그리스 철학자 아리스토텔레스는 개똥벌레가 영롱한 아침이슬에서 생겨났을 것이라 했고, 가톨릭의 한 추기경은 오리가 조개껍질에서 태어난다고도 했다. 심지어 데카르트도 생물을 만드는 데에는 많은 것이 필요하지 않아 자연스레 생물이 형성된다고 생각했다. 뉴턴은 혜성 꼬리에서 식물이 나왔을 것이라고 했다. 이렇게 무생물로부터 특정 생물이 생긴다는 주장을 ‘자연발생설’이라고 한다. 이런 생각들이 말도 안 된다는 것을 요즘은 초등학생들도 안다. 그렇지만 오래된 고깃덩어리에서 구더기가 나오고 창고 한 구석에 말아 둔 넝마에서 생쥐가 나타나는 것은 어떻게 설명할 수 있을까. 생물은 자연발생을 할까? 그렇지 않다. 이 답을 얻기 위해 많은 과학자들이 연구를 했는데 프랑스의 과학자 파스퇴르가 결정적 증거를 제시했다. 그는 백조 목처럼 구부러진 긴 관이 연결된 플라스크를 만들었다. 이 플라스크와 관이 없는 플라스크에 각각 고기 국물을 넣고 팔팔 끓였다. 며칠 후 관이 없는 플라스크에서는 세균과 곰팡이가 자라 고기 국물이 썩었지만 관을 부착한 플라스크에서는 고기 국물이 처음 그대로였다. 고기 국물을 끓일 때 생긴 수증기가 관 아래쪽에 물로 응결돼 세균을 비롯한 미생물들이 통과할 수 없었기 때문이다. 외부로부터 생물들의 침입을 원천적으로 차단했더니 생물들이 출현하지 않았다는 사실과 함께 생물의 자연발생설이 틀렸음을 명확하게 보여 준 실험이었다. 던져 둔 고깃덩어리에서 구더기가 생기는 것 같은 현상은 눈으로 볼 수 없는 세균, 포자, 씨, 알, 애벌레 등이 붙어서 성장해 눈으로 관찰할 수 있을 정도로 큰 생물체가 된 것이다. 그럼 자연발생설은 전혀 의미가 없는 것일까? 지난주는 햇과일과 햇곡식으로 조상들에게 차례를 지내는 추석이었다. 우리는 부모에게서, 부모는 또 그 부모에게서 태어났다. 이렇게 계속해 거슬러 올라가 추적하다 보면 약 20만년 전의 호모 사피엔스 조상, 약 600만년 전의 다양한 호미닌 종들의 조상, 유인원의 조상, 영장류의 조상, 포유류의 조상, 양서류의 조상, 바다동물의 조상, 동물의 조상, 진핵생물의 조상, 결국 약 37억년 전의 세균 조상에까지 이르게 된다. 이 조상 세균들도 조상이 있었을 것이라 추측하는데 과학자들은 이 조상을 원시세포라 명명했다. 그렇다면 이 원시세포는 어떻게 생겨났을까? 46억년 전에 막 탄생한 지구는 수많은 운석이 떨어지고 지각활동이 활발한 ‘뜨겁고 격렬한’ 행성이었다. 그러다가 39억년 전 이후 운석의 충돌이 멈췄고 지구는 암모니아, 수소, 황화합물, 메탄, 이산화탄소와 질소 등 가스로 가득 차게 됐다. 이런 조건에서 생명체가 나타날 수 있을까? 1953년 밀러는 원시지구 성분을 사용한 실험에서 생물을 구성하는 많은 종류의 단순한 유기분자를 합성할 수 있었다. 그 결과는 2008년에 더 발전된 분석기술에 의해 다시 확인됐고, 생물 합성이 심해 열수구에서 일어났을 가능성도 설득력 있게 제기됐다. 지구로 떨어진 탄산질 운석을 분석해 보면 단순한 유기분자들이 발견된다. 이는 생물을 구성하는 유기분자가 지구 내에서만 생기는 특별한 것이 아님을 의미한다. 작고 간단한 유기분자는 단백질, 핵산 등 크고 복잡한 거대 분자 합성에 쓰이고 이 거대 분자들은 인지질 막 속에 모여 원시세포를 형성했을 것이다. 이런 가상 시나리오는 많은 연구자들의 실험 결과를 통해 증거로 축적되고 있다. 게다가 염색체를 이용해 세균을 합성하는 현대의 연구들은 물질의 합성에서 생명의 탄생이 연결될 수 있음을 강하게 시사한다. 결론적으로 ‘자연발생설’도 초기 지구에서 최대 수억년 동안 이루어진 화합물의 합성과 원시세포 탄생이라는 측면에서는 참이라 할 수 있다. 현재의 지구에서 생물의 자연발생은 불가능하지만 원시의 지구에서는 가능했다고 볼 수 있다는 말이다. 생물의 출현을 위해서는 적어도 한 번의 자연발생은 반드시 일어날 수밖에 없는 일이다.

인간은 일생의 3분의1을 잠을 자면서 보낸다. 현재 60세 노인이라면 약 20년은 잠을 자면서 보냈다는 의미다. 그래서 우리는 때로 잠을 부담스러운 짐으로 느끼기도 한다. 적게 잘 수 있다면 돈을 더 많이 벌고, 공부도 더 잘하고, 삶이 더 풍요로울지 모른다고 생각한다. 잠이란 그렇게 불필요하고 거추장스러운 멍에 같다. 과연 그럴까. 잠의 목적을 거론하기 전에 먼저 잠의 원리부터 알아보자. 우선 뇌과학자들은 오랫동안 깨어 있으면 왜 졸리는지에 대해 궁금해했다. 아침이면 한 잔의 커피로 잠을 쫓고 정신을 차리려는 현대인의 모습을 상상하기란 그다지 어렵지 않다. 그렇다면 졸리는 이유도 커피에 함유된 카페인의 작용기전과 관련돼 있지 않을까. 로버트 매컬리 미국 하버드의대 교수는 카페인이 ‘아데노신’이라는 물질의 작용을 방해한다는 점에 착안했다. 깨어 있는 동안 뇌활동의 부산물로서 아데노신이 증가하는데, 이 물질이 뇌 속에 쌓이면서 졸음과 수면을 유발한다는 사실을 실험적으로 증명했다. 이로써 뇌 속에 존재하는 수면유발 물질 중에서 아데노신이 중요한 물질로 알려지게 됐다. 두 번째로 규명된 사실은 수면이 뇌세포 간의 연결에 영향을 준다는 점이다. 뇌는 깨어 있는 동안 여러 가지 감각기관으로부터 수많은 신호를 받아들여 처리하며 이런 정보를 저장하기 위해 뇌세포 사이에 ‘시냅스’라는 것을 만들어 낸다. 줄리오 토노니 미국 위스콘신대 교수는 깨어 있는 동안 시냅스가 증가하고 잠을 자는 동안 시냅스가 줄어 전체적으로 일정하게 유지된다는 ‘시냅스 평형 가설’을 주장했다. 만약 이 작용이 없다면 우리 뇌는 어느 순간 시냅스로 가득 차 더이상 새로운 정보를 저장할 수 없게 될 것이다. 시냅스 평형을 정상적으로 유지하기 위해 잠이 필수적인 것이다. 이런 설명은 잠을 통해 기억이 증진된다는 사실과도 밀접하게 연관된다. 깨어 있는 동안의 경험은 여러 경로를 통해 뉴런을 자극하고, 자극에 반응한 뉴런들은 새로운 시냅스를 생성하고 기억을 만든다. 이때 강력하고 반복된 자극은 강한 시냅스를 만들고 약하고 덜 중요한 자극은 상대적으로 약한 시냅스를 만든다. 하지만 잠을 자면 일정한 비율로 시냅스가 줄어 결과적으로는 강한 시냅스만 연결이 유지되고 약한 시냅스는 연결을 잃고 만다. 때문에 중요한 기억은 선명해지고, 불필요한 기억은 희미해진다. 세 번째로 수면은 뇌세포 주변 환경에도 깊은 영향을 미친다는 사실에 주목할 필요가 있다. 2013년 마이켄 네더가드 미국 로체스터대 박사는 깨어 있는 동안 뇌 속에 쌓인 부산물이 잠을 자는 동안 뇌에서 배출된다는 사실을 발견했다. 대표적인 부산물로는 치매를 일으키는 물질로 알려진 ‘베타아밀로이드’를 들 수 있다. 연구팀은 이 물질이 수면 중 효과적으로 제거된다는 것을 실험적으로 규명했다. 비록 생쥐를 대상으로 한 실험이긴 하지만, 불면증이나 다른 수면 장애가 뇌 속을 ‘대청소’하는 시간을 빼앗아 감으로써 우리 뇌에 중대한 문제를 일으킬 수 있다는 점을 시사하는 획기적인 연구임에는 틀림없다. 인간은 누구나 하나의 뇌를 갖고 평생 살아가야 한다. 그래서 뇌 건강은 우리 몸 어떤 장기의 건강보다도 중요하다고 할 수 있다. ‘잠이 보약’이라는 옛말이 틀리지 않았음을 뇌과학이 하나씩 밝혀 나가고 있다. 또 수면의학은 건강한 수면이 우리의 뇌건강뿐만 아니라 신체건강에도 중요한 역할을 한다는 것을 이야기하고 있다. 수면건강을 지키는 것이 뇌와 정신과 신체 모두의 건강을 지키는 것임을 잊지 말아야겠다. 광주과학기술원 융합기술원 의생명공학과 교수

국내 연구진이 빛의 간섭현상을 이용해 3차원 형태의 가상 이미지를 만드는 홀로그래피 기술을 이용해 알츠하이머 치매의 진행 정도를 파악하는 기술을 개발했다. 카이스트 물리학과 박용근 교수와 바이오 및 뇌공학과 정용 교수 공동연구팀은 홀로그래피 영상기술을 이용해 알츠하이머 치매를 정량적으로 파악할 수 있는 기술을 개발하고 기초과학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호에 발표했다. 알츠하이머 치매에 걸리면 베타아밀로이드 단백질이 축적되고 신경섬유가 엉키면서 뇌의 회백질이나 해마 부분이 비정상적 구조로 변형된다. 알츠하이머 치매를 치료하고 연구하기 위해서는 뇌의 구조가 어떻게, 어느 정도나 변형됐는지 파악하는 것이 필수다. 이에 연구진은 물질의 구조 변화에 따른 빛의 굴절률 변화를 수치로 나타내는 홀로그래피 현미경을 활용했다. 알츠하이머 치매가 진행될수록 뇌세포 조직이 비정상적으로 변화되기 때문에 빛의 산란 평균 거리와 빛의 진행 방향이 변화한다는 것이다. 연구진은 알츠하이머 치매를 유발시킨 생쥐와 정상적인 생쥐의 뇌 조직을 측정한 결과 치매에 걸린 생쥐의 뇌 조직에서 빛의 산란 평균 거리가 40% 이상 줄어든다는 사실을 확인했다. 알츠하이머 치매의 진행 정도에 따라 해마와 뇌 회백질 세포조직이 손상되고 불균일해지기 때문에 빛의 산란 거리 변화를 통해 치매 진행 정도를 파악할 수 있다.박 교수는 “이번에 개발한 기술은 알츠하이머 치매뿐만 아니라 파킨슨병 등 다양한 뇌질환 관련 조직 병리학 연구에 응용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

감기에 걸리기 쉬운 때는 오전일까, 오후일까. 정답은 ‘오전’이다. 바이러스 독성은 주기성을 갖고 있어 오후보다 오전에 더 강력하기 때문이다. 또 바이러스의 활동은 생체시계와 밀접해 잦은 야근으로 리듬 교란이 생기면 쉽게 질병에 감염될 수 있다. 영국 케임브리지대 애든브룩스병원, 헝가리 피치대 의대 공동연구진은 감기 바이러스에 대한 다양한 사실을 밝혀내고 미국국립과학원에서 발행하는 기초과학 분야 학술지 ‘PNAS’ 최신호에 발표했다. 연구진은 생쥐들에게 독감바이러스와 입술과 구강 점막 등에 물집을 만드는 헤르페스바이러스 등 다양한 바이러스를 시간대별로 차이를 두고 감염시켰다. 그 결과 아침에 감염된 쥐들이 저녁에 감염된 쥐들보다 체내 바이러스 농도가 10배 이상 높은 것으로 나타났다. 생쥐와 사람에게는 바이러스에 저항하는 유전자(Bmal1·Clock)가 있는데, 이 유전자는 오전보다는 오후에 더 활발하게 활동한다. 이 때문에 오전에 몸속에 들어온 바이러스들은 저항을 받지 않고 손쉽게 숙주를 감염시키고 그 숫자를 늘려 갈 수 있다. 오전에 바이러스에 훨씬 취약할 수밖에 없는 이유다. 애킬레시 레디 케임브리지대 교수는 “이번 연구는 사람의 생체시계와 질병 감염의 상호작용에 대한 첫 연구로 잦은 야근과 교대 근무로 생체시계가 교란될 경우 바이러스에 쉽게 감염되고 심하게 앓을 수 있다는 것을 보여 준다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

신약 개발자나 생물학 연구자들에게 가장 친근한 동물은 뭘까요. 바로 ‘쥐’입니다. 실제로 전 세계 동물실험의 97~99%가 쥐를 이용하고 있습니다.●세계 동물실험 97% 이상 쥐 이용 가장 큰 이유는 쥐 한 마리 값이 2만~3만원 안팎으로 비교적 저렴하기 때문입니다. 물론 특이한 유전자를 지니도록 유전자를 변형한 쥐는 수천만원이 넘는 경우도 있다고 합니다. 실험실에서 사용하는 쥐는 주로 시궁쥐로 불리는 집쥐(rat)와 생쥐(mouse)인데 쥐를 실험에 많이 사용하는 가장 큰 이유는 왕성한 번식력 때문입니다. 쥐는 한번에 5~10마리의 새끼를 낳고, 이들 2세가 다시 3세를 낳기까지 9주 정도밖에 걸리지 않습니다. 사람으로 치면 수백년에 걸쳐 이뤄져야 하는 후대에 대한 영향 실험을 1~2년 정도로 단축할 수 있다는 장점이 있지요. 그런데 최근 들어 임상실험에 쥐 대신 개나 고양이 같은 반려동물들을 이용하려는 움직임이 활발합니다. 이와 관련해 세계적인 과학 저널 ‘사이언스’도 최근 ‘개나 고양이를 이용한 임상실험이 사람을 도울 수 있을까’라는 제목으로 심층 분석을 내놨습니다. 일반적인 신약개발 과정에서 연구자들은 쥐를 이용해 최초 신약 테스트를 한 뒤 원숭이 같은 대형 동물을 대상으로 동물실험을 하고 사람에게 임상실험을 하게 됩니다. 신약후보물질이 생쥐-대형동물-사람의 실험 과정을 거쳐 시장에 출시될 때까지 평균 16년 이상 걸리고 20억 달러(약 2조 2090억원) 정도의 연구비가 투입되는데도 약으로 만들어져 환자에게 도달하는 것은 거의 손에 꼽을 정도입니다. 항암제의 경우 쥐에게 효과가 있었지만 미국 식품의약국(FDA)으로부터 사람에게 사용 허가를 받은 것은 11% 정도에 불과합니다. 암을 금방이라도 정복할 것처럼 알려진 물질들이 수 없이 쏟아지다가도 대개 조용히 사라지는 이유이기도 합니다. 반려동물을 임상실험에 쓰자고 찬성하는 사람들은 쥐보다 고양이나 개가 사람이 앓는 질병을 더 잘 드러낸다고 주장합니다. 인간과 똑같은 환경에서 살고 간혹 똑같은 음식을 먹고 비슷한 질병을 앓는 경우가 많기 때문에 신약 개발 기간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 반려동물을 위한 신약과 의학기법까지 개발할 수 있다는 것입니다. 실제로 반려동물들은 사람과 비슷한 관절염, 근육퇴행위축증, 각종 암에 걸립니다. 고양이가 앓는 유방암 중 하나는 사람과 똑같은 유전자가 관여돼 있고 개가 앓는 골육종은 임상적으로나 유전적으로 사람과 거의 유사하다고 합니다. ●개·고양이 생애 길고 새끼 적어 단점 더군다나 수의과학의 비약적 발달로 신장이식은 물론 줄기세포치료까지 다양한 치료가 가능할 뿐만 아니라 개와 고양이의 유전체 염기서열도 발표돼 있기 때문에 반려동물을 이용하면 보다 깊이 있는 연구를 수행할 수 있다는 것입니다. 그렇지만 생쥐 실험을 찬성하는 측에서는 상당히 흥미로운 아이디어이기는 하지만 여전히 증명해야 할 사안들이 많다고 주장하고 있습니다. 특히 세대 간 나타날 수 있는 신약의 부작용을 알아보기에는 개나 고양이의 생애주기가 길고 낳을 수 있는 새끼가 많지 않아 충분한 연구를 하기에 부족하다는 것이죠. 생명과학 분야에서 동물실험을 최소화하기 위해 사람에게서 추출해 배양한 세포나 동물에게서 추출한 장기나 조직, 세포를 실험에 이용하는 동물대체시험법도 활발하게 연구되고 있기는 하지만 동물실험을 완전히 대체하기는 어려운 상태입니다. 동물들의 희생을 최소화하면서도 인류가 현재 누리고 있는 건강한 삶을 유지하기 위한 연구를 계속할 수 있는 방법을 찾는다는 것, 생각만큼 쉽지 않은 문제 같습니다. edmondy@seoul.co.kr

의약과 음식은 근원이 같다는 뜻의 의식동원(醫食同源). 생약으로 병을 다스리는 한의학의 뿌리가 되는 사상이다. “밥이 곧 보약”이라는 말과도 뜻이 통한다. 잘만 먹으면 아픈 병도 고칠 수 있다는 게 옛사람들의 믿음이었다. 오늘날 농식품은 더이상 먹는 용도에만 머물지 않는다. 진짜 의약품 구실을 한다. 성인병을 잡고 아토피도 낫게 한다. 암 세포를 빨리 찾는 조영제로도 쓰인다. 옷감으로 쓰던 누에고치는 수술용 의료 제품으로 거듭났다. 의식동원의 진화다. 농식품에 생명공학 기술이 더해졌기에 가능한 일이다. 산업구조 변화로 어려움을 겪는 농가 소득 증대에 도움이 돼 일거양득이다. 연구개발을 거쳐 의약품으로 화려하게 변신한 농식품을 소개한다. ●당뇨 억제 ‘슈퍼 홍미’ 고혈압·위염 치료 성분 함유 윤기가 잘잘 흐르는 흰 쌀밥이 부유함의 상징인 때가 있었다. 건강을 생각하는 요즘엔 피해야 할 음식으로 꼽힌다. 탄수화물인 흰 쌀밥은 과도하게 섭취하면 당뇨와 비만의 원인이 된다. 그런데 당뇨를 잡는 쌀이 개발됐다. 강렬한 빨간색이 특징인 ‘슈퍼 홍미’다. 지난해 1월 개발된 슈퍼 홍미는 고혈압, 당뇨, 위염 치료 효과가 뛰어나고 혈관 보호 성분이 있는 ‘탁시폴린’을 함유했다. 유전자 조작 없이 다양한 쌀 품종을 교배해 탁시폴린 함량을 100g당 67.72㎎으로 끌어올렸다. 약용식물인 천년초, 양파 껍질에 있는 것으로 알려졌던 탁시폴린을 쌀에 적용한 것은 세계 최초다. 류수노 방송통신대 교수는 “설탕만 먹은 쥐와 설탕과 함께 슈퍼 홍미를 먹은 쥐의 혈당을 30분 후 비교 실험했다”면서 “슈퍼 홍미를 먹은 쥐의 혈당이 160㎎/㎗로, 설탕만 먹은 쥐(205㎎/㎗)의 78% 수준에 머물러 당뇨 억제 효과가 입증됐다”고 설명했다. 농진청과 경북대병원은 슈퍼 홍미가 혈당 조절에 도움을 주는 건강기능성 소재로 인정받을 수 있도록 임상 시험을 진행하고 있다. ●‘네오 한천 올리고당’ 비만 치료물질 체내 생산 유도 해조류인 우뭇가사리(한천)는 다이어트 식품이다. 열량이 거의 없어 묵처럼 굳혀서 여름에 냉국으로 먹는 게 일반적이었다. 우뭇가사리는 매년 국내 연안에서 4000t가량 수확된다. 이 중 6.5%만 단순 가공을 거쳐 활용된다. 그런 우뭇가사리가 콜레스테롤을 낮춰 주는 기능성 식품 반열에 올라섰다. ‘네오 한천 올리고당’이 주인공이다. 우뭇가사리로 올리고당을 만드는 기술은 있었지만 화학적인 산(酸) 처리를 거치는 탓에 식품으로 쓰지 못했다. 공업용으로만 제한적으로 사용됐다. 농진청은 농생물자원인 토양 미생물 ‘방선균’을 한천을 분해하는 요소로 활용하는 기술을 개발했다. 인체에 해가 없는 가공 방식이기에 식품 첨가물, 기능성 식품, 천연의약품으로 쓸 수 있다. 연구팀은 네오 한천 올리고당이 ‘아디포넥틴’(지방세포에서 분비되는 단백질로 비만과 당뇨병 치료 물질로 추정)의 체내 생산을 유도한다는 사실을 밝혀냈다. 이 기술은 벤처기업인 다인바이오 주식회사에 1억 2000여만원에 이전됐다. 서주원 농생명바이오식의약소재개발사업단장은 “한천 올리고당은 항비만, 항당뇨 등 다양한 식·의약 소재로 거듭날 것”이라면서 “건강기능성 식품 원료로 사업화하면 연간 500억~1000억원의 매출을 기대할 수 있다”고 내다봤다. ●새싹보리, 알코올 분해 촉진… 숙취 해소제로 유망 보리의 어린 잎인 새싹보리는 술 깨는 데 특효로 알려진 헛개나무와 밀크시슬의 뒤를 이을 차세대 숙취 해소제로 주목받고 있다. 새싹보리를 섭취하면 알코올 분해 효소의 발현이 2.4배 증가해 혈중 알코올 농도가 24% 감소하고, 술 먹을 때 생기는 유해 활성산소를 제거하는 단백질 합성이 촉진된다고 서우덕 국립식량과학원 박사는 설명했다. 헛개나무 대비 1.5배, 밀크시슬 추출물 대비 2.3배 우수한 효능이다. 그뿐만 아니라 고지혈증과 당뇨병 등 대사증후군 질환을 예방·개선하는 효과도 확인됐다. 인체 시험에서 새싹보리를 섭취한 사람은 위약(가짜약)을 투입한 비교군에 비해 나쁜 콜레스테롤과 혈당이 각각 16%와 10% 줄어든 것으로 나타났다. 지난해 11개 업체가 새싹보리 관련 특허 기술을 3억 5800만원을 주고 넘겨받았다. 이들은 녹즙, 분말, 환, 차 등으로 가공된 새싹보리 제품을 판매하고 있다. 국내 소비량 감소와 2012년 농협의 수매 중단으로 이중고를 겪은 보리 재배 농가들은 새싹보리의 등장이 반갑다. 농협 수매가보다 약 28% 높은 농가 소득이 예상되며 일본, 홍콩 등의 수출 계약도 진행 중이라고 농진청은 전했다. ●‘식물 씨앗 조영제’는 암세포에만 반응… 수출 추진 농진청과 오병철 가천대 기초의과학부 교수팀은 2013년 ‘씨앗 조영제’를 개발했다. 식물 씨앗에 존재하는 자연물질을 추출해 크기가 0.2㎜에 불과한 전이암(처음 암이 발생한 부위에서 다른 곳으로 옮겨 생긴 암 종양)을 진단하는 자기공명영상(MRI) 조영제다. 조영제는 MRI, 컴퓨터단층촬영(CT) 등 영상진단을 받을 때 엑스선의 투과도를 높이거나 낮춰 특정 병을 관찰할 수 있도록 돕는 약제다. 국산 기술이 없어 연 3000억원어치의 암 진단 조영제가 전량 수입되는 실정이다. 문제는 수입 조영제의 안전성과 성능이 떨어진다는 것이다. 요오드 등 화학물질로 만든 기존 조영제는 혈관에 머무는 시간이 짧아 200μ㏖e/㎏의 고농도로 주입해야 한다. 그래서 신체 거부감이 컸다. 사람에 따라 두드러기, 구토, 신부전 등 부작용을 일으키고 심하면 사망에 이르기도 한다. 암세포뿐 아니라 다른 장기에 달라붙기도 해 진단 정확도도 떨어진다. 반면 천연물에서 추출한 씨앗조영제는 신장에 무리를 주는 독성이 적다. 조직과 세포 내에 장시간 체류하고 암세포에만 명확하게 반응하기 때문에 기존보다 20~50배 낮은 농도인 1~4μ㏖e/㎏만 주입하면 된다. 대웅제약이 10억원에 이 기술을 넘겨받았고 해외 수출도 바라보고 있다. ●왕지네서 항생물질 추출… 아토피 완화 화장품 나와 왕지네는 한방에서 중풍, 관절염 등의 약재로 많이 쓰였다. 농진청과 삼육대는 왕지네에서 분리한 항생물질이 아토피성 피부염 치료에 도움이 된다는 사실을 밝혀냈다. 왕지네 등 곤충은 세균에 맞서기 위해 항균 펩타이드를 분비한다. 연구진은 이 물질을 왕지네의 학명을 따서 ‘스콜로펜드라신Ⅰ’이라고 이름 지었다. 생쥐 실험 결과 이 성분은 아토피 증상인 가려움, 부종, 짓무름을 다스리는 효능이 탁월했다. 아토피 증상 완화제인 면역조절제와 비교해 스콜로펜드라신Ⅰ을 저농도로 투입했을 때는 약 15%, 고농도로 투입했을 때는 42%의 개선 효과를 보였다. 2014년 특허 출원된 이 기술은 이지함화장품 등 6개 업체에 이전됐다. 지난달에는 피앤에스생명과학이 왕지네를 활용한 아토피 증상 완화용 기능성 화장품을 출시했다. 아토피 치료제 개발을 위해 제약회사와의 기술 이전 계약도 추진 중이다. 황재삼 국립농업과학원 박사는 “우리나라 아토피 환자는 약 100만명으로 추정되고 관련 제약시장 규모는 400억원 정도인데 이 가운데 88%가 스테로이드 제품”이라면서 “왕지네 유래 천연물질 치료제가 개발되면 기존 제품을 상당 부분 대체할 것”이라고 말했다. ●‘누에고치 실크’는 임플란트 차폐막 등 의료용 소재 농식품은 의료용 소재로도 쓰인다. 누에고치에서 뽑아낸 실크로 만든 차폐막(유착방지제)이 대표적이다. 체내 공간을 분리시켜 원하는 뼈 조직이 자리잡게 시간을 벌어 주거나 잇몸 뼈가 생성되도록 돕는다. 예를 들어 잇몸 뼈가 손실돼 인공치아(임플란트)를 심기 어려울 때 뼈를 이식하고 차폐막을 넣은 다음 잇몸을 덮어 주면 그 공간에 잇몸 뼈가 자라 임플란트를 단단히 잡아 주게 된다. 생체용으로 가공된 실크는 인체에 흡수되기 때문에 일부러 제거 수술을 할 필요가 없다. 봉합 수술에 쓰이는 실도 실크로 만든다. 이런 특징을 살려 고막재생용 실크막, 인공점막, 혈관 패치, 피부 창상 드레싱 제재 등도 개발될 예정이다. 한발 더 나아가 의료용 실크 소재를 3D 입체 프린터로 찍어 내 수술용 생체막과 인공장기에 적용하는 기술도 개발됐다. 국내산 누에고치에서 뽑은 실크섬유 단백질과 생분해성 고분자를 혼합해 의료용 3D 프린터 원료로 사용하는 것이다. 조유영 국립농업과학원 박사는 “누에고치가 의료 소재로 활용되면 침체된 국내 양잠산업의 부활이 가능하다”면서 “600억원 규모의 국내 유착 방지제 시장과 100억원 규모 차폐막 시장에서 300억원 이상의 수입 대체 효과가 나타날 것”이라고 기대했다. 세종 오달란 기자 dallan@seoul.co.kr

‘해투3’에 출연하는 써니 솔지 세정이 물에 젖은 모습이 공개돼 눈길을 끌었다. 11일 KBS2 예능 프로그램 ‘해피투게더3(해투3)’에서는 ‘끝까지 살아남아라 : 예능행’ 특집이 방송된다. 소녀시대 써니부터 EXID 솔지, 멜로디데이 차희, 라붐 솔빈, 여자친구 예린, 구구단 세정에 이르기까지 걸그룹 대표 멤버들이 총출동한다. 이날 ‘해투3’ 방송에 앞서 공개된 스틸에는 써니 솔지 세정이 물에 흠뻑 젖은 모습이 담겨 있다. 솔지는 마치 영혼이 빠져나간 듯 어안이 벙벙한 표정을 짓고 있어 웃음을 자아낸다. 이어 써니는 다급하게 물에 젖은 머리카락을 정돈하며 걸그룹 비주얼 사수에 열을 올리고 있다. 한편 앞머리를 잃어버린 세정은 해탈의 경지에 이른 듯, 마냥 웃음만 터뜨리고 있어 폭소를 유발한다. 이에 이들이 어째서 물벼락을 맞은 것인지 궁금증을 자아낸다. 써니 솔지 세정 등이 참여한 이번 ‘해투3’ 녹화에서는 특별한 이벤트가 펼쳐졌다. 바로 ‘해투’의 간판코너였던 ‘웃지마 사우나’에 ‘쟁반노래방’을 접목시킨 것. 댄스 영상을 본 뒤 열 번의 시도 안에 완벽하게 재현하고 실패할 경우 물총 폭격을 받는 ‘물총 댄스방’이다. ‘해투3’ 제작진은 걸그룹 대표선수들이 모인 만큼 걸그룹 댄스의 바이블이라고 할 수 있는 소녀시대의 ‘GEE’를 선곡했고 너무도 익숙한 안무에 써니는 화색을 띄었다. 그러나 영상 중간중간 장치된 트릭동작들에 써니는 “너무하다. 동작들을 교묘하게 바꿔놨다”며 울분을 터뜨렸다는 후문. 이에 화끈한 물줄기와 함께 시원스러운 웃음을 선사할 더위타파 특별 이벤트 ‘물총 댄스방’에 기대감이 증폭되고 있다. ‘해투3’는 11일(오늘) 밤 11시 10분에 방송된다. 연예팀 seoulen@seoul.co.kr

명문대에 진학한, 일명 ‘공부의 신’들은 배운 것을 잊지 않기 위해서는 상황이나 그림을 연상해 기억하는 것이 좋고 복습이 중요하다고 입을 모은다. 실제로 기억을 잘하려면 비슷한 상황을 연결시켜 기억하고 짧은 시간 내에 반복학습하는 것이 필요하다는 연구결과가 나왔다. 미국·캐나다 공동연구진은 두 개의 기억이 뇌의 같은 부위에 저장되면 나중에 기억해 낼 때 도움이 된다는 연구결과를 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 최신호에 발표했다. 캐나다 토론토 아동병원, 토론토대 의과학연구소, 미국 스탠퍼드대 행동과학과 연구자들이 함께한 이번 연구에는 한국 출신 과학자인 박성모 토론토아동병원 신경과 박사와 이수연 스탠퍼드대 박사도 참여했다. 연구진은 생쥐에게 전기충격을 주거나 생쥐가 두려워하는 소리를 반복적으로 들려주는 두 가지 형태의 공포자극 실험을 했다. 연구진은 두 자극의 시간 간격에 변화를 주기도 했다. 그 결과 두 가지 공포학습이 12시간 이내에 이뤄진 경우 뇌의 같은 부위에 저장돼 하나의 자극이 다른 자극을 연상시키면서 동시에 두 가지 공포자극을 떠올린다는 사실을 발견했다. 기억은 신경세포 덩어리인 ‘인그램’에 담긴다. 기억이 저장되는 수 시간 동안 공유한 기억들은 같은 인그램에 들어간다. 기억들이 한곳에 저장되니 어느 하나만 끄집어내면 고구마 줄기처럼 다른 기억들도 쉽게 연상된다는 설명이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

중국의 한 식당 테이블 위에 때아닌 불청객이 찾아와 소란이 일었습니다. 그 주인공은 생쥐. 한참이나 맛있게 식사 중이었던 손님들은 갑자기 나타난 생쥐의 모습에 기겁합니다. 식당 직원이 뛰어와 생쥐를 내쫓으려 하지만 생쥐는 테이블 이곳저곳을 돌아다니며 음식을 취합니다. 생쥐는 아직도 배가 많이 고픈 모양이네요. 사진·영상= AsiaRawNews youtube 영상팀 seoultv@seoul.co.kr

　한국식품연구원 김인호 박사와 고려대 산학협력단 임영희 교수 공동연구팀은 뽕나무 가지인 ‘상지’가 콜레스테롤 제어 효과를 갖고 있다는 것을 밝혀냈다고 2일 밝혔다. 　뽕나무의 잎은 양잠에서 누에 먹이로 쓰이고 열매인 오디는 비타민이 풍부한 것으로 알려져 있다. 한방에서 뿌리는 ‘상백피’라고 해 폐건강이나 스트레스 해소에 효과가 있다고 한다. 상지는 소염, 진정, 혈압강하, 항균 등의 목적에 쓴다. 연구팀은 생쥐에게 고지방식을 장기간 섭취하도록 해 혈중 콜레스테롤 수치를 높인 뒤 상지 추출물을 매일 1회씩 4주간 먹인 결과 콜레스테롤 수치가 정상으로 되돌아간 것을 확인했다. 상지 추출물을 섭취한 생쥐는 총 콜레스테롤 수치가 28.9%나 감소됐다. 중성지방과 나쁜 콜레스테롤로 알려진 ‘LDL 콜레스테롤’도 줄어, 상지 추출물을 섭취하지 않은 생쥐보다 절반에 가까운 47.7%나 감소했고 지방간을 만드는 간의 지방구를 떨어뜨렸다. 반면 좋은 콜레스테롤로 알려진 ‘HDL 콜레스테롤’은 늘어났다. 　연구진은 ‘옥시 레스베라톨’이라는 물질이 혈중 지방세포를 분해함으로써 콜레스테롤 수치를 낮추는 것으로 연구진은 해석했다. 연구진은 이번 연구성과를 바탕으로 특허등록(1건)과 특허출원(2건)을 한 상태다. 　식품연구원 김인호 박사는 “이번 연구는 대표적인 성인질환인 대사성질환 예방을 통해 건강 개선 효과는 물론 가지치기로 버려지는 뽕나무 가지를 활용하기 때문에 농가 소득증대에도 기여할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

의학자 중에는 ‘쥐 박사’라는 별명을 듣는 이가 많다. 암 치료법 개발과 같은 질병 극복을 위한 연구에는 인간과 공존하는 쥐를 이용하는 방식이 일반적이다. 쥐 박사라는 말은 그만큼 의학 연구에서 많은 쥐를 다룬다는 방증이기도 하다. 최근 들어서는 쥐를 이용한 의학연구가 더욱 활발하게 진행되고 있다. 국내에서 연구에 활용하는 쥐만 1년에 310만 마리가 넘는 것으로 알려져 있다. 인간 게놈프로젝트가 진행되면 인류의 질병을 단번에 해결할 수 있다고 믿는 사람이 많았다. 하지만 인간 DNA 염기서열을 알아낸 지 10년이 더 지났지만 기대한 만큼 생명현상에 대한 이해가 비약적으로 발전하지는 못했다. DNA 염기서열이란 것이 유전자에 대한 일종의 암호에 불과하기 때문이다. 특정 유전자가 생명체 내에서 어떻게 발현되고 조절되는지 그 기능은 무엇인지에 대해 우리가 알아낸 것은 아주 일부분에 불과하다. 암 연구에서 쥐를 이용하는 이유는 면역시스템이 파괴돼 인간 암세포에 거부반응이 없는 ‘면역부전 생쥐’ 모델이 있기 때문이다. 면역부전 생쥐는 털이 없어 흔히 ‘누드 마우스’라고 불린다. 이 쥐는 가슴뼈의 뒤, 심장과 대동맥의 앞에 위치하는 림프기관인 ‘흉선’이 없어서 외부 병원체에 대항하는 백혈구의 일종인 ‘T-림프구’가 없다. 이 쥐는 자연발생적으로 생긴 돌연변이를 우연히 발견하면서 탄생했다. T-림프구 외에 다른 면역세포들은 모두 존재하기 때문에 모든 종류의 인간 유래 암세포를 이식하지는 못하는 단점이 있다. 그래도 지금까지 수많은 의학 연구에서 중추적인 역할을 해 왔다. 최근 유전자 조작에 의해 새로 개발된 쥐가 있다. ‘NSG’라는 이름의 생쥐인데 T-림프구뿐만 아니라 ‘B-림프구’와 정상적 기능을 하는 ‘NK-세포’가 없는 독특한 신체구조를 갖고 있다. 그래서 인간 유래 암세포뿐만 아니라, 암수술 중 절제한 암세포 조직의 일부를 이 쥐에 이식하면 대부분 종양으로 자란다. 의학자들이 이런 특별한 쥐를 만드는 이유는 특정 환자의 종양세포에 대한 개별 특성을 연구할 수 있기 때문이다. 치료 효과가 좋을 것으로 예상되는 항암제를 선별해 환자별 맞춤형 치료에 이용하기도 한다. 이런 종양을 가진 쥐는 환자 치료를 대신할 수 있기에 ‘아바타 쥐’라고 부른다. 개인적으로 가장 아쉬운 부분은 NSG 쥐는 수입에 의존할 수밖에 없다는 점이다. 미국 잭슨랩에서 구입할 경우 한 마리당 30만원 정도 하기 때문에 비용이 만만치 않다. 국내 바이오산업의 발전과 글로벌 경쟁력 확보를 위해 실험동물 모델의 국산화가 매우 중요한 과제가 된 것이다. 앞으로는 ‘인간화 쥐’가 등장해 또 다른 대세를 이루게 될 것이다. 인간화 쥐는 인간의 조직을 이식해 인간과 유사한 환경을 만들어 주는 것을 의미한다. 예를 들어 쥐의 혈관 속에 인간의 혈액이 흐르게 하거나, 쥐의 간에서 간세포를 제거하고 그 빈자리에 인간의 간세포가 자라게 하는 기술이다. 실제로 최근 이런 방식에 성공한 연구 결과가 속속 발표되고 있다. 인간의 간세포 독성을 연구하거나, 개발된 신약의 부작용을 연구하는 데 실제 인간을 대상으로 임상시험을 하지 않거나 임상시험 대상을 크게 줄일 수 있는 획기적인 기술이라고 할 수 있다. 의학연구에 필요한 쥐를 예전보다 쉽게 만들 수 있게 된 데는 ‘유전자 가위’ 기술이 큰 영향을 미쳤다. 인간이 유전자 염기서열을 직접 바꾸는 ‘유전자 편집’ 기술이 크게 발전하면서 이런 일들이 가능해진 것이다. 연구실에서 쥐를 보면 한편으로는 마음이 아프기도 하고 ‘인간이 이런 기술을 생명체에 적용해도 되나’라는 의문이 들기도 한다. 하지만 진료실에서 새로운 치료법 개발에 실낱같은 희망을 걸고 있는 암환자들을 만나게 되면 쥐의 희생은 더없이 값진 것이라는 생각을 굳히게 된다.

美 매년 1만 1000명 숨지는 황색포도상구균 제거에 특효슈퍼박테리아와 코. 이 둘을 연결할 무언가, 있을까요. 아무런 관계가 생각나지 않는 것이 당연합니다. 두 단어의 연관성이 밝혀진 것이 아주 최근 일이니까요. 독일 연구팀이 우리 콧속에 어마어마한 물질이 있다는 걸 알아냈는데, 그 물질로 슈퍼박테리아를 때려잡을 수 있다는 겁니다. ●독일 연구진 ‘루그두닌’ 발견 독일 튀빙겐대 미생물학 및 면역의학연구소와 유기화학연구소 소속 연구진은 사람의 콧속에 항생물질이 있다는 연구결과를 세계적인 과학 저널 ‘네이처’ 지난달 27일자에 발표했습니다. 연구진에 따르면 사람의 콧속에 살고 있는 세균이 만들어 내는 물질이 치명적인 슈퍼박테리아 중 하나인 ‘메티실린 내성 황색포도상구균’(MRSA)을 제거하는 데 특효약이라는 것입니다. 포도상구균은 1878년 하인리히 로베르트 코흐 박사가 처음으로 찾아냈습니다. 코흐 박사는 결핵균을 발견한 것으로도 유명하죠. 포도상구균은 자연계에 널리 분포하고 있으며 환경에 저항성이 강하기 때문에 생물체에 달라붙어 기생하지 않더라도 장기간 생존할 수 있다는 특징이 있습니다. 더군다나 건강한 사람의 피부, 점막, 상(上)기도, 비뇨기, 소화기 등 다양한 곳에도 존재하고 주변 환경에서 쉽게 발견할 수 있습니다. 문제가 되는 것은 황색포도상구균입니다. 황색포도상구균은 피부에 고름을 만들고 독소를 뿜어내면서 사람을 앓게 만듭니다. 대표적인 증상이 패혈증, 뇌수막염, 폐렴, 골수염 등입니다. 황색포도상구균의 대부분은 페니실린 계열의 항생제에 내성을 갖고 있어서 일단 감염되면 치료가 쉽지 않습니다. 특히 슈퍼박테리아인 MRSA는 미국에서만도 매년 1만 1000명의 목숨을 앗아갑니다. 이번에 독일 연구진이 개발한 MRSA 대응 신무기의 이름은 ‘루그두닌’으로 콧속에 상존하는 ‘스타필로코커스 루그두넨시스’라는 세균에서 내뿜는 항생물질이라고 합니다. 연구진은 생쥐에게 MRSA를 감염시킨 뒤 루그두닌으로 만든 연고를 발라주자 피부 표면의 농양은 물론 피부 깊이 감염된 증상까지 치료되는 것을 확인했다고 합니다. 또 생쥐의 콧속에 스타필로코커스 루그두넨시스를 직접 주입하자 MRSA를 유발시키는 세균의 개체 수가 감소하는 것도 발견했다네요. 연구진이 주목하는 것은 MRSA뿐만 아니라 또 다른 슈퍼박테리아인 반코마이신 내성 장구균(VRE)에도 효과적이라는 점이었습니다. 여기에 30일 동안 실험실에서 다양한 방식으로 배양해봤는데 내성물질도 생기지 않았다니 놀라운 ‘슈퍼 항생제’가 나온 게 아닌가 싶습니다. 과학계가 주목하는 이유는 루그더닌을 이용해 콧속에 분무하는 방식의 약을 만들어 낼 수 있다면 간단하게 슈퍼박테리아를 치료하는 것도 가능하다고 보기 때문입니다. 지금까지 새로운 항생물질은 주로 토양에서 발견돼 왔는데 이렇게 사람의 몸에 살고 있는 ‘인체공생미생물’(microbiome)에서 항생물질을 발견한 것은 이례적이라는 게 과학계의 반응입니다. ●콧속 세균 분석 중 우연히 찾아 재미있는 것은 루그더닌이 콧속에서 찾은 90여가지 세균의 기능을 분석하는 과정에서 우연히 드러났다는 점입니다. 역시 놀라운 과학적 발견은 ‘호기심’에서 비롯된 연구의 ‘우연한’ 결과가 많습니다. 어린아이들이 코를 후빈다고 혼내는 부모님들이 많습니다. 그런데 이번 연구를 보고는, 이런 코파기가 항생물질을 활성화시키는 본능적 행동이 아닐까 하는 엉뚱한 생각도 떠오릅니다. edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 뇌출혈이나 뇌경색같이 뇌혈관 장애로 인해 뇌조직이 손상돼 생기는 혈관성 치매에 한의학에서 사용하고 있는 전기침 치료가 도움이 된다는 사실을 발견했다. 최병태 부산대 한의학전문대학원 교수팀은 한방 전기침 치료가 인지 기능 개선을 포함해 혈관성 치매 치료에 효과가 있다는 점을 규명했다고 31일 밝혔다. 이번 연구 성과는 네이처 자매지로 기초과학 분야 국제학술지인 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호에 실렸다. 전기침은 한의학에서 쓰는 침의 원리에 현대적 전기요법을 통합한 한방치료법이다. 혈관성 치매는 뇌혈관 이상 때문에 뇌조직이 손상되면서 나타나는 치매로 전체 치매 중 두 번째로 많이 발병하고 있다. 가장 흔한 치매는 알츠하이머 치매(50%)이며 그다음이 혈관성 치매(20~30%), 나머지는 그 밖의 원인으로 발생한다. 연구진은 한방에서 전침이 뇌졸중이나 뇌졸중 재활 치료에 많이 활용된다는 점에 착안했다. 연구진은 생쥐에게 혈관성 치매를 유발시킨 뒤 한방에서 뇌혈관 환자에게 쓰는 ‘혈’자리인 백회(정수리)와 대추(뒷목에서 툭 튀어나온 뼈 바로 아래쪽)를 전침으로 자극했다. 그 결과 느려진 뇌혈류량이 정상으로 돌아오고 혈관성 치매가 발생했을 때 인지 기능을 떨어뜨리는 백질 손상도 완화되면서 인지 기능 저하 속도가 늦춰지는 현상을 확인했다. 또 연구진은 전침 치료를 받은 생쥐들이 정상적 생쥐와 똑같이 미로 찾기 같은 공간 인지와 단기 기억 측정을 통과했다고 밝혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

1996년 7월 영국 로즐린연구소의 이안 윌무트 경은 277번의 시도 끝에 최초의 복제동물 돌리가 태어났다고 발표해 세상을 놀라게 했다. 핵을 제거한 양의 난자에 체세포 핵을 주입해 인공 배아를 만든 뒤 대리모에 이식해 암수 교배 없이 최초의 복제양을 만들었다. 윌무트 박사팀이 276번의 실패 후 포기했다면 지금도 우리는 동물은 복제가 불가능하다고 믿고 있을 것이다. 복제양 돌리의 탄생은 체세포 핵 안에 생명체 발생의 모든 정보가 담겨 있고 분화된 세포도 적절한 조건하에서는 시간을 거슬러 올라가 분화되기 이전의 분화 만능성, 즉 모든 세포로 분화할 수 있는 능력을 회복할 수 있음을 보여줬다. 이후 세계 각국의 연구진들이 생쥐, 소, 돼지, 고양이, 개 등 다양한 동물의 복제에 성공하면서 체세포 복제의 새로운 시대가 열렸다. 복제양 돌리의 탄생은 과학계를 넘어 일반인에까지 관심과 논란의 대상이 됐다. 동물 복제 기술을 이용해 우수 품종의 가축을 대량 생산할 수도 있지만 인간 복제에 활용돼 부모 없는 새로운 인간이 출현할 수 있다는 우려 때문이었다. 아인슈타인 같은 천재를 여러 명 복제할 수도 있겠지만 불순한 목적으로 히틀러 같은 독재자도 복제할 수 있다는 것이다. 복제된 인간의 법적 지위와 인권을 둘러싸고 사회적 갈등이 발생할 수 있다는 우려도 제기됐다. 다행스럽게 동물 복제 기술이 개발된 지 20년이 넘었으나 복제 인간이 출현하지 않았음은 물론 인간 복제를 시도한 사례도 알려진 바 없다. 우리나라를 포함한 여러 나라에서 법률로 금지하고 있기 때문이기도 하지만 인간 복제가 기술적으로 어렵고 인간을 복제해야 할 도덕적 근거와 필요성이 없어 시도조차 하지 않은 것으로 볼 수 있다. 체세포 복제를 통해 분화만능 줄기세포를 만들고 이를 세포치료제로 사용할 수 있다는 기대도 아직 실현되지 못했다. 수년 전 미국 오리건보건과학대 미탈리포프 교수팀과 한국 차의대 이동률 교수팀이 각각 인간 체세포를 복제해 맞춤형 분화만능 줄기세포를 만드는 데 성공했지만 이를 세포치료제로 사용하는 것은 또 다른 문제다. 2007년 일본 교토대 야마나카 교수팀이 난자를 사용하지 않고 인간 체세포에 역분화 유전자 4개를 주입해 유도 분화만능 줄기세포를 만드는 데 성공한 이후 난자 사용이 필수적인 체세포 복제 방식의 줄기세포 연구는 더이상 주목받지 못하고 있다. 그러나 야마나카 교수팀이 체세포 역분화를 처음 시도했을 때, 돌리의 성공적인 복제가 이론적 배경이 됐음은 부인할 수 없다. 동물 복제는 한국의 과학계에도 영광과 상처를 남겼다. 한국인 과학자들이 다양한 동물의 복제에 성공하면서 국제적으로 인정받았고 이 기술을 바탕으로 21세기 생명공학 산업을 선도할 수 있을 것으로 기대를 모았다. 개와 고양이를 복제한 연구자들은 아직까지 한국인과 조선족이 유일하다. 그러나 동물 복제에서 탁월한 실력을 보였던 황우석 박사팀이 체세포 복제 줄기세포 논문을 조작했다는 사실이 밝혀지면서 한국의 줄기세포 연구는 큰 후유증을 앓게 됐다. 체세포 복제는 최근 개발된 유전자가위 기술에 의해 활용성이 더욱 확장될 것으로 기대된다. 유전자 변화 없이 동물 체세포를 그대로 복제하는 것이 아니고 유전자가위로 질병 유발 유전자를 제거하거나 특정 유전자를 강화, 교정해 우수 품종을 만들 수 있게 된 것이다. 일례로 복제 전문가인 중국 연변대 윤희준 교수팀과 유전자가위 전문 기업 툴젠은 과도한 근육 발달을 억제하는 마이오스타틴 유전자를 제거해 슈퍼 근육 돼지를 만드는 데 성공했다. 슈퍼 근육 돼지는 단백질 함량은 높고 지방 함량은 줄어 중국인과 세계인의 사랑을 받을 것으로 기대된다.

생쥐의 뇌를 투명하게 만들어 뇌 속을 자세히 관찰할 수 있는 방법이 나왔다. 뇌 신경세포 연결 상태를 한눈에 볼 수 있기 때문에 뇌의 설계도라고 할 수 있는 ‘뇌지도’를 더 빠르고 자세하게 만들 수 있다. 미국 매사추세츠공대(MIT) 의공학과 정광훈 교수와 연세대 의대 부설 강남세브란스병원 신경외과 박정윤 교수가 참여한 공동 연구진은 뇌를 투명하게 만들어 그 안에 있는 신경세포의 3차원 연결망을 하나하나 볼 수 있는 기술을 개발했다. 이는 2013년 정 교수가 ‘네이처’에 발표한 기술보다 한 단계 더 업그레이드된 것이다. 연구진은 고농도의 하이드로젤을 생쥐의 뇌에 주입했다. 뇌 신경세포의 단백질과 DNA가 하이드로젤에 달라붙으면 전류를 흘려 세포막을 이루는 지방을 제거해 투명하게 만들었다. 하이드로젤은 저농도일 땐 지방만 제거하지만 고농도라면 지방을 없애면서 뇌를 균일하게 부풀어 오르게 해 실제보다 4배나 크게 만든다. 정 교수는 “이번 연구는 뇌 안의 단백질, 세포 속 미세구조, 세포 간 연결 상태를 보존하면서 뇌를 크게 만드는 방법을 찾아낸 것”이라며 “기존에는 건물과 건물 사이 큰 도로만 볼 수 있었다면 이번 기술은 건물 안 구조뿐만 아니라 각 방에 어떤 가구가 있는지까지 알 수 있게 한다”고 말했다. 이 연구 결과는 의공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’ 25일자에 담겼다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

애니메이션의 매력은 무한한 상상력이다. 현실 세계에서 불가능한 이야기를 현실인 양 감칠맛 나게 풀어나가는 능력에는 혀를 내두를 정도다. 생쥐가 요리를, 그것도 뛰어난 후각으로 최고의 요리를 한다는 상상 자체가 기상천외하다. 영화 ‘라따뚜이’는 주방에서 쫓겨나는 생쥐가 프랑스 파리의 유명식당 견습생 링귀니와 힘을 합쳐 요리하는 과정을 그렸다. “뭘 먹느냐가 날 말해 주는 법이고 좋은 걸 먹고 싶다”는 주인공 생쥐 레미는 상상 속에서 죽은 유명 요리사 오귀스트 구스토를 만난다. “누구나 요리할 수 있다”는 그 요리사의 말을 믿고 레미는 구스토의 식당에서 쫓겨날 뻔한 견습생 링귀니를 조종하면서 최상의 요리를 만들어 낸다. 링귀니의 기다란 요리 모자에 숨어 머리카락을 잡아당기는 방식이다. 그 식당의 요리를 악평했던 당대 최고 요리 비평가 이고가 식당까지 찾아와 요리를 먹고 극찬을 한다. 링귀니가 생쥐의 조종을 받아 요리했다는 사실을 발견하고도 장고(長考)에 들어간 뒤에 나온 글은 이렇다. ‘한때 누구나 요리할 수 있다는 요리사 구스토의 말을 비웃었다. 요리 비평가들은 남이 힘들여 요리하는 것을 악평하는 것을 즐기지만 중요한 것을 잊곤 한다. 소박하고 하찮은 일상의 기쁨이 실은 가장 소중한 거라는 사실을.’ 이 문구를 이끌어 낸 요리가 프랑스 남부의 전통요리 라타투유다. 야채만으로 이뤄진 소박한 요리다. 다양한 요리 방법이 있지만 레미는 이를 일반적인 야채 스튜가 아닌 오븐 구이 방식으로 요리했다. 라타튜유는 야채 손질에만 30여분이 걸렸다. 토마토 손질부터 한다. 토마토의 녹색 꼭지를 제거할 때 보통 칼 손잡이를 잡고 칼끝으로 딴다. 서울요리학원의 박용규 강사는 이렇게 하면 다칠 위험이 크다며 칼 손잡이 부분의 칼날을 쓰라고 조언했다. 모델 박둘선씨는 이렇게 하면 훨씬 쉽다며 늦게 배운 것을 아쉬워했다. 칼에 대한 조언도 계속됐다. 날카로운 칼을 써야 덜 다친단다. 날카롭기 때문에 힘이 덜 들어가고 조금만 잘못 해도 아프기 때문에 몸이 빠르게 반응한다. 반면 무딘 칼은 힘을 많이 줘서 오히려 다쳤을 때 크게 다친다. 껍질만 살짝 삶은 토마토를 바로 식히기 위해 얼음물을 준비해 뒀다. 끓는 물에서 꺼낸 뒤에도 잔열이 남아 더 익는 바람에 토마토를 썰 때 으깨지는 현상을 막기 위해서다. 토마토를 2㎜ 두께로 써는 것은 은근히 어려웠다. 박씨는 일반 가정에서 쓰는 칼보다 칼날이 얇은 칼을 이용하고서야 편안함을 느꼈다. 가지와 주키니는 시중에서 파는 야채 절단기를 이용하니 훨씬 쉬웠다. 단, 야채 절단기의 다른 이름은 핑거킬러다. 목장갑을 끼는 것이 안전하다. 토마토, 가지, 주키니 등을 썰고 남은 재료에 양파와 피망까지 넣어 뭉근한 불에 익힌다. 보통 피망을 잘랐을 때 안쪽의 흰색 부분을 맨손으로 떼어 낸다. 박 강사는 손에 매운맛이 밸 수 있으니까 칼로 떼어 내라고 조언했다. 불에 익힐 때 소금을 살짝 넣어 주면 향이 더 살아난다. 건강식인 만큼 야채를 익힐 때는 버터가 아닌 올리브유를 썼다. 박 강사는 코팅이 잘된 프라이팬이라면 기름을 쓰지 않아도 된다고 말했다. 뭉근한 불에 익힌 재료를 믹서에 갈아 라타튜유 소스를 만들었다. 이 소스를 곱게 하기 위해 체에 받쳐서 써도 되고 그냥 써도 된다. 박씨는 야채로 만든 건강식이니 그냥 쓰자고 제안했다. 이 소스 위에 썰어둔 야채를 가지런히 배열하고 노란색 피망도 넣었다. 영화 ‘라따뚜이’에는 노란색 주키니가 나오는데 국내에서는 이를 구할 수가 없다. 야채 접시에 종이 포일을 덮어 오븐에 넣은 뒤 박 강사는 오븐에서 나는 소리에 신경을 썼다. 오븐에 넣어 두고 전혀 신경을 안 쓰면 곤란하다고 덧붙였다. 30분 정도 지난 뒤 틀을 이용해 접시에 담았다. 틀을 이용하지 않고 가지런히 놓인 상태로 먹어도 된다. 오븐에서 30분 있었는데도 아삭아삭한 야채의 식감이 그대로 남아 있었다. 박 강사는 프랑스 요리는 이가 없어도 먹을 수 있도록 장시간 요리하는 특징이 있다고 설명했다. 라타튜유도 여름철에 제철 야채를 모아서 끓이고 간을 맞췄던 것이 시작이었다. 영화에서 소개된 요리법은 세계적으로 유명한 미국의 요리사 토머스 켈러가 개발한 방법이다. 요리사마다 자신의 특징을 담은 요리를 해도 되는 셈이다. 전경하 기자 lark3@seoul.co.kr

국내 연구진이 설탕을 대신하는 한편 체중과 체지방까지 줄일 수 있는 물질을 쌀이나 고구마, 감자 등 곡물에서 추출하는 데 성공했다. 최명숙 경북대 식품영양학과 교수팀은 ‘알룰로오스’라는 물질이 체중과 체지방을 줄여 비만을 개선할 수 있다는 사실을 규명해 영양화학 분야 국제학술지 ‘몰레큘러 뉴트리션&푸드 리서치’ 최신호에 발표했다고 20일 밝혔다. 알룰로오스는 흔히 녹말로 불리는 전분에 효소 처리를 해 추출한 것으로 단맛이 설탕의 70% 수준에 달하지만 칼로리는 ‘제로’(0)에 가까운 것으로 나타났다. 또 감자나 고구마, 쌀과 같은 곡물류에서 추출한 전분으로 만든 천연 감미료라는 특징을 갖고 있다. 연구진은 생쥐를 두 그룹으로 나눠 한쪽은 비만유도용 사료만 먹이고 다른 쪽은 비만유도용 사료와 알룰로오스를 함께 먹이는 실험을 했다. 그 결과 알룰로오스를 함께 먹은 생쥐들은 비만을 유발시키는 기름진 음식을 먹더라도 체중과 체지방량이 정상 수준을 유지하는 것을 확인했다. 비만한 생쥐에게 알룰로오스를 먹이면 체중과 체지방량, 혈액 속 지질농도가 떨어지는 것도 발견했다. 알룰로오스가 지방이 분해되도록 유도하는 한편 지방질을 몸 밖으로 배출하도록 한다는 게 연구진의 설명이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

　방사성동위원소로 필요에 따라 암 진단물질이나 치료제로 변환해 사용할 수 있는 ‘컨버전스 방사성의약품’이 세계 최초로 개발됐다. 　한국원자력의학원 이태섭 박사팀은 식도암 치료와 진단을 함께 할 수 있는 의약품인 ‘세툭시맙’을 만드는데 성공했다고 19일 밝혔다. 식도 편평상피세포암을 증식시키는 유전자인 표피성장인자수용체에만 반응하는 진단용 방사성동위원소 ‘구리-64’와 치료용 방사성동위원소 ‘루테튬-177’을 결합시켰다. 연구성과는 방사성 의학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 누클레어 메디신’ 7월호에 실렸다. 식도암은 국내암 발생률 중 전체 7위, 남성 암 중에서는 5위를 차지하고 있다. 매년 발생률이 증가하는 추세로 일단 발병하면 진행속도가 빠른 대표적인 난치성 암으로 꼽히고 있다. 식도암은 암세포 형태에 따라 편평상피세포암과 선암으로 나뉘는데 한국인이 주로 걸리는 식도암은 편평상피세포암으로 전체 식도암의 95%를 차지하고 있다. 연구진은 생쥐에게 식도암을 유발시킨 뒤 진단용 방사성동위원소인 구리-64를 붙인 세툭시맙을 주사한 뒤 면역 양전자방출단층촬영(면역PET) 기법으로 발병 위치와 크기 등을 정밀하게 진단하는 데 성공했다. 그 다음 치료용 방사성동위원소인 루테튬-177을 붙인 세툭시맙을 주사해 동위원소가 방출하는 베타 방사선으로 암세포만을 정밀하게 치료하도록 했다. 그 결과 현재 널리 쓰이고 있는 표적치료방법 중 하나인 항체면역치료에 비해 치료효과가 더 우수한 것으로 나타났다. 세툭시맙으로 치료한 결과 한 번 치료로 종양 크기가 61.5%나 줄었고 종양 증식을 억제할 뿐만 아니라 암세포도 파괴해 암 전이까지 막는 것으로 나타났다. 　이 박사는 “이번 성과를 바탕으로 실제 사람을 대상으로 한 임상적용과 함께 진단과 치료가 동시에 가능한 새로운 개념의 컨버전스 방사성의약품 개발을 추진할 예정”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

반갑네, 난 ‘멘로파크의 마법사’ 토머스 에디슨(1847~1931)일세. 1000여건이 넘는 발명과 제품 개선 때문에 흔히 ‘발명왕’이라고 부르지. 오늘은 나에게 가장 큰 영광과 함께 몰락을 가져다 준 인공조명에 대해 얘기해 보려고 하네.인공조명은 18세기 중엽 유럽에서 산업이 발달하면서 대량 생산을 위해 밤에도 공장을 가동해야 하는 필요성 때문에 생겼지. 처음 등장한 것은 가스등이었는데 불빛이 그리 밝지 않고 자칫 가스폭발로 이어질 가능성이 커서 새로운 조명이 필요했지. 그러던 중 1808년 영국의 화학자 험프리 데이비 경이 탄소에 전류를 흘리면 빛이 발생한다는 사실을 발견하고 아크등을 만들었어. 빛이 강해 공장에서 쓰기는 좋지만 가정에서까지 활용하기엔 무리가 있었지. 그래서 나는 집에서도 쓸 수 있는 안전한 인공조명 개발에 집중했어. 마침내 1879년 유난히 눈이 많이 내리던 12월 3일 미국 뉴저지에 있는 멘로파크 연구소에서 백열전구가 처음 빛을 내도록 하는 데 성공했어. 진공의 유리구 속에 실을 태운 필라멘트를 이용해 전류를 흘려 빛을 내도록 한 거야. 10시간을 못 갈 것이라고 예상했는데 40시간이나 지속하는 데 성공했지. ●신체적 건강·노화 속도 빨라져 독일의 역사학자 에밀 루트비히는 내 전구 발명 소식을 듣고 “프로테메우스가 불을 인간에게 가져다준 이후 인류는 두 번째 불을 얻게 됐다”고 평가했다더군. 백열전구의 대중화를 위해 에디슨전기회사(제너럴 일렉트릭의 전신)을 설립했지만 특허권을 둘러싼 소송으로 많은 경제적 손실을 보고 결국 내가 만든 회사에서 쫓겨나기까지 했지. 어쨌든 백열전구 이후 인공조명은 널리 보급돼 사람의 활동시간을 획기적으로 늘리는 데 크게 기여했지. 그런데 내가 미처 생각하지 못한 게 있었어. 야근이나 각종 야간생활로 인해 이런 인공조명에 지나치게 노출되면 신체적 건강은 물론 노화속도까지 빨라진다는 최신 연구결과를 보고 깜짝 놀랐지. 생물학 분야에서 저명한 국제학술지인 ‘커런트 바이올로지’ 15일자에 실린 네덜란드 레이던대 의대 연구진이 생쥐 실험을 통해 밝혀낸 사실이라는데 좀 충격적이네. 밝은 빛이 비추는 우리 속에서 24주 동안 생활한 생쥐의 생체시계는 24시간이 아닌 25.5시간으로 바뀌고 골밀도가 감소하고 뼈를 지탱해주는 골격근이 약화하는 한편 체내 만성 염증까지 생겼다더군. ●실험 쥐 골밀도 감소·만성 염증 생쥐들은 깨어 있는 동안에는 계속 밝은 빛에 노출되고 잠을 자는 동안에도 깨어 있을 때 빛의 7분의1 수준에 해당하는 빛에 지속적으로 노출시켰으니 사람이 빛에 노출되는 패턴과는 좀 다르다고 할 수 있겠지. 그렇지만 최근 대도시에는 밤새 켜 있는 네온사인과 개인이 사용하는 스마트폰이나 태블릿PC에서 나오는 블루라이트 등으로 24시간 빛에 노출된다고 볼 수도 있겠지. 사실 그동안 야간교대 근무가 잦은 사람에게 유방암이나 대사증후군, 골다공증 위험이 증가된다는 보고는 여러 차례 있었지만 뇌의 생체주기에 직접적인 영향을 미친다는 사실을 밝혀낸 것은 이번이 처음이라더군. 지난달 미국 의학협회 산하 ‘과학과 공중보건 위원회’는 인공광선이 암, 당뇨, 심혈관 질환의 발병 위험을 증가시킬 수 있는 만큼 인공광선의 노출을 줄이라는 권고를 내놓기도 했다지. 얼마 전 이탈리아, 독일, 미국, 이스라엘 국제공동연구진이 기초과학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴스’에 발표한 ‘전 세계 빛 공해 실태’에서 한국은 ‘세계에서 가장 심각한 빛 공해 국가’라는 지적을 받았더군. 밤낮없이 부지런히 일하며 역동적인 삶을 사는 것도 좋겠지만 밤에는 불을 끄고 다음날을 위해 좀 쉬는 것도 좋지 않을까. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영화 ‘터미네이터’에서 아널드 슈워제네거가 연기한 로봇 ‘T800’은 금속 뼈대 위에 사람과 똑같은 형태의 인공 피부가 덮인 형태였다. 피부 속 인공 근육이 기계와 연결돼 있어 사람처럼 자연스럽게 움직이는 모습을 보인다. 한국과 미국 공동 연구진이 이렇게 생물체의 세포와 금속, 고분자 물질을 결합시켜 외부 전원이나 모터 없이도 움직일 수 있는 바이오 로봇을 세계 최초로 개발했다. 이번 기술을 활용하면 머지않아 사람과 비슷한 움직임을 보이는 로봇이나 실제 팔다리와 똑같은 형태의 의족·의수도 만들 수 있을 것으로 전망된다. 이런 성과는 미국 하버드대 위스 생물공학연구소 박성진 박사와 케빈 킷 파커 교수, 서강대 화공생명공학과 최정우 교수 등이 참여한 스탠퍼드대, 서강·하버드 질병바이오물리연구센터 국제공동연구진에 의해 이뤄졌다. 연구진은 생쥐의 심장세포를 이용해 동전 크기만 한 가오리 모양의 바이오 로봇을 개발하는 데 성공하면서 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 8일자 표지논문을 장식했다. 바이오 로봇은 생물체가 갖고 있는 세포나 근육 같은 부분과 기계가 부분적으로 결합된 로봇으로, 전 세계 많은 연구자들이 개발을 시도했지만 성공하지 못했다. 연구진은 고탄성 고분자물질 위에 금으로 만든 뼈대를 붙인 뒤 생쥐의 심장세포를 배양해 근육조직을 만들어 붙여 가오리 형태의 바이오 로봇을 만들었다. 가오리 로봇은 길이 16.3㎜, 무게 10㎎으로 동전만 한 크기다. 생쥐의 심장세포는 로봇에 이식되기 전에 광유전학 기술로 빛에 따라 수축, 이완할 수 있도록 유전자를 변형했다. 광유전학은 빛과 생명과학 기술을 이용해 신경세포나 근육의 활동을 조절하는 기술이다. 근육이 이식된 로봇은 빛의 강도에 따라 실제 가오리처럼 지느러미를 팔랑거리며 초당 2.5㎜의 속도로 움직인다. 실제 가오리 이동속도의 60~65% 수준에 해당한다. 또 가오리 로봇의 양쪽 지느러미에 비추는 빛의 양을 달리해 수축·이완 운동을 개별적으로 조절할 수도 있기 때문에 방향 전환도 가능하다. 일반 로봇은 전기나 모터 같은 동력원이 있어야 하는데 가오리 로봇은 빛만으로도 자유롭게 움직일 수 있는 것이다. 박성진 박사는 “이번 연구는 광유전학 기술, 생체조직과 기계장치를 결합해 내부 동력기관 없이 자유롭게 움직이는 바이오 로봇 개발에 처음 성공한 것”이라며 “인공지능 기술과 결합시킬 경우 인간과 유사한 로봇 개발로 이어지고, 광유전학 기술을 활용한 바이오 센서 개발에도 도움을 줄 수 있을 것으로 본다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr