2개의 정자만으로 탄생한 쥐가 성체로 성장해 자연적 번식에 성공했다. 23일(현지시간) 과학 저널 ‘뉴 사이언티스트(New Scientist)’에 따르면 중국 상하이 교통대학교 웨이 얀창 교수가 이끄는 연구진은 세계 최초로 두 수컷 생쥐의 유전자로만 만들어진 생쥐가 자라서 새끼를 낳았다고 이날 밝혔다. 연구진은 핵을 제거해 유전자를 없앤 암컷 생쥐의 난자에 정자 두 개를 넣어 수정란을 만들었다. 단순히 정자를 섞는 것만으로는 수정란이 제대로 자랄 수 없었다. 연구진은 ‘에피게놈 편집’이라는 기술로 정자에 담긴 유전자의 7개 지점을 조절했다. 유전자 자체를 바꾸지 않고, 유전자의 켜짐·꺼짐 상태를 조절한 것이다. 이렇게 태어나게 되는 쥐는 아빠 둘에게서 반반씩 유전자를 물려받게 되며 모두 수컷이 된다. 연구진이 정자로만 만든 259개의 배아를 대리모 암컷에 이식한 결과 단 두 마리의 수컷 쥐만 생존해 성체로 자랐고, 다른 암컷과 짝짓기를 해서 건강한 새끼를 낳았다. 외형, 무게, 성장 속도 등 모든 면에서 정상이었다. 두 마리의 아빠를 가진 쥐를 만드는 것은 두 마리의 엄마를 가진 쥐를 만드는 것보다 훨씬 어려웠다. 앞서 지난 2004년에는 일본 연구진에 의해 아빠 없이 두 엄마만을 가진 쥐 ‘카구야’가 탄생한 바 있다. 하지만 일본 연구진이 발생 단계가 다른 두 난자를 이용했다는 점에서 정자 없이 난자만으로 자손을 낳는 진정한 단성 생식은 아니었다. 이후 웨이 교수 연구진은 2022년 생쥐의 난자에 있는 특정 유전자를 교정해 단성 생식으로 정상 자손을 태어나게 하는 데 성공했다고 밝혔다. 연구진은 DNA의 유전 정보를 바꾸지 않고 유전자의 발현만 조절해 아버지 없는 쥐를 만드는 데 성공했다. 올해 1월에는 같은 방식으로 두 마리의 수컷 부모를 둔 성체 생쥐를 만든 데 이어 이번에 생식까지 성공시킨 것이다. 동성 생식세포만으로 새끼를 얻는 연구는 동물의 수정과 발생 과정을 연구하는 데 도움을 줄 수 있고 이는 불임 치료에도 유용한 정보를 제공할 수 있다. ‘이론적으로는’ 동성 커플이 자신들의 유전자를 가진 아이를 가질 수 있다. 하지만 동물 실험에서도 성공률은 매우 낮았고 유전적 변화의 영향이 완전히 이해되지 않았기 때문에 사람에게는 적용할 수 없다고 연구진은 전했다. 영국 세인즈버리 웰컴 센터의 크리스토프 갈리셰는 “동성 부모로부터 자손을 얻는 이 연구는 유망하지만 필요한 난자 수와 대리모 수, 그리고 낮은 성공률 때문에 인간에게 적용하는 것은 불가능하다”고 말했다. 유니버시티 칼리지 런던의 헬렌 오닐은 그럼에도 “이 연구는 유전체 각인이 포유류의 단부모 생식에 대한 주요 장벽임을 확인하고, 이를 극복할 수 있음을 보여준다”며 중요한 진전이라고 전했다. 이번 연구 결과는 이날 국제 학술지 미 국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다.

나이가 들면 근육과 뼈가 점점 약해지면서 움직임도 느려지고 반응속도도 늦어진다. 시간이 지나면서 근육과 뼈가 약해지는 것은 자연스러운 노화의 과정이지만 건강한 노년과 요즘 유행하는 저속 노화를 위해서는 규칙적인 운동이 필수적이다. 운동의 어떤 면이 노화를 늦춰 주는 것일까. 한국생명공학연구원 노화융합연구단, 전남대 의대 공동 연구팀은 운동 효과를 뒷받침하는 특정 단백질을 발견하고, 이 단백질이 근골격계 노화를 억제하는 메커니즘을 확인했다고 19일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 사람의 근육은 운동하면 마이오카인이라는 다양한 물질을 분비하는데, 이 마이오카인들이 혈액을 타고 온몸을 돌며 건강을 유지하고 노화 억제에 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 최근에는 마이오카인 분비를 늘리는 운동이 특정 질환 예방과 치료에도 효과적이라는 연구 결과들이 나오면서 마이오카인의 기능을 규명하거나 새로운 마이오카인 물질을 찾으려는 시도가 꾸준히 진행되고 있다. 연구팀은 젊은 사람과 나이 든 사람을 상대로 운동을 시킨 뒤 근육 전사체 분석을 통해 혈액 속에서 ‘CLCF1’이라는 단백질을 찾아냈다. 젊은 사람은 한 번의 운동만으로도 CLCF1 단백질이 눈에 띄게 증가하지만, 나이가 들수록 운동을 12주 이상 꾸준히 운동해야 CLCF1 단백질이 증가하는 것이 관찰됐다. 그다음, 연구팀은 나이 든 생쥐에게 CLCF1를 주사하자 운동 능력, 포도당 대사 능력, 근육량, 뼈 밀도가 높아지는 것이 관찰됐다. CLCF1를 과발현시켜 혈중 농도를 지속해 높이면 근육과 뼈의 기능이 젊은 생쥐에 가깝게 개선되는 것이 확인됐다. 반면 CLCF1을 억제하면 운동을 꾸준히 해도 효과가 나타나지 않는 것을 발견했다. 세포 실험 결과, CLCF1은 근육세포에서 미토콘드리아 기능을 활성화하고, 뼈세포에서는 뼈를 파괴하는 파골세포의 생성을 억제하고, 뼈를 생성하는 조골세포의 분화를 촉진하는 것으로 조사됐다. 나이가 들수록 근골격계 노화가 발생하고 젊었을 때와 비슷한 효과를 내기 위해서는 꾸준히 운동해야 하는 이유가 다름 아닌 몸속 특정 단백질 때문이라는 것을 과학적으로 밝혀낸 것이라고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 양용열 생명공학연 박사는 “이번 연구는 나이가 들면 젊었을 때만큼 운동 효과가 즉각적으로 드러나지는 않지만 건강한 노화를 위해 왜 꾸준히 운동해야 하는지를 알려준다”며 “노인 질환으로 알려진 근감소증, 골다공증 치료에 새로운 방법을 찾는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.

식사에 앞서 음식의 냄새를 맡는 행동으로 포만감을 유발할 수 있다는 해외 연구 결과가 나왔다. 11일(현지시각) 독일 쾰른대 소속 소피 스테쿨로럼 교수팀은 국제 학술지 네이처(Nature)에 연구 논문을 싣고 이같이 밝혔다. 연구진은 우리 몸이 음식에 관한 정보를 통합하는 방식과 음식을 섭취하는 행동 사이의 연관성을 분석했다. 특히 음식의 냄새가 음식 섭취에 미치는 영향을 살피는 게 이번 연구의 핵심이었다. 연구진은 태어난 지 8~16주가 지난 수컷 생쥐를 대상으로 실험을 벌였다. 우선 음식 냄새에 노출된 환경과 그렇지 않은 환경을 조성하기 위해 쥐를 두 집단으로 편성하고, 이 중 한 집단에는 코에 황산아연을 주입해 후각을 잃도록 유도했다. 이어 쥐들에게 음식 냄새를 맡도록 한 뒤 뇌의 활성 상태 변화를 분석했다. 분석 결과 식전에 음식 냄새를 맡은 쥐는 뇌의 중격에 있는 글루타메이트성 뉴런이 강하게 활성화됐다. 이는 곧 음식 섭취량의 감소로 이어졌다. 이 과정의 원리를 파악하기 위해 연구진이 실험쥐를 대상으로 후각 기관에서 글루타메이트성 뉴런으로 이어지는 신경 회로를 자극했더니, 이들 쥐의 음식 섭취량은 약 24% 감소했다. 식사에 앞서 음식 냄새를 맡는 행동으로 섭취량을 줄일 수 있다고 볼 수 있는 이유다. 한편 후각을 잃은 쥐에게서는 글루타메이트성 뉴런이 특별히 반응하지 않아 음식 섭취량에도 변함이 없었다. 연구진은 실험 결과를 바탕으로 음식 냄새를 맡아 식사 전에 포만감을 유도하고 섭취량도 조절할 수 있다는 결론을 내렸다. 또한 이런 원리가 폭식 가능성을 최소화하고 혈당 수치 증가 등의 위험 요소에 대응하는 이점을 주는 것으로 추측했다. 다만 비만한 이들은 이러한 효과를 크게 기대하기 어려운 것으로 드러났다. 연구진은 설계 과정에서 쥐들을 일반 사료 식이군과 고지방 사료 식이군으로 나눠 따로 급식한 뒤 실험을 벌였다. 일반 사료 식이군은 글루타메이트성 뉴런이 활성화돼 음식 섭취량 감소 효과가 도드라졌으나, 고지방 사료 식이군은 후각 예민도가 감소해 이 같은 현상이 일어나지 않았다. 비만한 쥐들은 후각 자극에 따른 음식 섭취량 감소 효과를 누리지 못한 것이다. 연구진은 이번 연구 결과가 인간의 음식 섭취 행동에서 감각 조절이 중요하다고 지적한 기존 연구들과 맥을 같이 하는 것이라고 설명했다. 연구진은 “위장관으로 빠르게 음식을 보내면 식욕을 억제하기 어렵지만, 오래 씹는 등 감각 신호를 재활성화하는 것만으로 포만감을 증진할 수 있다”고 강조했다. 연구를 이끈 스테쿨로럼 교수는 이번 연구에 대해 “후각이 일상 속 식습관에 미치는 영향을 밝혀냈다는 점에서 의의가 있다”고 평했다. 그러면서 “식욕을 조절하고 비만을 예방하기 위해 후각의 역할을 고려해야 한다”고 진단했다.

경상국립대는 생명과학부·응용생명과학부 김명옥 교수 연구팀이 ‘알츠하이머병 예방과 치료가 동시에 가능한 차세대 에피토프 백신’을 개발했다고 12일 밝혔다. 김 교수는 원천기술 확보·백신 상용화를 목표로 글로벌 기술 이전을 추진 중이다. 연구팀 설명에 따르면 알츠하이머병은 전 세계 치매의 70~80%를 차지하는 대표적 퇴행성 뇌 질환이다. 병에 걸리면 기억력 저하, 성격 변화, 판단력 저하 등 증상이 서서히 나타나는데, 지금까지 뚜렷한 치료법이 없다. 기존 치료제는 반복 투여가 필요하고 비용도 많이 들며 뇌혈관에 부작용을 일으킬 수 있다는 한계가 있다. 김 교수는 이날 기자회견에서 “(개발한) 백신은 우리 몸의 면역세포 중 하나인 B세포만을 선택적으로 자극해서 강력한 항체를 스스로 만들어내도록 설계된 것이 특징”이라고 밝혔다. 이어 “‘아밀로이드 베타(Aβ)’라는 단백질의 한 부분만 정밀하게 고르고 선별해 백신의 핵심 성분으로 삼았다”며 “이를 두 가지 특수 단백질(OVA, KLH)과 결합해 면역 효과를 극대화했다”고 밝혔다. 그러면서 실험용 생쥐를 대상으로 한 결과, 이 백신을 맞은 경우 뇌 속 독성 물질이 줄고 기억력과 인지 기능이 회복됐고 백신 효과는 6~9개월 이상 유지됐다고 설명했다. 이번 연구 결과는 알츠하이머병 예방 백신의 새로운 패러다임을 제시했다는 성과를 인정받아 지난 8일 학술지 <뇌, 행동 그리고 면역>에 온라인 게재됐다. 김 교수는 연구 결과를 바탕으로 한 백신 상용화를 염두에 두고 특허등록도 마쳤다. 연구팀은 백신 상용화까지는 5년 정도가 걸릴 것으로 본다. 김 교수는 “글로벌 알츠하이머병 선도연구센터 설립을 준비 중”이라며 “유럽 최고 수준의 연구진과 협력해 기술 완성도를 더욱 높이겠다”고 말했다.

스트레스는 정신 건강 관련 용어 중에서 흔하게 사용하는 단어 중 하나다. 힘든 일이나 짜증 나는 일이 있으면 ‘아 씨, 스트레스받네’라고 내뱉는 경우도 흔하다. 스트레스는 ‘팽팽하게 당긴다’는 뜻의 라틴어 ‘스트린제레’(stringere)에서 유래한 것으로, 어떤 물체에 가해지는 외부의 힘을 가리키는 물리학 용어로 처음 쓰였다. 이후 생물학에서 생명체에 가해지는 외적 자극이라는 개념으로 확장돼 쓰이기 시작했다. 의학적으로는 스트레스는 외부 자극에 대한 신체적, 정신적, 행동적 반응이다. 일시적이거나 적당하면 문제가 없지만 지속되거나 과도하면 신체적, 정신적 건강에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 미국 펜실베이니아대 의대 시간 생물학(Chronobiology) 및 수면 연구소, 약리학과, 캘리포니아 어바인대(UC 어바인) 생리학 및 생물물리학과 공동 연구팀은 스트레스가 수면의 질을 악화하고 기억력 손장의 직접적 원인이 된다는 사실을 보여주는 새로운 신경 경로를 발견했다고 12일 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘신경학’ 6월 9일 자에 실렸다. 연구팀은 생쥐에게 이전 연구들에서 스트레스와 관련이 있다고 알려진 시상하부 실방핵(PVN)에 있는 뉴런을 인위적으로 활성화한 뒤 수면 상태와 기억 관련 과제 수행 능력을 측정했다. 또, 생쥐에게 외부 스트레스를 주고 PVN 뉴런을 억제한 뒤 상태를 관찰했다. 그 결과, PVN이 활성화되면 수면 질이 악화하고 기억력 관련 과제 수행에 실패하는 경우가 늘어났다. 반면, 외부 스트레스를 준 다음 PVN 뉴런을 억제했을 때는 스트레스 관련 단기 기억 문제는 줄고, 수면 상태도 개선되는 것이 확인됐다. 스트레스와 기억, 수면에 관여하는 신경 경로를 추적한 결과, 연구팀은 스트레스와 PVN 뉴런의 인위적 활성화가 각각 별도로 다른 뇌 영역인 측면 시상하부(LH)를 표적으로 한다는 것을 발견했으며, 이는 PVN과 LH로 이어지는 신경 경로가 스트레스 관련 기억 손상과 수면 장애에 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다. 연구를 이끈 정신재 펜실베이니아대 의대 교수(신경과학)는 “이번 연구로 밝혀진 신경 경로는 특히 수컷 생쥐에게서 강하게 반응하는 것으로 확인됐다”며 “이 신경 경로를 통해 적어도 수컷에서 스트레스 관련 장애와 수면, 인지기능 저하를 개선하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.

온난화와 함께 지구 환경에 악영향을 미치는 것은 플라스틱 오염이다. 특히 햇빛과 바람 등 다양한 원인으로 플라스틱이 마모되고 잘게 쪼개져 5㎜ 이하로 크기의 입자로 되는 것을 미세플라스틱이라고 한다. 미세플라스틱은 바람과 물을 타고 바다는 물론 심해 퇴적물, 농경지, 고지대, 호수, 강 등 지구 곳곳에 확산해 있다. 약 1300종 이상의 생물에서 미세플라스틱이 검출됐으며, 세포 수준에서 생태계 전반까지 영향을 미친다는 증거가 속속 발견되고 있다. 최근에는 미세플라스틱이 신경계에까지 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 발표되기도 했다. 이런 상황에서 미세플라스틱보다 더 작은 나노플라스틱은 장내 미생물 군집에도 영향을 줘 건강에 심각한 문제를 유발할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 대만 국립 쳉쿵대 의대 식품 안전·위기관리 학과, 기초 의학 연구소, 국립 자이대 원예과학과 공동 연구팀은 미세플라스틱보다 더 작은 나노 플라스틱이 장내 미생물 군집과 숙주 간 상호작용을 변화시켜 장 건강을 손상할 수 있다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 6월 11일 자에 실렸다. 나노 플라스틱은 지름이 1000㎚(나노미터) 미만의 플라스틱 조각이다. 앞선 연구에서도 나노 플라스틱 섭취가 장내 미생물군을 교란할 수 있다고 밝혀지기는 했지만, 구체적인 메커니즘은 규명되지 않은 상태다. 이에 연구팀은 생쥐에게 나노 플라스틱을 먹인 뒤 RNA 시퀀싱, 전사체 분석, 미생물 프로파일링으로 장내 미세 환경 변화를 관찰했다. 그 결과, 나노 플라스틱이 장에 축적되면서 장내 장벽 건강에 관여하는 ‘ZO-1’과 ‘MUC-13’이라는 두 단백질 발현이 변화해 장내 투과성을 교란할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 또, 나노 플라스틱은 장내 미생물군 불균형을 유도했고, 앞선 여러 연구에서 밝혀진 것처럼 소화기 기능 장애와 관련이 있는 루미노코카세이(Ruminococcaceae)라는 물질의 풍부도가 증가한 것이 확인됐다. 연구를 이끈 리 바오홍 대만 국립 자이대 교수는 “이번 연구 결과는 나노 플라스틱이 쥐의 미생물군과 장내 환경에 영향을 미칠 수 있는 메커니즘을 보여주고 있다”라면서 “나노 플라스틱 축적이 인간에게 구체적으로 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 탐구하기 위해서는 추가 연구가 필요하다”고 말했다.

치매를 유발하는 뇌 속 노폐물을 물리적 자극으로 배출할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 지난 5일 기초과학연구원(IBS) 고규영 혈관연구단장 연구팀은 영장류 실험을 통해 뇌척수액이 얼굴 피부 아래 림프관과 턱밑샘 림프절로 배출되는 것을 발견했다고 밝혔다. 연구진은 해당 배출 경로에 물리적 자극을 가했을 때 뇌척수액 배출이 2~3배가량 늘어나는 것 역시 확인했다. 뇌에서 생성되는 대사 노폐물은 뇌척수액을 통해 배출되는데 이 노폐물이 배출되지 않고 뇌 속에 쌓이면 신경세포가 손상된다. 나이가 들어 뇌척수액 배출 기능이 떨어지면 인지기능이 저하되고 치매 등 신경퇴행성 질환으로 이어진다. 생쥐의 뇌척수액 배출 경로를 관찰한 결과 뇌척수액은 눈 주위, 코 안쪽, 입천장 림프관을 통해 눈·코 옆 집합 림프관으로 모인 뒤 턱밑샘 림프절로 배출되는 것으로 나타났다. 연구진은 한국생명공학연구원 국가영장류센터 연구팀과의 협업으로 해당 뇌척수액 배출 경로가 영장류에도 존재하는 것을 확인했다. 노화가 진행된 쥐는 코 안쪽 림프관과 입천장 림프관의 뇌척수액 배출 기능이 떨어졌지만, 눈·코 옆 집합 림프관은 그 기능이 정상적으로 유지됐다. 연구팀이 노화된 쥐의 집합 림프관에 정밀한 저강도의 자극을 주자 뇌척수액 배출량이 최대 3배 늘어났다. 이를 통해 노화에 따라 약화한 뇌척수액 배출 기능을 정밀한 물리적 자극으로 개선할 수 있다는 사실을 확인했다. 연구를 이끈 고규영 단장은 “이번 성과는 뇌 속 노폐물을 청소하는 뇌척수액의 배출 경로 지도를 완성함은 물론 뇌척수액 배출을 뇌 외부에서 조절하는 새로운 방법을 제시한 것”이라며 “향후 치매를 포함한 신경퇴행성 질환 연구에 이정표가 될 것으로 기대한다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처(Nature)’에 게재됐다.

췌장암 모델 생쥐 실험에서 고지방 먹이를 저지방 먹이로 바꾸면 췌장에서 일어나는 전암성 변화를 늦출 수 있다는 결과가 나왔다. 미국 데이비스 캘리포니아대(UC 데이비스) 헤라르도 매켄지 교수팀은 5일 국제 학술지 영양학 저널(Journal of Nutrition)을 통해 췌장암 모델 생쥐에 고지방과 저지방 먹이를 21주간 먹이며 변화를 관찰한 결과를 발표했다. 췌장암은 조기 발견이 어렵고 환자의 87%가 5년 이내에 사망할 정도로 가장 치명적인 암 가운데 하나다. 대부분 암이 진행된 후에 발견되기 때문이다. 췌장이 다른 장기들에 둘러싸여 있고, 초기 증상이 거의 없어 조기 진단이 매우 어렵다. 이 때문에 췌장암은 ‘침묵의 살인자’라는 별칭도 갖고 있다. 연구팀은 “췌장암 위험을 50% 증가시키는 주요 위험 인자로 비만을 꼽지만, 체중 감소로 이어지는 식이 변화가 췌장암 발생에 미치는 영향은 명확히 밝혀지지 않았다”며 연구 배경을 설명했다. 이들은 이 연구에서 5주 된 췌장암 모델 생쥐 72마리를 3개 그룹으로 나눈 뒤 열량의 60%가 지방인 고지방 먹이와 열량의 11%가 지방인 저지방 먹이를 먹이며 췌장암 등의 진행을 관찰했다. 첫 번째 그룹은 21주간 고지방 먹이를 먹었고 두 번째 그룹은 저지방 먹이를 먹었다. 세 번째 그룹은 첫 8주는 고지방 먹이를 먹다가 13주 동안 저지방 먹이를 먹었다. 21주 후 고지방 먹이 그룹은 다른 두 그룹에 비해 체중이 1.7배 증가했고, 췌장에서 암으로 이어질 수 있는 세포 변화도 60% 더 많이 발생한 것으로 나타났다. 저지방 먹이 그룹에서는 췌장암 발생이 없었으나 고지방 먹이 그룹에서는 2마리가 췌장암에 걸렸다. 특히 고지방 먹이에서 저지방으로 전환한 그룹은 체중이 정상으로 돌아왔고 췌장 세포의 변화도 느려졌으며 암도 전혀 발생하지 않았다. 각 그룹의 변화 분석 결과 고지방 먹이 그룹에서는 세포 대사, 췌장 기능, 면역 반응, 세포 간 신호 등과 관련된 유전자 활동에 변화가 일어났다. 반면 먹이를 저지방으로 바꾼 그룹에서는 이런 변화가 정상 수준으로 회복되는 것으로 나타났다. 또 고지방 먹이 그룹은 몸속에서 지방산(리놀레산)의 해로운 부산물이 증가하고 장내 미생물 환경도 나빠졌지만, 먹이를 저지방으로 바꾼 뒤에는 해로운 부산물이 줄고 장내 미생물 환경도 건강한 상태로 돌아왔다. 논문 제1 저자인 조애너 위커스 연구원은 이 연구 결과는 고무적이지만 생쥐 실험이어서 사람에게 적용하는 데는 신중해야 한다면서도 “식단 같은 생활습관 변화가 세포 수준에서 일어나는 일을 바꿀 엄청난 가능성이 있다고 생각한다”고 말했다. 매켄지 교수는 “이 연구는 체중 정상화가 비만으로 인해 가속화 된 췌장암 발생을 늦추는 데 매우 중요한 역할을 한다는 사실을 보여준다”면서 “식단을 바꾸기에 너무 늦은 때는 없으며, 식습관 개선이 암 발생 위험을 줄이는 데 실질적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 시사한다”고 강조했다. 한편 저지방 식단은 전체 칼로리의 30% 이하를 지방에서 섭취하는 것을 목표로 하는 식단으로, 100칼로리당 3그램 이하의 지방을 포함하는 식품이 저지방으로 간주된다. 과일, 채소, 통곡물, 저지방 유제품, 닭가슴살, 흰살생선, 기름기가 적은 살코기(돼지고기, 소고기), 계란, 두부 등으로 구성되며 올리브유, 아보카도와 같은 불포화 지방은 포함되도 좋다. 다만 포화 지방과 트랜스 지방은 최소화해야 한다.

비만이 성인 당뇨와 심장질환, 대사 질환 등을 유발하는 것은 잘 알려졌지만, 뇌 건강에 미치는 영향에 관해서는 명확히 밝혀지지 않고 있다. 그런데, 비만이 불안감을 높이고 인지기능을 떨어뜨리는 원인이 될 수 있다는 사실이 밝혀져 눈길을 끈다. 미국 조지아주립대 영양학과 연구팀은 비만이 장내 미생물 군집과 숫자에 영향을 미쳐 불안 유사 증상, 뇌 신호 전달의 변화, 뇌 기능 장애를 일으킬 수 있다는 사실을 규명했다고 2일 밝혔다. 이번 연구 결과는 지난 5월 31일부터 오는 3일까지 미국 플로리다주 올랜도에서 열리는 미국 영양학회 연례 콘퍼런스 ‘NUTRITION 2025’에서 발표됐다. 연구팀은 수컷 생쥐 32마리를 두 집단으로 나눠, 사람으로 치면 청소년기부터 초기 성인기에 해당하는 기간인 약 15주 동안 한 쪽에는 저지방식이나 일상적 음식을, 다른 쪽에는 기름기 많고 달고, 열량이 높은 고지방식을 제공했다. 예상한 것처럼 고지방식을 섭취한 생쥐는 저지방식을 섭취한 쥐에 비해 체중과 체지방이 두 배 넘게 증가했다. 연구팀은 행동 실험을 실시한 결과, 비만 쥐가 마른 쥐에 비해 얼어붙기 행동을 더 많이 보인 것으로 나타났다. 얼어붙기 행동은 불안을 느끼거나 위협으로 인식되는 상황에 대해 쥐가 보이는 방어적 행동 패턴이다. 대사 조절에 관여하는 뇌 영역인 시상하부에서 서로 다른 신호 전달 패턴을 보여 인지 장애와 가까운 증상을 보였다. 이런 행동은 고지방식이 장내 미생물에 영향을 미쳐 뇌 인지 기능에도 작용하기 때문이라고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 데지레 원더스 교수는 “이번 연구 결과는 비만이 장 건강에 영향을 미쳐, 불안 유사 행동과 뇌 기능 장애를 유발한다는 점을 보여준다”며 “식습관이 신체적, 정신적 건강 모두에 중요한 역할을 한다는 점을 시사하는 것”이라고 말했다. 원더스 교수는 “환경적 요인, 유전, 생활 방식 선택, 사회경제적 상황도 비만과 그와 관련한 건강 결과의 위험에 영향을 미친다”며 “비만 관련 인지 장애와 정신 건강 문제를 이해하고 해결하기 위한 더 광범위하고 다요인적인 접근법의 맥락에서 고려되어야 한다”고 덧붙였다.

일상에서 비교적 흔히 접할 수 있는 기생충인 톡소포자충이 인간 정자에 치명적 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 최근 FEBS 저널에 실린 ‘톡소포자충 급성 감염이 인간 정자에 미치는 부정적 영향’이라는 제목의 논문은 톡소포자충의 급성 감염이 인간 정자에 심각한 구조적·기능적 손상을 일으킬 수 있다고 밝혔다. 독일·우루과이·칠레 등 국제 공동 연구진이 수행한 이번 연구에서 연구진은 톡소포자충 감염이 정자의 ‘참수’ 현상을 일으켜 남성 생식기관의 구조를 변화시켜 불임을 유발할 수 있다고 제시했다. 톡소포자충은 고양이를 종숙주로 하는 기생충으로 학명을 그대로 읽어 톡소플라스마라고도 한다. 주로 고양이 배설물을 통해 외부로 퍼지는데, 인체로의 감염은 고양이 배설물과의 직접 접촉보다는 톡소포자충에 오염된 채소나 과일, 흙이나 그것을 먹고 감염된 돼지고기 등을 덜 익혀 먹었을 때 주로 일어난다. 미국의 경우 충분히 익히지 않은 돼지고기 섭취에 의한 톡소포자충 감염이 가장 빈번한 전파 경로로 알려져 있다. 이 때문에 돈사 주변에는 길고양이의 접근을 막는 조치가 이뤄진다. 톡소포자충은 전 세계 인구의 25~50%가 만성 보균자일 수 있다는 추정치도 있을 만큼 일상에서 흔한 기생충이다. 다만 한국에서는 톡소포자충의 검출 사례나 감염률이 매우 낮다. 일반적으로 길고양이에서 감염률이 높고, 사료를 먹는 집고양이는 감염률이 낮다. 면역력이 정상일 때는 대개 무증상이거나 경미한 증상(감기와 유사)만 나타난다. 그러나 암환자나 신생아, 노약자, 면역결핍환자 등 면역력이 취약한 이들은 감염될 경우 치명적일 수 있다. 톡소포자충은 인체 내에서 거의 모든 장기와 골격근으로 침투한다. 특히 1980년대 일부 에이즈 환자의 고환에서 감염이 발견되면서 남성 생식기관도 감염의 표적이 될 수 있다는 것이 확인됐다. 이번 연구에서 감염된 쥐를 대상으로 한 영상 관찰에서 톡소포자충은 감염 후 며칠 이내에 뇌와 눈뿐만 아니라 고환으로도 빠르게 침투한다는 것이 확인됐다. 연구진은 2017년 연구에서 톡소포자충이 생쥐의 전립선에도 낭종을 형성할 수 있다는 사실을 발견한 바 있다. 또 인간을 포함해 여러 동물의 정액에서 톡소포자충이 검출돼 성적 접촉을 통한 전파 가능성도 연구진은 제기했다. 톡소포자충 감염 때 남성의 생식 능력에 어떤 영향을 미칠지에 대한 연구는 이번 연구에 앞서도 수행된 바 있다. 2021년 체코 프라하에서 톡소포자충에 감염된 남성 163명을 대상으로 실시한 소규모 연구에 따르면 관찰 대상 중 86%에서 정액 이상 소견이 나타났다. 2002년 중국에서 실시된 연구에 따르면 불임 부부는 가임 부부보다 톡소포자충 감염 위험이 더 높은 것으로 나타났다. 2005년 중국 연구에서도 불임 남성이 가임 남성보다 톡소포자충 양성 반응을 보일 가능성이 더 높다고 나왔다. 이번 논문을 발표한 연구진은 감염된 생쥐에서 톡소포자충이 감염 이틀 만에 고환과 부고환에 도달할 수 있다는 사실을 관찰했다. 이를 바탕으로 연구진은 시험관에서 톡소포자충이 사람의 정자와 직접 접촉했을 때 어떤 일이 일어나는지 관찰했다. 그 결과 기생충에 노출된 지 단 5분 만에 정자 세포의 22.4%가 머리 부분이 잘리는 양상이 나타났다. 연구진은 이를 ‘참수됐다’(decapitated)라고 표현했다. 참수된 정자의 수는 기생충과 상호작용하는 시간이 길어질수록 증가했다. 머리 부분을 유지하는 정자 세포조차 종종 구조가 뒤틀리고 변형됐다. 일부 정자 세포의 머리에는 구멍이 포착됐는데, 이는 감염된 장기의 다른 세포와 마찬가지로 톡소포자충이 정자 세포에도 침투하려 했음을 보여준다. 톡소포자충은 직접적인 접촉 외에도 만성 염증을 유발해 정자를 손상시킬 수 있다고 연구진은 밝혔다. 남성 생식기관의 염증은 정자 생성과 기능에 악영향을 미친다. 연구진은 톡소포자충이 정자에 미치는 유해한 영향이 지난 수십년간 전 세계적으로 남성 생식 능력이 크게 감소한 데 영향을 미쳤을 수도 있다고 추측했다. 다만 톡소포자충이 남성 생식기관에 침투할 수 있음은 거의 확실하지만, 이것이 사람에게 실질적인 건강 문제를 유발하는지 여부에 대해선 불분명하다고 연구진은 밝혔다. 즉 톡소포자충이 사람의 고환에 침투할 수 있지만, 실제 불임으로 이어질 정도의 영향을 미치는지, 그리고 그러한 증상이 나타나는 경우는 매우 드물다는 것이다. 연구진이 관찰한 톡소포자충의 정자 ‘참수’는 시험관 내에서 이뤄진 것이기 때문이다. 일부 연구에 따르면 고소득 국가에서 톡소포자충 발병률이 지난 수십년간 증가하지 않았는데도 남성 불임이 증가한 것을 볼 때 톡소포자충의 영향이 제한적일 것이라는 반론도 있다. 그럼에도 불구하고 톡소포자충 감염은 피하는 것이 상책이다. 임신 중 감염될 경우 유산이나 선천적 기형을 유발할 수 있고, 면역이 저하된 환자에게는 치명적이기 때문이다.

한국인들은 자극적인 음식을 즐기는 것으로 유명하다. 최근에는 젊은 층에서는 ‘단짠’(달고 짠) 음식의 선호도도 상당히 높다. 그렇지만 이렇게 간이 강한 음식은 건강에 악영향을 미칠 수 있다. 국내 연구진이 짠 음식이 뇌암을 유발할 수 있다는 사실을 분자 수준에서 밝혀내 눈길을 끈다. 카이스트 생명과학과, 한국화학연구원 신종바이러스융합연구단, 가톨릭대 서울성모병원 신경외과 공동 연구팀은 고염식이 장내 미생물 구성을 변화시키고, 이에 따라 증식한 미생물에 의해 분비되는 대사물질이 장내에 과도하게 축적돼 뇌종양을 악화시킨다는 사실을 규명했다고 1일 밝혔다. 이 연구 결과는 생의학 분야 국제 학술지 ‘실험 의학 저널’(Journal of Experimental Medicine)에 실렸다. 짜게 먹는 것이 건강에 도움이 되지 않는다는 점은 이미 잘 알려져 있다. 그런데, 짠 음식이 어떻게 건강에 악영향을 미치고, 암까지 발생시키는지에 관한 메커니즘은 정확히 밝혀지지 않았다. 이에 연구팀은 생쥐에게 뇌종양을 일으킨 실험을 했다. 연구팀은 두 그룹으로 나눠 한쪽은 4주 동안 음식을 먹이고, 다른 쪽은 일반식을 섭취시켰다. 그 결과, 짠 음식을 먹은 생쥐들은 종양 크기가 커지고, 생존율도 크게 떨어지는 것이 관찰됐다. 연구팀은 항생제로 장내 미생물을 제거하거나, 무균 생쥐에게 고염식을 한 생쥐의 분변 미생물을 이식했을 때도 뇌종양 악화 반응이 확인됐다. 연구팀은 장내 미생물 중 ‘박테로이드 불가투스’가 고염식을 할 경우 증가하고, 이 균이 프로피오네이트라는 효소 물질의 발현을 증가한다는 사실을 발견했다. 짜게 먹은 생쥐의 장에서 프로피오네이트 농도가 비정상적으로 상승했고, 이 물질은 산소가 충분한데도 뇌종양 세포에 산소가 부족한 것처럼 인식하게 하는 ‘저산소유도인자-1알파’를 활성화했다. 이는 다시 형질전환성장인자-베타라는 물질을 증가시키고 제1형 콜라젠을 과도하게 생성해 종양 세포가 더 쉽게 퍼지고 악성도도 높아지게 했다. 연구팀은 이를 바탕으로 실제 뇌종양에서 악성도가 가장 심한 교모세포종 환자의 암세포 데이터 분석을 한 결과, 사람도 생쥐에서와 마찬가지 분자 메커니즘이 작동한다는 사실이 확인됐다. 이를 통해 짠 음식이 뇌종양에 왜 나쁘고, 무엇이 그 과정을 유도하며, 어떤 유전자와 단백질이 작용하는지를 밝혀냈다고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 이흥규 카이스트 생명과학과 교수는 “이번 연구는 짠 음식 섭취가 장내 미생물 생태계를 바꾸고, 그렇게 생성된 대사산물이 뇌종양을 악화시킬 수 있음을 분자 수준에서 규명했다는 점에서 의미가 있다”며 “뇌종양 환자를 대상으로 한 식이 조절 연구와 장내 미생물 기반 치료 전략 개발에 도움을 줄 것”이라고 말했다.

아미노산의 한 종류인 시스테인이 체중 감량의 열쇠가 될 수 있다는 연구가 나왔다. 미국 뉴욕대 그로스먼 의대 연구진은 시스테인을 차단하자 생쥐의 몸무게가 일주일 만에 30%가량 줄어들었다는 실험 결과를 학술지 네이처에 게재했다. 시스테인은 육류, 달걀, 통곡물 등 고단백 식품에 많이 함유된 비필수 아미노산으로 필수 아미노산인 메티오닌을 통해 합성되기도 한다. 연구진은 시스테인 생성효소를 차단한 생쥐에게 시스테인이 함유되지 않은 식단을 제공했다. 시스테인을 완전히 차단하자 트레오닌, 히스티딘, 메티오닌 등 필수 아미노산 각각을 제한했을 때보다 더 큰 체중감소 효과가 나타났다. 시스테인 결핍 식단을 섭취한 생쥐는 일일 음식 섭취량이 30% 줄어들었으며, 체중이 31.5% 감소했다. 연구팀은 시스테인 결핍 식단이 식욕 부진을 일으킬 뿐만 아니라 다양한 경로로 체중 감소에 영향을 미친다고 밝혔다. 시스테인 결핍은 통합 스트레스 반응(IRS)과 산화 스트레스 반응(OSR)을 동시에 일으켰다. 이 두 스트레스 반응은 서로 증폭 작용해 스트레스 호르몬인 성장분화인자(GDF)15와 섬유아세포성장인자(FGF)21 생성으로 이어졌다. 스트레스 호르몬이 분비되면 위장 운동과 소화 효소 분비가 저하되어 식욕이 줄어들게 된다. GDF15와 FGF21은 비만 치료제 개발에 활용되기도 한다. 또 시스테인을 차단하자 에너지 대사에 중요한 역할을 하는 코엔자임A(CoA) 수치가 급격히 낮아졌다. 체내 코엔자임A 수치가 감소하면 음식 섭취 후 대사 반응이 비효율적으로 이뤄져 섭취한 포도당이나 단백질이 에너지로 전환되지 못한 채 소변으로 배출된다. 이 때문에 지방을 연소해 에너지원으로 사용함으로써 급격한 체중 감소가 나타나는 것이다. 연구진은 이번 실험 결과를 바탕으로 시스테인을 적게 섭취하면 체중 감소에 도움이 될 것이라고 밝혔다. 다만 체중 감량을 위해 시스테인을 전부 차단하면 오히려 건강에 악영향을 끼칠 수 있어 주의가 필요하다. 시스테인은 우리 몸에서 중요한 생리적 기능을 담당하며 결핍 시 간 기능 저하, 면역력 저하, 염증 반응 증가, 탈모 등으로 이어진다. 또 시스테인은 대부분의 식품에 포함되어 있기 때문에 실험처럼 완전히 차단하기 어렵다. 연구진은 이에 대해 “식단에서 시스테인을 제거하기는 어렵겠지만 아미노산 함량이 낮고 과일과 채소 비중이 큰 식단을 유지하면 비슷한 효과를 볼 수 있을 것”이라고 전했다.

나이가 들면 몸과 마음이 노화라는 문제를 겪는다. 신체적으로는 근육이 감소하고 약해지면서 잘못 넘어지기라도 하면 쉽게 뼈가 부러져 고생하게 된다. 이 때문에 나이가 들수록 꾸준한 운동이 권장된다. 그런데, 나이가 들면서 근육량이 줄어드는 것이 ‘뇌’ 때문이라는 재미있는 연구 결과가 나왔다. 경북대 생명공학부와 한국뇌연구원 공동 연구팀은 노화에 따른 근육량 감소의 근본 원인은 흑질-선조체 도파민 신경계 기능 저하 때문이라는 사실을 규명했다고 13일 밝혔다. 이 연구 결과는 생화학·분자생물학 분야 국제 학술지 ‘신호전달 및 표적 치료’ 5월호에 실렸다. 중뇌의 흑질에서 선조체로 도파민이 전달되는 신경 회로로 근육 움직임을 조절해 운동 조절에 중요한 역할을 하는 흑질-선조체 도파민 신경계가 노화에 매우 민감하고 운동능력과 밀접하게 연관돼 있다는 사실은 잘 알려졌지만, 노화로 인한 운동기능 저하와 직접적 관계가 있는지는 확실히 밝혀지지 않고 있다. 이에 연구팀은 노화에 취약한 흑질-선조체 도파민 신경계의 항노화 유도에 주목했다. 연구팀은 나이 든 생쥐의 흑질 내 항노화 인자 중 하나인 시트루인3(SIRT3) 발현이 노화에 따라 감소한다는 사실을 확인했다. 연구팀은 바이러스를 이용해 유전자를 전달해 도파민 신경세포 내에서 시트루인3의 발현을 높이면, 세포 소기관으로 세포 공장이라고 불리는 미토콘드리아 기능이 활성화되고 노화 표지 단백질의 발현이 줄어드는 것을 관찰했다. 이렇게 시트루인3 발현을 높인 노화 생쥐는 그렇지 않은 생쥐와 비교해서 운동기능 저하 속도가 완화됐고 골격근량 유지되는 것이 확인됐다. 또, 골격근 조직 분석을 했을 때 항노화 처리된 생쥐는 신경과 근육이 연결되는 부위인 신경근접합부가 보호되는 것도 발견됐다. 연구를 이끈 김상룡 경북대 생명공학부 교수는 “이번 연구는 나이가 들면서 누구에게나 나타나는 운동력 저하와 근감소증이 노화에 따른 뇌-운동신경계 기능 저하가 또 하나의 원인일 수 있다는 것을 보여준다”라며 “뇌 운동 관련 신경계에 항노화를 유도하면 골격근량과 운동능력이 보존될 수 있을 것으로 기대되는 만큼 신경계 보호 기반 맞춤형 항노화 치료제 개발에도 도움을 줄 것”이라고 말했다.

가정의 달을 맞아 가족들과 함께 보면 좋을 영화들이 14일과 21일 잇따라 개봉한다. 어른도 아이도 즐겁게 볼 수 있는 영화들이니, 손잡고 함께 극장 나들이 가도 좋겠다. 14일 개봉하는 애니메이션 ‘고양이 수비대: 모나리자를 지켜라!’는 갑작스럽게 찾아온 홍수로 집을 잃은 고양이 빈센트가 치즈보다 명화 먹는 것을 즐기는 특이한 생쥐 모리스와 함께 러시아 상트페테르부르크 미술관을 지키는 고양이 수비대를 만나 벌어지는 일을 그렸다. 목숨 걸고 명화 모나리자를 지켜야 하는 고양이 수비대와 무슨 일이 있어도 그림을 먹으려는 생쥐 모리스 사이에서 고양이 빈센트는 등이 터질 지경이다. ‘아이스 에이지 2’, ‘마이펫의 이중생활’ 제작진이 다시 뭉쳐 만든 영화로, 레오나르도 다 빈치의 모나리자는 물론, 드가, 렘브란트, 라파엘로, 모네와 같은 대가들의 작품도 영화에서 볼 수 있다. 80분. 전체 관람가. 같은 날 개봉하는 한국영화 ‘보이 인 더 풀’은 수영을 좋아하는 소녀 석영과 발에 물갈퀴가 있는 소년 우주의 이야기다. 서울에서 바닷가로 이사를 간 석영은 발에 물갈퀴가 있는 소년 우주를 만나 친구가 된다. 석영은 재능이 부족해 바라던 수영 선수가 되지 못했지만, 우주는 물갈퀴 덕분에 특출한 실력을 보인다. 수영 천재로 주목 받고 한국 신기록까지 세웠던 우주는 커가면서 물갈퀴가 점차 줄어들고 방황하다 다시 고향으로 내려와 석영을 만나 새로운 꿈을 꾼다. 2007년 12살·13살 소년과 소녀가 2013년 18·19살이 돼 다시 만나는 이야기는 꿈과 재능 사이에서 방황하는 청소년이 어른이 되어가는 과정을 여름 바다처럼 청량하면서도 다소 알싸하게 펼친다. 댄서인 효우와 배우 이민재은 물론, 아역 배우 이예원·양희원의 연기가 눈에 들어온다. 89분. 12세 이상 관람가. 21일에는 디즈니 애니메이션의 인기 애니메이션을 실사 영화화한 ‘릴로 & 스티치’가 개봉한다. 외계인들이 불법으로 유전자 실험하다 만든 생명체 626호는 뭐든 부숴버리는 파괴본능을 보이면서 폐기가 결정된다. 그러나 626호는 이를 피해 지구로 도망치고, 하와이에 불시착해 천방지축 소녀 릴로(마이아 케알로하)를 만난다. 사고뭉치에 친구 하나 없는 릴로는 언니인 니나(시드니 엘리자베스 아구동)와 살고 있다. 강아지를 입양하면서 626호를 만나 ‘스티치’라는 이름을 지어 준다. 영화는 원작 설정을 바탕으로, 지구에 정착하게 된 스티치의 좌충우돌과 스티치를 잡으러 지구에 온 외계 일당의 소동을 유쾌하게 그린다. 그 속에서 ‘가족’을 의미하는 하와이어 ‘오하나’를 현대적 의미로 재해석했다. 파란털북숭이 스티치의 귀여움을 잘 살리고, 등장인물들의 싱크로율도 높은 데다 즐거운 유머 장면으로 예고편 이후 좋은 평가가 나온다. ‘인어공주’와 ‘백설공주’ 등 애니메이션 실사화에 거듭 실패했던 디즈니가 이번엔 성공할 수 있을지에 관심이 쏠린다. 108분. 전체 관람가. 2017년 국내 개봉했던 무공해 첫사랑 영화 ‘플립’이 가정의 달을 맞아 21일 재개봉한다. 어린 시절 이웃으로 만난 줄리(매들린 캐롤)와 브라이스(캘런 맥오리피)의 첫사랑을 그린 영화로, ‘어퓨굿맨’, ‘버킷리스트: 죽기 전에 꼭 하고 싶은 것들’ 등으로 유명한 랍 라이너 감독의 숨겨진 명작으로도 불린다. 브라이스와의 만남을 숨이 멎을 정도로 행복한 순간으로 기억하는 줄리, 반대로 줄리와의 만남을 최악으로 여기는 브라이스의 이야기다. 중학생이 된 두 사람은 서로에게 마음이 있다가도 멀어지고, 서로 엇갈리기도 한다. 이해심 많고 똑부러지는 줄리와, 얼굴은 잘 생겼지만 철없는 브라이스의 알콩달콩 성장 이야기를 따뜻하게 그렸다. ‘누구나 일생에 한 번은 무지개처럼 찬란한 사랑을 만난다’, ‘개별적인 사물이지만, 모이면 마법같은 일이 생긴다’는 명대사는 다시 봐도 설렌다. 90분. 12세 이상 관람가.

사바나 사는 찌르레기 사회 관찰 혈연 아닌 동료도 일관되게 도와“동물도 사람처럼 우정 형성 확인” 최근 인기를 끌고 있는 넷플릭스의 학원물 ‘약한영웅’은 공부밖에 모르던 모범생이 친구를 위해 폭력에 맞서는 이야기다. 혈연이 아닌 개체를 돕는 이타적 행위에 대해서는 동물행동학이나 진화학에서 많이 연구되고 있다. 인간의 공감 능력으로 타인의 불편함이 나의 불편함이 될 수 있기 때문에 타인의 불편함을 제거하는 것이 아니라 나의 불편함을 제거하는 것이 이타적 행동의 근원이라는 해석도 있다. 그런데 최근 이런 이타적 행동이 동물에게서도 나타난다는 연구가 늘고 있다. 이스라엘과 미국 공동 연구팀은 생쥐들도 사회적으로 친밀한 관계를 맺은 동료가 곤경에 처했을 때 그들을 돕는 데 적극적으로 나선다는 사실을 발견하고 지난달 28일 신경과학 분야 국제 학술지 ‘신경과학 저널’에 이를 발표하기도 했다. 미국 컬럼비아대 생태·진화·환경 생물학과, 식물과학과, 프린스턴대 생태·진화학과, 체비 체이스 하워드 휴스 의학 연구소, 코넬대 전산 생물학과, 코넬 조류학과, 케냐 음팔라 연구센터, 파나마 스미스소니언 열대 연구소 공동 연구팀은 혈연으로 연결되지 않은 개체들도 시간이 지나면 반복적으로 서로를 돕는 상황이 새들에게서도 관찰됐다고 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 5월 8일자에 실렸다. 동물들도 직계 혈연을 도와 유전적 적합성을 높이고 유전자를 지속시키려는 목적을 갖고 있다는 사실은 과학계에서 오랫동안 알려져 왔다. 일부 사회성을 갖춘 동물종에서 사람들의 우정처럼 친척이 아니지만 가깝게 지내는 개체들을 돕는 것이 관찰되기도 했다. 연구팀은 카리브해에 서식하는 집게새우, 아프리카의 말벌, 아시아의 딱정벌레, 호주의 들쥐와 도마뱀 등 전 세계 다양한 종을 대상으로 사회성과 비혈연 개체에 대한 이타적 행동을 연구했다. 특히 연구팀은 동아프리카 사바나 지역에서 서식하는 아프리카 얼룩무늬 찌르레기에 주목해 2002년부터 2021년까지 20년 동안 관찰한 연구 자료를 활용했다. 연구팀에 따르면 찌르레기 사회는 인간 사회처럼 혈연관계가 있는 개체뿐만 아니라 그렇지 않은 개체들이 섞여서 함께 생활한다. 연구팀은 수백 마리 찌르레기들의 상호 작용을 관찰하고 개체군 내 DNA를 수집해 유전적 관계를 조사했다. 또 40번의 세대를 거치는 동안 조사된 행동 및 유전 데이터로 새들이 친척을 우선적으로 도왔는지, 친척을 도울 수 있는 상황에서도 비혈연 개체를 도왔는지, 특정 개체와 도움을 주고받은 기간은 얼마나 되는지 등을 분석했다. 조사 결과, 찌르레기들은 예상대로 친척을 먼저 도왔지만 친척을 도울 수 있는 상황에서도 혈연으로 엮이지 않은 특정 개체를 자주, 그리고 일관되게 도왔다는 것을 확인했다. 이런 비혈연 도움 행동은 상호 도움 관계 형성으로 이뤄지며 수년에 걸쳐 지속된다는 점도 관찰됐다. 이에 대해 연구팀은 찌르레기들은 자기가 보여 준 호의가 언젠가는 다시 돌아올 것이라는 ‘상호성’에 대한 기대감을 갖고 돕는 것으로 보인다고 밝혔다. 이는 찌르레기 사회에서 일반적인 현상이며 사람들이 말하는 ‘우정’을 형성하고 있는 것으로 보인다고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 더스틴 루벤스타인 컬럼비아대 교수(동물행동학·진화생태학)는 “이번 연구는 동물사회에서도 인간처럼 혈연관계가 없는 개체를 돕는 상호 도움 행동이 일어날 가능성이 높다는 것을 보여 준다”고 말했다.

나이가 들면서 신체 기능 저하와 함께 인지기능 저하는 어쩌면 당연한 순서인지 모른다. 그렇지만, 노년을 위협하는 알츠하이머 치매가 발병하면 기억의 상실 속도는 급속도로 빨라진다. 특히 가까운 시점의 기억부터 사라지는 알츠하이머 치매의 기억력 저하의 원인이 무엇인지 국내 연구진이 밝혀내 눈길을 끈다. 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단은 뇌 속 별세포가 발현하는 시트루인2(SIRT2)라는 단백질이 기억력 손상을 일으키는 신경전달물질의 생성을 조절한다는 사실을 발견하고, 이를 억제하면 단기 기억력 회복이 가능하다는 사실을 입증했다고 14일 밝혔다. 이 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘분자 신경퇴화’에 실렸다. 별세포는 별 모양의 비신경세포로 전체 뇌세포의 절반 이상을 차지하고 있다. 신경세포 간 신호전달을 조율하고 뇌 기능을 안정적으로 유지하는 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 알츠하이머나 뇌 염증 관련 질병 환경에서는 별세포 수와 크기가 증가해 ‘반응성 별세포’로 변하는데, 질병 초기부터 염증 반응을 유도하고 신경 퇴행의 시작과 진행에 깊게 관여하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 이번 연구에 앞서 유해 암모니아를 해독해 요소를 만드는 ‘요소회로’가 간뿐만 아니라 뇌 속 별세포에도 존재함을 밝히고, 그 대사 경로를 규명했다. 반응성 별세포에서 요소회로가 활성화되면 중간 대사물질인 푸트레신을 생성하고, 푸트레신은 ‘모노아민 산화효소-B’(MAO-B)를 거쳐 억제성 신경전달물질인 가바와 활성산소인 과산화수소를 과도하게 생성한다. 이렇게 과생성된 가바는 뇌의 신호전달을 억제해 기억력 감퇴를 유발하며, 과산화수소는 신경세포를 손상해 알츠하이머 증상을 악화시킨다. 이번에 연구팀은 가바 생성을 조절할 수 있는 핵심 열쇠로 SIRT2에 주목했다. 연구팀은 SIRT2가 가바 생성과 뇌 기능에 미치는 영향을 분석하기 위해 별세포에서 SIRT2를 유전자 수준에서 억제하거나, 약물을 처리해 활성을 억제하는 실험을 했다. 별세포의 SIRT2를 억제한 결과, 별세포 내 가바 생성이 절반 가까이 감소했으며, 신경세포에 대한 억제 작용도 약 30~40% 줄었다. 또, SIRT2 억제가 실제 기억력 회복으로 이어지는지 확인하기 위해, 생쥐가 새로운 경로를 기억하고 탐색하는 능력을 평가하는 미로 실험도 진행했는데, 손상된 단기 기억이 정상 수준 가까이 회복되는 효과를 보였다. 연구를 이끈 이창준 IBS 단장은 “이번 연구는 별세포의 대사 경로를 조절해 알츠하이머 치매의 기억력 저하를 완화할 가능성을 제시했다”며 “SIRT2는 가바 생성을 선택적으로 조절하는 핵심 표적으로, 정밀한 치매 치료제 개발을 위한 유효 표적이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

표준국어대사전에서 ‘지도’는 ‘지구 표면의 상태를 일정한 비율로 줄여, 이를 약속된 기호로 평면에 나타낸 그림’이라고 풀이돼 있다. 인류 역사를 살펴보면 지도는 사전에서 설명하는 그저 위치를 설명하는 길잡이 이상의 의미를 갖는다. 그리스 천문학자이자 지리학자 프톨레마이오스가 최초로 만든 세계지도는 지구에 대한 인류의 생각을 바꿨고, 천문학자 튀코 브라헤의 별 지도는 우주에 대한 관점을 변화시켰다. 갈레노스, 레오나르도 다빈치, 베살리우스가 만든 인체 지도는 현대 의학을 발전시키는 계기가 됐다. 뇌 과학자들이 뇌 지도를 제작하려는 이유는 인간이 누구인지, 인간과 동물 간 차이는 무엇인지를 더 잘 이해하기 위해서다. ●사람과 닮은 생쥐 뇌 지도 제작 성공 ‘마이크론스’(MICrONS·Machine Intelligence from Cortical Networks) 프로젝트 연구진은 생쥐의 뇌세포 구조와 연결에 대한 상세한 지도를 제작해 공개했다. 사람의 뇌 지도 작성에 앞서 인간과 비슷한 쥐의 뇌에 대한 정밀 지도를 만들어 본 것이다. 이 연구에는 미국 프린스턴대 프린스턴 신경과학 연구소를 중심으로 베일러 의과대, 존스 홉킨스대, 앨런 뇌과학 연구소, 라이스대, 매사추세츠공과대(MIT), 카네기멜런대, 과학재단(NSF) 인공·자연 지능 연구소, 스탠퍼드대, 코넬대, 그리스 헬라스 연구 기술재단 분자생물학 및 생명공학 연구소, 독일 튀빙겐대, 괴팅겐대 등이 참여했다. 이번 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’와 ‘네이처 메소드’ 4월 10일자에 8편의 논문으로 실렸다. ●뇌 알고리즘 규명 통해 컴퓨터에 적용 앞서 2023년 12월에는 미국 ‘뇌 이니셔티브 세포 센서스 네트워크’(BICCN) 연구팀이 생쥐 뇌를 구성하는 전체 세포의 유형을 분류하고 특성을 밝힌 가장 포괄적인 뇌세포 상세 지도를 완성해 ‘네이처’에 9편의 논문으로 발표한 바 있다. BICCN은 인간과 쥐, 비인간 영장류 뇌를 구성하는 다양한 유형의 세포를 분석하고 포괄적인 뇌세포 지도를 제작하기 위한 연구 프로젝트다. 반면 마이크론스는 역공학(리버스 엔지니어링) 기법으로 뇌의 알고리즘을 규명한 뒤 컴퓨터에 적용해 인간처럼 생각하는 컴퓨터 개발을 목표로 하는 좀더 실용적인 연구 프로젝트다. 뇌는 신경세포(뉴런)를 포함해 복잡한 세포망으로 구성돼 있다. 뉴런은 자극을 받으면 활성화되고 시냅스를 통해 서로 연결된다. 기억, 판단, 사고 등 인지 기능은 뉴런의 활성화와 세포 간 연결성에 따라 달라지는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 포유류의 뇌 회로에 대해 더 자세히 알아보기 위해 생쥐의 시각에 관여하는 피질에서 1㎣를 떼 인공지능으로 정밀 분석한 뒤 뇌 지도로 만들었다. 그다음 연구팀은 뉴런이 활성화되면 형광 단백질을 방출하도록 유전자 변형한 생쥐를 트레드밀 위를 달리게 하면서 시각 피질의 7만 5000개 뉴런 활동을 기록했다. 이 활동 데이터를 생쥐 시각 피질 1㎣에 대한 뇌지도와 매칭시킨 결과 20만 개 이상의 뇌신경 세포와 약 8만 4000개의 뉴런, 5억 2400만 개의 시냅스가 연결된다는 사실을 확인했다. 또 이들을 연결하는 신경세포 망은 약 5.4㎞에 이른다는 것도 발견했다. ●뉴런과 시냅스 작동원리를 알아내다 마릴라 페트코바 하버드대 분자·세포 생물학과 박사는 “생쥐의 시각 피질은 인간을 포함한 다른 포유류와 유사성을 공유하기 때문에 이번 연구로 뇌의 특정 부위에서 뉴런과 시냅스가 어떻게 작동하는지를 알 수 있게 됐다”고 평가했다.

국내 연구진이 면역 항암치료를 방해하는 핵심인자를 처음으로 찾아내 폐암 치료의 새로운 장을 열었다. 조광현 카이스트 바이오및뇌공학과 교수팀은 폐암 세포의 면역 회피 능력을 결정짓는 핵심인자 ‘DDX54’를 찾아내는 데 성공했고, 이를 억제하면 암 조직으로 면역세포가 쉽게 침투할 수 있어 면역 항암치료 효과가 크게 개선된다는 사실을 확인했다고 8일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 4월 2일 자에 실렸다. 면역항암제는 인체 면역세포의 공격을 돕는 항체를 이용해 암을 치료하는 기술로, 화학 항암제와 달리 약물 부작용이 적어 주목받고 있다. 문제는 면역 항암치료 반응률이 낮아 실제 치료 혜택을 받는 환자가 많지 않다는 점이다. 연구팀은 폐암을 일으킨 생쥐를 대상으로 면역세포 침투를 막는 원인을 찾아내는 실험을 한 결과, DDX54가 면역세포의 암 조직 공격을 막는다는 점을 발견했다. 조광현 교수는 “폐암 세포가 면역 회피 능력을 갖게 만드는 핵심인자를 처음 찾아내고 이를 제어하면 면역 항암치료 효과를 높일 수 있다는 점을 확인했다는 점이 이번 연구의 핵심”이라고 설명했다. 이번 기술은 카이스트 내 교원창업기업인 바이오리트버로 기술 이전돼 면역 항암치료제의 동반 치료제로 개발 중이며, 2028년 임상시험에 투입될 예정이다.

체중 감량과 각종 건강지표 개선에 효과적인 것으로 알려져 주목받고 있는 ‘간헐적 단식’이 성욕 증진에도 효과가 있다는 연구 결과가 나왔다. 지난 28일(현지시간) 유명 과학 저널 ‘셀 메타볼리즘(Cell Metabolism)’에는 독일 신경퇴행성질환 센터와 중국 칭다오대 공동 연구팀이 실시한 ‘생쥐 실험을 통한 간헐적 단식과 성적 행동 촉진의 연관성’이라는 연구가 실렸다. 해당 연구에 따르면 간헐적 단식은 뇌의 세로토닌 수치를 낮춰 성적 행동에 대한 억제 효과를 감소시키는 것으로 나타났다. 이 연구는 처음에는 단식이 수컷 쥐의 새끼에 어떤 영향을 미치는지 살펴보기 위해 시작됐지만, 연구자들은 단식을 한 나이 든 수컷 쥐가 더 많은 새끼를 낳은 것을 발견했다. 이는 정자 질이나 호르몬 수치의 영향이 아닌 성 활동의 극적인 증가 때문이었다. 연구팀은 생후 2개월부터 수컷 생쥐들에게 24시간 동안 자유롭게 먹게 하고, 다음 24시간은 물만 먹게 하는 간헐적 단식을 최장 22개월 동안 실시한 다음 단식하지 않은 생후 3개월 된 암컷과 만나게 했다. 그 결과 최소 6개월 동안 간헐적 단식을 한 쥐들은 자유롭게 먹은 대조군보다 짝짓기 행동이 크게 증가했다. 다만 간헐적 단식 기간이 6주 이하인 경우엔 이런 효과가 나타나지 않았다. 연구팀이 성적으로 활동적인 수컷 생쥐들을 조사했더니 세로토닌이 비정상적으로 낮아 성적으로 억제되지 않은 상태였고 조절 기능이 약화돼 있는 것으로 나타났다. 행복감을 포함한 광범위한 감정을 느끼는 데 기여하는 것으로 알려진 신경전달물질 세로토닌은 수치가 높을 수록 성욕을 감소케 하는 것으로 알려져 있다. 세로토닌은 주로 음식에서 섭취하는 아미노산인 트립토판에서 생성된다. 단식은 트립토판의 결핍을 초래하고 그로 인해 세로토닌 수치가 감소한 것이다. 연구를 이끈 독일 신경퇴행성질환 센터 댄 에닝거 박사는 “이런 관점에서 볼 때 인간의 성적 욕망도 단식에 의해 영향을 받을 수 있다고 생각한다. 남성 뿐만 아니라 여성의 경우도 마찬가지”라면서 “간헐적 단식이 성욕감소 장애에 대한 치료법이 될 가능성이 있다”고 기대했다.

한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 손상된 망막 신경을 살려 시력을 회복하는 방법을 찾아냈다. 김진우 KAIST 생명과학과 교수 연구팀은 망막 신경을 재생시켜 망막질환자의 시력을 회복할 수 있는 치료법을 개발했다고 지난 30일 밝혔다. 이번에 개발된 물질은 손상된 망막 자체를 재생시켜 망막질환의 종류에 관계없이 시력을 회복시킨다. 눈을 감싸는 얇은 막이 손상되면 시력을 떨어뜨리거나 사물이 왜곡되어 보인다. 망막질환에는 여러 종류가 있는데 한국망막학회는 망막박리, 당뇨망막병증, 망막정맥폐쇄, 황반변성을 4대 망막질환으로 꼽는다. 병증이 심해지면 실명까지도 이를 수 있는 무서운 질환이다. 이번 KAIST 연구 성과는 포유류 망막에서 신경 재생을 유도하고 시력까지 회복시킨 세계 최초의 사례다. 이미 시중에 유통되는 망막질환 치료제들이 있으나, 병증이 심해지는 걸 막아줄 뿐 이미 손상된 시력을 회복시키지는 못했다. 연구진은 이번 기술을 활용한 치료제를 개발할 예정이며, 2028년에는 임상시험에 돌입하는 것을 목표로 하고 있다. 건강보험심사평가원에 따르면, 국내 4대 망막질환자는 매년 증가해 2023년 기준 110만 명이 넘었다. 이번 연구는 어류와 포유류의 차이에 착안해 시작됐다. 어류는 망막이 손상되어도 재생이 활발하다. 어류의 망막에는 뮬러글리아라는 세포가 있는데, 이 세포는 역분화해 새로운 신경세포를 생성해낸다. 인간의 망막에도 똑같은 세포가 있지만 망막을 재생시키지는 못한다. 인간의 망막이 재생되지 못하는 건 ‘프록스원’(PROX1)이라는 단백질 때문이었다. 이 단백질은 원래 줄기세포를 분화시켜 다양한 역할을 하게 만든다. 그러다 보니 세포의 시계를 거꾸로 되돌려 회복시키는 데는 걸림돌로 작용한다. 연구 결과, 망막에서 만들어지는 프록스원 단백질이 세포에 축적되기 때문에 망막이 재생되지 않는 것으로 나타났다. 프록스원 단백질에 결합하는 항체를 생쥐에 투여하니 망막의 신경세포가 재생되고 시력이 회복됐다. 주변에서 만들어진 프록스원이 세포로 들어가기 전 항체로 제거하는 것이다. 이 항체는 김 교수가 창업한 연구실 벤처 ‘셀리아즈’에서 발굴한 물질이다. 연구진은 생쥐의 눈에 강한 빛을 쬐어 생쥐의 망막을 훼손했다. 이후 항체 물질을 안구에 주사하고 2주가 지나자 시력이 회복됐다. 실험에서 시력 회복 효과는 6개월 이상 지속됐다. 김 교수는 “올해 안으로 인간에 더 가까운 개를 대상으로도 실험할 예정이고, 사람에게 적용할 수 있는 형태로 만들어 나갈 것”이라고 밝혔다. 이은정 박사는 “여러 동물 실험으로 시력 회복 효능과 안전성 평가를 마친 후 망막질환자에게 투여하는 것이 목표”라며 “적절한 치료제가 없이 실명의 위험에 노출된 환자들에게 실질적 도움이 되도록 연구를 진행하겠다”라고 말했다.