불어난 빗물로 쥐구멍이 침수되자 온몸을 내던져 새끼를 구한 어미쥐의 모성애가 눈물겹다. 22일(현지시간) 인디아투데이는 폭우가 쏟아진 인도의 한 마을에서 어미쥐 한 마리가 굴 속에 고립된 새끼들을 구하려 동분서주했다고 전했다. 관련 영상을 공개한 인도 산림청(IFS) 직원 파르빈 카스완은 “어미쥐의 구조작전을 보라. 감동하지 않을 수 없을 것”이라고 밝혔다. 2분이 넘는 동영상에는 어미쥐가 그야말로 ‘물에 빠진 생쥐’를 구하려 애쓰는 모습이 담겨 있다. 입구가 보이지 않을 정도로 물이 들어찬 굴 속에 뛰어든 어미쥐는 아직 털도 다 자라지 않은 새끼 한 마리를 입에 물고 나왔다. 그러고선 높은 계단을 성큼성큼 올라가 안전한 곳에 새끼를 피신시킨 뒤 숨도 돌리지 않고 곧바로 다시 물 속에 뛰어들었다. 얼마 후, 어미쥐는 또 다른 새끼 한 마리를 물고 나왔다. 힘에 부친 듯 잠시 숨을 돌린 어미쥐는 이후로도 3번을 더 물 속으로 뛰어들어 새끼들을 차례로 구조했다. 구조를 거듭할수록 지친 기색은 역력했다. 계단을 오르락내리락하는 것도 어려워 보였다. 하지만 어미쥐는 구조를 멈추지 않았다. 영상은 새끼 5마리를 구한 어미쥐가 또 한 번 물 속으로 뛰어드는 장면으로 끝이 났다. 지저분하다는 편견 때문에 혐오의 대상이기도 한 쥐가 모성애만큼은 여느 동물과 다르지 않다는 사실에 수십만 명이 호응했다. “엄마는 엄마다”, “모성애는 종을 가리지 않는 것 같다. 어머니는 신의 독특한 창조물”이라는 찬사를 쏟아내는 이들도 있었다. 일각에서는 쥐가 생각보다 영리하다며 쥐를 신으로 숭배하는 사원도 있을 정도라는 목소리도 나왔다. 보도에 따르면 인도 데쉬노크 지역의 카르니마타 사원에서는 쥐를 신성시해 약 15만 마리의 쥐를 돌보고 있다. 쥐를 신으로 모시는 사원은 전 세계적으로 카르니마타 사원이 유일한 것으로 알려졌다.　　권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

미량의 조영제(진단용 형광물질)를 흡입하도록 해 폐암 부위와 크기를 정확하게 파악해 외과수술이나 치료에 도움이 될 수 있는 기술을 개발했다. 고려대 의대 구로병원, 카이스트 바이오및뇌공학과 공동연구팀은 간기능검사나 혈관조영술에 사용되는 형광물질을 소량으로 사용해 폐암 병변을 정확하게 탐색해 외과 수술시 절제 부위를 최소화할 수 있는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘JAMA 외과학’에 실렸다. 세계보건기구(WHO) 통계에 따르면 전 세계적으로 폐암으로 인한 사망자는 연간 약 209만명으로 암 사망자 1위를 차지하고 있다. 다른 암과 마찬가지로 폐암도 조기진단이 중요하다. 이와 함께 암발생 부분만 정밀하게 수술하는 것도 필요하다. 이 때문에 수술 전 형광조영제를 주입한 뒤 수술을 하면서 형광시스템을 이용해 실시간으로 암 병변을 확인하며 절제하는 환자맞춤형 정밀 수술법이 쓰이고 있다. 보통 형광조영제로는 인도시아닌 그린이라는 물질이 쓰이는데 암세포만 표적으로 하는 조영제가 아니기 때문에 정맥주사 방식으로는 암을 탐색하려면 많은 양을 주입해야 하고 이 경우 몸 전체에 퍼지게 되고 암 조직을 확인하기 위해서는 24시간을 기다려야 한다. 이에 연구팀은 혈관 대신 흡입하는 방식을 활용하면 폐에 효과적으로 도달한다는 것을 확인했다. 이렇게 할 경우 정맥주사보다 적은 양이 투입되고 폐포가 파괴된 폐암에서는 형광조영제가 작용하지 않고 정상 폐포에만 작용된다. 어두운 부분이 암세포가 있는 부분이라는 것이다. 실제로 연구팀은 생쥐와 토끼를 이용해 흡입방식으로 형광조영제를 투입할 경우 정맥투여 때보다 2배 이상 선명하게 암세포를 구분해 날 수 있고 사용량도 20분의 1에 불과하다는 것을 확인했다. 현재 쓰이고 있는 방식으로는 형광조영제 주사 이후 폐암병변을 확인하기까지 24시간 정도가 걸리지만 이번 흡입방식으로는 폐암 부위를 확인하는데 10분 정도 밖에 걸리지 않는 것으로 나타났다. 김현구 고려대 의대 교수(흉부외과)는 “이번 기술을 폐암 절제술에 적용할 경우 정상조직을 건드리지 않고 정밀하게 수술이 가능하기 때문에 합병증을 줄이는데 도움이 될 것”이라며 “사람에 대한 실제 임상적용을 위해서는 흡입시 독성 여부에 대한 추가 연구가 필요하다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 망막변성 환자들이 사용하는 인공망막의 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 찾아냈다. 한국과학기술연구원(KIST) 바이오마이크로시스템연구단, 미국 하버드대 의대 매사추세츠종합병원 공동연구팀은 망막질환의 진행 정도에 따라 인공시각 신경신호 변화 패턴이 달라진다는 것을 확인했다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 국제전자전기엔지니어학회에서 발간하는 ‘IEEE 신경계 및 재활공학’이라고 말했다. 망막색소변성, 노인성 황반변성 같은 망막변성질환은 빛을 전기화학적 신경신호로 변환시켜주는 광수용체 세포들이 파괴되면서 실명에 이르게 되는 무서운 질병이다. 특히 고령화 사회가 되면서 노인성 황반변성 환자는 급격히 증가하고 있는 추세이다. 그렇지만 망막변성 질환은 치료약물이 존재하지 않고 망막은 수정체나 각막과 달리 복잡한 신경조직이어서 이식도 불가능하다. 망막의 광수용체 세포 뒤쪽 뇌로 신경신호를 전달하는 신경절 세포는 살아남기 때문에 안구 내에 마이크로전극을 이식해 전기적으로 자극하면 볼 수 있도록 할 수 있다. 인공망막장치는 망막변성질환으로 실명한 환자들의 시력 회복을 위한 유일한 시력회복 방법이다. 그러나 인공안구 이식환자마다 성능이 다르게 나타나는데 원인이 정확히 밝혀지지 않았다.연구팀은 유전자 편집을 통해 사람처럼 망막색소변성으로 시력을 잃은 생쥐를 만들었다. 연구팀은 실명한 생쥐와 정상 생쥐를 대상으로 각 신경세포에 동일한 전기자극을 여러 번 반복했을 때 발생하는 신경신호가 서로 얼마나 비슷한지를 분석했는데 그 결과 정상 망막에서는 신경신호가 매우 비슷해 높은 일관성을 보였지만 망막변성은 진행됨에 따라 일관성에 크게 줄어들고 불규칙해진다는 것이 확인됐다. 임매순 KIST 박사는 “이번 연구는 “좋은 품질의 인공시각을 위해서는 망막변성 진행 정도를 면밀하게 검토해 인공망막장치 이식 대상과 시기를 결정해야 한다는 것을 보여주고 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

50대 이후에 주로 발병하는 뇌졸중은 대표적인 심혈관질환이다. 뇌혈관이 막히거나 혈액을 공급받지 못해 뇌 부위가 손상되는 뇌졸중은 다양한 후유증을 남기는 질환으로 잘 알려져 있다. 국내 연구팀이 이런 뇌졸중 후유증이 발생하는 원인을 밝혀내 다양한 뇌 질환 치료 방법을 찾는데 도움을 받을 수 있을 것으로 기대되고 있다. 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단, 광주과학기술원(GIST) 의생명공학과, 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 공동연구팀은 뇌졸중이 발생하면 언어장애나 운동능력, 인지능력 저하 같은 후유증이 일어나는 메커니즘을 밝혀냈다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 8일자에 실렸다. 뇌졸중은 손상된 뇌 부위 뿐만 아니라 멀리 떨어져 있는 다른 부위에도 기능적 변화를 일으킨다. 기능해리라고 부르는 이 같은 변화는 뇌신경세포들의 활동성이 낮아지면서 뇌 대사와 기능을 떨어뜨리는 것으로 알려졌지만 정확한 발생 원인은 규명되지 않았다. 연구팀은 앞서 뇌 백질부분에서 뇌졸종우 발생하면 멀리 떨어져 있는 운동을 담당하는 뇌 부위인 운동피질 부분에 초미세 신경변성이 발생한다는 사실을 밝혀낸 바 있다. 연구팀은 신경변성 부위에서 별세포라고 부르는 뇌세포가 다른 신경세포의 활성과 대사를 억제해 기능해리를 일으킨다고 보고 백질부분에 뇌졸중을 유도한 생쥐의 뇌를 관찰했다. 별세포는 뇌에서 가장 많은 수를 차지하는 별모양의 비신경세포로 그 숫자와 크기가 증가하면 주변 신경세포에 여러 영향을 미쳐 파킨슨병, 알츠하이머, 중풍 등 다양한 뇌질환을 일으키는 것으로 알려져 있다.관찰 결과 연구팀은 뇌졸중이 발생한 생쥐의 뇌에는 멀리 떨어져 있는 운동피질에 신경세포의 활성과 대사를 억제시키는 가바라는 신경전달물질이 증가하면서 뇌 기능이 떨어진다는 것을 확인했다. 뇌졸중이 발생하면 별세포가 증가하면서 가바를 과다분비해 주변 신경세포 기능을 저하시키고 결국 기능해리를 일으킨다는 것이다. 또 연구팀은 별세포에서 가바를 생성하는 핵심효소인 마오비를 억제하는 약물을 자체 개발해 적용한 결과 기능해리 현상이 완화된다는 것을 관찰하기도 했다. 이창준 IBS 인지및사회성연구단 단장은 “이번 연구는 뇌졸중 뿐만 아니라 편두통, 뇌종양, 뇌염 같은 다양한 뇌질환에서 나타나는 기능해리 유발 원리를 규명했다는 점에 의미가 크다”라며 “별세포 조절로 다양한 신경학적 뇌질환 치료법 개발에 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2000년부터 매년 10월 초 서울 여의도에서는 서울세계불꽃축제가 열린다. 올해는 코로나19 영향으로 열리지 않을 것으로 알려졌지만 축제가 열릴 때는 일대 교통정체는 물론 발디딜틈이 없을 정도의 사람이 몰린다. 불꽃놀이는 축제나 기념일에 빠지지 않고 열린다. 미국은 7월 4일 독립기념일이 되면 곳곳에서 대규모 불꽃놀이가 벌어진다. 중국은 최대명절이라는 춘절이 되면 크고 작은 불꽃놀이가 전국에서 열리면서 그로 인한 미세먼지가 한반도에까지 심각한 영향을 미친다는 분석결과가 몇 년 전 나오기도 했다. 갖가지 화려한 색깔과 모양으로 하늘을 수놓는 불꽃놀이가 눈을 즐겁게 해줄지는 몰라도 호흡기를 비롯해 건강에는 최악의 영향을 미친다는 연구결과가 나왔다. 미국 뉴욕대 의대 환경의학교실, 컬럼비아대 지구관측연구소 공동연구팀은 화약류를 연소시켜 폭발시키는 불꽃놀이는 순간적으로 폭발하면서 각종 독성화학물질과 납, 구리 같은 중금속을 순간적으로 대기 중에 확산시켜 심각한 폐손상을 가져올 수 있다고 2일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 독성학 분야 국제학술지 ‘입자·섬유 독성학’(Particle and Fibre Toxicology Journal) 2일자에 실렸다. 미국에서는 매년 불꽃놀이 때문에 화상을 포함해 손가락이나 팔을 잃거나 시력 손상 같은 물리적 상해를 입어 병원을 찾는 사람이 1만~2만 5000명에 이르는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 미국 내에서 쉽게 구할 수 있는 불꽃놀이 표본 12종을 구해 생쥐와 사람의 폐세포를 이용해 실험했다. 연구팀은 가로, 세로, 높이 각각 1m의 스테인리스 박스(한쪽은 안쪽을 볼 수 있는 투명한 플라스틱) 안에 생쥐와 사람의 폐세포를 넣고 대규모 불꽃놀이를 할 때 발생하는 연기와 비슷한 비율의 화약연기에 20분 정도 노출시켰다. 보통 불꽃의 색깔을 내기 위해 다양한 금속가루를 사용하는데 리튬(빨간색), 나트륨(노란색), 칼륨(보라색), 구리(청록색), 칼슘(주황색), 스트론튬(짙은 빨간색) 등이 대표적이다. 불꽃놀이 때 나오는 연기에는 이들 금속가루에 열이 가해지면서 화학반응을 일으키는 것으로 알려졌다. 연구팀은 생쥐 및 세포실험 결과 화약연기에는 납, 구리와 같은 중금속 농도가 인체에 유해한 수준으로 나타났다고 밝혔다. 또 이들 중금속 입자에 노출될 경우 호흡기, 특히 폐세포의 산화속도가 급속히 증가되는 것이 관찰됐다. 세포 산화가 계속될 경우 세포가 기능을 잃고 손상되거나 괴사하게 된다. 이와 함께 연구팀은 환경보호국(EPA) 대기분석데이터를 바탕으로 매년 대규모 불꽃놀이가 벌어지는 대도시 12곳을 대상으로 1999년부터 2014년까지 대기질을 분석했다. 그 결과 매년 12월 31일과 1월 1일, 7월 4~5일에 대기 중 납, 티타늄, 스트론튬, 구리 등 독성 금속물질의 수치가 극도로 높게 나온 것을 확인했다. 특히 일부 화약에서는 다른 화약보다 인체세포에 미치는 독성의 정도나 중금속 함량이 10배 이상인 것으로 나타났다. 테리 고든 뉴욕대 의대 교수(환경독성학)는 “일반적으로 불꽃놀이라고 하면 화상 같이 폭발로 인한 부상만 생각하는 경우가 많지만 화약류의 연소로 인해 나오는 연기는 더 많은 사람에게 심각한 영향을 미칠 수 있다는 것을 이번 연구에서 보여준 것”이라고 말했다. 고든 교수는 또 “매년 짧은 시간 동안에만 화약연기에 노출된다고 생각하지만 한꺼번에 많은 양이 강도 높게 배출되기 때문에 매일 호흡하는 대기오염물질보다 독성이 훨씬 강하다”고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

카이스트 생명과학과 이승재 교수와 포스텍 생명과학과 김경태 교수 공동연구팀은 1㎜ 크기의 ‘예쁜꼬마선충’에서 수명 연장을 돕는 장수 유도 단백질 ‘VRK1’의 작동 원리를 밝혀내고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 7월 2일자에 발표했다. 동물 세포에는 에너지가 항상 일정 수준으로 유지될 수 있도록 모니터링하는 ‘AMPK’라는 효소단백질이 있다. 생쥐, 초파리, 예쁜꼬마선충 등에서 AMPK는 수명 연장을 촉진하는 것으로 알려져 있지만 정확한 작동 원리는 밝혀지지 않았다. 연구팀은 VRK1 단백질이 AMPK를 조절해 세포 공장이라고 알려진 미토콘드리아의 전자전달계 기능을 감소시켜 수명을 늘리는 것으로 확인했다. 연구팀은 AMPK를 활용해 대사질환을 치료하고 노화 속도를 늦추는 데 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난 2008년 3월 터키의 열아홉 살 여성은 간을 당장 이식해야 할 상황이었다. 적합한 장기를 기다리는 동안 독성 물질을 걸러주는 간 기능이 떨어져 혈류 공급이 안돼 뇌에까지 영향을 미칠 지경이 됐다. 병원들을 수소문했더니 아흔세 살 할머니의 간이 그나마 이식 가능한 것으로 여겨졌다. 분명 이식 기준에 부적합했지만 앞뒤 잴 겨를이 없었다. 말라탸 이노누 대학의 간이식 연구소는 수술을 단행했다. 이 여성은 목숨을 건졌고 6년 뒤 건강한 딸까지 낳았다. 딸의 첫 번째 생일에 여인은 스물여섯 살이 돼 자신의 간이 백 년이 됐음을 자축했다. 26일(현지시간) 영국 BBC의 ‘백년 인생’ 섹션은 할아버지나 할머니 몸 속에 있어야 할 장기로 건강하게 살아가는 사례가 꾸준히 늘고 있다고 전했다. 우리 장기 가운데 몇몇은 우리보다 더 오래 살아 제대로 기능하고, 몇몇은 더 빨리 수명을 다한다. 세포도 마찬가지여서 우리 몸은 물리적 생일을 세는 것보다 훨씬 복잡하다. 수명을 연구하는 이들은 나이가 생각했던 것보다 덜 중요한 역할을 하는 것처럼 보인다고 입을 모은다. 연구자들은 햇수로 따지는 나이와 생체 나이가 보이는 격차에 더 흥미를 갖는다. 나이가 들어간다는 것은 보통 인간의 몸이 전체적으로 차츰 노화된다는 것을 의미하지만 사람들은 각자 다른 속도로 노화가 진행된다. 유전적 요인, 라이프스타일, 환경 요소 등이 복합적으로 작용하며 우리의 모든 장기가 같은 속도와 규모로 나이들지는 않는다. 해서 서른여덟 살인데도 훨씬 어리게 보일 수도 있고 신장이 예순한 살처럼 움직이는 것처럼 보일 수도 있다. 팔십에 주름이 지고 머리가 빠지는 일이 대부분이지만 마흔 살처럼 심장이 마구 뛸 수도 있다. 스탠퍼드 대학 유전학과의 마이클 스나이더는 자동차에 빗댄다. “시간이 갈수록 차의 모든 기능은 떨어지는데 몇몇 부품은 다른 것보다 훨씬 빨리 닳는다. 엔진이 맛이 가 당신이 수리하면 그 다음 차체가 노쇠해지고, 그러면 당신은 또 수리하면 그만이다. 그런 식이다.” 따라서 더 오래 더 건강하게 살고 싶다면 우리 몸의 모든 부분이 똑같이 늙어가지 않는다는 사실에 더 많은 주의를 기울일 필요가 있다. 하지만 어느 장기의 생체 나이를 정확히 아는 일은 그리 간단하지 않다. 많은 온라인 정보들이 심장이나 폐 같은 장기들의 나이를 측정하는 데 도움이 되지만 장기 기능과 세포 구조와 구성, 유전적 건강도를 정확하고 상세하게 파악해야 한다. 장기 이식 데이터들은 나이 들수록 이식하면 안 좋아질 것이란 통념을 뒤집고 우리 몸의 어떤 부품들은 나이 들수록 더 좋아진다는 것을 보여준다. 예를 들어 심장과 췌장은 나이 마흔이 넘으면 안 좋아지고, 폐도 기증자가 65세를 넘길 때까지는 나이에 따른 차이점이 거의 없다. 각막은 모든 장기 가운데 저항력이 가장 강해 기증자 나이가 전혀 영향을 미치지 않는다.영국 리버풀 대학 연구진은 “각기 다른 장기들의 혈관 분포와 미세혈관 분포가 나이에 따라 어떻게 달라지느냐가 나이에 관련된 고장에 기여하는 중요한 요인이라고 생각하는 것이 논리적”이란 보고서를 내놓았다. 장기 이식 데이터들은 또 어떤 장기의 수명에 상한이란 게 존재하는지 의문을 품게 한다. 예를 들어 간은 재생 능력이 탁월한 것으로 널리 알려져 있다. 수술 등으로 간의 3분의 2를 제거해도 일년 안에 거의 원 모습이 된다. 몇몇 연구자들은 간 이식 기증자의 연령 제한을 없애는 것이 좋겠다고 제안하기도 한다. 또 다른 연구자들은 100세가 된 간을 이식받은 환자들을 선택적 그룹으로 분류해 추적 관찰하기도 한다. 어떤 장기는 또 라이프스타일에 민감하게 영향을 받는지도 모른다. 킹스칼리지 런던 노화연구소의 리처드 시오 소장은 “아주 좋은 예가 폐와 환경오염이다. 폐는 도시나 많이 오염된 환경에서 살수록 나이를 더 먹는다”고 말했다. 그는 “무얼 먹고 어떻게 먹고, 어떻게 자고 언제 자는지가 우리가 충분히 알지 못하는 다양한 방식으로 장기에 영향을 미친다”고 덧붙였다. 세포도 시간이 지나면 완전히 재생하는데 다만 정도는 각기 엄청난 차이를 드러낸다. 적혈구 세포는 정맥이나 동맥을 한바퀴 도는 데 평균 4개월이 걸리는 반면, 장(腸) 속 세포들은 며칠 만에 대체된다. 대부분의 뇌세포나 뉴런들은 나이가 들어도 대체되지 않는다. 그러나 지난해 살크 생체학연구소의 마틴 헤처가 이끄는 연구팀은 포유류에서만 뉴런이 긴 수명을 누리는 것으로 알려졌는데 생쥐의 간과 췌장에 있는 뉴런들도 더 젊은 세포들과 공존하는, 이른바 “나이 모자이크”를 한다는 사실을 파악하고 놀라워했다. 오래 된 세포들이 나이가 들면 취약해지는 것은 당연한데 뇌 밖에 존재하는 세포들이 다른 장기들에 영향을 미쳐 이를 보완한다는 가설이 가능하다는 것이다. 모든 장기는 시간이 갈수록 복원력이 떨어지지만 새로운 연구들은 어떤 장기가 먼저 망가질 것인지를 예측할 수 있다는 것을 보여준다. 지난 1월 스나이더와 저우옌유, 사라 아하디 등 스탠퍼드대학 연구진은 몸 속에 존재하는 적어도 87가지 분자와 미생물들이 나이듦의 “바이오마커” 역할을 한다는 것을 밝혀냈다. 자발적 참가자들의 마커를 분기별로 점검했더니 사람들이 각기 다른 생체 메카니즘을 통해 나이 들어 가는 것처럼 보인다고 결론내렸다. 나아가 개인들을 어떤 카테고리 “에이지오타이프(ageotype)”로 묶을 수 있다고 제안했다. 네 가지 노화 경로를 신장 기능, 간 기능, 대사질환, 면역질환으로 분류했는데 심장노화도 존재할 수 있다고 믿었다. 그들은 이렇게 사람의 에이지오타이프를 유전과 환경 요인을 더하면 나이가 먹기 훨씬 전에 파악해낼 수 있다고 스나이더는 주장했다. 이들이 옳다면 젊은이들이 나이가 들면 자신이 건강하게 지내려면 어떤 것들을 돌아봐야 하는지 미리 알 수 있게 된다는 것이다. 그는 “심장노화가 있다면 나쁜 콜레스테롤을 주시하고 심장 검진을 받아야 하며 운동해야 한다. 대사노화가 있다면 식단을 살피고 간노화가 있으면 술을 덜 마셔야 한다”고 말했다. 그러나 아직은 이런 연구는 초보 단계라 할 수 있다. 조금 더 개별 사례를 충실히 들여다봐야 한다는 것이다. 스나이더는 “모두에게 통하는(One-size-fits-all) 연구는 말이 안 된다”며 “운동과 좋은 식단이 총체적으로는 도움이 되지만 당신의 심장이나 신장이 망가진다면 조금 더 타깃이 집중된 전략이 필요할지 모른다”고 말했다.최근에는 DNA 메틸화(methylation) 연구가 유행하고 있다. 유전자 형질 발현을 조절하는 화학적 변형으로 유전자들이 라이프스타일과 환경에 어떤 영향을 받는지 파악해낼 수 있다는 것이다. DNA 메틸화의 양은 나이 들수록, 생체유전 양상이 바뀌는 데 따라 달라진다. 해서 학자들은 생체유전 시계를 개발해 유전적인 나이까지 예측할 수 있다고 믿는다. 여성들의 유방 세포를 분석했더니 노화가 우리 몸의 어떤 다른 부품보다 빠르게 진행돼 유방암을 예측할 수 있다는 연구가 진행되고 있다. 나아가 수명 연구는 생체시계를 늦추는 것뿐만 아니라 아예 되돌리는 쪽으로 나아가고 있다. 지난 3월 스탠퍼드 의과대학 연구진은 어르신들의 세포에 있는 야마나카 요소를 길러내 젊게 만드는 데 성공했다고 발표했다. 야마나카 요소는 세포를 배아 상태로 되돌리는 단백질이다. 가장 최근에는 어르신들의 건강 수명(healthspan)을 늘리는 연구에 집중하고 있다. 유니버시티 칼리지 런던의 린다 패트리지 연구팀은 라파미신(rapamycin), 메트포르민(metformin), 리튬(lithium) 약물 등이 질환이 발병할 여지와 노화에 동반하는 문제들을 늦출 만한 잠재력을 갖고 있다고 결론내렸다. 하지만 이런 개입으로 모든 노화의 수많은 증후를 되돌릴 수 있다고 보는 것은 아니다. 이 긴 기사의 결론은 이렇다. 시오 소장은 모든 것들이 긴밀히 연결돼 있다는 것이며 어떤 것의 노화는 다른 것에 영향을 미친다고 강조했다. 그는 “관절에 염증이 있으면 뇌에도, 심장에도 영향을 미친다. 모든 장기에는 제각기 다른 노화가 투영되지만 모두 내적으로 연결돼 있다”고 말했다. 임병선 기자 bsnim@seoul.co.kr 혹시 맨 앞 이노누 대학 연락처가 필요한 분이 있을지 몰라 첨부한다. 웹서핑을 했더니 외국인 환자들에게 인기가 높은 곳인 듯하다. Cuneyt Kayaalp, Department of Surgery, Turgut Ozal Medical Center, Inonu University, Malatya 44315, Turkey. Email: cuneytkayaalp@hotmail.com

임신 중 뱃속 태아는 엄마가 먹는 음식을 통해 영양분을 공급받는다. 이 때문에 많은 임산부들이 좋은 음식을 먹어 건강한 아이를 낳고 싶어한다. 임신 중에는 활동량이 줄기 때문에 자칫 임신 중 비만에 시달리는 경우도 있다. 몸매 관리를 위해 임신 중 지나친 다이어트도 아이들의 건강에 도움이 되지 않지만 임신 중 비만도 이후 산모의 당뇨나 고혈압 등 건강에 악영향을 미칠 뿐만 아니라 태어날 아이가 나중에 소아비만에 시달릴 위험도 높다. 그 밖에 임산부 비만은 여러 세대에 걸쳐 자손들이 간암에 걸릴 위험도 높인다는 연구결과가 나왔다. 중국 우한대 생명과학부, 화중과학기술대 의대 약리학부, 미국 센트럴 미시간대 의대 공동연구팀은 임신 중 비만은 여러 세대에 걸쳐 자손들의 간암 발병 확률을 높인다고 26일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 의학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 헤파톨로지’ 25일자에 실렸다. 비만은 비알콜성 지방간이나 간경화, 간암의 원인으로 꼽히고 있다. 그동안 산모의 비만이 자식세대의 간암 발병과 연관성이 있다는 것이 알려져 있기는 했지만 정확한 발병기전은 밝혀지지 않았다. 연구팀은 고지방식을 먹어 비만한 생쥐에게 간암 유도물질인 디에틸니트로사민(DEN)을 투여한 뒤 RNA 염기서열을 분석했다. 유전자와 마이크로RNA의 변화를 파악하고 세대를 거쳐 전달될 가능성이 있는지를 파악하기 위해서이다. 연구팀은 간암이 발병한 비만 생쥐들에게서는 마이크로RNA 중 하나인 ‘miR-27a-3p’가 증가한다는 것이 확인됐다. 연구팀은 비만한 임신 생쥐들의 간에서도 해당 마이크로RNA가 증가했을 뿐만 아니라 새끼와 그 자손들에게서도 종양을 억제하는 Acsl1과 Aldh2라는 두 종류의 유전자가 줄어든다는 것이 관찰됐다. 이 때문에 악성 간종양이라고도 불리는 간세포암종(hepatocellular carcinoma)이 쉽게 발생할 수 있다는 것이 확인됐다. 연구팀은 고지방식으로 한 산모의 비만은 암 유발물질에 쉽게 반응하도록 신체가 변화되고 이 같은 암 감수성이 세대에 걸쳐 전달될 뿐만 아니라 점점 누적되면서 세대가 내려갈수록 간암 발병 확률이 높아진다고 설명했다. 할머니가 임신 중 비만이었다면 그 자식보다 손자대에서 간암발병확률이 더 높아진다는 것이다. 유전자 변이가 누적되기 때문이다. 젱링 중국 우한대 생명과학부 교수는 “이번 연구결과는 모체 비만과 같은 스트레스 상황이 자손들의 비만과 대사질환에 결정적인 영향을 미칠 수 있음을 실험적으로 보여주고 있다”라며 “임산부의 혈액검사를 통해 자손의 종양 발생가능성을 예측하는 기술을 개발할 수도 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

코로나19 대확산으로 외출이 줄고 집에 머무는 시간이 길어지다보니 체중이 늘었다고 고민하는 사람들이 많다. 많은 사람들이 체중이 늘면 다이어트나 운동으로 살을 빼려는 노력을 한다. 비만은 고혈압이나 당뇨 같은 대사질환을 비롯해 각종 질병 원인이라고 지목받고 있기 때문이다. 과연 비만이 나쁘기만 한 것일까. 건강에 악영향을 미치는 나쁜 비만만 있는 것이 아니라 각종 건강지표가 정상 수준인 건강한 비만도 있다. 그동안 숨겨져 있던 건강한 비만의 비결이 국내 연구진에 의해 풀렸다. 기초과학연구원(IBS) 혈관연구단 연구팀은 혈관 생성을 촉진하는 ‘안지오포이에틴-2’라는 단백질이 대사적으로 건강한 비만을 유도하는 핵심 요소라고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 살이 찌면 혈액 내 지질수치가 높아지고 당 대사기능을 하는 간, 근육 등에 지방이 비정상적으로 축적되면 대사질환 위험이 높아진다. 반면 대사적으로 건강한 비만은 일반 비만에 비해 내장지방 축적이 적고 인슐린 저항성 수치, 혈압, 심혈관 질환 발병 위험이 낮다. 지방 축적에는 모세혈관이 관여하는 것으로 알려져 있다. 지방산 전달인자들이 모세혈관에서 나타나 모세혈관을 통해 전달돼 지방세포로 축적된다. 모세혈관이 지방 축적을 위한 지방산 전달자이면서 이동통로라는 것이다. 그렇지만 모세혈관이 어떤 방식으로 지방을 축적하는지에 대해 정확히 알려져 있지 않았다. 연구팀은 건강한 비만환자와 일반 비만환자의 혈액과 생명정보학적 데이터를 분석했다. 그 결과 안지오포이에틴-2이 건강한 비만 환자의 피하지방에서만 발견된다는 것이 확인됐다. 연구팀은 생쥐에게 안지오포이에틴-2이 비활성화되도록 하면 혈중 지방이 증가하고 인슐린 기능과 신진대사에 이상이 생기는 것이 확인됐다. 고규영 IBS 혈관연구단 단장(카이스트 의과학대학원 특훈교수)은 “이번 연구는 혈관의 대사기능을 조절해 혈액 속 지방 축적을 제한할 수 있다는 것을 보여줬다”라며 “비만, 당뇨병, 고혈압 등 대사질환 치료에 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

술을 즐겨 마시는 사람들은 간에 지방이 끼는 지방간이 생기는 경우가 많다. 그렇지만 실제로 지방간의 80% 정도는 생활습관 때문에 발생하는 비알콜성 지방간이다. 건강보험심사평가원 통계에 따르면 비알콜성 지방간으로 병원을 찾은 환자는 2015년 2만 8368명에서 지난해 9만 9616명으로 늘었다. 국내 연구진이 민간요법이나 한방에서 많이 사용하는 식물에서 비알콜성 지방간 개선에 도움이 되는 물질을 찾아내 주목받고 있다.한국식품연구원 식품기능연구본부 연구팀은 쥐오줌풀이라고 불리는 길초근 추출물이 비알콜성 지방간 개선에 효능이 있다고 17일 밝혔다. 이번 연구결과는 약학 분야 국제학술지 ‘바이오메디슨 앤 파마코테라피’에 실렸다. 지방간은 지방이 간 전체 무게의 5%를 넘는 상태로 알콜성, 비알콜성 지방간으로 나뉜다. 비알콜성 지방간 환자 중 일부는 간에 염증이 생기는 비알콜성 지방간염으로 변하고 간경화나 간암으로 진행되는 경우도 있다. 현재 지방간을 약물로 치료하는 방법은 없는 상황이다. 이에 연구팀은 한국과 일본, 대만 등에서 자라는 길초근에 주목했다. 길초근은 불면증이나 스트레스 완화에 도움이 되는 것으로 알려져 민간요법으로 많이 사용되는 여러해살이풀이다.연구팀은 생쥐에게 12주 동안 고지방식을 먹여 지방간을 일으킨 다음 길초근 추출물을 8주간 투여했다. 그 결과 길초근 추출물을 투여받은 생쥐는 그렇지 않은 생쥐에 비해 체중도 38% 정도 줄고 지방간 크기와 간지질 수치가 줄어드는 것이 확인됐다. 이는 기능이 저하되거나 불필요한 세포내 소기관을 자연적으로 분해하는 ‘오토파지’ 현상을 촉진시키기 때문으로 분석됐다. 정창화 박사는 “이번 연구는 길초근 추출물의 체중조절과 비알콜성 지방간 개선 효능과 작용원리를 처음으로 밝혀냈다는데 의미가 있다”며 “추가 연구를 통해 길초근의 인체 적용효과가 입증된다면 효과적인 치료제가 없는 비알콜성 지방간 개선에 도움이 되는 건강기능식품으로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

집에서 만들어 먹는 음식이 아닌 이상 즉석식품이나 각종 가공식품들에는 어쩔 수 없이 음식이 상하지 않게 하거나 색감을 좋게 하거나 맛을 높이기 위해 식품첨가물이 들어가기 마련이다. 인체에 무해하다고는 하지만 식품첨가물이 간접적인 경로를 통해 건강에 영향을 미칠 수도 있다. 국내 연구진이 가공식품 속 들어가는 식품첨가제가 자칫 자폐증을 유발시킬 수도 있다는 연구결과를 내놨다. 한국뇌연구원 신경회로연구그룹 연구팀은 가공식품 속 유통기한을 늘리기 위해 사용되는 식품첨가물인 프로피온산이 장내 미생물의 불균형을 유발시켜 자폐증을 유발시킬 가능성을 높인다고 11일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘몰레큘러 브레인’에 실렸다. 최근 들어 과학계에서는 장내 미생물에 대한 다양한 연구들을 하고 있다. 장은 ‘제2의 뇌’라고 불리며 장에서 흡수된 물질이 혈관을 따라 이동해 멀리 떨어진 뇌까지 영향을 줄 수 있다는 ‘장-뇌 연결축’이라는 개념이 제시되기도 했다. 연구팀은 자폐증을 앓고 있는 아이들이 과민성대장증후군 같은 장관련 질환을 앓는다는 점과 프로피온산을 투여한 쥐가 자폐 유사증상을 보인다는 기존 연구결과에 주목했다. 프로피온산(PPA)는 가공식품 속 유통기한을 늘리는데 사용되는 식품첨가물로 각종 통조림에 포함돼 있다. 연구팀은 생쥐의 신경세포(뉴런)를 배양한 뒤 PPA를 투여하고 해마 신경세포의 형태와 단백질 발현량을 관찰했다. 그 결과 세포내 불필요한 단백질과 세포소기관을 분해하는 자가포식 작용이 제대로 이뤄지지 않아 세포내 노폐물이 축적되고 결국 시냅스 형성에 중요한 역할을 하는 수상돌기 가시가 줄어들면서 뇌 발달이 더뎌진다는 것을 확인했다. 또 PPA가 투여된 세포에서는 세포외 신호조절 효소 경로가 과도하게 활성화된다는 것도 관찰했다.결국 식품첨가물로 사용되는 프로피온산이 체내에 과도하게 유입될 경우 장내 세균의 종류와 숫자에 영향을 미치고 이것이 신경세포에까지 영향을 미쳐 뇌발달이 한창인 아동에게 영향을 미쳐 자폐유사증상을 유발할 수 있다는 설명이다. 문지영 박사는 “이번 연구는 장내 미생물이 뇌에 미치는 여러 영향 중 하나를 밝혀낸 것으로 프로피온산이 뇌에 미치는 영향을 파악함으로써 관련 질환 치료에도 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

일본팀, 클로자핀 N옥사이드 주입·관찰48시간 Q뉴런 활성화, 동면상태와 유사美팀, 하루 음식 안 주고 신진대사 낮춰생쥐 신경회로서 Q뉴런의 활성화 확인“장기 동면상태에선 이식 장기 손상 막고발병 후 조직 손상 최소화 등 이익 크다” SF영화 역사상 최고의 걸작으로 꼽히는 ‘2001 스페이스 오디세이’(1968)에서 시작해 ‘멜 깁슨의 사랑이야기’(1992), 실베스터 스탤론 주연의 ‘데몰리션맨’(1993), ‘바닐라 스카이’(2001), 에일리언 시리즈, 그리고 2016년 말 개봉한 ‘패신저스’까지 공통점은 뭘까. ‘냉동인간’ 혹은 ‘인공동면’(冬眠)을 소재로 하고 있다는 점이다. SF에서는 수십~수백 광년이 떨어진 곳까지 우주여행을 하거나 불치병에 걸려 과학기술이 더 발전한 먼 미래에 깨어나 치료받기 위한 소재로 쓰인다. 그렇지만 SF에서는 전혀 다른 원리를 갖고 있는 냉동인간과 인공동면을 혼동해 사용하는 경우가 많다. 겨울잠이라고 불리는 동면은 에너지를 아끼기 위한 것이 주요 목적이고 냉동인간은 특정 목적 때문에 생체조직이 상하지 않도록 특수 처리한 상태에서 초저온으로 냉동시켜 장기 보존하는 것이다. 냉동인간 기술을 활용해 사업을 하는 기업들이 전 세계적으로 서너곳이 있지만 냉동만 가능할 뿐 조직 손상 없이 해동시키는 방법은 아직 알고 있지 못하다. 인공동면이나 냉동인간 기술이 성공한 사례는 없다는 말이다. 그렇지만 과학계에서는 냉동보존 기술의 첫 단계로 곰이나 개구리 등 겨울잠 자는 동물들의 동면 원리를 알아내기 위해 끊임없이 노력하고 있다. 이런 가운데 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 6월 11일자에는 설치류를 대상으로 동면과 비슷한 상태를 유발시킬 수 있는 신경세포 회로를 발견했다는 연구 결과 2편이 실려 주목받고 있다.사람은 추운 곳에 오래 노출될 경우 저체온증으로 서서히 의식을 잃고 사망하는 경우가 많다. 그렇지만 겨울잠을 자는 동물들은 날씨가 추워져 먹을 것을 구하기 어려워지면 에너지 소비를 낮춰 체온을 떨어뜨리고 심장도 거의 움직이지 않는 상태로 한철을 보내게 된다. 많은 과학자들이 동면은 뇌 시상하부의 ‘시각교차전(前)구역’이라는 부위에서 온도조절 작용 때문이라고 추측했을 뿐 정확한 메커니즘은 밝혀내지 못한 상태였다. 일본 쓰쿠바대 의대, 국제통합수면의학연구소, 이화학연구소(리켄) 망막재생연구소, 리켄 세포기능역학연구소, 니가타대 뇌연구소, 쓰쿠바 고등연구협회 공동연구팀은 생쥐에게 ‘클로자핀 N옥사이드’라는 화학물질을 주입한 결과 뇌 시상하부에 있는 Q뉴런이라는 지금까지 잘 알려지지 않은 부분이 활성화되면서 48시간 이상 동면 상태와 비슷하게 신진대사 활동이 느려지고 체온이 떨어지는 것을 확인했다. 또 광유전학 기술로 Q뉴런을 자극할 경우에도 동면 상태가 유도되는 것을 관찰했다. 유도동면에서 깨어난 뒤 생쥐들에게서 이상행동이나 조직이나 장기손상은 관찰되지 않았다고 연구팀은 밝혔다. 미국 하버드대 의대 신경생물학과, 신경과학부, 영상·데이터분석센터, 베스 이스라엘 디코니스 의료센터(BIDMC) 내분비·당뇨·대사질환과, 샌디에이고 소재 의료기업 뉴로포토메트릭스 공동연구팀은 일본 연구팀처럼 약물을 주입하는 대신 24시간 동안 음식과 물을 주지 않아 신진대사 활동을 낮춘 뒤 생쥐의 신경회로를 관찰한 결과 역시 Q뉴런이 활성화된다는 사실을 확인했다.이번 연구를 주도한 신경생물학 분야의 세계적 권위자 마이클 그린버그 하버드대 의대 교수는 “인간에게 장기적인 동면 상태를 유도하는 것은 이식을 위해 장기를 손상 없이 보존할 수 있게 해주거나 질병 발생 후 조직손상을 최소화시키는 등 잠재적으로 의학적 이점이 큰 기술”이라며 “이번 연구는 신경회로 자극을 통해 인공동면 유도 가능성을 보여 줬다는 데 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

올 초 코로나19가 확산되기 시작할 무렵 많은 사람들은 날씨가 더워지면 기세가 꺾일 것이라고 기대했었습니다. 코로나19는 그런 기대감은 헛된 것이라고 비웃듯 더운 중동이나 아프리카에서도 무서운 속도로 퍼지고 6월 시작과 함께 폭염이 찾아온 국내에서도 사라질 기미는 안 보입니다. 오히려 더운 날씨 때문에 마스크 착용 같은 개인 방역이 느슨해지면서 더 확산되고 있는 분위기입니다. 결국 코로나19의 유일한 해결책은 예방백신과 치료제 개발입니다. 백신은 특정 감염병에 대해 인공적으로 면역을 얻기 위해 병원균을 약화시키거나 죽인 뒤 적당한 생물학적, 화학적 처리를 통해 만든 약물입니다. 백신의 연구개발 기간은 상당히 길어 사람들에게 사용되기까지는 오랜 시간이 걸립니다. 게다가 대부분의 백신은 ‘콜드 체인’이라는 시스템을 통해 차갑게 유지돼야 합니다. 신선식품처럼 2~8도에서 냉장보관되지 않으면 변질하거나 백신 단백질이 분해돼 쓸모없어집니다. 기온이 높거나 냉장 시설이 갖춰지지 않은 저개발국가에서 백신의 효과가 떨어지는 이유입니다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 이런 이유로 생산된 백신의 약 50%가 사용 전에 폐기되고 있을 뿐만 아니라 같은 이유로 2018년 기준 전 세계 영유아 1940만명이 백신접종을 받지 못해 사망하거나 장애를 겪게 됐다고 합니다. 그런데 영국 배스대 화학과, 보건과학부, 생물·생화학과, 화학공학과, 케임브리지대 생화학과, 뉴캐슬대 의대, 프랑스 유럽싱크로트론연구시설(ESRF), 미국 퍼듀대 약학부 공동연구팀은 인체에 무해한 무기물질을 이용해 100도까지 가열하거나 상온에서 최대 3년까지 보관해도 약효가 안 떨어지는 ‘백신 내열성 기술’을 개발했다고 10일 밝혔습니다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 6월 9일자에 실렸습니다. 이번에 개발된 기술은 백신 단백질을 인체에 무해하고 온도 저항성을 가진 무기물질 ‘실리카’로 코팅하는 것입니다. 연구팀은 ‘엔실리케이션’이라고 부르는 이 방법을 현재 사용되고 있는 파상풍 백신에 적용했습니다. 연구팀은 영국 배스에서 약 482㎞ 떨어져 있는 뉴캐슬까지 엔실리케이션 처리한 파상풍 백신과 일반 파상풍 백신을 보통우편으로 보냈습니다. 백신은 실온에 노출된 상태로 이틀이 걸려 배송됐습니다. 뉴캐슬대 의대 연구진은 이들 파상풍 백신을 받아 생쥐에게 주사하고서 관찰했습니다. 엔실리케이션 백신을 접종받은 생쥐에게서는 면역반응이 나타났지만 일반 백신을 접종받은 생쥐에게서는 면역반응이 형성되지 않았다고 합니다. 연구팀은 디프테리아와 백일해 백신을 대상으로도 추가 엔실리케이션 실험을 하고 이후 여러 백신에도 적용할 예정이라고 밝혔습니다. 엔실리케이션 기술은 열대 지역에 몰려 있는 저소득 국가에서도 백신을 안전하게 사용할 수 있게 만들어 많은 질병을 정복할 수 있게 해줄 것으로 보입니다. 역사학자 아널드 토인비는 ‘역사의 연구’에서 “역사는 도전과 응전을 통해 발전해 왔다”고 했습니다. 이는 질병과의 전쟁에도 적용될 것입니다. 역사를 살펴보면 예상치 못한 신종 감염병들이 인류 생존을 위협하기도 했지만 결국 감염병을 극복하는 방법을 찾아냈습니다. 이번 코로나19와의 전쟁에서도 반드시 인류는 그 해결책을 찾아내 이길 것입니다. edmondy@seoul.co.kr

미 보스턴 아동병원 연구진, 저널 ‘네이처’에 논문 미국에서 털은 물론 신경세포 등을 갖춘 온전한 피부 조직을 배양하는 데 성공해 관심을 모으고 있다. 미국 보스턴 아동병원 과학자들이 마침내 털이 나는 온전한 피부 조직을 오르가노이드(organoids)에서 배양하는 데 성공했다. 오르가노이드는 유도만능줄기세포에서 배양한 소형 유사 장기나 조직을 말한다. 관련 논문은 6일 권위 있는 과학 저널 ‘네이처’에 실렸다. ‘과학계 난제’ 피부세포 배양…모낭·신경에 근육·지방도 형성 온전한 피부 세포 배양은 그 동안 과학계의 난제 중 하나였다. 피부 세포는 단순히 살갗 조직뿐만 아니라 모낭과 신경, 지방 등 여러 소기관이 있어야 체온 조절, 촉각 등의 기능을 온전히 수행할 수 있기 때문이다. 이러한 소기관이 없는 피부는 이식에 성공하더라도 일단 외관적으로도 문제가 되기 때문이다. 여러 소기관을 갖추고 제대로 된 기능을 갖춘 피부 세포를 배양하는 연구에 전 세계의 과학자들과 제약회사 등이 40년 넘게 도전했지만 아직 성공한 연구 사례가 없었다. 이번 연구를 주도한 카를 쾰러 박사는 “진피층과 상피층을 동시에 길러내는 배양법을 발견했다”면서 “두 피부층이 오르가노이드에서 서로 신호를 주고받으며 모낭, 지방세포, 신경세포 등이 형성됐다”라고 설명했다.연구팀은 2018년 생쥐의 줄기세포에서 털이 나는 피부 조직을 만드는 데 성공한 바 있다. 이번 연구는 성인의 피부에서 떼어낸 세포를 배아세포로 역분화시켜 유도만능줄기세포를 만드는 것에서 시작했다. 이것으로 길러낸 오르가노이드에서 진피와 상피가 함께 발달했고, 70일이 지나자 모낭이 싹트기 시작했다. 오르가노이드는 또한 촉각을 전달하는 신경뿐 아니라 피부 근육이나 지방과 비슷한 것도 형성했다. 최근 연구에서 피부의 지방은 상처 회복에 중요한 역할을 하는 것으로 보고됐다. 촉각 세포로 불리는 ‘메르켈 세포(Merkel cell)’도 오르가노이드에 생겼다. 표피 기저층의 예민한 부위에 존재하는 이 세포는 피부암의 일종인 ‘메르켈 세포암’과 관련이 있다. 이 세포 배양 기술이 암 치료 연구에도 활용될 수 있다는 뜻이다. 연구팀은 생쥐 모델에 이 기술을 시험해 상당히 고무적인 결과를 얻었다. “모낭은 무제한 만들 수 있다”… 문제는 ‘비용과 시간’ 그러나 이 기술을 탈모 치료에 적용하는 것에 대해선 신중한 입장을 보인다. 쾰러 박사는 “이식용 모낭을 거의 무제한으로 생산할 수 있는 기술을 갖췄다”면서도 “하지만 면역 거부 반응을 피해 개인 맞춤형 모낭을 만들려면 1년 이상이 걸릴 것으로 보이고 비용도 상상을 뛰어넘을 것”이라고 강조했다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

“Today Apple is going to reinvent the phone.”(오늘 애플은 전화기를 재발명할 것입니다.) 2007년 1월 미국 샌프란시스코에서 열린 ‘맥월드 콘퍼런스·엑스포’ 기조연설자로 나선 애플 CEO 스티브 잡스는 검은색 터틀넥 셔츠, 청바지, 운동화 차림으로 사람들 앞에서 이렇게 선언했습니다. 잡스의 선언 뒤 등장한 스마트폰은 더이상 통화나 문자만 하는 장치가 아니게 됐습니다. 애플의 아이폰은 휴대전화 개념과 시장 판도를 바꿔버렸습니다. 터치스크린 기능을 탑재하고 통화뿐만 아니라 음악을 내려받아 들을 수 있고 인터넷 검색까지 할 수 있는 아이폰을 처음 손에 쥐었을 때의 놀라움은 아직도 생생합니다. 스마트폰이 등장한 지 불과 13년밖에 안 됐지만 이제는 전 세계 성인 누구나 1대씩은 가지고 있을 정도로 대중화됐습니다. 물론 스마트폰의 과다 사용 때문에 나타나는 스마트폰 중독 같은 부작용이 사회적 문제가 되고 있기도 합니다. 스마트폰 화면에서 나오는 블루라이트(청색광) 때문에 생기는 건강 문제도 있습니다. 스마트폰 화면뿐만 아니라 컴퓨터, 태블릿PC 등 전자기기 디스플레이에서 방출되는 청색광에 오래 노출되면 안구건조증이 생기고 심할 경우 망막이나 수정체가 손상될 수도 있다고 합니다. 중국 중국과학기술대학 의대 뇌기능 및 질환연구소, 제1부속병원 안(眼)연구센터, 허베이대 생물·식품·환경학부, 쿤밍동물연구소 동물모델·인간질병메커니즘연구소, 안후이대 의대 기초의과학부, 상하이 고등뇌과학연구소, 줄기세포 및 재생연구소 공동연구팀은 밤에 2시간 이상 청색광에 지속적으로 노출될 경우 우울증에 빠지기 쉽다고 3일 밝혔습니다. 이번 연구 결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지인 ‘네이처 뉴로사이언스’ 2일자에 실렸습니다. 연구팀은 사람으로 치면 성인에 해당되는 생후 2~4개월 된 생쥐 20마리를 대상으로 오전 8시부터 오후 8시까지는 깨어 있고 나머지 시간은 잠을 자도록 훈련을 시켰습니다. 연구팀은 이 중 10마리는 3주 동안 잠들기 전 두 시간 동안 450㎚ 파장의 청색광에 노출시켜 깨어 있는 시간이 14시간이 되도록 했습니다. 나머지 10마리는 청색광에 노출시키지 않고 낮과 밤이 12시간씩 균형을 이루도록 했습니다. 청색광에 지속적으로 노출된 생쥐들은 일반 생쥐에 비해 미로나 밀폐된 공간에서 빠져나오는 탈출행동이 감소하고 설탕물이나 당분 함유 음식도 선호하지 않고 움직임이 줄어드는 등 전형적인 우울 증상이 늘어나는 것으로 확인됐습니다. 연구팀은 생쥐들이 청색광으로 인한 우울증에서 빠져나오는 데는 청색광에 전혀 노출되지 않는 상태가 3주 이상 이어져야 한다는 것도 확인했습니다. 어두운 밤, 인공 조명은 망막의 특정 유형 광수용체와 측좌핵 같은 뇌 부위와의 연결을 차단시키기 때문이라고 연구팀은 해석했습니다. 이불 속에 들어가 잠들기 전 ‘잠깐만’이라고 스마트폰을 만지작대다 보면 1~2시간은 금세 지나가는 경험을 누구나 했을 것입니다. 잠들기 어렵다고 스마트폰을 들었다가는 불면증은 물론 우울증까지 올 수 있으니 자제할 필요가 있을 것 같습니다. edmondy@seoul.co.kr

고령화 사회로 빠르게 진입하면서 각종 만성질환과 퇴행성질환이 늘어나고 있다. 특히 관절염은 45세 이상 성인에게서 나타나는 가장 흔한 만성질환으로 알려져 있다. 최근에는 20~30대 젊은 층에서도 관절염으로 고생하는 이들이 나오고 있다. 이 같은 상황에서 국내 연구진이 치료가 쉽지 않은 관절염을 회복시킬 수 있는 유전자를 발견해 주목받고 있다. 가톨릭대 의과대, 서울대, 한국생명공학연구원 공동연구팀은 관절염 회복을 돕는 유전자 3개를 발견했다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초의학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 클리니컬 인베스티게이션’에 실렸다. 뼈와 뼈가 만나는 관절부위에 여러 원인으로 손상되거나 염증이 발생하는 관절염은 상태가 악화됐다가 호전되기를 반복하고 치료가 쉽지 않다. 과학계에서는 관절염을 포함해 염증 악화의 원인인 자가면역반응을 억제하는 약물에 대한 연구가 활발하다. 그렇지만 염증 치료제는 정상적인 면역체계에도 손상을 입히는 경우가 발생해 바이러스 감염에 쉽게 노출되는 부작용도 있었다. 연구팀은 류머티스 관절염을 앓은 뒤 자연치유된 생쥐의 관절조직을 채취해 3만개 이상의 유전체를 RNA서열분석해 관절염 증상에 영향을 미치는 85개의 후보 유전자를 선별해 냈다. 이들 후보 유전자를 대상으로 면역학적 실험을 실시한 결과 그동안 관절염과 연관성이 알려지지 않았던 인테그린(Itgb1), 알피에스-3(RPS3), 이와츠(Ywhaz)라는 핵심유전자 3개를 최종 찾아냈다. 이들 3개 유전자는 관절조직과 염증억제에 관여하는 조절T세포라는 면역세포에서 나타나 항염물질을 만들어 내면서 관절염 회복에 관여한다는 것을 연구팀은 확인했다. 이들 3종의 유전자는 병든 면역세포에 작용해 염증성 사이토카인 생성을 억제하고 질병을 자연적으로 회복시키는 것으로 분석됐다. 특히 이와츠 유전자는 류머티스 관절염을 앓는 생쥐 관절에 주사하면 증상과 통증이 눈에 띄게 줄어드는 것으로 확인됐다. 연구팀은 65명의 류머티스 관절염 환자의 소변을 분석한 결과 치료제에 쉽게 반응하는 환자들은 항류머티스 약물을 투여하면 이와츠 농도가 늘어났지만 약물 투여에도 이와츠 농도가 늘어나지 않고 오히려 감소하는 것이 관찰됐다. 이에 연구팀은 이와츠 유전자로 부작용이 적은 치료제를 만들거나 간단한 피검사나 소변검사로 관절염 치료를 미리 예측할 수 있는 바이오마커로 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 김완욱 가톨릭대 의대 교수는 “이번 연구는 관절염이 인체 내에서 어떻게 자연치유될 수 있는지를 보여주는 첫 사례라는 의미가 크다”라며 “관절을 보호하고 회복시키는 핵심적인 자연치유물질을 발굴했을 뿐만 아니라 이번에 발굴된 유전자 중 하나는 간단한 혈액검사나 소변검사를 통해 관절염 회복을 사전에 예측할 수도 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국식품연구원(원장 박동준) 식품기능연구본부 최상윤 박사팀은 옥수수 수염 추출물이 과도한 당 섭취로 인한 체내 당 독소 축적을 막아 준다는 것을 확인하고 이를 이용한 기능성식품 소재를 개발했다고 27일 밝혔다. 당을 과도하게 섭취할 경우 독성유발물질인 메틸글리옥살이 과도하게 만들어져 혈관손상, 피부염증, 인슐린저항성 등이 발생한다. 연구팀은 옥수수 수염 추출물은 메틸글리옥살의 과잉 축적을 억제할 수 있는 ‘글리옥살레이즈-1’이라는 효소를 활성화시킨다는 사실을 확인했다. 당을 과잉 섭취시킨 생쥐에게 옥수수 수염 추출물을 6주간 섭취시켰을 때 신장과 혈액 속에서 글리옥살레이즈-1 활성이 증가하면서 메틸글리옥살 농도는 줄어드는 것이 관찰됐다. 연구팀은 이번 연구 결과를 바탕으로 옥수수 수염 추출물에 대한 특허를 출원했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 뇌의 도파민 특정 유전자 스위치가 켜지면 약물 중독에 쉽게 빠지게 된다는 사실을 밝혀냈다. 포스텍 생명과학부, 한국뇌연구원, 대구경북과학기술원(DGIST), 미국 마운트시나이 아이칸의대 신경과학과, 존스홉킨스대 심리·뇌과학과, 존스홉킨스대 의대 신경과학연구소 공동연구팀은 코카인 같은 약물 중독에 신경세포의 특정 도파민 수용체가 중요한 역할을 한다고 26일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘생물 정신의학’에 실렸다. 약물 중독은 특정 약물을 강박적으로 찾고 사용하는 행동을 보이는 정신질환으로 치료가 어렵고 오랜 시간이 지난 뒤에도 재발 가능성이 높다. 특히 마약류 같은 중독성 약물은 뇌의 보상회로 속 도파민 농도를 증가시키고 도파민 수용체를 활성화시켜 쉽게 중독을 일으키는 것으로 알려져 있다. 문제는 중독에 유독 쉽게 빠지는 사람이 있는데 이런 현상에 대한 정확한 신경생물학적 메커니즘은 아직 밝혀지지 않은 상태이다. 연구팀은 생쥐들을 이용해 코카인을 스스로 투여할 수 있는 장치에 넣은 뒤 전기생리학적, 광유전학 기법으로 실험을 실시했다. 그 결과 중독에 취약한 생쥐들은 일반 생쥐들과 2909개의 유전자가 차이를 보인다는 사실을 확인했다. 중독 취약 생쥐들은 기분과 감정을 조절하는 영역인 대뇌 보상회로 중격의지핵에 있는 콜린성 뉴런이라는 신경세포에서 ‘DRD2’라는 유전자가 과도하게 발현되는 것으로 관찰됐다. 콜린성 뉴런에서 DRD2가 쉽게 켜지고 발현량도 급증하는 생쥐는 똑같은 코카인에 노출되더라도 쉽게 중독된다는 설명이다. 구자욱 한국뇌연구원 박사는 “이번 연구는 뇌 중격의지핵 신경세포 중 1~2% 정도에 불과한 콜린성 중간뉴런의 도파민 신호전달체계가 중독 행동에 중요한 역할을 한다는 점을 밝혀냈다는데 의미가 크다”라며 “추가 연구를 통해 약물 중독 환자에 대한 새로운 치료전략을 제시할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

당뇨환자들은 매일 혈당 수치를 확인하기 위해 손가락 끝을 바늘로 찔러 혈액을 채취한다. 혈액 한 방울이라고는 하지만 바늘이 피부를 뚫고 들어가는 통증을 매일 겪는 불편함이 있다. 국내 연구진이 혈액 대신 눈물로 간단히 혈당 검사를 할 수 있는 방법을 개발해 주목받고 있다. 정의헌 광주과학기술원(GIST) 의공학과 교수와 이동윤 한양대 생명공학과 교수 공동연구팀은 포도당 농도에 따라 색깔이 달라지는 나노입자를 이용한 혈당 검사 콘택트렌즈 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’에 실렸다. 현재 당뇨환자들이 사용하는 혈당측정기는 손가락 끝에서 혈액 한 방울로 혈당을 검사하는 방식인데 주사기로 혈액을 뽑는 방법보다 단순하고 간편해졌지만 여전히 바늘을 사용하기 때문에 통증과 바늘에 대한 거부감으로 당뇨 관리가 쉽지 않다는 문제가 있다. 연구팀은 눈물 속 포도당과 혈액 속 포도당 농도는 매우 밀접한 관계가 있다는데 착안했다. 연구팀은 포도당 농도에 따라 가시광선 내 반사광이 달라지는 나노입자와 포도당 산화효소를 이용해 콘택트렌즈를 만들었다. 연구팀은 다양한 농도의 포도당 용액을 만들어 용액과 반응한 콘택트렌즈의 색깔 변화를 분석함으로써 눈물 내 포도당 농도 예측 모델을 만들었다. 연구팀은 당뇨를 유발시킨 생쥐로 이번에 개발한 당뇨 측정 콘택트렌즈를 실험했다. 그 결과 혈액을 채취하지 않고 당뇨 측정 콘택트렌즈만으로도 혈당을 정확하게 예측할 수 있다는 것을 확인했다. 정의헌 GIST 교수는 “이번 연구결과는 주사바늘로 피부를 뚫는 침습적 방법 대신 광학기술로 눈물 속 포도당 농도를 측정해 혈당을 비교적 정확하게 예측함으로써 환자의 불편함을 줄일 수 있게 됐다는데 의미가 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

정신없이 바쁜 일상, 뇌에서 받아들이기 어려울 정도로 쏟아져 나오는 각종 정보들로 현대인들은 스트레스 상황에 항상 노출돼 있다. 최근에는 코로나19 사태가 장기화되면서 ‘코로나 블루’(코로나 우울증)를 호소하는 목소리도 많아지고 있다. 스트레스가 심해지면 불안, 우울, 강박 증상 등이 나타나는 경우도 많은데 극심한 스트레스, 특히 외상성 스트레스는 뇌의 구조 자체를 바꿔 공격성을 높이고 분노조절장애에 시달리게 만들 수 있다는 연구결과가 나왔다. 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립정신건강연구소(NIMH), 국립의과학연구소(NIGMS), 국립당뇨·소화기·신장병연구소(NIDDKD), 군의관의과대, 미네소타대 신경행동발달연구센터 공동연구팀은 외상성 스트레스가 공격성을 높이고 분노조절장애를 가져올 수 있다고 21일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 뇌과학분야 국제학술지 ‘저널 오브 뉴로사이언스’ 20일자에 실렸다. 트라우마라고도 부르는 외상성 스트레스는 충격적인 사건이나 자연재해으로 인해 자신이나 타인에 대한 물리적 위협을 경험하거나 목격한 다음 겪게 되는 심리적 외상을 말한다. 많은 사람들이 트라우마는 자신과 상관없는 일로 생각하지만 살다보면 크고 작은 외상성 스트레스를 겪게 된다. 직장이나 학교에서 경험이나 믿고 있던 지인에게서 배신, 가까운 사람의 질병 등 다양한 요인이 트라우마를 남기는 경우가 많다. 외상성 스트레스를 받게 되면 신체적, 심리적 변화가 나타나는데 지금까지는 단순히 충격적인 사건의 후유증 때문으로 인식돼 왔다. 그런데 연구팀은 외상성 스트레스는 감정과 사회적 행동에 관여하는 편도체 자체에 변형을 일으키고 편도체와 뇌의 다른 부위가 연결된 두 개의 통로에 변화를 유발시킨다는 것을 생쥐실험으로 확인했다.연구팀은 수컷 생쥐들을 좁은 공간에 여러 마리를 넣어놓는다든지 음식 주는 시간과 양을 불규칙하게 하는 등 스트레스를 준 뒤 뇌를 관찰했다. 그 결과 스트레스를 받은 생쥐는 그렇지 않은 생쥐에 비해 편도체와 편도체 회로가 달라지고 다른 생쥐들에 대한 공격성이 더 늘어난 것이 확인됐다. 연구팀은 빛을 이용해 뇌 심부를 자극하고 편도체 회로 한 쪽이 활성화되는 것을 억제하고 차단한 결과 공격적인 행동을 줄이는데도 성공했다. 연구팀은 과도한 스트레스로 인해 공격성이 증가하거나 분노조절장애를 겪는 사람에게도 이 같은 뇌심부 자극을 적용해 같은 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 연구를 이끈 NIMH 시냅스발달·가소성연구분과의 제이콥 노드먼 박사는 “이번 연구는 개체들이 견뎌낼 수 있는 수준을 넘어서는 과도한 스트레스는 우울감 뿐만 아니라 공격성까지 자극해 개인적으로나 사회적으로 문제가 될 수 있다는 것을 보여주고 있다”라며 “뇌의 깊은 부분을 자극함으로써 스트레스로 인해 자극되는 뇌 경로를 차단한다면 공격성이나 시도 때도 없이 터져나오는 분노를 줄일 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr