과학과 의학의 발달로 과거 불치병이었던 ‘암’도 서서히 관리 가능한 질환으로 인식돼 가고 있다. 암을 치료하기 위해서는 다양한 항암제, 방사능치료, 외과수술 등의 방법이 쓰이고 있다. 외과수술 이후 항암제를 이용한 치료가 가장 널리 활용되고 있는데 항암제는 화학물질을 이용한 화학항암제, 암세포만 선택적으로 공격하도록 설계된 표적항암제, 인체 면역세포를 활성화시켜 암세포를 제거하는 면역항암제가 있다. 최근에는 환자에게 부담이 덜한 면역항암제가 주목받고 있는데 화학항암제만큼 효과가 크지 않다는 단점이 있다. 성균관대 나노공학과 연구진은 화학항암제와 면역제어물질을 함께 담은 생체이식형 전달체를 개발해 암세포 주변 미세환경을 바꿔 종양을 빠르게 제거할 수 있는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 소재분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’에 실렸다. 우리 인체에는 암 성장을 억제하는 면역세포도 있지만 암을 키우고 다른 조직으로 전이를 촉진시키는 면역세포도 있기 때문에 면역항암제는 일부 암종(種)이나 암환자에게만 효과를 보인다. 연구팀은 정상조직에도 영향을 미치는 단점이 있지만 여전히 효과가 큰 화학항암제와 암 성장촉진 면역세포를 억제할 수 있는 면역제어물질을 탑재한 전달체를 만들었다. 화학항암제가 정상조직에도 영향을 미칠 수 있는 만큼 종양부위에만 필요한 만큼의 항암제를 전달할 수 있는 동시에 암의 면역세포를 억제할 수 있도록 해 효과를 극대화시킨 것이다. 연구팀은 히알루론산처럼 생체적합형 소재로 지름 5~10㎜ 크기의 알약모양 전달체를 만든 뒤 그 안에 화학항암제 독소루비신과 면역제어물질을 담는데 성공했다. 이렇게 만든 ‘항암제+면역억제제’ 알약을 유방암과 자궁경부암을 유발시킨 생쥐에게 투여한 결과 암세포 성장이 억제되는 것이 관찰됐다. 실험에 활용된 암 생쥐모델은 면역항암제에 효과를 보지 못한 것들이었다. 또 생쥐들에게 종양을 제거하는 외과수술을 실시한 다음 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 항암제+면역억제제 알약을 투여하고 나머지 그룹은 면역항암제만 투여하고 관찰했다. 그 결과 이번 기술로 만들어진 알약을 투여받은 생쥐들은 수술 후 55일이 지난 뒤에도 대부분이 생존했지만 면역항암제만 투여한 생쥐들은 한 달 정도 지난 뒤 모두 사망했다. 임용택 성균관대 교수는 “이번 기술을 활용하면 환자마다 다른 종양미세환경에 맞는 면역억제인자를 분석한 뒤 환자맞춤형 약물을 탑재해 치료함으로써 그 효과를 극대화시킬 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“나 요즘 다이어트 시작했어”라고 말하는 사람들을 보면 가장 먼저 식단을 육류와 탄수화물류를 빼고 신선한 야채와 과일로 바꾼다. 실제로 조리 음식이 장내미생물의 종류와 숫자에 영향을 미친다는 연구결과가 나왔다. 미국 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 미생물학·면역학과, 글래드스톤 연구소, 하버드대 시스템생물학센터, 인간진화생물학과, 화학·화학생물학과, 로렌스 버클리국립연구소 환경유전학및시스템생물학부, 에너지부(DOE) 산하 조인트게놈연구소, 보스턴대 의학과, 캐나다 맥길대 마이크로옴·질병센터 공동연구팀은 조리된 음식이 장내 미생물을 변화시킨다는 사실을 확인했다고 2일 밝혔다. 이같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 미생물학’ 1일자에 실렸다. 지금까지 많은 연구에서 장내 미생물은 만성염증, 체중증가는 물론 암 발생까지 건강에 다양한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 식단이 장내미생물에 어떤 영향을 미치는지 구체적으로 확인하기 위해 생후 21일된 생쥐 24마리를 4그룹으로 나눠 생고기, 조리된 고기, 생야채, 조리된 야채를 8주 동안 먹였다. 실험에 사용된 야채는 고구마, 감자, 옥수수, 완두콩, 당근, 사탕무였다. 8주 뒤 각각의 생쥐들 장내미생물을 채취해 분석한 결과 생고기와 조리된 고기를 먹은 생쥐들의 장내미생물은 크게 차이를 보이지 않았지만 야채의 경우는 조리된 것과 그렇지 않은 것들을 먹은 생쥐들 장내미생물의 종류나 숫자에 차이를 보였다. 연구팀은 생쥐 실험결과를 바탕으로 사람에게도 비슷한 결과가 나타나는지 확인하기 위해 8명의 건강한 남녀 대학생을 두 그룹으로 나눠 3일 동안 각각 조리된 음식과 조리되지 않은 음식만을 먹도록 한 뒤 분변 검사를 실시했다. 그 결과 사람에게서도 생쥐들과 똑같은 연구결과를 얻었다. 생쥐나 사람이나 조리되지 않은 음식을 먹는 사람들의 장내미생물 숫자와 종류가 다양한 것으로 조사됐으며 외부에서 침투하는 각종 세균이나 바이러스에 대항할 수 있는 면역력을 가진 장내미생물이 많은 것으로도 확인됐다. 조리된 음식을 많이 먹는 사람의 장내미생물들은 영양분을 더 많이 흡수하도록 돕기는 하지만 외부에서 침투한 물질에 대한 저항성은 낮은 것으로 나타났다. 피터 턴보 UCSF 교수는 “그동안 장내미생물 변화는 탄수화물 대사 변화 때문에 나타나는 것으로 알려져 있는데 이번 연구를 통해 장내미생물 군집 변화가 야채나 채소에 포함된 화학물질 때문에도 나타날 수 있다는 것을 밝혀낸 것이 이번 연구의 의미”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

갑자기 참을 수 없을 정도로 극심한 고통이 찾아오는 급성췌장염은 담석이나 만성음주가 주요 원인으로 발생하는 질병이다. 한국과 미국 공동연구진이 급성 췌장염을 효과적으로 치료할 수 있는 방법을 찾아냈다. 미국 국립보건원(NIH)과 연세대 치과대학 공동연구팀은 급성 췌장염이 발생했을 때 나타나는 칼슘신호 이상을 유발시키는 유전자를 발견하고 그 역할을 규명했다고 29일 밝혔다. 이번 연구결과는 의학 분야 국제학술지 ‘가스트로엔테올로지’에 실렸다. 급성 췌장염은 담석이나 알코올 때문에 췌장의 샘꽈리세포에서 분비하는 여러 소화효소가 분비되기 전에 세포질 내에서 활성화돼 세포를 분해시키면서 나타난다. 특히 췌장의 샘꽈리세포 안으로 칼슘이온이 과도하게 유입되면 칼슘 자체 독성 때문에 세포가 파괴되는데 특별한 치료제가 없기 때문에 복통을 완화시키기 위한 진통제나 항생제가 투여될 뿐이다. 많은 연구자들이 칼슘이온 유입을 막기 위해 칼슘이온 통로를 없애는 방법을 생각해 냈지만 칼슘이온 통로가 없는 생쥐로 실험을 했기 때문에 치료제 개발이 쉽지가 않았다.연구팀은 칼슘이온 통로 자체가 아닌 이온 통로를 열고 닫는 역할을 하는 단백질에 주목했다. 특히 급성 췌장염이 걸릴 경우 조직 손상을 막는 단백질 ‘사라프’(SARAF)가 분해돼 없어진다는 것을 발견했다. 연구팀은 실제로 급성 췌장염 환자의 세포조직을 분석한 결과 사라프 유전자 발현량이 눈에 띄게 줄어든 것을 확인했다. 연구팀은 사라프 유전자를 만들지 못하도록 변형된 생쥐는 사라프를 많이 만들어내는 생쥐에 비해 급성 췌장염 진행 속도도 빠르고 증상이 심각한 것을 확인했다. 사라프 유전자가 없는 생쥐는 정상 생쥐보다 췌장의 부종이 더 크고 혈액 내 아밀라아제 양이 더 늘어난 것이 발견됐다. 신동민 연세대 교수는 “이번 연구결과는 췌장 샘꽈리세포에서 사라프가 분해되지 않도록 안정화시키거나 보충해줄 수 있다면 급성 췌장염을 쉽게 치료할 수 있다는 것을 보여주고 있다”라며 “칼슘신호 통로 자체가 아닌 신호조절을 통해 췌장염 증상을 완화시키는 전략을 통해 췌장염 치료제 개발에 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우리나라에서만 볼 수 있는 자생식물을 이용해 알츠하이머, 크론병처럼 염증성 질환을 치료할 수 있는 물질을 추출해내는데 성공했다. 한국과학기술연구원(KIST) 강릉분원 천연물소재연구센터 연구진은 한반도 토종 자생식물인 ‘제주상사화’에서 추출한 ‘E144’라는 물질이 항염증 효과가 뛰어나다는 사실을 확인했다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘농업 및 식품화학 저널’에 실렸다. 사람의 몸에서 염증반응은 외부에서 특정 물질이 침입하면 자연적으로 나타나는 생리반응으로 염증이 과다하게 발생할 경우 오히려 질병을 유발할 가능성이 커진다. 퇴행성 뇌질환의 대표격인 알츠하이머 역시 뇌에서 과도한 염증반응 때문에 나타나는 것으로 알려져 있다. 염증반응을 줄이기 위한 기존의 항염증 의약품들은 다양한 부작용이 동반되기 때문에 퇴행성 뇌질환을 비롯해 염증성 질환을 연구하는 많은 과학자들은 부작용이 적은 천연물 소재를 연구해오고 있다. 연구팀은 제주도에서 주로 자라는 여러해살이풀로 5월에 잎은 말라 없어지고 8월에 꽃을 피우는 50~60㎝ 크기의 제주상사화에 주목했다. 한방에서 제주상사화를 비롯해 여러 상사화는 염증반응인 종기 치료에 특효가 있는 것으로 알려져 있었다. 여기에 연구진은 제주상사화 추출물로 중추신경계 염증반응을 억제할 수 있다는 연구결과를 발표해 주목받은 경험도 있었다.연구팀은 제주상사화에서 추출한 E144라는 성분이 뇌에서 염증반응을 유발시키는 미세교세포의 요소들이 억제되는 것을 관찰했다. 또 알츠하이머 치매를 유발시킨 생쥐에게 E144를 투여한 결과 뇌 조직 내 염증인자가 눈에 띄게 감소한다는 사실도 확인했다. 특히 대뇌피질 부분에서 염증이 억제된다는 사실도 알아냈다. 양현옥 KIST 박사는 “이번 연구결과는 우리나라 자생 천연물 소재를 활용해 난치성 질환으로 알려진 퇴행성 뇌질환 치료용 의약품을 개발할 가능성을 찾아냈다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인체의 화학공장이라고 불리는 ‘간’은 1000여 종류의 효소를 이용해 영양분의 물질대사를 담당하고 해독, 면역작용, 호르몬 조절 등 500여 가지 기능을 수행한다. 간에 문제가 발생하면 신체 각 부위에 심각한 건강상 문제가 발생하는 이유이기도 하다. 일반적으로 잦은 음주나 과도한 음주를 하는 사람들은 간세포에 과다한 지방이 붙는 지방간 증상이 나타나기도 한다. 문제는 지방간 자체는 특정 증상을 일으키지 않지만 계속 지방이 축적될 경우 간이 딱딱해지는 간경변이나 간암을 유발해 생명을 앗아가기도 한다. 그러나 음주를 하지 않는 사람들에게서도 지방간 증상이 나타나기도 하는데 이를 ‘비알콜성 지방간’(NAFLD)라고 한다. 중국 의과학자들은 비알콜성 지방간을 유발시키는 장내 미생물을 발견했고 이 장내 미생물이 좀 더 술에 쉽게 취하게 만들고 지방간 유발 속도를 빠르게 한다는 사실을 밝혀냈다.중국 베이징 수도소아과학연구소, 중국질병통제예방PLA센터, 수도의대 감염질병연구소, 수도의대 기초의과학부, 간연구소, 화중농업대 수의과학대, 윈저우의대 제1부속병원, 국립바이러스질병통제예방연구소, 우한 바이러스연구소, 베이징 미생물학·역학연구소, 중국과학원대, 중국과학원 미생물학연구소 공동연구팀은 NAFLD를 유발시키는 장내 미생물을 발견하고 이것이 지방간을 유발시키는 메커니즘을 알아냈다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 메타볼리즘’ 20일자에 실렸다. 비알콜성 지방간(NAFLD)을 앓는 사람은 전 세계적으로 약 10억명에 이르며 미국인 중에서는 3명 중 1명이 지방간으로 고생하는 것으로 알려져 있다. NAFLD 환자 중 약 4분의 1은 간경변이나 간암으로 발전해 생명을 위협받기도 한다. 연구팀은 2014년 6월 술을 한 방울도 마시지 못하는 27세의 중국인 남성이 고탄수화물과 단 음식을 먹은 뒤 만취해 의식을 잃은 상태로 병원에 실려온 사례에 주목했다. 이 남성은 술을 만드는 것처럼 체내에서 탄수화물이나 포도당을 알콜로 변환시키는 ‘자동양주 증후군’(auto-brewery syndrome)이라고도 부르는 증상을 갖고 있는 것으로 알려졌다. 실제로 콜라 몇 잔을 마시거나 당분이 많은 음식을 먹으면 혈중 알콜농도가 400㎎/㎗까지 올라가는 것으로 확인됐다. 이는 40도의 독한 위스키를 스트레이트로 15잔 이상 마신 것과 비슷한 수준이다. 연구팀은 이 남성에게서 대변 샘플 14개를 채취해 분석하는 한편 NAFLD 환자 43명과 간질환이 전혀 없는 48명의 분변을 분석했다. 분석 결과 해당남성은 물론 NAFLD 환자 중 60%는 알콜을 다량으로 생산하는장내미생물이 발견됐다. 알콜을 섭취하지 않더라도 장내 미생물에 의해서 NAFLD가 발생할 수 있다는 설명이다. 연구팀은 무균처리 된 생쥐에게 3개월 동안 이 장내미생물을 복용시킨 뒤 관찰한 결과 복용 한 달만에 지방간이 발생했다. 이후 K. pneumonia 미생물을 없애주는 항생제를 복용시키면 지방간 증상이 호전된다는 사실을 확인했다. 징 유안 중국 수도소아과학연구소 교수는 “이번 연구를 통해 비알콜성 지방간의 원인이 장내 미생물이라는 사실 뿐만 아니라 K. pneumonia 미생물이 장내에 있는 사람들은 술을 마시면 더 쉽게 취하고 지방간이 쉽게 발생한다는 것을 알게 됐다”라며 “지방간 치료를 위한 새로운 방법을 개발하는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아침에 일어나 머리를 감고 나면 수 십 가닥의 머리카락이 세면대에 빠져 있는 것을 볼 수 있다. 그런데 그렇게 빠지는 머리카락을 더욱 안타깝게 쳐다볼 수 밖에 없는 사람들이 있다. 바로 탈모 환자들이다. 남성 외모 고민 1순위가 탈모이며 국내 탈모 인구는 1000만명이라는 통계가 있을 정도로 성인 4~5명 중 1명은 탈모로 고생하고 있다. 여성들에게는 탈모가 많이 발생하지 않지만 호르몬의 변화나 스트레스 등으로 인해 여성 탈모 환자들도 늘고 있는 추세이다. 이 때문에 머리에 직접 바르는 탈모약부터 먹는 탈모약이 개발돼 판매되고 있고 레이저 등을 활용해 모낭을 살리거나 머리카락을 심는 시술도 인기를 끌고 있다. 그렇지만 먹는 약의 경우 각종 부작용이 나타날 우려가 크고 머리를 심거나 레이저치료법은 비용에 비해 효과가 크지 않다는 단점이 있다. 이런 상황에서 중국과 미국 연구진이 간단한 전기자극만으로 탈모를 치료하는 방법을 제시해 주목받고 있다. 미국 위스콘신 메디슨대 재료공학과, 방사선학과, 중국 청두 국립전자과학기술대 전자박막·통합디바이스연구소, 심천대 의생명공학부 공동연구팀은 야구모자 형태의 미세전기자극 장치로 머리카락이 나는 모낭을 활성화시켜 탈모를 치료하는 방법을 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국화학회에서 발행하는 재료과학 분야 국제학술지 ‘ACS 나노’에 실렸다. 연구팀은 걷거나 뛰거나 몸의 움직임으로 에너지를 모으는 에너지 하베스트 기술 중 하나인 압전장치를 이용해 피부를 비롯한 인체 자극이 거의 없이 모낭을 자극할 수 있는 장치를 개발했다. 이번에 개발한 장치는 야구모자와 비슷한 형태와 무게를 갖고 있기 때문에 무게나 부피가 큰 배터리와 전자장치가 필요하지 않다는 장점이 있다. 연구팀은 이 장치를 이용해 탈모 증상이 나타나도록 유전자 변형시킨 생쥐를 대상으로 실험을 실시했다. 연구팀은 이 장치를 이용해 7주 동안 매일 하루 12~30분 정도씩 저전류 치료를 실시한 결과 먹는 탈모치료제와 거의 비슷한 효과를 나타냈으며 먹는 약으로 인해 나타날 수 있는 부작용은 발견하지 못했다. 연구팀에 따르면 두피 바깥 층의 잠든 모낭을 자극시켜 머리카락을 자라도록 한다고 설명했다. 단 탈모 증상이 나타난지 오래돼 모낭이 완전히 사라진 경우에는 저전류치료가 효과를 보지 못하고 초기 탈모 환자에게 효과가 높다고 밝혔다. 연구팀은 동물실험을 끝내고 곧 사람을 대상으로 한 임상시험에 돌입할 계획이다. 주동 왕 미국 위스콘신 메디슨대 교수는 “먹는 탈모치료제는 성기능 장애, 우울증, 불안감 증가 같은 부작용을 일으킬 수 있지만 이번에 개발한 기술은 인체에 자극을 주지 않는 약한 전기펄스를 이용해 모낭의 기능을 회복하게 해준다는 것이 핵심”이라며 “간단하고 사용하기 쉽기 때문에 치료비용을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 인체 부작용도 최소화시킬 수 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

간밤에 꾼 꿈이 희뿌연 안개가 낀 것처럼 가물가물한 과학적 원인이 밝혀졌다. 미국 스탠포드 국제연구소와 일본 나고야대학, 훗카이도대학의 공동 연구진이 따르면 기본적으로 수면이 뇌가 새로운 기억을 저장하는데 도움을 주긴 하나, 일부 단계에서는 뇌가 선택적으로 뉴런과 뉴런 사이의 시냅스 연결을 방해해 낮동안 있었던 일이나 간밤에 꾼 꿈 등을 기억하지 못하게 한다. ‘시냅스 재정규화’로 불리는 이 과정은 잠을 자면서 불필요한 경험을 기억에서 삭제함으로써 뇌의 과부화를 막아주는 역할을 하는데, 지금까지 전문가들은 뇌의 이러한 활동의 원인을 정확히 밝혀내지 못했었다. 공동 연구진은 실험용 생쥐 및 광유전학 기술을 통해 두뇌 외측 시상하부에서만 생성되는 ‘멜라닌 응집 호르몬’(MCH) 뉴런의 역할을 집중 분석했다. 그 결과 멜라닌 응집 호르몬의 뉴런을 억제시키자 기억력이 향상되는 반면, 멜라닌 응집 호르몬의 뉴런을 활성화시키자 기억력이 저하되는 것을 확인했다. 또 수면 중 뇌의 전기신호를 추적한 결과, 멜라닌 응집 호르몬 뉴런이 활성화되면 섬유질의 축색돌기를 통해 기억을 담당하는 해마로 억제 신호를 보내는 것을 확인했다. 즉 꿈을 꾸는 렘 수면 과정에서 멜라닌 응집 호르몬의 뉴런이 활성화되면, 깨어 있을 때 경험했던 많은 일뿐만 아니라 이것들이 나타난 꿈 마저도 선택적으로 지워질 수 있다는 것. 연구진은 “이번 연구는 렘 수면 단계의 특정 뉴런의 신호가 기억을 지우거나 강화하는데 중요한 역할을 한다는 사실을 입증했다”면서 “새롭지 않거나 중요하지 않은 정보를 적극적으로 잊어 버리는데 역할을 미친다는 사실을 알게됐다”고 설명했다. 이어 “꿈은 주로 렘 수면단계에서 멜라닌 응집 호르몬 뉴런이 활성화되는 동안 나타나며, 이 과정은 꿈의 내용이 해마에 저장되는 것을 막을 수 있다. 결과적으로 꿈이 빨리 잊혀지게 되는 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 세계적인 과학저널인 ‘사이언스’ 20일자 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

크리스토퍼 놀런이 감독하고 리어나도 디캐프리오, 조지프 고든 레빗 등이 출연한 영화 ‘인셉션’(2010)은 꿈을 공유해 타인의 생각을 빼내거나 꿈 자체를 설계해 기억을 지우기도 하고 심을 수도 있다는 기발한 상상력을 담고 있다. 실제로 우리가 깨어 있을 때 경험한 많은 일들은 뇌에 차곡차곡 쌓여 있다가 잠이 든 뒤 버려야 할 것과 간직해야 할 것으로 구분되어지며 일부는 꿈으로 나타나기도 한다. 뇌과학이 눈부시게 발전하고 있지만 여전히 잠과 꿈, 기억의 상관관계는 명확히 밝혀지지 않고 있다. 이런 가운데 일본 나고야대 환경의학연구소, 홋카이도대 의대 신경약리학과, 의생명과학과, 도카이대 생명과학부, 미국 SRI인터내셔널 신경과학센터 공동연구팀은 잠자는 동안 뇌가 정보를 선택해 각인시키거나 지워버리는 기억 조절 신경 메커니즘을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 20일자에 발표했다. 연구팀은 잠자는 동안 눈이 빠르게 움직이며 꿈을 꾸는 렘(REM) 수면 단계에 주목했다. 렘 수면 단계에서는 몸은 잠들어 있지만 뇌는 빠르게 활동하면서 하루의 경험을 기억할 것인지 아닌지를 선별해 처리하는 것으로 알려져 있다. ‘시냅스 재정규화’라고 불리는 이 과정은 잠자는 동안만 나타나는 현상으로 불필요한 경험을 기억에서 지워버림으로써 뇌의 과부하를 막아준다. 연구팀은 광유전학 기술을 활용해 뇌의 시상하부에서만 발견되는 ‘멜라닌 응집호르몬’(MCH) 뉴런이 렘 수면 활성화와 함께 시냅스 재정규화 과정에서도 핵심적인 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 생쥐를 이용한 실험을 통해 MCH 뉴런을 억제시키면 기억력이 증가하는 반면 MCH 뉴런을 활성화시키면 기억력이 눈에 띄게 떨어지는 것을 확인했다. 아키히로 야마나카 나고야대 교수는 “이번 연구는 렘 수면 활성 신경통로가 기억을 지우고 강화시키는 데 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다는 데 의미를 갖는다”며 “MCH 뉴런의 활성 정도와 경로를 변경시키면 기억을 선택적으로 조작할 수도 있을 것”이라고 말했다. edmondy@seoul.co.kr

알츠하이머 치매는 기억력 감퇴, 행동 및 언어장애 같은 인지장애와 기억손상을 동반하는 퇴행성 뇌질환이다. 현재 국내에서만 65세 이상 노인 인구 중 치매 유병률은 열 명 중 한 명꼴인 10%에 이르며 고령화 사회로 급속히 진행하면서 2050년에는 300만명에 달하는 환자가 발생할 것으로 예상되고 있다. 이 때문에 과학자들은 알츠하이머 정복을 위한 다양한 방법을 찾고 있다. 문제는 알츠하이머가 뇌 속 베타아밀로이드나 타우단백질이 축적되거나 신경세포 손상, 과도한 염증 반응 때문에 나타나는 것으로 알려져 있지만 발병과정과 원인이 정확히 확인되지 않아 치료방법을 찾는데도 어려움을 겪고 있는 상황이다. 국내 연구진이 분변 이식을 통한 장내 미생물을 조절해 알츠하이머 치매를 완화시킬 수 있다는 연구결과를 발표해 주목받고 있다. 서울대 의대 묵인희 교수와 경희대 생물학과 배진우 교수 공동연구팀은 알츠하이머를 유발시킨 생쥐 모델에서 장내 미생물 균형을 통해 알츠하이머 완화 가능성을 발견했다고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 영국 위장병학회에서 발행하는 의과학 분야 국제학술지 ‘거트’에 실렸다. 자폐증이나 파킨슨병 같은 뇌신경질환들에서 장내 미생물이 뇌에 영향을 미칠 수 있다는 연구결과들이 나오고는 있지만 알츠하이머 발병과 장내 미생물과의 관계는 명확히 밝혀지지 않은 상태이다. 이 같은 상황에서 연구팀은 알츠하이머 치매를 유발시킨 생쥐의 뇌 변화와 장내 미생물 변화를 관찰했다. 그 결과 알츠하이머가 심해질수록 정상 생쥐의 장내 미생물 구성이 크게 차이가 난다는 사실을 확인했다. 장내 미생물 군집과 구성이 달라지면서 만성 장 염증 반응이 발생하고 이로 인해 장벽 기능이 약화돼 장내 독소가 혈액으로 흘러들어가면서 전신에 염증반응을 증가시킨다는 것도 추가로 밝혀냈다.이에 연구팀은 알츠하이머 치매 생쥐에게 건강한 장내 미생물을 가진 생쥐에게서 채취한 분변을 16주 동안 주기적으로 이식해 장내 미생물 변화와 알츠하이머 증상을 관찰했다. 정상적 장내 미생물을 이식받은 알츠하이머 생쥐는 혈액 내 염증성 면역세포 수가 정상 수준으로 회복되고 전신의 염증반응도 감소하는 것이 관찰됐다. 또 뇌에 알츠하이머 원인 단백질 축적이 줄고 신경세포의 염증반응이 완화되는 동시에 기억과 인지기능 장애도 회복된다는 사실이 관찰됐다. 묵인희 서울대 교수는 “이번 연구는 기존 치료제 개발 연구방법과는 달리 장내 미생물을 통한 장-뇌 축을 새로운 치료제 개발 표적으로 제시했다는데 의미가 있다”라며 “이번 연구결과가 임상에 활용된다면 알츠하이머 환자 개개인의 장내 미생물 분석과 장내 환경 검사를 통해 맞춤 치료가 가능하며 기존 치료제보다 더욱 안전하고 효과적인 치료제를 개발할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2016년 3월 구글의 인공지능(AI) ‘알파고’와 이세돌 9단의 바둑 대국이 알파고의 압승으로 끝나면서 많은 사람들은 ‘AI 시대’가 눈앞으로 다가왔음을 실감했다. AI 기술 발전은 운전자가 필요 없는 자율주행차 시대를 눈앞에 다가오도록 만들었다. 또 AI 기자, 소설가, 음악가, 미술가, 펀드매니저가 등장해 사람과 비슷하거나 오히려 뛰어난 능력을 보여 주는 수준이 됐다. 얼마 전에는 수백만개의 논문을 스캔해 비교하는 것만으로 새로운 과학 지식을 발견할 수 있는 AI 과학자가 개발됐다는 소식이 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 실리기도 했다. 과학자들이 이번에는 AI로 세상에 없던 새로운 물질을 합성하는 데 성공했을 뿐만 아니라 수학적 방법론을 활용해 기존의 것보다 한 단계 업그레이드된 AI 개발 가능성까지 제시했다.●수학적 방법 적용, 데이터 학습시간 절반으로 포르투갈 샴펄리머드연구센터, 이탈리아 볼로냐대 수학과, 고등전자시스템연구센터, 국립 정보과학기술연구소 신경과학자와 수학자들로 구성된 공동연구팀은 위상기하학(토폴로지)을 이용하면 현재 AI 기술을 한 단계 발전시킬 수 있다는 연구결과를 AI 분야 국제학술지 ‘네이처 머신 인텔리전스’ 3일자에 발표했다. 연구팀은 ‘위상기하학적 데이터 분석’(TDA)이라는 수학적 방법론으로 현재 AI의 신경망 학습을 보완할 수 있음을 제시했다. 현재 AI의 신경망 학습 방법으로 얼굴을 인식할 때는 수많은 사람 얼굴 사진을 학습해 이미지 픽셀값을 디지털화한 뒤 눈, 코, 입 등 얼굴 윤곽을 구분해 내는 방식이었다. 문제는 똑같은 얼굴이라도 뒤집어 놓거나 거꾸로 놓으면 AI가 제대로 인식하지 못하는 경우가 생긴다. 그렇지만 위상기하학적 신경망 학습 기법을 활용하면 복잡한 이미지들 사이에서 오류 없이 원하는 얼굴을 쉽게 찾을 수 있게 된다. 동시에 사전 학습에 필요한 데이터 양과 학습 시간이 절반으로 줄어든다는 장점이 있다고 연구팀은 설명했다. 마티아 베르고미 샴펄리드연구센터 박사는 “이번 연구는 AI의 궁극적인 목표 중 하나인 인간의 뇌와 상호작용이나 통합을 위한 새로운 형태의 신경망 구조를 만드는 데 단초를 제시했다는데 큰 의미가 있다”고 말했다.●섬유증 치료 후보물질 개발기간 획기적 단축 한편 홍콩 인실리코 메디슨, 중국 상하이 우시 앱테크, 캐나다 토론토대 화학과, 컴퓨터과학과, 캐나다고등과학연구소, AI벡터연구소 공동연구팀은 딥러닝(심층학습) 기술을 활용해 섬유증 치료에 도움이 되는 새로운 분자를 만들어 동물 실험까지 성공적으로 끝냈다고 4일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’ 3일자에 실렸다. 연구팀은 딥러닝 기술로 섬유증 관련 질환 치료에 도움이 되는 ‘DDR1 인산화효소 억제제’ 역할을 할 수 있는 6가지 새로운 분자를 설계했다. AI가 만들어 낸 신약 후보물질 분자 6개 중 4개는 생화학적 활성이 확인됐고 2개는 세포 기반 실험에서 약효가 검증됐다. 연구팀은 이 중 유력한 후보물질 1종을 선택해 생쥐를 이용한 동물 실험을 실시한 결과 약효를 확인했다. 신약 후보 물질 발굴에서 동물 실험까지 일반적으로 2~3년 이상 걸리는 시간을 2개월로 획기적으로 단축시킨 것이다. 이번 연구를 주도한 알렉스 자보론코프 인실리코 메디슨 박사는 “이번 연구 결과를 바탕으로 AI를 신약 개발 전 과정에 적용할 경우 10년 이상 걸리는 개발 기간을 절반으로 줄일 수 있게 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

불규칙한 식사습관이나 채소보다는 육류 위주의 식단, 하루 종일 앉아있는 생활습관 등 때문에 항상 속이 불편하거나 변비로 고생하는 이들이 많다. 장에 좋다는 건강보조식품을 먹고 채소 중심의 식단을 꾸미고 물을 마셔도 나빠진 장 건강이 금새 회복되는 것 같지는 않다. 그런데 국내 연구진이 벌레를 이용해 장질환 개선효과를 빠르게 측정하고 장 건강에 도움이 되는 물질을 발굴했다고 해서 화제가 되고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 천연물연구소 천연물인포매틱스연구센터 연구진은 생물학 실험에서 흔히 쓰이는 ‘예쁜꼬마선충’이라는 벌레를 이용해 장건강을 개선시킬 수 있는 후보물질을 발굴하는데 성공했다고 1일 밝혔다. 이번 연구결과는 농학 분야 국제학술지 ‘농업·식품화학 저널’에 실렸다. 많은 현대인들이 만성 장질환에 시달리고 있는데 이를 개선하기 위한 다양한 식품과 의약품 개발이 활발하다. 상용화를 위해서는 이들 물질의 장질환 치료효능과 잠재적 독성을 빠르게 검증할 수 있어야 한다. 식품이나 의약품 상용화를 위해서는 사람을 대상으로 하는 임상시험 이전에 동물실험, 흔히 전임상실험이라고 해서 생쥐나 원숭이 등 포유동물을 이용해 효능평가와 독성실험을 한다. 문제는 포유동물을 이용할 경우 시간과 비용이 너무 많이 든다. 이에 연구팀은 포유동물 대신 예쁜꼬마선충이라는 벌레를 이용해 후보물질의 장질환 개선효과를 평가하는 방법을 개발했다. 예쁜꼬마선충이라는 귀여운 이름을 갖고 있는 곤충은 흙 속에서 사는 1㎜ 정도 크기의 투명한 벌레이다. 900여개의 체새포, 300여개의 신경세포, 2만개 정도의 유전자로 구성돼 있으며 꼬마선충 유전자 중 40%가 인간에게도 있는 것으로 알려져 세포사멸, 노화 등 연구에 활용되고 있다.실제로 연구팀은 사람들의 장건강에 악영향을 미치는 유해 장내 세균을 벌레에 주입하면 투명하게 보이던 장이 불투명하게 보이게 되고 수명도 급격히 줄어드는 것을 관찰했다. 연구팀은 장 건강에 도움을 줄 것으로 보이는 여러 식품과 천연물 소재를 벌레에 주입해 장 건강 회복을 관찰하는데도 성공했다. 이를 통해 브로콜리, 케일, 배추 등 채소의 소화과정에서 나타나는 천연물 대사물질인 ‘3,3-다이인돌릴메탄’이라는 물질이 장누수 증후군과 염증성 장질환 개선에 도움을 주는 것을 밝혀냈다. 강경수 KIST 박사는 “이번 연구는 장내미생물과 질병과의 상관관계를 규명해낸 기초적 연구뿐만 아니라 장질환 개선용 식품이나 의약품을 개발할 수 있는 산업원천 기술로도 다양하게 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사람의 대장에 서식하는 세균 중 하나로 가장 먼저 발견된 장내 세균인 ‘대장균’을 이용해 대장암이나 장내 염증을 치료할 수 있는 기술이 개발됐다. 부산대 의과학과, 한국과학영재학교 공동연구팀은 염증성 장질환이나 대장암에서 나타나는 염증을 대장균을 이용해 완화시킬 수 있는 방법을 찾아냈다고 26일 밝혔다. 이번 연구결과는 임상의학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 클리니컬 인베스티게이션·인사이트’ 최신호(22일자)에 실렸다. 염증성 장질환에서는 장 속 염증이 지속적으로 발생하면서 장의 보호벽이 붕괴돼 마이크로바이오타라는 세균총이 침투하기 쉬워지면서 염증이 더욱 악화되는 경우가 많다. 장 속 염증 치료를 위해 소염제나 항생제를 이용할 경우는 부작용이 발생하거나 오래 사용할 경우 내성의 문제가 발생할 가능성이 크다. 이 때문에 생물학적 치료제를 이용하려는 시도도 있지만 복용했을 때 장까지 도달하지 못하고 분해되기 쉽고 장기간 투여시 종양을 키울 수 있다는 단점이 있었다.연구팀은 표피성장인자(EGF)를 만드는 유전자를 대장균에 삽입해 유전자 재조합함으로써 대장균이 표피성장인자를 안정적으로 생산하고 분비할 수 있도록 했다. 특히 대장균으로 궤양부위까지 안정적으로 전달될 수 있도록 해 장관으로 이동하는 동안 분해되는 위험을 줄였다. EGF는 상피세포 성장을 돕는 단백질로 인체 여러 세포와 조직에서 만들어져 분비되는 물질로 피부 궤양 치료를 위한 연고, 화장품은 물론 위궤양 치료 등에도 활용되고 있다. 연구팀은 동물실험을 통해 장 속에서 흔한 대장균을 활용해 표피성장인자를 염증부위에 주입해 크론병과 같은 염증성 장질환과 대장암으로 인한 장벽 손상을 복구할 수 있다는 사실을 확인했다. 특히 생쥐 장내 점막에 유전자 재조합 대장균을 삽입한 결과 표피성장인자를 1개월 이상 지속적으로 분비해 장내 점막의 줄기세포 성장을 촉진시켜 염증성 자극과 조직손상을 완화시킨다는 것을 관찰할 수 있었다. 문유석 부산대 의과학대 교수는 “이번 연구는 생물학적 치료제의 안정성 문제와 화학적 약물 치료의 부작용을 극복함으로써 장내 염증성 질환을 근본적으로 치료할 수 있는 단초를 마련한 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

NK세포로 알려진 자연살해세포는 기존에 알려진 면역세포인 T세포가 갖고 있는 단점을 보완해 질병을 치료하는데 도움을 줄 것으로 기대되는 물질이다. 그렇지만 필요한 외부 유전자를 세포 내부로 도입하는 것이 쉽지 않아 유전자 편집 등의 기술로 항암면역기능을 강화하는데 어려움을 겪고 있다. 그런데 국내 연구팀이 나노기술을 활용해 이 같은 자연살해세포의 단점을 보완하고 기능을 강화시킬 수 있는 방법을 찾아내 주목받고 있다. 차의과학대 의생명과학과 연구팀은 생체재료를 기반으로 한 나노기술을 이용해 암세포에 구멍을 내 죽이는 NK세포의 능력을 극대화할 수 있는 세포치료제 제작기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘바이오머티리얼즈’ 최신호에 실렸다. 인체 내 선천적으로 존재하는 NK세포는 바이러스에 감염된 세포나 암세포를 선택적으로 인식해 즉각 파괴하는 기능을 갖고 있다. 더군다나 다른 면역세포들과 달리 면역거부 반응도 적어 건강한 사람의 세포를 환자에게 이식해 사용할 수도 있다. 그러나 NK세포의 자체방어체계 때문에 암세포만을 더 잘 포착할 수 있도록 하는 ‘암세포 인식강화 유전자’를 삽입하기가 쉽지 않다.연구팀은 기존에 바이러스를 사용하는 방식 대신 자성을 띤 나노입자를 암세포 인식강화 유전자와 결합시켜 삽입함으로써 NK세포 내에 이 유전자가 보다 쉽게 전달될 수 있도록 했다. 연구팀은 고분자 생체재료를 나노입자 위에 겹겹이 쌓는 삼중코팅 방식을 통해 NK세포이 자체방어체계를 피해 보다 효과적으로 세포 내에 전달될 수 있도록 한 것이다. 그 결과 NK세포 표면에 암세포 인식강화 단백질이 정상적으로 만들어지고 악성암세포벽에 구멍을 내 파괴하는 능력이 높아지는 것을 확인했다. 실제로 연구팀은 유방암을 유발시킨 생쥐에게 이번 기술을 적용해본 결과 그렇지 않은 생쥐보다 종양크기가 4분의 1로 줄어든 것을 확인할 수 있었다. 박경순 차의과대 교수는 “이번 기술은 차세대 항암면역세포로 주목받고 있는 NK세포를 자유자재로 엔지니어링할 수 있는 기술을 개발한 것”이라며 “나노입자가 자성을 띄는 물질을 포함하고 있어서 자기공명영상과 광학형광영상기법으로 NK세포 위치나 치료효과를 관찰할 수도 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난해에 비해 덜 했지만 사람들을 지치게 만든 폭염과 열대야가 서서히 힘을 못 쓰면서 계절은 가을로 성큼 걸어들어가고 있다. 오곡이 익어가는 풍요의 계절이 몇 년 전부터는 대기정체로 인한 미세먼지가 시작되는 때로 인식되기 시작했다. 정부도 다양한 미세먼지 대책을 내놓고 있지만 아직은 눈에 띄는 효과는 나타나지 않고 있는 상황이다. 그런데 미세먼지를 비롯한 환경오염 물질에 지속적으로 노출될 경우 우울증이나 조현병과 같은 뇌신경질환을 앓게될 가능성이 높다는 연구결과가 나왔다. 미국 시카고대 의대, 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 사회·유전학연구소, 덴마크 오르후스대 경제경영학부, 환경과학부, 스웨덴 카롤린스카연구소 역학·생명통계학과 공동연구팀은 대기질이 열악한 환경에서 오랜 시간을 보낼 경우 우울증, 조현병, 성격장애 같은 정신질환을 앓을 가능성이 급격히 증가한다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘PLOS 생물학’ 21일자에 실렸다. 연구팀은 2003년부터 2013년까지 미국 건강보험 청구 데이터베이스에 등록된 약 1억 5110만명의 기록과 1979년부터 2002년 사이에 덴마크에서 태어나 10살을 맞은 사람들 140만명의 기록을 분석했다. 미국팀은 개인의 대기오염 노출을 정량화하기 위해 미국 환경보호청(EPA)에서 활용하고 있는 87가지 대기질 측정 수치를 덴마크 팀은 이보다는 적은 14가지 대기질 지표를 사용했다. 특히 연구팀은 환경오염 물질이 사람의 정신건강에 어떤 영향을 미치는지에 대해 주목했다.생쥐를 이용한 기존 연구들에 따르면 초미세먼지나 산화질소, 오존 등 대기오염 물질은 코와 폐를 통해 뇌로 이동하면서 우울증, 강박증과 같은 행동장애를 유발시키는 것으로 알려졌다. 사람에게서 나타나는 조현병이나 우울증 같은 정신질환은 유전적 요인이나 특정 경험 등이 복합적으로 작용해 나타나지만 환경적이나 신경화학적 요인에 의해 나타날 수도 있는 것으로 추정하고 있다. 연구팀은 건강기록과 환경오염 정도를 비교분석한 결과 동물실험에서와 마찬가지로 사람들도 대기오염 물질에 장기간 노출될 경우 양극성 장애, 경계선 인격장애, 조현병, 우울증 같은 정신질환은 물론 뇌전증이나 파킨슨병 같은 신경정신질환을 앓을 가능성이 일반인들에 비해 2배 이상 높은 것으로 확인했다. 아티프 칸 시카고대 의대 박사는 “이번 연구는 삶의 물리적 환경, 특히 대기질이 인간의 신경, 정신과적 장애에 어떤 영향을 미치는지 그대로 보여주고 있다”라며 “미세먼지에 오래 노출됐다고 모두 정신질환을 앓게 된다는 것이 아니라 대기오염물질들이 유전적, 신경화학적 영향을 미쳐 정신과적 질환 발병을 쉽게 만든다는 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“오늘날 사망 원인의 대부분을 차지하는 질병은 나쁜 생활습관 탓에 발생한다. 지금까지 그렇게 생각돼 왔다. 하지만 오늘날 증거가 가리키는 방향은 박테리아(세균)가 원흉이라는 것이다. 이는 의학의 혁명을 예고하고 있다.” 지난 7일 영국의 과학잡지 ‘뉴사이언티스트’에 실린 특집의 도입부다. 제목은 ‘당뇨·뇌졸중·알츠하이머병의 진정한 원인을 우리는 찾아낸 것일까?’ 잇몸병을 일으키는 특정 세균이 만성 염증을 일으키며 이것이 성인병의 주된 원인일지 모른다는 내용이다. 이 같은 ‘세균 가설’의 주장을 따라가 보자. 수많은 생활습관병에 세균이 관련돼 있다는 사실은 최근에야 드러났다. 진행 과정이 매우 느리며 휴면 상태에 들어가 있거나 세포 내에 숨어 있기 때문이다. 이 탓에 실험실에서 배양하기가 어렵다. 하지만 이제는 DNA 염기서열 결정법이 나와 있다. 그 덕분에 예전에 존재하리라고 전혀 예상하지 못했던 장소에 세균이 있다는 사실이 드러났다. 가장 많은 질병에서 역할을 하는 것으로 보이는 최악의 원흉은 잇몸 질환을 일으키는 특정 세균이다. 잇몸병은 “인류에게 가장 널리 퍼져 있는 질병”이라고 홍콩대학의 모리지오 토네티는 말했다. 노화 관련 질병의 대다수는 잇몸병을 가진 사람에게 나타난다. 그런 사람은 증상이 더 심각한 경향이 있다. 그 이유는 우리의 면역계로 하여금 신체를 계속 공격하게 만들기 때문이라고 한다. 치아의 플라크(세균막)가 잇몸으로 뚫고 들어가면 염증을 일으킨다. 염증이란 면역 세포가 몰려들어 미생물과 이에 감염된 세포를 모두 파괴하는 반응을 말한다. 이것이 오래 지속되면 치아와 잇몸 사이의 공간에 몇몇 세균이 증식한다. 그중 한 종(포르피로모나스 진지발리스)은 특히 교활해서 염증이 계속되게 만든다. 염증은 병원균을 죽인 다음 종료되는 게 정상이다. 문제는 30~40대부터 염증이 만성화하는 현상이 일어나기 시작한다는 점이다. “이 세균은 실제로 염증 과정의 일부를 차단하는 분자를 만들어 낸다.” 미국 터프츠대학의 캐럴라인 젠코 박사가 하는 말이다. 약해진 염증은 인체 세포를 죽인다. 죽은 세포의 파편은 진지발리스의 좋은 먹을거리가 된다. 세포가 파괴되면 박테리아가 필요로 하는 철분도 방출된다. “이 균은 번식을 위해 숙주의 면역계와 상호작용을 스스로 조절한다.” 미국 펜실베이니아대학의 조지 하지셍갈리스의 말이다. 문제의 균은 혈류 속으로 숨어든다. 인체 면역계는 이에 대항하는 항체를 만들어 낸다. 이것은 세균으로부터 우리를 보호해 주는 것이 보통이다. 하지만 진지발리스의 항체는 세균이 통과했다는 신호에 가깝다. 이런 항체를 지닌 사람은 그렇지 않은 사람에 비해 다음 10년 내에 사망할 확률이 실제로 높다. 또한 류마티스 관절염, 심근경색, 뇌졸중이 발생할 위험도 더 크다. 이 세균의 가장 큰 혐의는 알츠하이머의 원인이라는 것이다. 지금껏 아밀로이드와 타우 단백질이 지목돼 왔다. 하지만 이를 줄이는 요법으로 증상이 개선된 사례는 없다. 최근 생쥐 연구에서 문제의 세균이 구강에서 뇌로 이동하는 사실이 확인됐다. 이 세균은 심근경색과 뇌졸중을 일으키는 죽상동맥경화의 원인으로도 꼽힌다. 연관성은 성인형 당뇨병에서 더욱 명백하다. 잇몸병 치료의 효과는 당뇨약 한 종류를 추가하는 것과 동일한 수준이라고 미국 치주학아카데미는 밝히고 있다. 미국 코르텍사임사의 연구에 따르면 항생제는 생쥐의 해당 세균을 죽였지만 저항성이 빠른 속도로 나타났다. 지난 1월 이 회사는 미국 등의 8개 대학과 함께 진지발리스만이 만들어 내는 진지페인이라는 단백질 소화 효소를 발견했다. 해당 효소는 알츠하이머병으로 사망한 사람들의 뇌 표본 99%에서 발견됐으며, 병이 심했을수록 수치가 높았다. 이 회사는 진지페인을 차단해 알츠하이머를 막는 약을 개발 중이다. 생쥐는 저항성을 유발하지 않고도 알츠하이머 비슷한 뇌 손상을 회복시켰다. 현재 대규모 임상시험이 진행 중이다. 치료약이 나올 때까지 대책은 두 가지다. 치아를 잘 관리하고 좋은 생활습관을 유지한다. 음주와 흡연은 잇몸병을 부르며 운동은 염증을 줄여 준다. 건강한 식단은 혈액 내 철분 방출을 막아 세균의 증식을 방지해 준다.

“너 물에 빠진 생쥐 같아.”, “다시 한번 해 보자.” 지난 5일 강원 인제군 육군 제12보병사단 유격훈련장에 모인 서울 강북구 청소년 희망원정대 대원들은 유난히 들떠 있었다. 난생처음 입어 본 군복이 마냥 신기하기도 했고, 실제 군인들처럼 유격훈련을 해 볼 기회였기 때문이다. 그러나 유격훈련은 생각처럼 쉽지만은 않았다. 밧줄에 매달려 물을 건너다 물에 빠져 군복이 흠뻑 젖기도 했다. 하지만 주어진 미션들을 하나하나 수행해 가면서 아이들의 표정은 점차 밝아졌다. 둘째 날인 6일 대원들은 군인들이 행군할 때 실제로 이용하는 을지유격장에서 서화초등학교까지 4시간 구간을 산악 행군했다. 산악 행군을 마친 뒤에는 전차부대를 방문해 전차를 실제로 타 보기도 했다. 캠프에 참여한 강북구 미양중학교 2학년 주하나(14)양은 “원래 몸이 약해 체력을 키우기 위해 참가했는데 도전 욕심도 생기고 참가하길 잘한 것 같다”며 활짝 웃었다. 육군 장교가 장래희망이라는 번동중학교 2학년 이준희(14)군도 “이런 체험을 통해 한계를 극복할 수 있다는 자신감을 가질 수 있을 것 같다”고 거들었다.강북구 청소년 희망원정대는 2012년 엄홍길휴먼재단, 강북구, 성북강북교육지원청이 협약식을 가진 것을 시작으로 올해로 8년째 사업을 이어 오고 있다. 지역 내 중학교 2학년생을 대상으로 5명씩 학교장 추천을 받아 총 60여명의 학생이 참여한다. 세계적인 산악가 엄홍길 대장과 산을 오르며 청소년 시절 맞닥뜨리는 현실적인 상황들을 극복하고 호연지기를 기르자는 취지에서 시작됐다. 엄 대장은 “나약하다는 얘기를 듣는 청소년들이 산을 오르는 활동과 조직 생활을 통해 동료애와 희생정신을 깨달으며 심신을 단련할 수 있을 것”이라고 소개했다. 희망원정대가 출범하게 된 사연은 이렇다. 박겸수 강북구청장은 2011년 지역의 인수중학교를 방문했다. 당시 간담회에서 교장이 박 구청장에게 “엄 대장의 자녀가 우리 학교에 다닌다”고 자랑했다. 이에 박 구청장이 곧바로 엄 대장에게 전화를 걸어 인연이 시작됐다고 한다. 이후 몇 차례 만남이 지속되면서 박 구청장은 엄 대장에게 “중학교 2학년생들을 선발해 산을 통한 호연지기를 길러 주는 청소년 희망원정대를 만들려고 한다”며 원정대를 기획해 이끌어 줄 것을 부탁했고, 엄 대장은 흔쾌히 허락했다고 한다. 박 구청장은 “건축가, 음악가 등 청소년들의 꿈과 희망을 키울 수 있도록 북돋아 주는 청소년 희망원정대로 발전했으면 한다”면서 “강북구 청소년 희망원정대의 노하우를 전수받아 모든 자치단체가 각기 특색 있는 희망원정대를 운영했으면 한다”고 기대했다. 황비웅 기자 stylist@seoul.co.kr

위는 식도와 소장을 잇는 소화기관 중 하나이지만 음식물을 섭취하는데 있어서 가장 중요한 장기이다. 위 내부 위점막층 상피는 위장 중에 가장 두꺼운 부분으로 음식물이 지나가고 소화되는 과정에서 주기적으로 손상되지만 위 줄기세포의 세포 재생기능으로 손상부위를 복구된다. 위점막층 상피 손상이 복구되지 않는 경우 각종 위장병에 걸리게 된다. 그렇지만 정확한 발병 메커니즘은 아직 밝혀지지 않은 상태이다. 영국 케임브리지대, 랭커스터대, 대구경북과학기술원(DGIST), 독일 칼 구스타프 카루스 의대, 막스플랑크 분자세포생물학및유전학연구소, 오스트리아 분자생명공학연구소, 일본 게이오대 의대, 네덜란드 우트레흐트대 의대 공동연구팀은 위궤양이나 위염, 위암의 발병원인을 찾고 새로운 치료법을 개발하는데 도움이 될 위 줄기세포의 특성을 규명했다고 19일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 스템 셀’ 최신호(15일자)에 실렸다. 지금까지 많은 연구자들이 위 줄기세포를 관찰한 결과 상피 내 위샘 상부에만 줄기세포가 있는 것으로 파악하고 있었지만 최근 위샘 아랫쪽인 기저부에서도 줄기세포가 추가로 발견돼 위 손상 복구에 대한 정확한 메커니즘을 파악하지 못했다. 이는 위샘에서 줄기세포를 명확히 구분해 낼 수 있는 마커 유전자의 정확도가 떨어졌기 때문이다. 연구팀은 마커 유전자 대신 세포 특성에 따라 위치를 파악할 수 있는 ‘다색 마우스 색종이 리포터 시스템’이라는 기술을 이용해 생쥐의 위 상피세포를 파악하는데 성공했다. 연구팀은 유방암 예방제로 알려진 타목시펜을 생쥐에게 투약한 다음 현미경으로 세포분열과 이동을 관찰했다. 다색 마우스 색종이 리포터 시스템은 약물을 투여했을 때 줄기세포별로 색깔이 달라지는 것에 착안해 세포를 구분해 내는 기술이다. 연구팀은 이 기술을 바탕으로 위샘 하부와 상부에서 서로 다른 종류의 위 줄기세포를 찾아냈다. 분석 결과 위 상부 줄기세포는 빠르게 분열하는 반면 하부 줄기세포는 느리게 분열한다는 사실과 함께 각각 위치에 따라 위샘 재생을 담당한다는 것도 확인했다. 김종경 DGIST 뉴바이올로지전공 교수는 “이번 연구는 서로 역할과 특성이 다른 위 줄기세포의 위치와 분자적 특성을 규명했다는데 의미가 크다”라며 “위샘 재생은 위점막층 복구에 영향을 줘 각종 위장질환과 위암 발병원인을 좀 더 정확하게 이해하고 새로운 개념의 치료법을 개발하는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

DGIST 뉴바이올로지전공 김종경 교수팀이 한국, 오스트리아, 영국이 함께하는 공동연구에 참여, 위 줄기세포의 특성을 규명했다. 앞으로 위장질환, 위암 등의 발병원인 규명과 치료법 개발에 활용될 것으로 기대가 높다. 위 내부 위점막층의 상피는 음식이 지나가며 손상되지만, 상피 내 위샘에 위치한 위 줄기세포가 세포 재생을 통해 손상부위를 복구한다. 과학자들이 위 줄기세포 관련 연구를 진행한 결과, 상피 내 ‘위샘’ 상부에만 줄기세포가 있는 것으로 파악됐다. 그런데 최근 위샘의 하부인 ‘기저부’에서 줄기세포가 추가로 발견되는 등 정확한 위치 식별이 매우 어려웠다.위샘에서 줄기세포를 구분할 수 있게끔 하는 마커 유전자의 정확도가 떨어지기 때문이다. 연구진은 마커 유전자 대신 분열하는 세포의 특성으로 위치 식별이 가능한 ‘다색 마우스 색종이 리포터 시스템(Multi-Color Mouse Confetti Reporter System)’을 이용해 생쥐의 위상피세포 계통 추적에 성공했다. 원리는 줄기세포를 색으로 구분하는 것이다. 생쥐에 타목시펜을 투약하고 현미경으로 세포 분열과 이동을 관찰하면, 줄기세포는 네 가지 색상 중 하나로 표시된다. 특히 줄기세포가 분열·이동하며 생성된 딸세포가 원래의 줄기세포와 같은 색상을 띄어, 여러 색종이 조각들을 이어붙인 모자이크 같은 위샘의 모습을 관찰할 수 있다. 이러한 원리를 이용해 연구팀은 위샘 상부와 하부에서 서로 다른 두 종류의 위 줄기세포를 규명했다. 이는 관련 분야에서 해결하지 못했던 난제를 해결한 것으로 의미가 크다. 또 연구팀은 상부, 하부에 있는 위 줄기세포들의 분자적 특성을 ‘단일 세포 전사체 분석’을 이용해 규명했다. 특히 상부 줄기세포가 갖는 빠른 분열로 위샘 상부의 재생을 담당하는 성질과, 하부 줄기세포가 갖는 느린 분열로 위샘 하부의 재생을 담당하는 특성을 각각 파악하는데 성공했다. 이러한 위샘의 재생은 위점막층 재생에 영향을 줘, 관련 질병 원인의 규명과 치료에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 김종경 교수는 “이번 연구를 통해 역할과 특성이 서로 다른 두 가지 종류의 위 줄기세포의 위치와 분자적 특성을 규명했다”며 “위장질환과 위암의 발병 원인이해와 치료법 개발 등에 유용하게 활용될 것으로 기대된다”고 말했다. 이번 연구는 DGIST 뉴바이올로지전공 이은민 연구원이 공동2저자로 참여했으며, 오스트리아 Institute of Molecular Biotechnology(IMBA)의 구본경 박사, 영국 캠브리지대(Univ. of Cambridge) Benjamin D. Simons 교수와 함께 연구를 진행했다. 연구결과는 줄기세포 분야의 국제학술지 셀스템셀(Cell Stem Cell)에 15일 발표됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

치매의 주요 발병원인인 알츠하이머는 베타아밀로이드가 뇌에 쌓이거나 타우단백질로 인해 뇌세포가 손상되면서 나타나는 퇴행성 뇌질환으로 알려져 있다. 그렇지만 정확한 원인이 밝혀지지 않아 근본적 치료법이 개발되지 않고 있다. 이 때문에 알츠하이머 치매를 완화시키기 위해서는 조기 진단하는 것이 무엇보다 중요하다. 이에 한국원자력의학원 RI융합부, 인하대병원 공동연구팀은 양전자방출단층촬영(PET)으로 학습과 기억에 관여하는 뇌 신호전달물질인 글루타메이트의 변화를 측정해 조기진단할 수 있는 방법을 찾아냈다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 신경학 분야 국제학술지 ‘노화 신경생물학’ 최신호(9일자)에 실렸다. 연구팀은 글루타메이트가 뇌 신경전달물질 중 가장 많지만 신경독소에 취약하기 때문에 베타아밀로이드 단백질이 침착되면서 발생시키는 독소가 측정함으로써 알츠하이머의 진행과 변화를 측정할 수 있다는데 착안한 것이다. 이를 위해 연구팀은 태어날 때부터 알츠하이머가 나타나 진행되도록 조작한 생쥐를 이용해 생후부터 9개월 동안 뇌 속 글루타메이트의 연속적 변화를 측정했다. 연구팀은 글루타메이트와 결합되는 방사성의약품을 주사한 뒤 PET를 실시한 결과 생후 5개월에 방사성의약품 흡수가 가장 낮고 7개월 때 가장 높아지는 것으로 확인됐다. 실제로 알츠하이머 생쥐 모델에서 기억손상과 행동이상이 7개월 때부터 나타났다. 최재용 원자력의학원 박사는 “이번 연구는 기억감퇴, 언어장애, 운동장애 같은 알츠하이머의 증상이 드러나기 전에 글루타메이트PET를 이용해 조기 진단할 수 있다는 것을 보여줬다는데 의미가 크다”라면서 “지금까지 자기공명영상(MRI) 같은 영상으로 알츠하이머를 쉽게 감별하기 어려웠지만 이번 기술을 바탕으로 알츠하이머 조기 진단과 치료 근거를 얻을 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

제9호 태풍 ‘레끼마’의 영향으로 홍수가 일어난 중국의 한 지역 가정집에서 생쥐 한 마리가 테이블 다리에 매달려 물에 빠지지 않기 위해 애쓰는 모습이 카메라에 포착돼 화제다.14일 동영상 사이트 ‘라이브리크’에 올라온 영상은 침수로 피해를 입은 해당 가정집에서 보라색 드레스를 입은 한 젊은 여성이 물에 젖지 않기 위해 테이블 위에 쪼그려 앉아 있는 모습을 보여주지만, 그 밑 테이블 다리 부분에 무언가가 붙어 있어 시선을 사로잡는다. 그 무언가는 바로 생쥐 한 마리가 물에 빠지지 않기 위해 테이블 다리에 매달려 안간힘을 쓰고 있는 모습이었다.해당 쥐가 어떻게 가정집까지 들어왔는지 알려지지 않았지만, 영상에는 이를 보고 깔깔거리며 웃는 여성들의 목소리가 고스란히 담겼다. 또한 영상은 14초 분량으로 매우 짧아 그 후 생쥐가 어떻게 됐는지는 확인되지 않았다. 초강력 태풍 레끼마는 중국 동부 산둥 지역에 상륙한 뒤 해안가를 따라 북상하면서 인명 및 재산 피해를 일으키고 있다. 중국 비상관리부는 13일 오후까지 레끼마로 인한 중국 9개 성(省) 지역의 이재민이 1288만명에 달했다고 밝혔다. 또 상하이를 포함해 저장성, 장쑤성, 산둥성, 안후이성, 푸젠성, 허베이성, 랴오닝성, 지린성에서 200여만명이 긴급 대피했다. 이번 태풍으로 가옥 1만3000채가 무너지고 11만9000가구가 수해 피해를 봤다. 99만6000ha의 농작물이 물에 잠기는 등 재산 손실도 컸다. 중국 전역에서 최소 49명이 숨지고 21명이 실종되는 등 인명 피해도 심각한 것으로 전해졌다. 사진=라이브리크 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr