국내 연구진이 혈관 협착을 막는 스텐트를 3D프린팅 기술을 이용해 만들고 생체에 적용한 결과 성공적인 결과를 얻어 화제다. 한국기계연구원 나노자연모사연구실과 전남대 의대 공동연구팀은 바이오3D 프린팅 기술을 이용해 금속 대신 생분해성 소재를 이용한 폴리머 스텐트를 만들어 전임상시험에 성공했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘화학공학 저널’ 최신호에 실렸다. 스텐트는 혈액 내 지방성분이 많아져 끈적해지면서 동맥의 혈관 벽이 좁아져 협심증이나 심장마비 같은 증상을 막기 위해 그물망 형태의 관을 혈관 속으로 넣는 장치이다. 일반적으로 코발트 크롬 합금과 같은 금속 소재의 스텐트가 사용되지만 체내에서 부식되거나 부러지는 경우도 있고 혈액들이 뭉쳐 혈관과 협착되거나 염증을 유발할 수 있다는 단점이 있다. 이에 연구팀은 수술용 실이나 뼈 접착제 등 의료목적으로 쓰이는 폴리락틱산이라는 고분자 물질을 3D프린팅 재료로 해 그물 모양의 스텐트 구조를 만들었다. 여기에 혈액 속에 존재해 혈액 응고를 막는 작용을 하는 헤파린이라는 물질을 표면에 코팅했다. 이렇게 헤파린 코팅 생분해성 스텐트는 필요한 형태를 3D프린터로 단시간에 환자맞춤형으로 제작할 수 있다는 장점을 갖고 있다.이렇게 만들어진 스텐트를 이용해 생쥐실험을 한 결과 기존 금속성 스텐트보다 치료효과가 큰 것으로 나타났다. 이번 기술을 응용해 스텐트 표면에 헤파린 이외의 필요한 약물을 코팅할 경우 혈관 세포 부착을 조절하거나 다양한 약물을 전달할 수도 있다. 박수아 기계연구원 박사는 “이번 연구는 3D프린팅 기술로 혈관협착 방지 물질이 코팅된 생분해성 폴리머 스텐트를 적용해 동물실험이 성공했다는데 큰 의미가 있다”라며 “이번 기술은 심혈관 질환 극복에 상당한 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

세계보건기구(WHO)는 2000년대 초반 비만을 당시 뚱뚱한 상태가 아닌 지방세포의 증가로 인해 각종 질병의 원인으로 지목하고 치료해야 할 질환으로 구분했다. 실제로 비만은 당뇨는 물론 고지혈증, 고혈압 등 각종 대사질환을 일으키는 것으로 알려져 있다. 꾸준한 운동과 식이요법으로 비만을 막을 수 있지만 체질적으로도 쉽게 살이 찌는 사람들도 있다. 살이 쉽게 찌는 사람들은 나쁜 지방세포로 알려진 백색 지방세포가 에너지소비가 많은 좋은 지방세포인 갈색 지방세포보다 더 많다. 국내 연구진이 비만을 유발하는 원인 단백질을 발견하고 이를 조절함으로써 백색 지방조직을 갈색 지방조직처럼 작동할 수 있도록 하는 방법을 찾아내 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 연구팀은 체내 염증 반응을 일으키는 ‘톤이비피’(TonEBP) 단백질이 비만과 당뇨를 촉진시킨다는 사실과 그 작동원리를 11일 밝혀냈다. 이번 연구결과는 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호(11일자)에 실렸다. 톤이비피 단백질은 체내 염증반응을 증가시켜 류머티스 관절염, 당뇨성 신장질환 발병을 촉진하며 간암 발병에도 관여하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 체질량 지수(BMI)가 높은 사람일수록 지방 세포 내에 톤이비피 단백질이 많다는 점에 착안했다. 연구팀은 생쥐실험을 통해 톤이비피 단백질을 감소시킨 실험쥐는 에너지 소비가 활성화돼 지방세포의 크기가 감소했고 에너지 소비와 지방 분해가 촉진됐다. 특히 지방세포 크기 감소로 지방간, 인슐린 저항성, 내당능 장애 같은 대사질환도 개선되는 것이 확인됐다. 연구팀은 톤이비피 단백질이 백색 지방세포 내 베타3 아드레너직 수용체 발현을 억제하는 기능을 한다는 사실을 확인했다. 톤이비피 단백질을 줄이면 백색 지방세포 조직 내에서 베이지 지방세포를 활성화시켜 열 생산이 활발해지면서 갈색 지방세포처럼 에너지 소비를 늘려 비만을 막을 수 있다는 설명이다. 권혁무 UNIST 교수는 “이번에 밝혀낸 톤이비피 단백질의 작동원리를 이용하면 백색 지방세포가 갈색 지방세포의 기능을 갖게 만들 수 있다”라며 “톤이비피 단백질을 조절하면 지방 축적을 막아 비만은 물론 당뇨 같은 대사질환을 치료하는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우리나라 성인 남녀 1인당 1개씩은 갖고 있다는 스마트폰을 이용해 뇌신경회로를 조절해 치매나 파킨슨병 같은 뇌신경질환을 치료할 수 있는 방법이 개발됐다. 카이스트 전기및전자공학부와 미국 워싱턴대 마취학및약리학부 공동연구팀이 스마트폰 어플리케이션(앱)을 이용해 약물과 빛을 뇌의 특정 부위에 전달해 신경회로를 정교하게 조절할 수 있는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 의공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’ 6일자에 실렸다. 이번 기술은 신약개발시 장기간 동물실험이 필요할 때나 치매, 파킨슨병 같은 퇴행성 뇌신경질환을 치료할 때도 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 빛을 이용해 특정 뇌신경세포를 자극하는 광유전학 기술이나 약물을 이용해 주변 신경회로에 영향을 주지 않고 뉴런이나 신경을 제어할 수 있는 신경약물학은 현재 뇌신경질환 치료나 연구에 활용되는 전기자극기술보다 효과가 뛰어나다는 장점이 있다. 문제는 사용 기기의 크기가 커 뇌 조직을 손상시키거나 정교하게 제어하기 어렵다는 단점이 있다. 또 광섬유나 약물주입관 때문에 뇌 이식한 다음에는 행동 제약이 생긴다. 이에 연구진은 플라스틱과 같은 중합체로 만들어진 미세유체관과 마이크로 LED를 결합시켜 머리카락 두께의 유연한 탐침을 만들었다. 이 장치를 소형 블루투스 기반 제어회로와 교환 가능한 약물카트리지와 결합시킨 뒤 스마트폰 앱을 이용해 무선으로 제어할 수 있는 2g 남짓한 뇌 이식장치를 만들었다. 연구팀은 이 장치를 생쥐의 뇌 보상회로에 이식하고 도파민 활성물질과 억제물질이 든 카트리지를 결합시켰다. 그 다음 스마트폰 앱을 이용해 도파민을 제어하거나 활성화시켜 쥐의 행동을 조정하는데 성공했다. 또 생쥐의 뇌에 빛에 반응하는 단백질을 주입해 빛에 반응하도록 해 쥐가 특정 장소를 좋아하고 싫어하도록 조종할 수 있음을 확인했다.정재웅 카이스트 전기및전자공학부 교수는 “이번 기술은 기존의 전기자극 방법보다 훨씬 더 정교해 부작용 없는 뇌 제어가 가능하다”라며 “추가 연구를 통해 두개골 내에 완전히 이식할 수 있고 반영구적으로 사용가능한 형태로 디자인할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 골수이식 환자나 골수암 환자의 치료효과를 높일 수 있는 조혈줄기세포의 이동원리를 규명하는데 성공했다. 고려대 생명과학부 연구팀은 조혈줄기전구세포와 골수암 세포의 활성을 조절할 수 있는 물질을 발견했다고 6일 밝혔다. 이번 기술은 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호(2일자)에 실렸다. 인체 면역세포는 주로 골수 안에 존재하는 조혈줄기세포에서 만들어진다. 조혈줄기세포에서 만들어진 조혈전구세포나 미성숙 면역세포는 말초로 이동해 성숙한 면역세포를 만들어내는데 골수에서 말초까지 이동하는 과정에서 여러 종류의 면역세포로 분화되는 것이다. 이 때문에 많은 연구자들은 조혈줄기, 전구세포의 체내 이동 원리를 밝혀내고 이를 이용한 면역질환 치료제 개발에 집중해왔지만 별다른 성과는 없었다. 연구팀은 특정 유전자 발현을 억제하는 단백질의 일종인 ‘폴리콤’이 골수 내 미세환경을 변화시켜 조혈줄기세포나 조혈전구세포가 말초로 이동하는 과정을 돕는다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 생쥐실험을 통해 폴리콤 단백질을 제거한 생쥐의 경우 흉선과 비장에서 면역세포가 급격히 감소하면서 면역결핍 현상이 나타나는 것이 관찰됐다. 또 연구팀은 폴리콤 단백질이 결핍된 생쥐에게 약물을 투여하면 다시 면역세포가 활성화되는 것도 관찰했다. 전태훈 고려대 생명과학부 교수는 “이번 연구는 조혈작용에 핵심적인 조혈줄기세포와 조혈전구세포의 활성을 후성유전적 기법으로 조절할 수 있는 분자적 토대를 마련했다는데 의미가 크다”라며 “유전적 변화를 동반하지 않고 골수 내 미새환경 변화만으로도 내성 완화 등 골수이식환자나 골수암 환자의 치료효과를 높일 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

혼밥, 혼술이 건강에 직접적 영향 미치지 않는다는 반론도 불과 4~5년 전까지만 해도 식당에서 혼자 밥을 먹거나 카페에서 혼자 술잔이나 커피잔을 기울이는 것은 주위 시선이 의식되는 어색한 일이었다. 그렇지만 최근에는 1인 가구 숫자가 늘어나면서 혼자 식사를 하는 ‘혼밥’, 혼자 술을 마시는 ‘혼술’문화가 점점 확산되고 있는 분위기이다. 혼밥 인구의 증가는 한국 뿐만 아니라 전 세계적인 추세로 인문사회학자들 뿐만 아니라 과학자들도 혼밥 문화가 개인과 사회에 미치는 영향을 분석하는 시도를 하고 있다. 그런데 스스로 혼자임을 선택하는 혼밥, 혼술 뿐만 아니라 타인과의 관계를 맺지 않는 사회적 고립이 상당한 스트레스 요인으로 작용한다는 연구결과가 나왔다. 모로코 카디아야드대 약리학·신경생물학 연구실, 프랑스 엑스마르세이유대 신경과학연구소, 파리5대학 데카르트의대, 피티에 살페트리에병원 생화학교실 공동연구팀은 집단과 떨어져 혼자 지내는 경우가 많아질수록 스트레스 지수가 높아지고 뇌전증이 발생할 수 있다고 1일 밝혔다. 이번 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘e뉴로’ 최신호(7월 23일)에 실렸다. 연구팀은 생후 8주된 일반 생쥐 9마리와 생쥐 9주된 뇌전증과 비슷한 증상을 가진 9마리를 대상으로 다른 생쥐들과 고립된 상황에서 어떤 증상과 반응을 보이는지 관찰했다. 생쥐는 사람과 벌, 개미처럼 대표적인 사회적 동물로 알려져 있다. 연구팀은 생쥐들을 다른 생쥐들과 떨어뜨려 혼자만 우리에 넣어 30일 동안 생활하도록 했다. 그 결과 다른 동료들과 함께 거주하는 생쥐들과는 달리 불안해 우리 안을 계속 돌아다니고 스트레스 수치도 상당히 높아진 것이 확인됐다. 일반 생쥐 중 일부는 뇌전증 증상을 보이기도 했다. 또 뇌전증 증상을 갖고 있던 생쥐들은 다른 동료들과 같이 있을 때보다 뇌전증 발작횟수가 잦아지고 발작 정도도 심해지는 것으로 관찰됐다. 실험을 이끈 크리스토프 베르나르 엑스마르세이유대 교수는 “생쥐 실험 결과를 사람에게 그대로 적용할 수는 없겠지만 일단 사회적 고립은 상당한 정신적 스트레스를 유발시킨다는 것을 알 수 있다”라고 말했다. 실제로 혼자하는 식사가 우울증이나 심혈관질환, 비만, 대사증후군 등을 유발시킬 수 있다는 연구결과들은 다수 나온 바 있다. 지난해 영국 경제분석기관인 옥스포드 이코노믹스와 세인즈버리 국립사회연구센터도 8000여명의 영국 성인남녀를 대상으로 한 설문조사 결과 혼밥은 정신질환을 제외한 다른 어떤 요인들보다 개인의 행복감을 떨어뜨리는 직접적 원인이 될 수 있다는 연구결과를 발표하기도 했다. 반면 호주 퀸즐랜드공대 보건학과 연구진은 사람들의 식사장면을 촬영하고 인터뷰 조사를 실시한 결과 혼밥은 건강상 문제나 개인적 성향, 사회경제적 상황 등에 따라 선택되는 것이며 건강에 영향을 미친다고 단정하기는 어렵다는 주장의 연구를 내놓기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 여러 종류의 줄기세포를 결합시켜 심근경색으로 망가진 심장근육을 되살리는 획기적인 방법을 개발했다. 가톨릭대 서울성모병원 줄기세포치료센터, 바이오벤처 티앤알바이오펩, 건국대 의대, 포스텍, 중국 홍콩시립대 공동연구팀은 기능이 다른 두 종류의 줄기세포를 활용해 심근경색으로 손상된 심장 기능을 회복시키는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호(18일자)에 실렸다. 심장은 3개의 관상동맥에 의해 산소와 영양분을 받고 활동하는데 3개 중 하나라도 혈전이나 혈관의 빠른 수축 등에 의해 급성으로 막혀 심장의 전체나 일부에 산소와 영양 공급이 급격하게 줄어 심장 근육의 조직이나 세포가 죽는 증상이 심근경색이라고 한다. 특히 심근경색이 발생하면서 나타난 심장근육과 혈관이 손상되면 자체적 재생이 불가능하기 때문에 심장 이식을 받거나 인공 심장이라는 인공펌프를 이식한다. 보다 근본적 치료를 위해 줄기세포를 이식해 손상된 심장을 재생하려는 연구들이 많았지만 이식 후 줄기세포가 생존하지 못하는 경우가 대부분이었다.연구팀은 심장을 재생시킬 수 있는 유도만능줄기세포와 이 줄기세포가 주변조직에 붙어 계속 생존할 수 있도록 돕는 중간엽줄기세포를 결합시키는 전략을 활용했다. 중간엽줄기세포에서 세포를 보호하고 성장시키는 요소가 계속 분비되면서 유도만능줄기세포가 심장조직에 붙어 재생을 촉진시킬 수 있도록 하는 것이다. 연구팀은 돼지 심장에서 얻은 세포외기질과 인간중기엽줄기세포를 이용해 3D프린팅으로 심장패치를 제작하고 인간유도만능줄기세포를 이용해 심근세포를 생산했다. 생쥐에게 심근경색을 유발시키고 심장패치는 심장조직 외벽, 심근세포는 심장내벽에 각각 이식했다. 8주가 지난 뒤 생쥐의 심장 기능이 크게 향상되고 손상된 근육과 혈관 대부분이 재생되는 것이 확인됐다. 연구팀 관계자는 “이번 연구는 특성과 기능이 다른 두 가지 줄기세포를 각각 다른 방법으로 심장에 이식하는 창의적이고 혁신적인 방법을 제시한 것으로 줄기세포를 기반으로 하는 심장재생 치료법의 새로운 패러다임을 보였다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

맷 데이먼 주연의 SF 영화 ‘마션’(2015)은 화성에 홀로 남겨진 우주인이 살아남기 위해 고군분투하는 모습을 그리고 있다. 식물학자이면서 기계공학자인 주인공이 구조를 기다리는 동안 먹을거리로 탄수화물이 풍부한 감자를 재배하는 장면이 나온다. 앞으로 화성을 여행하거나 탐사하는 사람이라면 적포도주도 챙겨 가야 한다는 재미있는 연구결과가 나왔다. 미국 하버드대 의대 신경과학과 연구진은 적포도주를 비롯해 베리류 식물에 많이 포함된 항산화물질인 레스베라트롤이 우주인의 근육량과 뼈의 밀도를 유지하는 데 도움을 줄 수 있다는 연구결과를 의학분야 국제학술지 ‘생리학의 최전선’ 18일자에 발표했다. SF 소재로 자주 등장하는 화성은 지구와 가장 가까운 행성으로 생명의 존재 가능성도 높아 지구의 첫 번째 식민행성으로 꼽히고 있다. 지구에서 화성까지는 편도로 9개월 정도가 걸리며 화성 중력은 지구의 약 38%에 불과하기 때문에 우주인이 아무리 열심히 운동을 한다고 하더라도 근육과 뼈가 약해질 수밖에 없다. 이 때문에 우주인의 근골격계 건강을 그대로 유지할 수 있도록 하는 것이 우주탐사에 있어서 무엇보다 중요하다. 연구팀은 포도, 라즈베리, 크렌베리, 블루베리와 같은 베리류 식물에서 흔히 발견되는 레스베라트롤이라는 폴리페놀 물질에 주목했다. 연구팀은 24마리의 수컷 생쥐를 화성 표면과 똑같은 지구 중력 대비 40% 수준의 미소중력 환경에 14일 동안 노출시켰다. 연구팀은 이들을 두 그룹으로 나눠 미소중력에 노출돼 있는 동안 한 그룹에는 음식과 함께 레스베라트롤을 섭취하도록 하고 다른 그룹은 음식만 제공했다. 14일이 지난 뒤 근육량과 골밀도를 측정한 결과 레스베라트롤을 섭취한 그룹은 근육량이나 골밀도가 거의 그대로 보존됐지만 그렇지 않은 그룹은 근육량과 골밀도가 3분의1 이상 줄어든 것으로 확인됐다. 마리 모르투르 하버드대 박사는 “레스베라트롤의 항염증, 항산화 효과가 근육과 뼈를 보존하는 데 도움을 주는 것으로 보인다”고 말했다. edmondy@seoul.co.kr

사람 목소리 들리면 경계·낮은 포복 이동 사냥 범위 줄여 하위 동물 개체 수 늘기도“그리스 최고신 제우스는 사촌인 프로메테우스에게 흙으로 동물과 인간을 만들라고 명령했다. 나중에 제우스가 보니 동물이 너무 많이 만들어져 그중 일부를 사람으로 바꾸라고 명령했다. 이에 프로메테우스는 처음 동물로 만들었던 것 중 일부를 사람으로 바꿨다.” 이솝우화 속 ‘프로메테우스와 인간’이라는 제목의 이야기입니다. 처음 사람이 만들어졌을 때는 엄연히 동물과 구분되는 다른 존재였지만 나중에 모양만 사람의 형상으로 바뀐 존재가 생겼다는 것입니다. 나중에 사람으로 바뀐 것들은 겉모습만 사람일 뿐 속은 여전히 짐승이라는 것이지요. 요즘 뉴스를 보다 보면 ‘인면수심’(人面獸心)이라는 단어가 연상될 정도로 잔인하고 파렴치하며 인간 같지 않은 존재들이 많이 등장합니다. 그래서 ‘사람이 가장 무섭다’는 이야기가 나오는지도 모르겠습니다. 미국 캘리포니아 산타크루즈대(UC산타크루즈) 환경과학부, 캐나다 온타리오 웨스턴대 생물학과 공동연구팀은 아메리카 대륙에 사는 대표적인 포식자인 퓨마도 사람을 가장 무서워한다는 연구결과를 발표했습니다. 이번 연구에서는 사람의 사냥행위나 주택, 도로, 자동차처럼 사람들을 연상케 하는 것들 없이도 단지 ‘인간’ 존재 자체가 동물들에게 엄청난 공포를 준다는 것을 밝혀냈다는 점이 더욱 놀라움을 줍니다. 이번 연구는 UC산타크루즈가 캘리포니아주 수렵·낚시국과 함께 수행하고 있는 ‘산타크루즈 퓨마 프로젝트’의 일환으로 수행됐으며 생태학 분야 국제학술지 ‘에콜로지 레터스’ 17일자에 실렸습니다. 산타크루즈 퓨마 프로젝트는 야생동물의 행동과 생태 이해, 야생동물을 위한 토지개발 계획 등을 연구하는 것입니다. 연구팀은 사람의 출입이 금지된 캘리포니아주 산타크루즈 산맥에 있는 원격 연구지 2곳에 1㎢ 면적의 공간을 만들어 각각 25개의 스피커를 설치했습니다. 연구팀은 스피커를 통해 남녀 성인, 아이들 목소리와 청개구리 울음소리를 들려주면서 퓨마를 비롯한 포식자들의 움직임을 관찰했습니다. 그 결과 퓨마는 사람의 목소리, 심지어 아이들 소리가 들리기만 해도 걸음을 늦추고 주변에 대한 경계심을 높이며 낮은 포복 자세로 이동했다고 합니다. 사람의 목소리가 잘 들리는 1㎢의 공간은 멀리 돌아가는 것이 관찰됐다고 합니다. 반면 청개구리 울음소리는 아무리 크게 틀어 놓아도 관심을 갖지 않고 지나갔다고 합니다. 퓨마보다 작은 포식자들도 사람 목소리가 들리기만 해도 활동량과 사냥 범위를 40~70%가량 줄였다고 합니다. 재미있는 점은 사람에 대한 공포 때문에 퓨마, 밥캣 같은 고양이과 포식자들이 활동을 억제하면서 흰발생쥐, 숲쥐 같은 설치류들의 개체수가 증가하고 활동 범위도 넓어지는 등 반사이익을 본다는 것입니다. 실제로 흰발생쥐의 활동 범위는 평소보다 45% 정도 늘어났고 숲쥐가 먹이를 찾아 나서는 횟수는 17~20% 정도 증가했다고 합니다. 이번 연구를 이끈 저스틴 수라치 UC산타크루즈대 박사는 “야생동물들에게 있어서 가장 큰 공포는 포식 위험에 대한 인식인데 동물들에게 인간은 우리가 믿을 수 없을 정도로 치명적인 존재”라면서 “이번 연구는 야생동물들이 인간에 대한 두려움 때문에 환경을 어떻게 이용하고 동물 간 상호작용을 하는지 잘 보여 주고 있다”고 말했습니다. 이번 연구는 지구 생태계에서 점점 고립돼 가는 인간의 모습을 보여 주는 것 같아 씁쓸합니다. 사람이 사람을 두려워하지 않고 다른 동물들과 조화를 이루며 살 수는 없는 걸까요. edmondy@seoul.co.kr

국내 젊은 수학자가 같은 약인데도 사람마다 약효가 다르게 나타나는 이유와 동물실험 결과와 사람을 대상으로 한 임상시험 결과가 달라지는 이유를 미분방정식으로 풀어내 화제가 되고 있다. 카이스트 수리과학과 김재경 교수와 글로벌 제약사 화이자의 청 장 박사 공동연구팀은 동물실험과 임상시험간 차이가 발생하는 원인과 사람마다 발생하는 약효의 차이를 보이는 이유를 수학적으로 풀어내고 그 해결책을 마련했다고 9일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘분자시스템 생물학’ 8일자에 실리고 7월호 표지논문으로도 선정됐다. 이번 연구를 주도한 김 교수는 2016년 화이자가 개발 중인 생체리듬 조절과 관련된 신약 효과를 예측하고 검증하는 연구를 맡아 3년 동안 6000만원씩의 연구비를 지원받기로 알려지면서 이미 화제가 된 바 있다. 보통 신약 개발을 위해서는 약효가 있는 후보물질을 찾은 뒤 쥐나 원숭이 등 동물을 대상으로 한 전임상실험을 실시한다. 전임상실험에서 문제가 없는 경우 사람을 대상으로 한 임상시험을 3차례 실시하고 약으로 만들어져 상용화되는 과정을 거치게 된다. 문제는 동물에서는 약효가 나타났지만 사람에게서 나타나지 않거나 사람마다 효과가 다르게 나타나는 경우가 있어서 신약 개발 과정이 중단되는 경우가 많다. 연구팀은 수면장애와 관련한 치료제 개발에 초점을 맞춰 연구를 실시했다. 수면 장애는 맞춤형 치료 분야에서 의외로 개발 속도가 느리다. 쥐는 사람과 수면시간이 정반대인 야행성 동물이기 때문에 수면시간 조절 치료제가 생쥐에게는 맞더라도 사람에게는 효과가 없는 경우가 많다. 이 같은 현상의 원인을 밝혀내면 신약개발이 중단되지 않지만 이를 해석해 내지 못하면 신약개발에 어려움을 겪게 된다.연구팀은 미분방정식을 이용해 가상 실험과 실제 실험을 결합시켜 비교분석했다. 미분방정식은 고등학교 때 배우는 미분으로 만들어지는 방정식으로 시간에 따라 변화하는 현상을 설명하고 예측되는데 많이 활용된다. 분석 결과 주행성인 사람은 야행성 쥐에 비해 빛 노출 때문에 약효가 더 많이 반감된다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 또 사람마다 약효가 달라지는 원인이 수면시간을 결정하는 생체시계 단백질 ‘PER2’ 발현량이 달라지기 때문이라고 밝혀냈다. PER2 양이 낮에는 증가하고 밤에는 감소하기 때문에 투약 시간에 따라 약효가 바뀐다는 것이다. 연구팀은 이를 바탕으로 웨어러블 기기를 이용해 환자의 수면 패턴과 투약에 따라 수면패턴이 어떻게 달라지는지 추적해 최적화된 투약시간을 찾아내 정상적 수면이 가능하도록 한 ‘환자 맞춤형 시간치료법’을 개발했다.김재경 교수는 “이번 연구는 개인별 맞춤형 치료가 가능하도록 한 시간치료법을 수학적으로 개발했다는데 의미가 크다”라며 “외국에서는 수학이 의약학 분야에서도 활발히 사용되고 있는데 이번 연구를 계기로 국내에서도 수학과 다른 분야와의 통합 연구가 활발해졌으면 한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

전 세계적으로 한국 학부모들만큼 아이들 학업성적에 관심을 갖는 부모들은 없다. 자세히 뜯어보면 모든 것을 긍정적으로 바라볼 수만은 없지만 버락 오바마 전 미국 대통령도 한국 학부모들의 교육열에 대해 여러 번 언급할 정도이다. 많은 학부모들은 아이들이 엉덩이에 자석이라도 붙여놓은 듯 진득하니 책상 앞에 앉아있어야 공부를 하는 것으로 인식하는 경우가 많다. 그렇지만 성적을 올리고 학습효율을 높이기 위해서는 하루 10분 이상, 4000보 이상 산책 같은 가벼운 운동을 하는 것이 좋다는 연구결과가 나왔다. 미국 오레곤보건과학대 의대 신경과학과 연구진은 짧은 시간이나마 규칙적으로 운동하는 것이 건강 뿐만 아니라 학습능률을 높이고 기억력을 향상시키는 등 두뇌활동에도 도움이 된다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘e라이프’ 최신호에 실렸다. 지금까지 많은 연구들이 규칙적인 운동이 심장이나 근육을 포함해 여러 장기의 건강을 유지하는데 도움이 된다는 사실에 초점을 맞춰왔다. 연구팀은 운동으로 건강한 심장이 유지되면 뇌를 포함한 전신에 산소를 빠르게 공급한다는 점에 착안해 운동이 뇌에 미치는 영향에 주목했다. 연구팀은 학습 중간에 운동시간을 포함시킨 생쥐와 운동시간 없이 학습시간만 길게 가진 생쥐들 사이에서 학습능률이나 기억력을 비교하는 한편 뇌에서 나타나는 변화를 관찰했다. 그 결과 학습만 계속해서 한 생쥐보다 운동시간을 가진 생쥐들의 학습능률이 높아지는 것이 관찰됐다. 특히 운동이 Mts1L이라는 유전자가 활성화되면서 학습과 기억, 새로운 것에 대한 인식에 관여하는 뇌의 해마 부위 뉴런의 연결을 늘리고 시냅스 증가를 촉진시킨다는 것이 관찰됐다. 연구팀에 따르면 오랜 시간 운동하는 것보다 10~30분 이내의 가벼운 산책이나 10분 이내 농구시합을 하는 것처럼 짧은 시간 폭발적으로 움직임을 갖는 운동이 두뇌에는 효과적이라는 것이다. 게리 웨스트브룩 교수(신경학)는 “운동을 한다고 해서 많은 사람들은 비싼 돈을 주고 체육관을 가거나 10㎞ 이상 달리기를 하는 것을 생각하는데 뇌를 위해서는 그보다 훨씬 가벼운 운동도 효과가 크다”라며 “중요한 것은 하루 10분 이상 규칙적으로 몸을 움직인다는 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인간의 세포는 모두 30조개 정도지만 인체에 사는 미생물은 39조 마리에 이른다. 이 중 절대 다수를 차지하는 것은 박테리아, 즉 세균이다. 대부분 대장에 살고 있으며 종류는 약 1000종, 무게는 1.5㎏ 남짓이다. 대변에서 수분을 제외한 고형물 중 60%를 차지한다. 인간의 유전자가 2만 1000개에 불과한 반면 체내 세균의 유전자는 최대 300만개에 이르는 것으로 추정된다. 미생물은 인체에 기생한다기보다는 하나의 통합된 초유기체로서 함께 살아간다. 장내 세균은 사람의 생존과 건강에 결정적 역할을 한다. 무엇보다 우리는 음식을 소화하는 데 필요한 효소를 모두 가지고 있지 못하다. 미생물이 단백질·지질·탄수화물 중 많은 부분을 분해한 다음에야 인체는 이들 영양소를 흡수할 수 있다. 우리가 섬유질을 소화할 수 있는 것은 그 덕분이다. 또한 미생물은 일부 비타민B, 비타민K와 장내 염증을 억제하는 화합물 등 인간이 생산하지 못하는 유익한 물질을 만들어 낸다. ‘제2의 장기’라고도 불리는 이유다. 그뿐만 아니라 중추신경계, 면역계, 자율신경계 등을 통해 뇌의 활동에 직접적으로 영향을 미친다. 장은 이미 ‘제2의 뇌’로 불렸는데 이제는 ‘장-장내세균-뇌 축’(gut-microbiome-brain axis)이라는 용어가 생길 정도로 세균의 역할이 중요하게 평가받고 있다. 장내 세균은 바이러스에 대항하는 인체 능력에도 큰 도움을 준다는 최근 연구가 있다. 영국 프랜시스크릭연구소가 ‘셀 보고서’에 발표한 논문에서 건강한 장내 박테리아를 보유한 생쥐는 인플루엔자 바이러스에 감염돼도 80%가 살아남았다. 하지만 사전에 항생제를 투여해 박테리아를 제거한 생쥐의 생존율은 3분의1에 불과했다. 조사 결과 장내 박테리아는 폐의 표면을 구성하는 상피세포에 경계태세를 유지하라는 신호를 보내는 것으로 확인됐다. 면역반응을 조절하는 제1형 인터페론이 계속 생성되도록 유도하는 것이다. 이 물질은 바이러스의 증식을 막는 단백질을 생산하도록 유전자를 자극한다. 폐의 상피세포가 바이러스의 1차 방어막으로서 결정적 역할을 한다는 사실도 이번에 밝혀졌다. 2차 방어막인 면역세포가 바이러스 감염에 대응을 시작하는 데는 이틀 걸린다. 그동안 바이러스는 상피세포에서 증식한다. 감염 후 이틀이 지나자 항생제를 투여한 생쥐의 폐 바이러스 숫자는 그렇지 않은 생쥐의 5배에 이르렀다. 연구팀은 항생제를 투여한 생쥐에게 건강한 생쥐의 대변을 이식하는 실험도 수행했다. 그 결과 인터페론 신호가 회복되고 바이러스 저항력도 다시 살아난 것으로 나타났다. 연구팀은 “장내 박테리아가 신체의 비면역 세포로 하여금 대비태세를 유지하도록 돕는다는 사실을 우리의 실험은 보여 준다”고 밝혔다. 장내 세균은 식품 알레르기를 치료하는 데도 희망을 주는 것으로 나타났다. 지난달 미국의 브리검 여성병원과 보스턴 어린이병원 연구팀이 ‘네이처 의학’에 발표한 논문을 보자. 이들은 음식 알레르기가 있는 2세 이하 유아 56명에게서 4~6개월 간격으로 대변 표본을 계속 채취했다. 이를 건강한 유아 98명의 대변과 비교한 결과 세균의 종류에 차이가 많은 것으로 나타났다. 연구팀은 이 표본들을 달걀에 알레르기를 쉽게 일으키도록 민감하게 만든 생쥐들의 장에 이식했다. 건강한 유아의 대변을 이식한 생쥐들은 알레르기 유아의 것을 받은 생쥐들보다 달걀에 알레르기를 덜 일으켰다. 이어 컴퓨터 모델을 통해 식품 알레르기가 있는 어린이와 그렇지 않은 어린이의 장내 세균 차이를 분석했다. 그 결과 연구팀은 식품 알레르기를 억제할 수 있는 두 종류의 세균 군집을 조합해 낼 수 있었다. 각각 클로스트리디움균이나 박테로이데테스균에 속하는 5, 6종의 박테리아로 구성됐다. 이들 군집을 투여한 생쥐는 달걀 알레르기가 사라진 것으로 나타났다. 다른 종류의 박테리아는 효과가 없었다. 조사 결과 치료용 박테리아 군집은 두 종류의 중요한 면역학적 경로에 작용하는 것으로 나타났다. 면역계를 조절하는 특정한 T세포를 자극한다. 이런 효과는 생쥐와 유아에게서 모두 발견됐다. 공저자 대부분은 청소년 식품 알레르기에 대한 임상시험을 준비 중인 회사(ConsortiaTX)의 창업자다.

영국 프랜시스크릭연구소, 독일 대학연합의학센터 바이러스연구소, 알베르트 루트비히대 의대, 프라이부르크대 의대, 미국 펜실베이니아대 수의학대 공동연구팀은 장내 미생물이 폐세포의 면역기능을 자극해 감염 초기 단계부터 독감을 효과적으로 막아줄 수 있다고 3일 밝혔다. 이번 연구는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 2일자에 실렸다. 연구팀은 건강한 장내 미생물을 갖고 있는 생쥐들을 두 개 집단으로 나눠 한 그룹에는 독감 바이러스만 주입한 다음 생존율을 살펴봤더니 80%가 살아남았다. 다른 그룹에는 항생제를 투여해 내성을 유발시킨 뒤 독감 바이러스를 감염시켰더니 생존율이 30%로 줄어들었다. 이에 대해 연구팀은 항생제 남용은 항생제 내성을 유발시켜 장내 미생물의 균형을 무너뜨리고 면역력을 약화시킨다고 밝혔다. 결국 바이러스 감염에 취약하게 만들어 독감에 쉽게 걸릴 뿐만 아니라 증상도 악화시킨다고 연구팀은 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

학교성적, 취업문제, 승진문제, 건강 등 현대인은 태어나면서부터 스트레스에 둘러 싸여 산다고 할 정도로 주변 곳곳에 스트레스 요인들이 산적해 있다. 물론 ‘모든 것을 내려놓고 살아야 한다’라고 이야기하는 사람들이나 책들도 많지만 일반인들에게는 쉽지 않은 일이다. 이렇듯 생활 곳곳에서 발견되는 스트레스는 만성화돼 심각한 개인적, 사회적 문제를 야기시킨다. 암이나 우울증, 조현병 같은 각종 정신질환의 원인이 되기도 하고 싶할 경우 치명적인 퇴행성 뇌질환이나 뇌손상 위험을 높이는 것으로 알려져 있지만 스트레스와 뇌기능 손상 사이의 메커니즘이 정확히 알려져 있지 않다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 유성운 교수팀은 만성 스트레스로 인해 성체 해마신경줄기세포가 사멸되는 과정과 자가포식 사멸과정을 조절할 수 있는 방법을 찾아냈다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘오토파지’ 최신호(6월 24일자)에 실렸다. 기존 다수의 동물실험 연구에서도 스트레스를 겪는 동물은 새로운 신경세포를 생성하지 못하다는 사실은 알려져 왔다. 연구팀은 만성 스트레스로 인한 각종 뇌질환이 성체 해마신경줄기세포 사멸로 인해 성체 신경발생 감소가 나타나기 때문이라는 사실을 밝혀냈다. 성체 신경발생은 학습과 기억, 정서조절을 담당하는 해마 부위 신경줄기세포에서 가능한 것으로 퇴행성 뇌질환, 신경발달 질환과 관련이 깊은 것으로 알려져 있다. 자가포식 세포사멸은 세포가 세포 내부 물질을 자기 스스로 먹어치워 제거함으로써 자신을 보호하는 반응이다. 연구팀은 생쥐의 신경줄기세포와 유전자 조작 생쥐를 이용해 세포사멸 유전자 중 하나인 Atg7을 제거하면 신경줄기세포의 사멸이 방지되고 스트레스 증상에도 정상적인 뇌기능을 유지하는 것을 확인했다. 이와 함께 SGK3라는 유전자가 자가포식 세포사멸을 유도한다는 사실을 밝혀내고 이 유전자를 제거하면 신경줄기세포가 스트레스에도 줄어들거나 제거되지 않는다는 것을 입증했다. 유성운 DGIST 교수는 “이번 연구는 만성 스트레스로 의한 신경줄기세포의 자가포식 세포사멸 메커니즘을 명확하게 밝혀냈다는데 의미가 있다”라며 “추가적 연구를 통해 우울증, 치매 등 뇌신경질환 치료방법이나 치료제를 개발할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

엄마 뱃속 태아 시절 뇌신경세포가 발달하지 못해 뇌가 일정 크기 이상 성장하지 못하면 각종 신경질환이나 선천성 장애를 갖고 태어날 수 있다. 지금까지 대뇌의 발달 과정과 그에 따른 신경세포의 분화와 조절 과정이 명확히 밝혀지지 않았는데 국내 연구진이 그 비밀을 풀어냈다. 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소, 신경과학연구단과 중앙대 약대 공동연구팀은 신경줄기세포의 염소이온체널 중 하나인 ‘아녹타민1’이라는 단백질이 태아의 신경발달 과정에서 뇌세포를 특정 위치로 이동시키고 두뇌의 크기를 조절한다는 사실을 규명했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 실렸다. 뇌 신경세포의 선천적 발달 장애는 인지능력, 운동기능 저하는 물론 자폐스펙트럼 증후군 같은 다양한 뇌신경 질환의 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 신경줄기세포는 배아 시절 신경세포 증식 뿐만 아니라 뇌 피질을 정확한 위치로 이동시켜 두뇌 형성 과정 전체를 조절하는 역할을 한다. 이 과정은 매우 정교하게 진행되는데 지금까지는 이런 신경줄기세포 발달에 따른 뉴런의 이동, 두뇌와의 연관성이 명확하게 규명되지 않고 있다. 연구팀은 태아 신경발달 과정에서 아녹타민1이라는 단백질이 신경줄기세포에서 많이 나타난다는 사실을 확인하고 여기에 주목했다. 연구팀은 아녹타민1이 활성화되면 신경줄기세포가 늘어날 뿐만 아니라 뇌신경 발달 과정에서 대뇌 피질 내에 존재하는 뉴런의 위치와 두뇌 크기도 조절된다는 사실을 확인했다. 실제로 아녹타민1이 결핍된 생쥐의 신경줄기세포의 섬모 길이가 정상 생쥐보다 짧아 신경세포가 정상발달되지도 않고 최종 뇌의 크기도 정상 생쥐보다 작다는 사실을 관찰했다. 오우택 KIST 뇌과학연구소장은 “이번 연구는 뇌신경세포 형성과정 중 신경줄기세포에서 아녹타민1 이온채널의 역할을 재조명함으로써 동물의 뇌신경 형성과정에 대한 이해를 넓히는데 도움을 줬다”라며 “뇌형성 과정에서 나타나는 오류현상으로 나타날 수 있는 자폐증, 조현병, 뇌전증 같은 뇌신경질환의 새로운 치료법을 개발하는 단초가 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

나그네쥐 ‘레밍’처럼 마치 집단 자살을 연상시키는 들쥐들의 모습을 지난 28일 뉴스플레서, 라이브릭 등 여러 외신이 전했다. 영상 속, 네덜란드 홈머츠란 지역의 한 송수로 아래로 수백 마리의 죽은 들쥐들이 흩어져 있는 모습이다. 어떠한 이유로 뛰어내린 걸까. 지난 26일(현지시간) 이 기괴스런 장면을 촬영한 안톤 캐퍼스란 사람은 뉴스플레어를 통해 “매일 아침마다 이곳 송수로 아래쪽 포장도로 주변에 수백 마리나 되는 들쥐가 죽어 있는 모습을 볼 수 있다”며 “하지만 녀석들이 왜 송수로 아래로 뛰어내렸는지 알 수 없다”고 말했다. 또한 그는 “대부분의 들쥐는 떨어진 후 즉시 죽지만, 일부는 다치고 일부는 살아남아 달아난다”고 덧붙였다. 이 비극적인 현상에 대한 원인을 규명하기 위한 연구가 진행되고 있다. 생쥐 전문가 니코 빔스터(Nico Beemster)란 이름의 지역 생태학자는 현지 언론의 주목을 받은 이 현상을 다음과 같이 설명하고 있다. “우리는 홈머츠 주변에 서식하고 있는 많은 쥐들을 대상으로 조사하고 있다. 들쥐들이 이런 극단적인 선택을 한 것은 어떤 엄청난 경쟁으로 이곳까지 오게 됐고 서로간에 싸움을 하다가 아래로 떨어졌을 가능성이 있다”며 “이런 모습은 생애 처음 보는 광경이다”고 말했다.사진 영상=Liveleakers 유튜브 박홍규 기자 gophk@seoul.co.kr

미국의 과학자들이 인간 줄기세포를 이용한 쥐 실험에서 머리카락을 꾸준히 자연스럽게 자라게 하는 기술을 개발했다. 27일(현지시간) 미국 로스앤젤레스에서 열린 국제 줄기세포 연구학회(ISSCR)에서 미국 샌포드버넘프레비스(SBP)의학연구소 연구팀이 이 놀라운 기술을 발표해 메리트상을 받았다고 사이언스데일리와 텔레그래프 등 외신이 전했다. 보도에 따르면, 연구팀이 발표한 기술은 인간의 혈액 세포에서 추출한 인간유도만능줄기세포(hiPSC)로 만든 모유두 세포를 지지체(스캐폴드)를 사용해 쥐의 상피 세포와 결합한 뒤 쥐의 피부밑에 이식해 그 사이로 모발이 자라도록 한 것이다. 여기서 모유두 세포는 모발의 성장과 굵기 그리고 길이를 조절하는 모낭 속 세포다. 물론 이번 성과는 쥐 실험에서 나타난 것이지만, 앞으로 추가 연구를 통해 인간에게도 충분히 적용할 수 있어 기대감이 커지고 있다.이에 대해 연구를 이끈 알렉세이 테르스키흐 박사는 “hiPSC에서 유래한 모유두 세포의 무한한 원천을 이용한 덕분에 피부를 통해 성장하는 자연스러운 모발을 만드는 강력하고도 제어하기 쉬운 방법을 얻었다”면서 “이 기술은 세포에 기반을 둔 탈모 치료와 재생 의학 분야 발전에서도 중대한 돌파구가 될 것”이라고 말했다. 데르스키흐 박사는 2015년에도 생쥐의 피부밑에 줄기세포를 이식해 모발을 성공적으로 길러냈지만, 당시에는 성장을 전혀 제어하지 못했다. 하지만 이제 새롭게 개선한 기술 덕분에 모발을 얼마나 많이 그리고 어떤 방향으로 자라게 할지를 제어할 수 있다는 것이다. 특히 이 기술의 핵심 중 하나인 스캐폴드는 성형 수술에 쓰이는 녹는 실과 같은 성분을 가지고 3D 프린터로 만들기 때문에 이식 뒤 모낭이 제자리를 잡으면 녹아 없어진다. 이제 연구팀은 탈모 환자들을 대상으로 인간유도만능줄기세포에서 유래한 상피 세포와 모유두 세포를 결합하는 과정을 적용하기 위한 추가 연구를 진행할 계획이다. 이에 대해 연구에 의료 고문으로 참여했으며 ‘트리플 보드 의사’(3가지 전문의 자격증 보유)로 유명한 현지 성형외과 전문의 리처드 차푸 박사는 “모발 손실은 많은 사람의 삶에 커다란 영향을 준다”면서 “탈모로 고생하는 수백만 명의 삶을 개선할 수 있는 이 기술을 인간에게 적용할 수 있도록 발전시켜 나갈 것”이라고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

다이어트를 하겠다고 굳은 결심을 한 사람도 ‘딱 한 번만’이라고 생각하고 단짠(달고 짭짤한) 음식을 한 번 입에 대는 순간 나도 모르게 폭풍흡입하고 있는 모습에 스스로 깜짝 놀라는 경우가 있다. 많은 사람들이 달고 기름진 음식이 살을 찌우고 허리둘레를 굵게 만드는 등 외형을 바꾼다는 것은 잘 알고 있다. 그렇지만 뇌에는 어떤 영향을 미치는지 정확하게 알지 못하고 있다. 그런데 과학자들이 달고 기름지고 짭짤한 음식을 즐겨 먹게 되면 뇌의 특정 신경세포 활동을 변화시켜 과식을 막아주는 뇌 신경 ‘브레이크’를 고장낸다는 사실을 밝혀냈다. 캐나다 캘거리대 호츠키스 뇌연구소 스테파니 보그랜드 교수는 입맛을 자극하는 달고 기름진 음식이 뉴런의 활동을 변화시켜 과식을 하게 만든다는 사실을 메타분석을 통해 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 28일자에 발표했다. 메타 분석은 비슷한 주제로 연구된 문헌들을 통계적으로 통합하거나 비교해 새로운 결론을 도출해 내는 연구 방법이다. 과학자들은 달고 기름진 음식을 위주로 식사를 제공받은 생쥐와 영양분이 골고루 분포된 식단을 제공받은 생쥐의 유전자 발현을 비교함으로써 음식이 뉴런을 어떻게 변화시키는지 주로 관찰했다. 과학자들은 특히 외측 시상하부(lateral hypothalamus)에 주목했다. 외측 시상하부는 식사량, 섭식 조절에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.과학자들은 뇌 신경세포의 활성화 정도를 관찰하기 위해 칼슘이미징이라는 광유전학 기술과 이광자현미경(two photon microscope)을 활용했다. 이광자 현미경은 파장이 두 배 긴 광자 2개를 이용해 빛의 산란을 줄임으로써 표적물을 보다 선명하게 볼 수 있도록 한 광학장치이다. 또 칼슘이미징은 세포 내 중요한 2차 신호전달물질인 칼슘의 농도를 이미지화시켜 세포의 활성을 확인할 수 있도록한 기술이다. 그 결과 균형잡힌 식사를 해온 생쥐들은 설탕물이나 기름진 음식을 먹게 하더라도 적당한 시기에 외측 시상하부에서 식사를 마치라는 신호가 전달됐지만 비만한 생쥐들의 경우는 외측 시상하부의 반응 속도가 느리다는 사실이 확인됐다. 또 균형 잡힌 식사를 해온 생쥐들에게도 12주 이상 달고 기름진 음식만으로 식단을 바꿔 비만을 유발시킨 경우 마찬가지로 외측 시상하부의 반응속도가 느려져 과식을 하는 것이 관찰됐다. 12주 만에 외측 시상하부 반응속도가 이전보다 80% 가량 줄어들었다고 과학자들은 밝히고 있다. 스테파니 보그랜드 박사는 “식단을 바꾸는 것은 매우 미묘한 변화라고 생각할 수 있겠지만 이것이 뇌세포의 활동과 성질을 완전히 바꿔버릴 수 있다는 것은 놀라운 일”이라고 “식사 조절과 관련된 뇌 신경세포들과 관련 수용체를 찾아낸다면 약물이나 기타 방법으로 과식이나 폭식을 제어하는 것도 가능할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인간의 존엄할 권리를 빼앗아가는 노년의 질병 ‘치매’. 지난 3월 중앙치매센터가 발표한 통계에 따르면 지난해 기준 국내 65세 이상 치매환자는 70만 5437명으로 노인 10명 중 1명 꼴로 치매로 고생하고 있다. 고령화 사회가 되면서 치매환자는 더욱 늘어날 것으로 예상되지만 아직까지 치매를 근본적으로 치료할 수 있는 방법이나 약은 나오지 않고 있다. 국내 연구진이 최근 한의학적 방법으로 치매 증상을 완화시킴으로써 치료효과를 갖는다는 사실을 발표해 주목받고 있다. 특히 행동치료와 양방치료를 함께 병행할 경우 치료효과는 더욱 높아질 수 있을 것으로 기대되고 있다. 한국한의학연구원 임상의학부, 충남대 약대 공동연구팀이 한약 처방을 통해 알츠하이머 치매와 혈관성 치매 증상 완화에 효과가 있다는 사실을 확인했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 식품학 분야 국제학술지 ‘뉴트리언츠’와 약학 분야 국제학술지 ‘몰레큘스’에 각각 실렸다. 한의학에서 치매는 허(虛)와 실(實)로 나뉘 판단한다. 허증 치매는 뇌의 노화로 인해 발생하고 실증 치매는 몸 속 기의 흐름이 순조롭지 못해 수분대사 장애로 인해 나타나는 수독 등으로 갑자기 발생한다고 보는 것이다. 한의학계에서 알츠하이머 치매는 허증 치매, 혈관성 치매는 실증 치매와 연관성이 있는 것으로 보고 있다. 연구팀은 베타아밀로이드 응집체를 쥐의 뇌에 주입해 알츠하이머 치매를 유발시킨 뒤 두 그룹으로 나눠 한 그룹에는 허증 치매 처방약인 보중익기탕을 투여하고 나머지 그룹은 약물을 투여하지 않은 상태에서 미로시험과 수동회피시험을 실시했다. 수동회피시험은 생쥐가 특정 공간으로 이동하지 않는 행동 지연시간을 측정하는 기억력 측정법이다. 그 결과 미로시험에서는 보중익기탕을 처방받은 생쥐의 행동비율은 37% 정도 향상됐고, 수동회피시험에서 처방을 받지 않은 생쥐의 행동지연시간은 12초인데 반해 실험군은 220초까지 늘어난 것으로 확인됐다. 또 경동맥을 묶어 혈관성 치매를 유발시킨 생쥐도 두 그룹으로 나눠 한 그룹에는 황련해독탕을 투여하고 똑같은 실험을 실시했다. 그 결과 행동비율이 20% 이상 향상됐고 뇌 조직에 염증발생도 억제되는 것을 관찰할 수 있었다. 정수진 한의학연구원 박사는 “이번 연구는 치매 유형에 따라 서로 다른 한의학적 처방이 효과가 있음을 보여준 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

자기 생각을 입 밖으로 꺼내기도 전에 상대가 의도를 알아차리면 사람들은 “우리는 마음이 잘 통하는 친구”라든가 “텔레파시가 통했다”라는 말을 한다. 그런데 과학자들이 실제로 서로 다른 개체들 간 뇌파가 통하고 일치하는 ‘동기화’ 현상이 나타날 수 있다는 사실을 밝혀 내 화제다. 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 신경생물학과, 생화학과, UCLA의대 공동연구팀과 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 생명공학과, 헬렌 힐스 신경과학연구소 공동연구팀은 각각 생쥐와 이집트과일박쥐를 이용해 두 마리가 상호작용을 할 때 뇌의 신경 활동이 일치된다는 사실을 밝혀냈다. 이들의 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀’ 20일자에 실렸다. 우선 UC버클리 연구팀은 이집트과일박쥐 18마리를 야생에서 잡아온 뒤 우리에 가둬 12시간 간격의 밤낮 생체시계를 일치시켰다. 그다음 연구팀은 짝짓기나 싸움, 먹이나눔 같은 모든 활동을 관찰하면서 무선 전기생리학 측정장치를 이용해 박쥐 뇌에서 발생하는 뇌파를 전부 기록했다. 그 결과 박쥐들은 두 마리가 같은 우리에 있을 때 수 분에서 수 시간까지 고주파 영역의 뇌파가 일치되는 것이 관찰됐다. UCLA 연구팀은 생후 8~10주 된 생쥐 두 마리의 머리에 미세 내시경을 설치하고 모든 활동을 관찰했다. 약 2g의 미세 내시경은 생쥐들이 활동하는 동안 뉴런의 활동을 정밀하게 관찰할 수 있게 만든 장치이다. 연구팀은 생쥐들이 특정 의사결정을 함께 내려야 하는 상황이나 다양한 상호작용을 할 때 같은 부위의 뉴런들이 동시에 활성화된다는 것을 확인했다. 웨이제 홍 UCLA 신경생물학과 교수는 “생쥐나 박쥐에 비해 인간의 사회적 상호작용에는 개입되는 요소들이 많아 복잡하다”면서도 “자폐 스펙트럼 장애나 조현병 같은 많은 정신 질환들이 사회적 상호작용을 변화시킨다는 차원에서 본다면 이번 연구결과는 이런 정신질환의 예방이나 치료법을 찾아내는 데 도움이 될 것”이라고 말했다. edmondy@seoul.co.kr

‘노출의 계절’ 여름이 되면서 멋진 몸매를 가꾸기 위해서나 건강, 특히 적당한 신체활동은 치매 예방 같은 정신건강에도 도움이 된다고 해서 남녀노소 운동하는 이들이 늘고 있다. 매일 운동을 하는 사람들은 아침 일찍 일어나 운동을 하기도 하고 일과가 끝난 저녁시간이나 점심시간을 쪼개 체육관을 찾기도 한다. 과연 언제 운동하는 것이 가장 효과적일까. 과학자들의 최근 연구결과에 따르면 “운동 ‘목표’에 따라 자신에게 가장 잘 맛는 시간을 찾아 규칙적으로 하는 것이 중요하다”는 것이 정답이다. 미국 캘리포니아 어바인대(UC어바인) 의대 생화학과, 유전학및바이오인포메틱스연구소, 덴마크 코펜하겐대 통합생리학부, 스웨덴 카롤린스카연구소 분자의학·외과학·통합생리학과 공동연구팀은 운동을 하는 시간에 따라 그 효과가 달라지기 때문에 아침운동이 더 효과가 크다고 볼 수 없다고 17일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 메타볼리즘’에 실렸다. 연구팀은 생쥐를 이용해 잠에서 막 깬 시간과 잠들기 1~2시간 전에 쳇바퀴 돌기나 수영 같은 운동을 하도록 한 뒤 근육세포의 반응과 전체 대사과정을 정밀하게 관칠했다. 그 결과 운동에 따른 신체 대사활동은 ‘HIF1-α’라는 단백질이 관여하며 이는 신체 일주기시스템(신체시계)에 따라 작동된다는 사실이 확인됐다. 분석 결과 이른 아침에 하는 운동은 골격근에 강한 대사활동을 일으키는 동시에 근육세포의 지질과 당분 대사를 늘리고 저녁에 하는 운동은 전신 에너지 대사량을 늘린다고 연구진은 설명했다. 쉽게 말하면 근육을 늘리고 체력을 강화하고 싶은 사람은 아침 운동을, 다이어트나 살 빼기 위해서는 저녁운동을 하는 것이 효과적이라는 말이다. 이 때문에 연구팀은 2형 당뇨를 비롯한 대사질환을 앓고 있는 사람은 저녁운동보다는 오전 운동이 효과적이라고 충고했다. 연구팀은 운동을 위해 수면시간을 줄일 경우는 오히려 운동효과를 내지 못하고 신체시계를 교란시켜 인체 건강에 악영향을 미친다고 지적했다. 파울로 사소네-코르시 UC어바인 의대 교수는 “이번 연구는 적당한 신체운동은 건강에 도움을 주는데 아침과 저녁에 운동을 하는 시간에 따라 그 효과가 달라진다는 사실을 처음으로 밝혀낸 것”이라며 “추가 연구를 통해 시간대에 따른 운동전략으로 대사질환을 앓고 있는 환자들에게 도움을 줄 수 있는지 명확한 결론을 내릴 계획”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr