경자년(庚子年) 흰쥐의 해가 밝았다. 12년마다 돌아오는 쥐의 해 중에서도 올해가 특별히 흰쥐의 해로 불리는 까닭은 육십갑자를 이루는 10간(干) 중 경(庚)과 신(辛)이 백색을 상징하기 때문이다. 흰쥐는 다른 쥐들보다 지혜롭고, 생존 적응력이 뛰어나 뭇 쥐의 우두머리로 꼽힌다. 쥐는 12지(支)의 첫 번째 자리를 차지한다. 쥐가 열두 동물 가운데 맨 앞자리에 놓인 연유로는 여러 이야기가 전해진다. 그중 발가락 개수를 기준으로 삼았다는 설이 유력하다. 음양 사상에 따라 홀수 발가락과 짝수 발가락을 가진 동물이 번갈아 나오도록 배치했는데 쥐는 앞발가락이 4개, 뒷발가락이 5개로 음양을 겸비한 유일한 동물이어서 가장 앞에 서게 됐다는 얘기다. 하지만 어릴 적 들었던 다음과 같은 민간 설화가 기실 더 친숙하다. ‘옛날옛적 옥황상제가 하늘의 문에 빨리 도착하는 동물 순으로 지위를 주고자 경주를 벌였다. 소는 경주에서 우승하기 위해 열심히 훈련했다. 그러나 몸집이 작은 쥐는 정정당당한 경쟁으로는 소를 이길 수 없다고 판단해 꾀를 냈다. 경기 당일 소의 등에 몰래 올라탄 쥐는 소가 결승선에 다다르기 직전 재빨리 뛰어내려 1등을 차지했다.’ 영민하고 민첩한 쥐의 긍정적인 이미지를 보여 주는 설화와 기록은 이외에도 여럿이다. ‘삼국사기’에는 쥐 8000마리가 평양을 향해서 갔다는 기록과 눈이 내리지 않았다는 점을 적시해 다음해의 흉년을 미리 암시하는 쥐의 예지력을 칭송했다. ‘쥐가 배에 없으면 침몰한다’, ‘쥐가 천장에서 소란을 피우면 집안에 좋지 않은 일이 있다’는 속설 등은 위험을 감지하는 쥐의 남다른 능력을 잘 보여 준다. 함경도에서 전승되는 서사 무가 ‘창세가’에는 쥐가 사람보다도 뛰어난 지혜를 갖춘 동물로 등장한다.먹이를 찾아 쉴 새 없이 움직이는 쥐의 습성은 부와 번영을 상징하는 근거로 제시된다. 부지런하고 준비성이 철저하기 때문에 ‘쥐띠는 굶어 죽지는 않는다’는 말도 있다. 번식력과 생존력이 탁월한 쥐는 다산과 풍요의 아이콘으로 통한다. 임신기간이 21일 정도로 짧아 1년에 6~7번 출산하고, 한 번에 6~9마리의 새끼를 낳는다. 지혜롭고, 근면하고, 예지력까지 갖춘 덕에 열두 동물 중에서 유일하게 ‘서생원’이라는 관직까지 받았지만 실제로 쥐는 대대로 우리 실생활에서 환대보다는 홀대받는 존재였다. 동서고금을 막론하고 사람들에게 병을 옮기고, 곡식을 축내고, 책이나 가구를 갉아먹는 등 인류에 끼친 피해가 너무 큰 탓이다. 쥐의 몸에 기생하는 벼룩이 옮기는 흑사병은 14세기 유럽 인구의 3분의1을 죽음으로 내몰 정도로 치명적인 전염병이었다. 쥐를 간신이나 수탈자, 혹은 도둑으로 묘사하는 속담이나 설화가 많은 것도 이 때문이다. ‘옹고집전’은 사람의 손톱과 발톱을 먹은 쥐가 사람으로 둔갑해 주변인을 괴롭히는 오싹한 내용을 담고 있다. 다산 정약용은 ‘들쥐는 구멍 파서 어린 낟알 숨겨 두고/ 집쥐는 온갖 물건 안 훔치는 것이 없어/ 백성들은 쥐등쌀에 나날이 초췌해 가고/ 기름 말라 피 말라 피골까지 말랐다네’라고 한탄했다. 왜소하고, 소란스러운 쥐의 특징을 부정적인 의미로 사용하는 속담은 차고 넘친다. ‘쥐꼬리만 하다’, ‘쥐뿔도 없다’, ‘태산명동 서일필’(큰 산이 떠나갈 듯하더니 쥐 한마리) 등이 대표적이다.쥐를 박멸하기 위한 인류의 전쟁은 역사가 깊다. 1809년 빙허각 이씨가 가정살림을 기록한 ‘규합총서’에도 ‘정월 첫 진일과 매달 경인, 임진일과 북단일에 쥐구멍을 막으면 다시는 안 뚫는다’처럼 쥐를 없애는 여러 가지 속신이 담겨 있다. 1970년대에는 쥐꼬리 하나당 연필 한 자루를 나눠주며 대대적인 쥐잡기 운동을 펼치기도 했다. 그럼에도 전 세계 역사에서 쥐가 박멸된 적은 한 번도 없다. 쓰레기가 늘어나고, 기후온난화 등 도시 환경이 변화하면서 미국 뉴욕, 프랑스 파리, 일본 도쿄 등 대도시를 중심으로 오히려 쥐의 개체수가 급증하는 추세다. 그렇다고 쥐가 인간에게 피해만 끼치는 건 아니다. 인간의 노화나 질병 치료, 신약 개발에 쥐 실험은 필수적이다. 스스로를 희생해 인간의 삶에 기여하는 이타적인 존재가 바로 쥐다. 생쥐가 실험 대상으로 처음 등장한 건 1650년이다. 이후 1800년대 중반부터 과학자들이 실험동물로 쥐를 본격 사육하기 시작했다. 최근 고령화가 급속히 진전되면서 고령실험쥐에 대한 요구도 커지고 있다.실생활에선 쥐가 혐오와 척결의 대상이지만 문화예술 분야에선 꾀 많고, 귀여운 캐릭터로 자주 등장한다. 고양이 톰을 골탕 먹이는 생쥐 제리처럼 말이다. 월트 디즈니를 대표하는 만화주인공 미키마우스도 1928년 탄생 이후 여전히 큰 인기를 누리고 있다. 그뿐인가. 영어로 쥐를 뜻하는 ‘마우스’(mouse)는 컴퓨터 보급이 대중화되면서 현대인의 필수품이 된 지 오래다. 쥐는 최초의 포유류로, 약 3600만년 전 지구상에 나타난 것으로 추정된다. 인간과 쥐의 인연은 농업이 시작된 2만 3000년 전으로 거슬러 올라간다. 그로부터 지금까지 인류에게 쥐는 애증의 대상이자 불가근불가원의 관계다. 쥐가 인류에게 미치는 해악을 최소화하면서 평화롭게 공존할 방법은 없는 걸까. 이순녀 선임기자 coral@seoul.co.kr <참고 자료> -김종대 중앙대 교수, ‘쥐, 근면함과 예지력을 갖춘 동물’ -김재호 과학칼럼니스트, ‘최초의 포유류 쥐: 먹이 대신 탐험을 즐기다’

연말연시가 되면 평소보다 외식이 많아진다. 외식을 하게 되면 자신도 모르게 과식을 하는 경우가 많다. 이 때문에 많은 사람들이 새해가 되면 ‘꼭 다이어트에 성공하고 말테다’라고 굳은 결심을 한다. 결심과는 달리 한밤 중 TV 앞에서 치킨이나 피자를 맛있게 먹거나 영화관에서 커다란 통에 짭짜름하면서도 고소한 팝콘을 집어먹으며 콜라를 마시는 자신을 보며 깜짝 놀랄 때가 있다. 사실 음식에 대한 충동은 인류의 시작과 함께 나타났다고 보는 이들이 많다. 수렵 채집 시절이나 음식이 부족하던 옛날 음식이 있으면 무조건 많이 먹어야 한다는 생각이 뇌에 새겨져 진화돼 왔다는 것이다. 그렇지만 이런 음식에 대한 충동성과 관련한 정확한 인체 메커니즘은 지금까지 밝혀지지 않고 있었다. 이 같은 상황에서 미국 남가주대 생명과학과, 정신·행동과학과, 신경과학과, 조지아대 식품영양학과, 펜실베니아대 의대 정신과, 시카고 일리노이대 심리학과, 시애틀 워싱턴대 병리학과 공동연구팀은 음식에 대한 충동성에 관여하는 뇌의 특정 회로를 발견하는데 성공했다고 27일 밝혔다. 과식으로 인한 비만을 해결하는데도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대되고 있는 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 행동의 결과에 대해 생각하지 않고 순간적으로 반응하도록 하는 충동은 뇌의 보상시스템이 과도하게 반응함으로써 나타나는 것으로 약물이나 도박 중독이나 쇼핑중독처럼 일종의 충동조절장애로 나타난다는 것이다. 그렇지만 과식이나 폭식 같은 음식에 대한 충동은 조금 다를 것이라고 과학자들은 봐왔다. 연구팀은 뇌의 시상하부에서 분비되는 멜라닌응집호르몬(MCH)가 식탐에 관여하는 것으로 보고 생쥐실험을 실시했다. 우선 연구팀은 우리 안에 있는 쥐가 발판을 누르면 달고, 기름지며 맛있는 음식을 먹을 수 있도록 했다. 대신 한 번 먹은 뒤 20초가 지나야 다시 발판을 누를 수 있는데 너무 빨리 누르면 20초를 더 기다리도록 했다. 연구팀은 우리 안에 두 개의 다른 색깔 발판을 마련해 놓고 하나의 발판은 누르는 즉시 맛있는 음식이 주어지는 대신 한 번 밖에 못 누르도록 했고 다른 하나의 발판은 누른 뒤 30초 뒤 음식을 먹을 수 있지만 여러 번 누를 수 있도록 했다. 연구팀은 두 가지 실험을 하면서 학습과 기억에 관여하는 것으로 알려진 시상하부부터 해마까지 뇌의 활동을 측정했다. 그 결과 첫 번째 실험에서는 일단 음식을 맛본 생쥐는 20초를 기다리지 못하고 계속 발판을 눌렀으며 두 번째 실험에서는 여러 번 음식을 먹을 수 있는 발판 대신 즉시 음식을 주는 발판을 눌러대는 것이 관찰됐다. 연구팀은 음식에 대한 충동성이 일어날 때 시상하부에서 MCH가 해마쪽으로 이동하는 것을 확인하고 MCH를 인위적으로 늘리고 줄이는 실험을 병행했지만 MCH의 양은 음식에 대한 충동성에 영향을 미치지 못하는 것으로 조사됐다. 음식에 대한 충동, 식탐은 MCH의 양이 아닌 MCH를 생산해 내는 시상하부의 뇌세포와 회로를 활성화시키면 음식에 대한 충동이 증가하는 것으로 확인됐다. 스콧 카노스키 남가주대 교수(인간진화생물학)는 “음식에 대한 충동은 배고픔이나 보상심리 작동과는 전혀 다른 시스템”이라며 “이번 연구결과를 활용하면 억지로 식욕을 줄이거나 맛있는 음식을 덜 먹지 않고도 과식을 막아 다이어트에 성공할 수 있도록 도와주는 방법을 찾을 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연말연시가 되면 이런저런 모임들로 다른 때보다 외식할 기회가 많아진다. 외식 메뉴들은 달고 짜고 매운 자극적인 맛의 음식이나 기름진 음식이 주를 이룬다. 통상 입에서 단 음식은 건강에 좋지 않다. 당뇨, 고혈압, 심근경색, 동맥경화 같은 대사질환의 원인으로 꼽히기도 한다. 최근 미국 연구진은 고열량의 기름진 음식이 뇌신경세포의 활동에도 문제를 일으킨다는 연구 결과를 내놨다. 미국 뉴욕 올버니의대 신경과와 올버니대학병원 신경과학·실험치료과 공동 연구팀은 기름진 음식이나 정크 푸드가 여성의 뇌신경세포 생성과 재생을 막는다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘e뉴로’ 최신호(24일자)에 실렸다. 연구팀은 생후 8주가 지난 암수 생쥐 40마리를 2개 집단으로 나눠 한 그룹에는 고지방 식단만 섭취하도록 하고 다른 그룹에는 일반적 식사를 제공했다. 18주가 지난 뒤 관찰한 결과 고지방 식사를 한 집단의 생쥐들은 암수 모두 체중이 늘고 당뇨 증상이 나타났다. 그런데 고지방식사를 한 암컷 생쥐들은 일반식을 먹은 암컷 생쥐들보다 기억과 감정을 조절하는 뇌 해마 부분의 신경세포 숫자가 줄어든 것은 물론 새로 만들어진 신경세포도 없을 뿐만 아니라 손상됐을 때 복구되지도 않는 것이 확인됐다. 반면 수컷 생쥐들은 기름진 식사를 하건 일반적 식사를 하건 뇌 신경세포의 성장과 발달에는 전혀 영향을 미치지 않는 것으로 조사됐다. 여성이 기름진 음식을 자주 섭취하면 쉽게 짜증을 내거나 우울감을 느끼는 등 감정조절에 어려움을 겪거나 기억력 감퇴를 겪을 수 있다고 연구팀은 설명했다. 생쥐는 사람과 유전적 유사성이 80% 이상에 이르고 세대교체 기간이 짧아 연구 결과를 빠르게 확인할 수 있어 생쥐 실험을 통해 나온 연구 결과를 사람에게도 적용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 연구를 주도한 크리스틴 줄로아가 올버니의대 교수(신경과학)는 “이번 연구 결과는 여성들에게 알츠하이머 치매나 우울증 같은 신경질환을 유발시키는 새로운 원인을 찾아냈다는 데 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

매년 연말이 되면 올해 가장 주목받은 뉴스를 선정해 발표하곤 한다. 과학계에서는 일반인들을 대상으로 설문조사를 거쳐 전문가들이 올해의 뉴스나 올해 주목받은 연구들을 뽑는다. 전문가의 입장이 아니라 일반인들의 관점에서 가장 좋아했던 연구결과들은 다르지 않을까. 세계적인 과학저널 ‘사이언스’는 ‘연구자나 전문가가 아닌 대중들이 가장 좋아했던 올해의 과학뉴스 10선’을 선정했다. 이것들은 사이언스 홈페이지에 올라온 과학뉴스들 중 독자들이 가장 많이 관심을 가진 뉴스들로 잃어버린 대륙, 암흑물질로 만든 총알, 우주 소, 인간 길들이기 등이 포함됐다.사이언스는 가장 먼저 ‘인간이 가장 먼저 길들인 것은 다름 아닌 인간’이라는 소식이라고 밝혔다. 이탈리아, 스페인, 독일, 스위스 4개국 11개 연구기관이 이달 5일 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’에 발표한 연구결과이다. 사람은 고양이, 개, 소, 말 등 많은 동물들을 길들여 사람의 친구로 삼았는데 연구자들에 따르면 인간이 가장 먼저 길들인 것은 다름 아닌 ‘사람’ 그 자체라는 것이다. 연구진은 유전학적 증거를 분석한 결과 연구진은 인간 스스로 공격성을 줄이는 방향으로 스스로를 길들여 더 우호적이고 협력적인 방향으로 진화하게 됐다는 사실을 밝혀내 화제가 됐다.대중들이 두 번째로 관심을 많이 가진 연구는 ‘우드 와이드 웹’(Wood Wide Web) 였다. 우드 와이드 웹은 일종의 ‘나무들의 인터넷’으로 미국, 독일, 중국, 영국 생태학자들이 지난 5월 15일 ‘네이처’에 발표한 연구이다. 이들에 따르면 나무들은 땅 위에서는 독립적으로 보이지만 땅 속에서는 나무 뿌리와 토양 사이 수 백만 종의 곰팡이와 박테리아들과 네트워크를 이뤄 영양분과 신호를 주고받는다. 기후변화로 인해 가뭄이 잦아지고 있는 만큼 산림이 어떤 역할을 할 수 있을 것인지를 보여주는 중요한 연구라는 평가를 받았다.지난해 6월 발견된 ‘우주 암소’(The Cow)라는 별칭이 붙은 ‘AT2018cow’ 폭발은 올해까지 여전히 풀리지 않는 수수께끼로 남았다. AT2018cow는 전형적인 초신성보다 10~100배 밝고 관측 2주만에 완전히 사라져버려 과학자들의 궁금증을 더했다. 지난 1월 ‘천체물리학 저널’에는 우주 암소는 갓 태어난 블랙홀이거나 초밀도 중성자 별일 가능성이 있다는 연구결과가 실리기는 했지만 여전히 신비한 ‘수수께끼’로 남아있게 됐다.실험실 생쥐도 숨바꼭질을 할 수 있으며 사람과 장난을 칠 정도라는 연구결과에 대해서도 많은 사람들이 관심을 가졌다. 지난 9월 13일 ‘사이언스’에는 독일 훔볼트대 생물학과 연구진이 실험실 쥐에게 숨바꼭질을 가르치는데 성공했으며 사람과 장난할 수 있을 정도라는 재미있는 연구결과가 발표됐다. 보통 실험실에서는 먹이를 주는 등 보상행위를 통해 특정 행동을 하도록 훈련시키는데 이번에는 부모와 아이들이 하듯 사회적 상호작용을 통해서만 숨바꼭질을 가르치는데 성공했다는데 많은 사람들이 주목했다.해외여행을 나가면 외국어를 잘 하는 사람들도 현지인들의 언어 속도에 당황하는 경우가 많다. 이탈리아 사람들이나 스페인 사람들은 말을 더 빨리 하는 것 같고 독일어는 또박또박 천천히 하는 느낌이 든다. 그렇지만 아주대 불어불문학과 오윤미 교수가 포함된 국제공동연구팀은 지난 9월 5일자 ‘사이언스 어드밴시즈’에 언어가 다르고 아무리 빠른 것처럼 느껴지더라도 정보전달 속도는 초당 39.15비트로 일정하다는 연구결과를 발표했다. 실제로 이 속도를 넘어가면 인간의 뇌에서 정보처리가 불가능하다고 밝혔다.흔히 잃어버린 대륙이라고 하면 ‘아틀란티스’를 떠올리는 경우가 많다. 그렇지만 네덜란드, 노르웨이, 남아프리카공화국, 스위스, 영국, 호주의 지질학자들이 지난 9월 3일자 지구과학 분야 국제학술지 ‘곤드와나 리서치‘에 발표한 연구에 따르면 약 1억 4000만년 전에는 유럽 일대에 ‘대 아드리아’(Greater Adria)라는 대륙이 존재했다는 사실을 밝혀냈다. 그런데 이 대륙의 실체를 확인할 수 없는 이유는 가상의 대륙 아틀란티스처럼 바다 속에 가라앉은 것이 아니라 유럽 남부 지각 밑에 깔려 있기 때문이다.대중들이 열광한 과학 뉴스 중 하나는 미국 캘리포니아 샌디에고대(UC샌디에고) 연구진이 후성유전학 시계를 이용해 개의 나이를 사람의 나이로 환산하는 방법을 발견해 낸 것이다. 이 연구는 미국 콜드스프링하버 연구소에서 운영하는 생물학 분야 출판 전 논문공개 사이트인 ‘바이오아카이브’(bioRxi) 11월 4일자에 실렸다. 연구팀은 생후 4주~16살의 래브라도 레트리버 품종 개 104마리를 대상으로 게놈 메틸화를 사람의 것과 비교한 결과 개의 노화시계는 처음에는 사람보다 빨리 가다가 이후에는 더 천천히 움직인다는 사실을 밝혀냈다. 이 밖에도 미국 케이스 웨스턴 리저브대 물리학과와 지구환경행성학과 연구진이 거대 암흑물질의 경우 사람의 몸을 암흑물질 탐지기로 사용할 수 있다는 아이디어를 내놨다는 뉴스에 사람들이 관심을 보였다. 영국 브리스톨대 기계공학과, 스페인 팜플로나 공립대 공동연구팀이 개발한 영화 스타워즈처럼 영상과 소리, 촉감이 동시에 느껴지는 3D 가상현실 영상 기술도 독자들이 주목한 올해의 연구로 선정됐다. 이스라엘 와이즈먼연구소 연구진이 지난 11월 27일자 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’에 발표한 연구도 주목받았다. 이들은 대장균의 유전자를 편집해 식물처럼 이산화탄소를 흡수해 생존할 수 있는 기술을 개발함으로써 지구온난화 주범 이산화탄소를 흡수해 의약품이나 주요 화학물질로 전환시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연말연시를 맞아 술자리가 잦아지면서 숙취로 고생하는 직장인이 많다. ‘다시는 술 안 마시겠다’고 굳은 결심을 하지만 어느새 술잔을 기울이는 자신을 보며 자괴감을 느끼곤 한다. 그런데 과학자들이 이런 행동은 의지 부족 때문이 아니라 알코올 소비를 부추기는 뇌 속 물질 때문이라는 연구 결과를 발표했다. 미국 노스캐롤라이나대 정신과학과, 약학과, 신경과학센터, 알코올연구센터 공동연구팀은 뇌 편도체 중심핵(CeA)의 특정 신경전달물질이 알코올 과소비와 중독 증상을 촉진시킨다고 15일 밝혔다. 연구 결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘신경과학 저널’ 12일자에 실렸다. 감정과 정서 관련 정보를 처리하는 뇌 편도체 중심핵이 알코올 소비와 중독 행동을 일으키는 데 중요한 역할을 한다는 사실은 알고 있었지만 정확한 작동 메커니즘은 알지 못했다. 연구팀은 광유전학이라는 기술을 이용해 생쥐 실험을 한 결과 편도체 중심핵에 있는 뉴로텐신이라는 신경전달물질이 알코올 섭취를 촉진한다는 사실을 새로 밝혀냈다. 편도체 중심핵을 자극해 뉴로텐신이 분비되면 생쥐들은 알코올을 찾게 되고 점점 더 많은 술을 마시게 된다는 것이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연말연시가 되면서 술자리가 잦아 숙취로 고생하는 직장인들이 많다. 깨질 것 같은 두통과 메스꺼움을 일으키는 숙취 때문에 ‘다시는 술 안 마시겠다’ ‘또 마시면 성을 갈겠다’라고 굳은 결심을 하곤 하지만 어느새 술잔을 기울이고 있는 자신을 보며 자괴감이 드는 경우가 많다. 그런데 과학자들이 이런 행동은 의지부족 때문이 아니라 알콜 소비를 부추기는 뇌 속 특정 신경전달물질 때문이라는 연구결과를 발표했다. 미국 노스캐롤라이나대 정신과학과, 약학과, 신경과학센터, 알콜연구센터 공동연구팀은 뇌 편도체 중심핵(CeA)의 특정 신경전달물질이 알콜 과소비와 중독증상을 촉진시킨다고 15일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘신경과학 저널’ 12일자에 실렸다. 감정과 정서 관련 정보를 처리하는 뇌 편도체 중심핵이 알콜 소비와 중독 행동을 일으키는데 중요한 역할을 한다는 사실을 알고 있었지만 정확한 작동 메커니즘은 알지 못했다.연구팀은 광유전학이라는 기술을 이용해 생쥐실험을 한 결과 편도체 중심핵에 있는 뉴로텐신이라는 신경전달물질이 알콜 섭취를 촉진한다는 사실을 새로 밝혀냈다. 광유전학은 빛을 이용해 특정 세포나 조직을 활성화시키거나 자극해 반응을 살피는 생물학 연구방법이다. 연구팀은 빛을 이용해 편도체 중심핵을 자극해 뉴로텐신 분비를 촉진시키면 생쥐들은 알콜을 찾게 된다는 사실을 확인했다. 또 알콜을 접하게 되면 뉴로텐신 분비가 좀 더 쉽게 되면서 다음번에는 더 많은 알콜을 찾게 된다는 것도 확인했다. 이에 연구팀은 생쥐의 유전자를 변형시켜 뉴로텐신 분비를 억제시키거나 뉴로텐신 분비가 늘어나지 않도록 해놓으면 편도체 중심핵을 자극하더라도 알콜을 찾지 않을 뿐만 아니라 알콜을 자주 섭취하더라도 섭취량이 늘어나지 않고 중독증상도 나타나지 않는다는 것을 확인했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연말연시가 되면서 술자리가 잦아 숙취로 고생하는 직장인들이 많다. 깨질 것 같은 두통과 메스꺼움을 일으키는 숙취 때문에 ‘다시는 술 안 마시겠다’ ‘또 마시면 성을 갈겠다’라고 굳은 결심을 하곤 하지만 어느새 술잔을 기울이고 있는 자신을 보며 자괴감이 드는 경우가 많다. 그런데 과학자들이 이런 행동은 의지부족 때문이 아니라 알콜 소비를 부추기는 뇌 속 특정 신경전달물질 때문이라는 연구결과를 발표했다. 미국 노스캐롤라이나대 정신과학과, 약학과, 신경과학센터, 알콜연구센터 공동연구팀은 뇌 편도체 중심핵(CeA)의 특정 신경전달물질이 알콜 과소비와 중독증상을 촉진시킨다고 15일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘신경과학 저널’ 12일자에 실렸다. 감정과 정서 관련 정보를 처리하는 뇌 편도체 중심핵이 알콜 소비와 중독 행동을 일으키는데 중요한 역할을 한다는 사실을 알고 있었지만 정확한 작동 메커니즘은 알지 못했다. 연구팀은 광유전학이라는 기술을 이용해 생쥐실험을 한 결과 편도체 중심핵에 있는 뉴로텐신이라는 신경전달물질이 알콜 섭취를 촉진한다는 사실을 새로 밝혀냈다. 광유전학은 빛을 이용해 특정 세포나 조직을 활성화시키거나 자극해 반응을 살피는 생물학 연구방법이다. 연구팀은 빛을 이용해 편도체 중심핵을 자극해 뉴로텐신 분비를 촉진시키면 생쥐들은 알콜을 찾게 된다는 사실을 확인했다. 또 알콜을 접하게 되면 뉴로텐신 분비가 좀 더 쉽게 되면서 다음번에는 더 많은 알콜을 찾게 된다는 것도 확인했다. 이에 연구팀은 생쥐의 유전자를 변형시켜 뉴로텐신 분비를 억제시키거나 뉴로텐신 분비가 늘어나지 않도록 해놓으면 편도체 중심핵을 자극하더라도 알콜을 찾지 않을 뿐만 아니라 알콜을 자주 섭취하더라도 섭취량이 늘어나지 않고 중독증상도 나타나지 않는다는 것을 확인했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 암 사망률 1위이면서 세계적으로도 가장 많이 발생하는 것이 바로 폐암이다. 전 세계에서 매년 약 100만명 이상이 폐암으로 사망하는 것으로 알려져 있는데 이유는 조기진단이 쉽지 않다는 이유 때문이다. 특별한 자각 증상이 없기 때문에 폐암 판정을 받는 사람들은 대부분 암이 말기로 진행되거나 다른 장기로 전이된 상태에서 발견되는 경우가 많다. 실제로 조기진단과 치료기술은 꾸준히 발전하고 있지만 완치율은 30% 이하에 머물고 있다. 이런 상황에서 국내 연구진이 폐암의 발생과 증식에 관여하는 핵심단백질만 골라서 없앨 수 있는 나노물질을 개발하는데 성공했다. 울산대 의대 서울아산병원, 서울시립대 화학공학과 공동연구팀은 폐암 발생과 증식에 관여하는 ‘USE1’이라는 단백질을 타겟으로 하는 간섭RNA 나노구조체를 만들어 동물에게 실험한 결과 항암효과를 확인했다고 10일 밝혔다. 암 치료는 외과수술, 방사선치료, 화학항암제 등으로 주로 이뤄지고 있지만 최근에는 면역치료제나 유전자치료제를 이용한 치료도 늘어나고 있다. 특히 유전자치료제는 질병의 원인단백질이 만들어지지 않도록 단백질 유전자를 차단하는 방식이어서 환부만 정확하게 제거할 수 있다는 장점이 있다. 치료과정에서 발생할 수 있는 유전적 변형을 막기 위해 DNA보다 중간체인 RNA를 차단하는 방식이 선호되고 있다. 즉 RNA와 결합하는 짧은 RNA를 이용한 RNA간섭현상을 일으켜 질병 유발 단백질을 합성하는 것을 막는 것이다. 문제는 RNA가 구조적으로 불안정하기 때문에 체내에서 쉽게 분해돼 환부까지 도달하기가 쉽지 않다는 것이다.연구팀은 폐암유발단백질인 USE1을 타겟으로 한 짧은가닥의 간섭RNA를 디자인하고 이를 표적부위까지 도달할 수 있는 나노입자로 합성했다. 복제효소를 이용해 RNA가 중간에 분해되지 않고 폐암유발단백질까지 도달할 수 있도록하고 표적에 도달하면 자기조립되는 방식으로 나노구조체를 합성하도록 한 것이다. 연구팀은 사람의 폐암세포주에 이번 나노구조체를 주입한 결과 폐암세포가 작아지는 것을 확인했다. 연구팀은 또 실제 사람의 폐암조직을 떼어 생쥐에게 이식해 폐암이 발병하도록 한 다음에 이번에 개발한 간섭RNA 나노구조체를 투여하는 실험도 했는데 세포실험 때처럼 폐암세포의 크기가 작아지는 것이 관찰됐다. 이창환 울산대 의대 의생명과학교실 교수(종양생물학)는 “이번에 개발한 RNA나노구조체는 기존 유전자 치료제의 불안정성과 낮은 치료효율, 잠재적 독성, 고비용이라는 단점을 극복하고 탁월한 항암효과를 보여줬다”라며 “폐암 유전자 치료의 임상적 적용과 효과적 치료를 앞당기는데 기여할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

태아가 초미세먼지(PM2.5)에 노출되면 출생 이후 장애를 가질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 전북대학교 국성호·송미정 교수팀은 임신 중 초미세먼지 노출에 따른 태아의 생후 동안 조혈 줄기세포 발달과 노화 기전을 밝힌 연구 결과를 담은 논문을 발표했다고 5일 밝혔다. 연구팀은 최근 2년 동안 임신한 실험용 생쥐를 초미세먼지에 노출한 뒤 증상을 연구했다. 그 결과 초미세먼지에 노출된 임신 생쥐에서 태어난 자손 생쥐가 늙어감에 따라 골수 증식성 장애를 가질 확률이 36%에 달한다는 사실을 발견했다. 또 자손 생쥐의 말초혈액을 통해 침투한 초미세먼지가 미세환경 노화를 먼저 유발한 뒤, 점차 골수 내 조혈 줄기세포 노화를 유도하는 것으로 나타났다. 이 연구는 초미세먼지가 태아 출생 이후에 미치는 영향을 동물모델로 제시해 높은 평가를 받고 있다. 초미세먼지는 말초혈액으로 침투해 인체 모든 장기에 영향을 주는 1급 발암물질이다. 한국의 초미세먼지 오염도는 경제협력개발기구(OECD) 회원국 중 칠레에 이어 두 번째로 높다. 국성호 교수는 “이번 연구는 중국 베이징의 연평균 초미세먼지 농도(50㎍)를 기준으로 했다”며 “우리나라는 상대적으로 농도가 낮지만, 연구를 통해 초미세먼지가 태아의 생후에 충분히 영향을 미칠 수 있다는 가능성을 확인했다”고 밝혔다. 이어 “이번에는 초미세먼지가 태아에 미치는 영향을 주로 연구했는데, 앞으로 청년과 중년, 노년 등 연령에 따른 영향과 반응의 정도에 대한 연구도 진행할 계획”이라고 덧붙였다. 세계적 혈액종양내과 분야 권위 학술지인 ‘루케미아(Leukemia)’는 최근 이러한 내용을 담은 논문을 온라인판에 게재했다. 이번 연구는 한국연구재단과 미래창조과학부, 한국안정성평가 연구소의 지원을 받아 진행됐다. 전주 임송학 기자 shlim@seoul.co.kr

국립발레단이 해마다 12월이면 무대에 올리는 공연 ‘호두까기인형’이 올해는 특별한 의미를 더해 연말을 장식한다. 오는 14~25일 서울 서초동 예술의전당 오페라극장에서 여는 ‘호두까기인형’ 공연을 마지막 날에는 전석 ‘문화 나눔 초대’로 진행한다. 공연계에서 12월 25일은 통상 최대 유료관객을 기록할 수 있는 날로 꼽히지만, 발레단은 연말과 크리스마스 공연을 더욱 뜻깊게 만들기 위해 이날 공연은 공영사업으로 한다. 발레단과 예술의전당이 각각 500석씩 아동보호시설 등 문화 소외계층 관객을 초대한다. 또 KBS1 TV는 해당 공연을 오후 2시부터 생중계로 방송, 미처 공연을 예매하지 못한 관객과 지방의 관객들도 공연을 즐길 수 있게 했다. 차이콥스키가 독일 작가 호프만의 동화 ‘호두까기 인형과 생쥐 왕’을 바탕으로 곡을 쓰고, 프랑스 안무가 마리우스 페티파 안무로 1892년 러시아 마린스키극장에서 탄생한 고전발레 명작 ‘호두까기인형’은 이후 세계에서 다양한 버전으로 무대에 오르고 있다. 국립발레단은 전통적으로 러시아 볼쇼이발레단이 1966년 초연한 유리 그리고로비치 안무를 따른다. 목각인형 대신 어린 무용수가 호두까기 인형을 연기하며, 높은 점프와 고난도 회전 등이 특징이다. 2000년 국내 초연 이후 꾸준히 전석 매진을 기록하며 연말 대표 공연으로 자리잡았다. 국립발레단과는 다른 느낌의 ‘호두까기인형’도 저마다 연말 관객맞이를 준비하고 있다. 마린스키발레단의 바실리 바이노넨 안무 버전을 따르는 유니버설발레단은 21일부터 31일까지 서울 능동 유니버설아트센터에서 올해 마지막 프로그램을 진행한다. 화려한 의상과 무대 세트를 배경으로 ‘눈의 왈츠’, ‘꽃의 왈츠’ 등 역동적인 군무로 고전발레의 정수를 보여 준다. 이 밖에 서울발레시어터는 19~25일 서울 상일동 강동아트센터 대극장에서, 와이즈발레단은 6~8일 서울 대흥동 마포아트센터 아트홀맥에서 각각 ‘호두까기인형’을 공연한다. 박성국 기자 psk@seoul.co.kr

바람이 스쳐지나가기만 해도 자지러질 듯이 아프다는 통풍, 날씨가 흐리기만 해도 온 몸이 욱신거리게 하는 관절염, 이전의 기억을 서서히 잃어 존엄한 삶을 망가뜨리는 치매. 이들의 공통점은 바로 ‘염증’이다. 실제로 체내 염증 반응 조절이 제대로 되지 않아 발생하는 질병은 전 세계 사망률 1위인 암을 비롯해 알츠하이머, 세균감염으로 인한 패혈증까지 다양하다. 이 때문에 많은 의료현장에서 염증 반응을 추적해 진단하는데 활용하고 있다. 그러나 현재 사용되는 위상차 영상 정보로는 염증성 질환 조기 진단에 한계가 있다. 이런 상황에서 국내 연구진이 체내 염증 반응을 실시간으로 빠르게 확인할 수 있는 새로운 영상화 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 테라그노시스연구단, 서울대 의대 공동연구팀은 각종 질병의 원인인 체내 염증현상을 영상으로 관찰하고 추적할 수 있는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘바이오머티리얼즈’에 실렸다. 각종 염증성 질환은 인플라마좀이라는 특정 단백질이 활성화되면서 나타나는 것으로 알려져 있다. 기존에는 체내에서 인플라마좀 활성화를 시공간적으로 분석할 뿐 실시간 변화를 측정하기 어려웠고 일부에서는 유전자 조작을 통해 실시간 관찰을 가능케 했지만 환자를 대상으로 적용하기 어려운 연구목적에만 쓰여왔다. 연구팀은 염증 단백질이 아닌 염증 발생 초기에 중요한 역할을 하는 효소인 ‘캐스페이즈-1’이라는 물질에 주목했다. 연구팀은 이 물질에 닿으면 빛을 낼 수 있는 형광물질을 개발해 형광 신호의 강도 변화를 실시간으로 관찰할 수 있도록 했다. 이 형광물질은 독성이 없고 체내에서 빠르게 분해돼 생체 적합성이 뛰어나다나는 장점이 있다. 실제로 알츠하이머, 대장염, 암 등 다양한 염증성 질환을 앓도록 만든 생쥐에게 이번에 개발한 형광물질을 투여하는 실험을 실시한 결과 질병의 실시간 변화를 관찰할 수 있었다. 또 염증성 질환의 증상이 외부로 나타나기 전에 조기에 진단하는데도 성공했다. 권익찬 KIST 박사는 “이번 연구를 활용하면 체내 염증효소의 변화를 실시간으로 관찰하고 염증성 질환의 조기 진단과 치료제 개발, 효능 평가에도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

어두운 밤, 하얗게 흩날리는 눈. 차이콥스키의 아름다운 음악에 형형색색 화려한 의상과 춤까지 더해져 관객을 환상의 공간으로 초대한다. 12월이면 전 세계 공연계에서 다양한 형태로 무대에 오르는 고전발레 ‘호두까기 인형’이 한국에서도 아름다운 연말을 준비하고 있다.‘호두까기 인형’은 독일 작가 호프만의 동화 ‘호두까기 인형과 생쥐 왕’ 이야기를 바탕으로 차이콥스키가 곡을 쓰고, 프랑스 안무가 마리우스 프티파 안무로 1892년 러시아 마린스키극장에서 발레 명작으로 재탄생했다. ‘잠자는 숲 속의 미녀’, ‘백조의 호수’와 함께 차이콥스키의 고전발레 3대 명작으로 꼽힌다. 초연 이후 지금까지 다양한 해석을 통한 여러 버전의 공연이 무대에 오르고 있다. 국립발레단은 전통적으로 러시아 볼쇼이 발레단이 1966년 초연한 유리 그리가로비치 안무를 따른다. 목각인형 대신 어린 무용수가 호두까기 인형을 연기하고, 높은 점프와 고난도 회전 등이 특징이다. 다음 달 14일부터 25일까지 서울 서초동 예술의전당 오페라극장에서 국내 정상급 발레 공연을 선보인다. 발레리나 김리회·김희선·박예은·박슬기·신승원·심현희·정은영·조연재가 각각 주인공 소녀 마리를 연기한다. 왕자 역은 발레리노 김기완·김태석·박종석·이재우·하지석·허서명이 참여한다. 마린스키 발레단의 바실리 바이노넨 안무 버전을 따르는 유니버설발레단은 12월 21일부터 31일까지 서울 능동 유니버설아트센터에서 크리스마스와 연말을 장식한다. 화려한 의상과 무대 세트를 배경으로 ‘눈의 왈츠’, ‘꽃의 왈츠’ 등 역동적인 군무로 고전발레의 정수를 보여준다.러시아 발레 양대산맥인 볼쇼이가 민족적 색채와 강인함·웅장함을 추구하는 반면, 마린스키는 황실의 세련미와 정교함·화려함을 추구한다. 여주인공이 볼쇼이 버전에선 마리라면, 마린스키 버전에선 클라라다. 발레리나 강미선·홍향기·최지원·손유희·김유진·서혜원·베린 코카바소그루가 클라라를 연기하고, 발레리노 콘스탄틴 노보셀로프·이동탁·마 밍·간토지 오콤비얀바·필리포 안토니오 루사나·임선우·이고르 콘타레프가 각각 왕자를 그려낸다. 서울발레시어터는 안무가 제임스 전과 로이 토비아스가 재안무한 버전의 ‘호두까기 인형’을 12월 19~25일 서울 상일동 강동아트센터 대극장 무대에 올린다. 1막의 어린 클라라가 성인이 되어 2막을 이어가는 일반적인 공연과 달리, 서울발레시어터는 2막도 어린 클라라가 계속 등장하는 게 가장 큰 특징이다. 여기에 한복을 입은 무용수와 상모돌리기 동작 등 한국적 안무와 연출도 가미했다.12월 6~8일 서울 대흥동 마포아트센터 아트홀맥에서 관객을 맞는 와이즈발레단은 고전발레 명작에 과감히 비보잉과 탭댄스 등을 접목했다. 프티파의 오리지널 안무 원형은 유지하면서도 역동적인 춤을 가미해 자칫 지루할 수 있는 장면들을 어린이들도 흥미진진하게 즐길 수 있도록 재구성했다. 특히 생쥐로 변신한 비보이들과 호두까기 왕자의 역동적인 전투는 객석에서 가장 뜨거운 반응을 이끌어내는 장면이다.비보잉에는 국내 최정상 비보잉그룹 ‘라스트포원’이, 탭댄스에는 ‘탭꾼 탭댄스 컴퍼니’가 출연한다. 박성국 기자 psk@seoul.co.kr

상처에 인공근육 이식받은 생쥐 8주만에 감쪽같이 회복 1984년 인공지능과 로봇으로 인한 암울한 인류의 미래상을 보여줘 관객들을 사로잡은 영화 터미네이터가 최근 28년만에 원년 멤버인 아놀드 슈워제네거, 린다 해밀턴 등까지 참여한 ‘터미네이터: 다크페이트’로 돌아왔다. 사람처럼 늙는다는 설정의 원년 터미네이터까지 등장했지만 흥행몰이에는 실패했다. 터미네이터가 등장했을 때 과학자들이 관심을 가졌던 부분은 인공지능의 발달과 함께 인공근육이었다. 사람과 똑같은 외모 뿐만 아니라 인체 내부 근육도 실제와 비슷하게 만든다면 손상된 부분을 대체할 수 있기 때문이다. 그러나 지금까지 개발된 인공근육들은 대부분 금속물질이나 모터 등이 달려 있어 손상된 부위를 복원하기보다는 근육 기능을 강화하는데 초점이 맞춰져 있었다. 성균관대 바이오메카트로닉스학과, 전남대 의대 공동연구팀이 3D프린터를 이용해 실제 사람의 근육과 똑같은 근육섬유다발을 만드는데 성공했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’에 실렸다. 살아있는 세포와 생체 친화적인 하이드로겔로 이뤄진 바이오잉크를 원하는 설계대로 층층이 분사하는 방식으로 세포나 조직을 만들어 내는 바이오프린팅 기술에서 가장 중요한 것은 생체 조직마다 서로 다른 해부학적 특징과 생리학적 기능을 어떻게 실제와 가깝게 구현해 내는가 하는 점이다. 많은 과학자들은 근육조직을 3D프린터로 구현해 내려고 했지만 세포가 한 방향으로 배열된 근섬유다발 형태로 자라게 만들기가 어려워 곤란을 겪어왔다.이같은 문제를 해결하기 위해 연구팀은 금 나노와이어를 이용해 바이오잉크 내에 포함된 지방줄기세포가 자라나는 방향을 제어하는 방식을 착안해냈다. 화분에 지지대를 꽂아놓으면 식물들이 그에 따라 뻗어가는 원리이다. 연구팀은 지름 30㎚(나노미터), 길이 4500㎚의 금 나노와이어를 따라 바이오잉크를 분사해 지방줄기세포들이 근육세포처럼 한 방향으로 분화해 자라도록 유도했다. 금 나노와이어를 따라 자라도록 배양한 인공근육세포는 기존 방식의 인공근육세포 제작방식에 비해 초기 생존율이 90%가 넘어섰다. 또 이렇게 만들어진 인공근육을 턱관절 근육과 두개골 옆쪽을 감싸고 있는 측두근에 길이 3㎝, 폭 1㎝ 가량의 커다란 외상을 입은 쥐에게 이식한 결과 8주 뒤 실제 근육처럼 재생되는 것이 확인됐다. 김근형 성균관대 교수는 “이번 연구는 3D 인공근육 내에 배열된 금 나노입자가 세포를 일정한 방향으로 성장하도록 유도하고 실제와 유사한 근육세포를 만들어 냈다는데 의미가 크다”며 “이번 기술을 바탕으로 골격근 이외에도 심장근육, 인체의 다양한 세포조직을 인공적으로 만들고 재생하는데 도움을 받을 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

맑은 가을 지나고 겨울로 가는 아침은 서리와 안개로 흐리기만 하다. 눈은 언제 오려나. 입동 지나고 소설도 지나면 첫눈 오던데 밤사이 잠깐 비 내리고 쌓인 건 낙엽뿐. 어느새 하늘로 받은 것을 내려놓아 온 대지를 덮어 주는 겨울로 가는 길목에 서 있다. 된서리 내린 아침 마당에 나서니 퇴비 냄새가 진동한다. 복숭아 나무를 많이 심어 놓은 마을이라 내년을 위해 퇴비를 뿌려 놓은 모양이다. 안개와 뒤섞이니 그 냄새가 짙게 배어 온다. 집에는 김장하느라 배추 뽑고 난 텃밭에 한 해 동안 묵힌 계분 얹어 주고, 김장하느라 나온 부산물들도 넣어 주고, 떨어지는 낙엽들 모아 덮어 줬다. 밤나무를 바라보니 여전히 잎이 많이 붙어 있다. 은행나무처럼 한꺼번에 후르르 떨어지면 좋으련만 밤나무는 바람 불 때마다 조금씩 떨어지니 한겨울 될 때까지 낙엽 쓰는 것이 아침 일이다. 겨울나기 힘든 나무들 보온재로 감싸 주는 것도 했고, 한겨울 바람에 독감 걸릴까 닭장과 강아지 울타리 비닐 치는 것도 했다. 김장 끝났으니 마당에 묻어 놓은 장독에는 동치미와 김장김치 채워 넣고, 무와 감자도 넣어 놨다. 대봉도 빈 항아리에 채워 놓았으니 한겨울 하나씩 꺼내 먹는 즐거움을 맛볼 게다.이 계절에 가지치기는 미리 해두는 것이 좋다 하여 대추나무와 소나무를 손보는데 마침 집고양이 한 마리 후다닥 지나간다. 발아래 내려다보니 생쥐 한 마리 정신없이 도망가고 그 뒤를 신나게 쫓고 있었던 것이다. 흠짓 놀라 뒷걸음질치다 생각해 보니 이곳에서 일상인 일이다. 그렇게 놀다 춥고 배고프면 집에 들어오는 고양이들, 날이 추워져 가니 집 안에 머무는 시간이 점차 길어져 간다. 걱정은 길고양이들이다. 집고양이보다 훨씬 몸집도 커지고 털도 풍성한데 그것은 견뎌야 할 환경이 그만큼 추위에 노출된 탓이겠다. 어느 찬바람 불던 날 어깨 움츠리고 걷고 있는데 환하게 불 켜진 가게 앞에서 돌부처마냥 기다리는 고양이를 보았다. 혹여 누가 나오려나 궁금하여 함께 기다려 보는데 바람소리만 가득한 밤이었다. 닫힌 문이 언젠가 열리고 따스한 훈기와 먹이를 챙겨 줄 이가 나오리라는 오랜 기다림이 그렇게 추울 수가 없었다. 집에 찾아오는 길고양이들도 그렇게 밖에서 기다린다. 따뜻하게 안아 주지는 못해도 허기지지 않게 챙겨야겠다.

건강검진이나 암이 의심스러울 때 사람들은 병원에서 X선이나 컴퓨터단층촬영(CT), 자기공명영상(MRI), 양전자단층촬영(PET)을 한다. 비용도 비용이지만 CT, PET 검사는 검사 직전에 조영제라는 방사성 의약품을 삼키거나 주사를 맞아야 한다. 조영제에 대한 거부반응 뿐만 아니라 그로 인해 검사과정에서 나타날 수 있는 신체적 불쾌감 때문에 꺼리는 검사를 꺼리는 이들도 많다. 국내 연구진이 조영제 같은 방사성 물질 도움 없이도 암이나 특정 질병을 정확하게 진단해 낼 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국전자통신연구원(ETRI) 지능로봇연구실, 을지대 의대, 이화여대, 한국기초과학지원연구원 공동연구팀은 자성을 띠는 산화철 나노 입자를 이용해 암은 물론 여러 특정 질병을 찾아낼 수 있는 의료영상 장비인 ‘자성입자 영상시스템’(MPI) 개발에 성공했다고 21일 밝혔다. 이번 연구성과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’에 실릴 계획이다. 암 확진 환자의 경우는 PET 검사를 통해 암의 정확한 위치를 찾는데 도움을 받을 수 있지만 단순한 건강검진이나 진단 목적으로 PET 촬영을 할 경우 적은 양이지만 방사선 피폭 때문에 우려하는 사람들이 많다. 연구팀은 산화철이 자성을 띠는 물질이지만 인체에 무해하다는 점에 착안해 외부에서 자기장을 걸어 산화철 위치를 파악하는 MPI 기술을 개발했다. 산화철 입자에서 나오는 자기장 신호를 인체의 3차원 공간 정보와 결합하면 정확한 질병 부위를 찾을 수 있게 된다. 더군다나 산화철 입자는 인체에 무해할 뿐만 아니라 사람 몸 속에 있는 항원-항체 단백질을 산화철 입자에 코팅해 주입하면 질병 발생 부위를 손쉽게 찾을 수 있을 뿐만 아니라 장기적으로 사용이 가능해 만성질환 추적과 진단에도 도움이 된다. 더군다나 항원-항체를 바꿔주면 다양한 질병을 탐색이 가능하다. 이 때문에 MPI는 2000년대 초부터 개발이 시작됐지만 실제 생체 영상을 촬영할 수 있는 기술을 갖고 있는 곳은 전 세계적으로 필립스와 마그네틱 인사이트라는 2곳에 불과하다.연구팀은 자기장 발생장치, 중앙제어시스템, 관련 소프트웨어까지 장비에 필요한 원천기술 대부분을 독자 개발했으며 크기 역시 가로 세로 각각 170㎝, 60㎝로 소형화해 소모 전류량을 상용화된 다른 MPI 장비보다 100분의 1 수준이다. 소형화되면서 제작 가격도 20분의 1 수준으로 낮췄다. 연구팀은 이번에 개발한 MPI 기술로 생쥐를 대상으로 실험한 결과 자성 나노입자의 정확한 위치를 찾는데 성공했다. 연구진은 이번 기술을 실제 임상현장에서 사용하기까지는 7년 정도가 걸릴 것으로 보고 있다. 홍효봉 ETRI 박사는 “이번 기술은 인체에 무해한 산화철 나노입자를 이용해 각종 질병을 확인할 수 있다는 점에서 기존 영상장비들과 차별화된 것”이라며 “특히 항원-항체를 달리 함에 따라서 다양한 질병을 탐색할 수 있기 때문에 암은 물론 만성질환 등 다양한 질병을 관리하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국 글래드스톤 신경질환연구소, 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 의생명과학과, 생리학과, 하워드 휴즈 의학연구소 공동연구팀은 특정 뇌파가 노년에 알츠하이머와 같은 기억력 상실을 예측할 수 있는 징후라는 사실을 밝혀내고 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 20일 자에 발표했다. 연구팀은 학습, 기억, 감정조절 등에 관여하는 것으로 알려진 뇌의 해마에서 발생하는 SWR파에 주목했다. 연구팀은 알츠하이머 치매가 나타나도록 만든 생쥐의 뇌에서 SWR파는 점점 약해져 정상 생쥐에 비해 매우 낮은 상태를 보인다는 점을 확인했다. 실제 기억력 감퇴 현상이 나타나기 10개월 전부터 이 같은 현상이 나타나는데 사람으로 치면 30년 정도의 기간이다. 연구팀은 SWR파가 인간에게서도 나타나는 만큼 뇌파의 특정 패턴을 관찰하면 나이 들어 알츠하이머 발병 여부를 예측할 수 있을 것으로 보고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

개의 나이를 사람의 나이로 계산하는 방법은 생각보다 훨씬 복잡한 모양이다. 미국 캘리포니아주립대 샌디에이고캠퍼스(UC샌디에이고)가 주도한 연구진은 개의 ‘사람 나이’를 알아내기 위해 DNA 변화를 고려해 새로운 계산 공식을 만들어냈다고 밝혔다. 이는 지금껏 종종 개의 나이에 숫자 7을 곱하는 출처조차 불분명한 방식과 비교할 수 없을만큼 정교한 것이라고 연구진은 덧붙였다. 이에 대해 연구 주저자로 참여한 티나 왕 UC샌디에이고 박사과정 연구원은 개는 종에 따라 성장 속도와 수명이 달라서 개와 사람의 상대적인 나이를 비교하는 것은 쉽지가 않다고 말했다. 하지만 연구진이 고안한 계산 공식은 시간에 따른 DNA의 변화, 특히 DNA에 일정 비율로 더해지는 분자인 메틸기 비율을 살핀 것이다. 이른바 DNA 메틸화라고도 불리는 이 과정으로 신체 나이를 가늠할 수 있어 학자들은 이를 후성유전자 시계라고도 부른다. 개의 수명은 신체 크기에 따라 달라질 수 있는데 마스티프와 같은 대형견은 6~7년, 치와와와 같은 소형견은 17~18년까지 그 차이가 크다. 하지만 모든 개는 유사한 신체 발달과 생리·병리적 궤적을 보인다. 연구진은 이번 연구에서 강력한 게놈 동질성을 제공해 노화 등 복잡한 특성과 관련한 유전적 요인을 확인할 기회를 높이기 위해 래브라도 리트리버라는 단일 종을 조사 대상으로 삼았다. 이들 연구자는 리트리버 104마리의 수명을 16년 범위까지 유전자를 분석해 메틸화 특성을 살폈다. 그러고나서 이를 만 1~103세의 사람 320명과 생쥐 133마리의 혈액 표본에서 나온 메틸화 데이터와 비교 분석했다.그 결과, 개와 사람 사이에는 주요 이정표 시기에 유사성이 있는 것으로 나타났다. 유사성은 특히 상대적 나이가 비슷할 때 강했다. 이는 어린 개는 젊은이, 나이 든 개는 노인과 비교할 때 유사성이 가장 컸다는 것이다. 이런 특성 덕분에 연구진은 후성유전자 시계에 기초한 공식을 만들 수 있었다. 개의 사람 나이는 개의 실제 나이의 자연로그값에 16을 곱하고 그 값에 31을 더하는 것이다. 사람 나이 = 16 ln(개 나이) + 31. 예를 들어, 개의 나이가 2살이라면 2의 자연로그 값은 약 0.6931이다. 여기에 16을 곱한 뒤 거기(11.0896)에 31을 더하면 42가 된다. 즉 2살짜리 개의 사람 나이는 42세 중년이라는 것이다. 참고로 자연로그 값은 스마트폰 계산기로 쉽게 구할 수 있다. 개의 나이가 18살이라면 18의 자연로그 값은 약 2.8903이고 여기에 16을 곱한 뒤 거기(46.2448)에 31을 더하면 77이 된다. 즉 18살짜리 개의 사람 나이는 77세 노년에 들어섰다는 것이다. 만일 이를 단순히 실제 나이에 7을 곱하는 기존 방식으로 계산하면 2살짜리 개는 14살, 18살짜리 개는 126살이 된다. 이에 대해 연구진은 개와 사람의 생애는 일치하지 않는 시기가 있다면서 예를 들어 신체적 성숙이 이뤄지는 사춘기는 개가 사람보다 빠르다고 설명했다. 자세한 연구결과는 생명과학 분야 논문을 정식 출간 전에 수록하는 온라인 저널 ‘바이오아카이브‘(bioRxiv)에 4일자에 게재됐다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

‘일리아드’와 ‘오디세이’의 작가 호메로스는 ‘잠은 눈꺼풀을 덮어 선한 것, 악한 것, 모든 것을 잊게 하는 것’이라 했고, ‘돈키호테’의 저자 세르반테스는 ‘수면은 피로한 마음의 가장 좋은 약’이라고 말했다. 살아 있는 생명체는 어떤 방식으로든 잠을 자기 마련이다. 사람이 일생의 3분의1 정도의 시간을 할애한다는 잠은 생명을 유지하고 살아가는 데 필수적일 뿐만 아니라 깨어 있는 동안 고갈된 신경전달 물질을 보충해 활발한 뇌 활동을 가능케 해준다. 이 때문에 많은 사람들은 편안하고 깊은 밤잠을 자고 싶어 한다. 그렇지만 잠자리에 눕기만 하면 깊은 잠에 빠져드는 사람이 있는가 하면 아무리 노력해도 숙면을 취하지 못하는 이들도 있다. 미국 보스턴대 물리학과 네트워크생리학연구실, 매사추세츠대 의대, 하버드대 의대 수면의학부, 베스 이스라엘 디코너스 메디컬센터, 브리검여성병원 공동연구팀은 깊은 잠을 자는 사람들은 잠이 드는 순간 지진이 났을 때 나타나는 지진파처럼 갑작스럽고 폭발적인 뇌파가 발생한다는 사실을 밝혀냈다. 이 같은 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘PLOS 전산생물학’ 11월 15일자에 실렸다. 연구팀은 눈동자가 움직이지 않고 깊이 잠든 상태인 비렘수면(Non-REM)에 관여하는 뇌간의 PZ 영역을 손상시킨 생쥐 10마리와 일반 생쥐 5마리를 대상으로 뇌파(EEG)와 근전도(EMG) 조사를 10일 동안 했다. 그 결과 깊은 잠에 빠져드는 순간 뇌에서 델타파가 폭발적으로 증가한다는 사실을 확인했다. PZ 영역이 손상된 생쥐는 잠이 들면 델타파나 세타파가 발생하기는 하지만 일반 생쥐와 달리 폭발적으로 늘지 않아 숙면을 취하지 못한다는 것이 확인됐다. 플라멘 이바노프 보스턴대 교수(생물물리학)는 “깊고 조용한 잠을 자기 위해서는 역설적이게도 대뇌 피질에서 뇌파가 폭발적인 움직임을 보여야 한다는 사실을 알게 됐다”며 “이번 연구를 통해 잠에 대해 더 잘 이해할 수 있게 됐으며, 새로운 수면장애 치료법을 찾는 데도 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과학과 의료진단기술의 발달로 암의 조기진단 사례가 늘어나면서 환자의 시간적, 금전적 비용을 줄이고 빠르게 건강을 되찾는 경우가 증가하고 있다. 그러나 간혹 암이 아닌 것을 암으로 진단한다든지, 암을 다른 질환으로 진단하는 경우가 발생하기도 한다. 국내 연구진이 암진단 정확도를 획기적으로 높일 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 연세대 의대 의생명시스템정보학교실 연구진은 환자의 암세포 시료를 분석할 때 외부 오염요인을 줄여 분석 정확도를 높일 수 있는 방법을 개발하고 생물학 분야 국제학술지 ‘지놈 생물학’(Genome Biology) 11일자에 발표했다. 의료진은 암에 걸린 것으로 추정되거나 치료를 받고 있는 환자에게서 유전자검사, 약물반응검사 등을 위해 종양조직을 여러 차례 분석한다. 여러 번 분석하기 때문에 충분한 양의 암 세포가 필요하지만 검사를 위해 채취할 수 있는 종양세포의 양은 제한적이다. 이 때문에 종양세포를 한 번 채취한 다음 종양유도생쥐(PDX, patient-derived xenograft model)나 미니장기, 유사장기로 불리는 오가노이드를 만들어 증식시켜 분석에 활용하는 것이 일반적이다. 문제는 이렇게 만든 종양세포는 살아있는 쥐의 몸 속이나 생쥐에게서 추출한 세포질에서 배양된 것이기 때문에 최소 10%, 최대 70%까지 쥐의 세포가 묻어 함께 성장하게 된다. 이처럼 종양세포의 오염상태를 고려하지 않고 분석했다가는 잘못된 진단 결과가 나올 수도 있다. 이런 가능성은 의학계에서 꾸준히 제기돼 왔었지만 발생빈도가 밝혀지거나 예방법이 나오지는 않은 상태이다.연구팀은 이런 종양세포 분석 모델에서 나타날 수 있는 돌연변이 분석 오류를 찾아내고 사전에 오류를 막아 암세포 진단율을 높일 수 있는 방법을 개발했다. 연구팀은 생쥐와 사람에게서 나타나는 모든 유전자 서열의 차이점을 찾은 뒤 이를 ‘하마’(HAMA)라고 이름붙였다. 암세포 분석 과정에서 이런 하마가 나타나면 질병 관련 유전적 변이로 판단할 수 있는데 이번 연구를 통해 생쥐의 유전체 정보로 인한 오류 가능성을 다시 확인할 수 있도록 만든 것이다. 연구팀은 이번 분석을 통해 그동안 잘 알려진 암 관련 돌연변이 데이터베이스 정보 중 생쥐를 이용한 실험모델에서 ‘하마’ 관찰빈도가 높게 나타난 것을 확인했다. 그동안 암 관련 돌연변이로 알려진 것들이 실제 사람의 몸에서 발생한 돌연변이가 아니라 생쥐의 세포에서 비롯된 것이라는 설명이다. 또 유전체 검사 데이터를 통해 나오는 하마의 비율을 토대로 환자의 암세포 배양시 나타날 수 있는 쥐 세포의 비율까지 계산할 수 있는 수식을 제시했다. 여기에 150가지가 넘는 가상의 오염데이터를 기반으로 비교분석함으로써 최적의 오염 배제 방법을 밝혀냈다. 연구팀에 따르면 이번 분석을 적용할 경우 기존 분석 대비 정확성이 58% 정도 높아진다. 김상우 연세대 의대 교수는 “이번 연구는 체외에서 보존, 증식된 환자 암세포 시료의 유전체 분석과정에서 발생할 수 있는 오류를 바로잡을 수 있도록 함으로써 더 정확한 정보에 기초해 환자를 치료할 수 있게 해 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘머릿 속의 지우개’ 치매는 과거의 기억들을 하나 둘 씩 지워버리며 종국에는 자신이 누군지도 모르는 최악의 상황까지 몰고가 ‘존엄한 삶’을 빼앗아가는 치명적인 질환이다. 치매를 유발시키는 원인의 50~70%는 알츠하이머인데 알츠하이머 발병원인이 정확히 알려지지 않아 치료방법도 개발되지 못하고 있는 상황이다. 국내 연구진이 현재 쓰이고 있는 항암제가 알츠하이머 원인 중 하나인 뇌염증을 억제할 수 있다는 것을 밝혀내 주목받고 있다. 한국뇌연구원 퇴행성뇌질환연구그룹은 만성 골수성 백혈병 치료제로 쓰이는 ‘다사티닙’이 알츠하이머 치매를 유발시키는 뇌염증을 억제하는데 도움을 줄 수 있다고 5일 밝혔다. 이번 연구결과는 ‘신경염증’(Journal of Neuroinflammation) 11월호에 실렸다. 신경아교세포는 중추신경계 조직을 지지하는 역할을 하지만 지나치게 활성화되면 염증반응이 발생해 신경손상이나 기억력 감퇴 같은 증상을 드러내는 퇴행성 뇌질환을 유발시키는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 신약 재창출 기법을 통해 백혈병 치료제가 뇌염증 치료제로도 작용할 수 있다는 효능과 분자차원 메커니즘을 밝혀냈다. 신약재창출 기법은 임상에서 효과가 부족해 개발이 중단되거나 현재 사용되고 있는 약물의 새로운 약효를 찾는 기술이다. 협심증 치료제로 개발되던 중 임상시험에서 치료효과가 낮은 것으로 밝혀져 임상시험 실패 판정을 받았지만 성기능 치료에 효능이 있음이 인정돼 발기부전 치료제로 허가받아 성공한 비아그라가 신약재창출의 대표적 사례이다. 연구팀은 생쥐에게 뇌염증을 유발시켜 치매와 비슷한 증상을 앓도록 한 다음 다사티닙을 2주간 투여했더니 신경아교세포 활성이 줄어들고 전(前)염증성 사이토카인이라는 물질이 나타나는 것도 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 다사티닙을 투여받은 생쥐들에게서는 알츠하이머 치매 환자들의 혈액과 뇌에서 증가하는 것으로 보고된 ‘STAT3’ 단백질의 신호전달이 억제되면서 뇌염증 반응이 줄어들기도 했다. STAT3 단백질은 자가면역질환의 원인 단백질로 각종 염증질환의 치료 대상으로 꼽히고 있다.허향숙 뇌연구원 박사는 “이번 연구는 신약 재창출 기술로 백혈병 치료제가 치매 치료에 도움이 된다는 사실을 새로 밝혀냈다는데 의미가 크다”라며 “이번 연구결과로 사람에게서도 염증성 퇴행성 뇌질환 치료제로 쓸 수 있다고 하면 신약개발에 드는 비용과 시간을 줄일 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr