드는 것이 관찰됐다. 또 악액질 증후군이 가장 많이 발생하는 췌장암 환자를 대상으로 임상 연관성 연구를 실시한 결과 섭식장애가 나타난 환자에게서는 특정 단백질 농도가 높게 나타나는 것이 확인됐다. 연구를 이끈 유권 생명공학연구원 박사는 “이번 연구결과를 바탕으로 특정 단백질에 의한 신호전달체계를 조절할 수 있는 치료제를 개발한다면 암 환자의 섭식장애를 개선해 암 치료효과를 더 높일 수 있을 것”이라고 설명했다. 유 박사는 “일반인 대상으로 섭식조절을 통한 대사 불균형 문제를 해결할 수 있는 대사질환 치료제 개발에도 도움이 될 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

뇌종양은 두개골 안 뇌에서 생기는 모든 종양을 말하지만 일반인들이 이해하는 뇌종양은 악성 뇌종양이다. 악성 뇌종양은 암종 중에서 특히 예후가 좋지 않은 종양으로 뇌전이암이나 교모세포종 등은 발병 후 평균 생존기간이 1~2년으로 매우 짧고 치료 효과도 떨어지며 재발도 잦다. 국내 연구진이 악성 뇌종양 환자의 생존율이 짧은 이유를 밝혀내고 새로운 치료전략을 제시해 주목받고 있다. 카이스트 의과학대학원 연구팀은 악성 뇌종양 세포가 산소를 과도하게 소비를 하는 경향이 있으며 이 때문에 선천성 면역세포인 감마델타 T세포의 면역반응이 떨어지기 때문에 예후가 특히 나쁘다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 면역학 분야 국제학술지 ‘네이처 면역학’ 최신호(2월 11일자)에 실렸다. 연구팀은 뇌종양 악성도가 높을수록 저산소 환경이 심하고 감마델타 T세포가 종양에 미치는 영향이 적다는 사실을 확인했다. 또 감마델타 T세포가 많을수록 환자의 예후가 좋고 생존기간도 길어진다는 것도 확인했다. 감마델타 T세포는 피부나 장 같은 점막에 존재하는 선천성 면역세포로 세포 스트레스를 제거하거나 박테리아 감염을 차단하는 등 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 뇌종양 세포가 주변 산소를 무차별적으로 소모하면서 외부에서 주입된 면역세포나 치료물질은 물론 감마델타 T세포 같은 선천성 면역세포에도 감지되지 않는 ‘스텔스’ 경향을 보인다는 것도 밝혀냈다. 연구팀은 생쥐에게 뇌종양을 유발시킨 뒤 종양 세포의 과도한 산소대사를 차단할 수 있는 화학물질과 감마델타 T세포를 함께 투여해 본 결과 면역세포의 종양조직 내 침투가 늘어 종양세포를 줄이고 생존률도 높이는 것을 관찰했다. 연구를 이끈 이흥규 카이스트 교수는 “이번 연구는 증식 속도가 빠르고 주변 산소를 과다소비하는 뇌종양 세포에 대해 산소유입을 차단하는 방식이 면역항암치료제의 효과를 높이는데 도움이 된다는 것을 보여주고 있다”라며 “감마델타 T세포 공급과 종양세포 산소차단 기술이 뇌종양 치료의 새로운 방식이 될 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

뇌종양은 두개골 안 뇌에서 생기는 모든 종양을 말하지만 일반인들이 이해하는 뇌종양은 악성 뇌종양이다. 악성 뇌종양은 암종 중에서 특히 예후가 좋지 않은 종양으로 뇌전이암이나 교모세포종 등은 발병 후 평균 생존기간이 1~2년으로 매우 짧고 치료 효과도 떨어지며 재발도 잦다. 국내 연구진이 악성 뇌종양 환자의 생존율이 짧은 이유를 밝혀내고 새로운 치료전략을 제시해 주목받고 있다. 카이스트 의과학대학원 연구팀은 악성 뇌종양 세포가 산소를 과도하게 소비를 하는 경향이 있으며 이 때문에 선천성 면역세포인 감마델타 T세포의 면역반응이 떨어지기 때문에 예후가 특히 나쁘다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 면역학 분야 국제학술지 ‘네이처 면역학’ 최신호(2월 11일자)에 실렸다. 연구팀은 뇌종양 악성도가 높을수록 저산소 환경이 심하고 감마델타 T세포가 종양에 미치는 영향이 적다는 사실을 확인했다. 또 감마델타 T세포가 많을수록 환자의 예후가 좋고 생존기간도 길어진다는 것도 확인했다. 감마델타 T세포는 피부나 장 같은 점막에 존재하는 선천성 면역세포로 세포 스트레스를 제거하거나 박테리아 감염을 차단하는 등 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 뇌종양 세포가 주변 산소를 무차별적으로 소모하면서 외부에서 주입된 면역세포나 치료물질은 물론 감마델타 T세포 같은 선천성 면역세포에도 감지되지 않는 ‘스텔스’ 경향을 보인다는 것도 밝혀냈다. 연구팀은 생쥐에게 뇌종양을 유발시킨 뒤 종양 세포의 과도한 산소대사를 차단할 수 있는 화학물질과 감마델타 T세포를 함께 투여해 본 결과 면역세포의 종양조직 내 침투가 늘어 종양세포를 줄이고 생존률도 높이는 것을 관찰했다. 연구를 이끈 이흥규 카이스트 교수는 “이번 연구는 증식 속도가 빠르고 주변 산소를 과다소비하는 뇌종양 세포에 대해 산소유입을 차단하는 방식이 면역항암치료제의 효과를 높이는데 도움이 된다는 것을 보여주고 있다”라며 “감마델타 T세포 공급과 종양세포 산소차단 기술이 뇌종양 치료의 새로운 방식이 될 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr