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

환자 자신에게서 떼어낸 성체줄기세포를 이용해 손상된 조직을 재생시킬 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 한국생명공학연구원 바이오합성연구센터 오두병 박사와 성균관대 화학공학과 임용택 교수 공동연구팀은 성체줄기세포의 일종인 중간엽줄기세포를 손상된 조직으로 집중적으로 이동시켜 조직 재생 속도를 빠르게 만들 수 있는 물질을 개발하는 데 성공하고 생물재료 분야 국제학술지 ‘바이오 머티리얼스’ 최신호에 발표했다. 중간엽줄기세포는 골수나 지방, 혈액, 피부조직에서 추출할 수 있는 성체줄기세포의 일종으로 뼈나 지방, 연골조직으로 분화할 수 있는 능력을 갖고 있다. 배아줄기세포와 달리 윤리적 문제 없이 손쉽게 추출할 수 있고 분화 능력도 다양해 세포치료제 원료로 주목받고 있다. 세포치료제로 쓰이기 위해서는 손상된 조직이나 치료 부위로 빠르게 이동해 분화돼야 한다. 이를 위해 지금까지는 중간엽줄기세포를 바이러스에 실어 손상 조직으로 이동시키는 방식이 쓰여 왔다. 문제는 바이러스를 사용할 경우 이동 효율은 좋지만 유전자에 영향을 미쳐 암을 유발하거나 알레르기 같은 면역반응을 일으킬 가능성이 높다는 점이다. 연구진은 생명공학 기술을 활용해 유전자 전달물질인 ‘미니서클’을 개발하고 여기에 중간엽줄기세포를 실어 세포 내에 삽입하면 전달 효율이 높아진다는 사실을 밝혀냈다. 실제로 연구진은 중간엽줄기세포가 담긴 미니서클을 조직이 손상된 생쥐에게 정맥주사하자 줄기세포가 상처 부위로 집중적으로 이동해 상처가 빠르게 복구되는 것을 확인했다. 오 박사는 “이번에 개발한 기술은 바이러스를 이용하지 않고도 효과적으로 중간엽줄기세포를 치료 부위까지 이동할 수 있도록 한 것으로 세포치료제로서 기능과 활용도를 높일 수 있게 했다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

항원 접종하는 DNA백신 실험 쥐에게 투여… 예방 효능 확인 전 세계를 공포로 몰아넣은 지카바이러스를 잡을 백신 개발이 눈앞에 다가왔다. 이르면 오는 8월 브라질 리우 올림픽 이전에 백신을 상용화할 가능성도 크다. 미국 하버드대 의대, 월터리드 육군연구소, 하버드·MIT 라건병리학연구소, 브라질 상파울로대 공동연구진이 지카바이러스에 대항할 수 있는 백신 개발에 사실상 성공했다고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 29일자에 발표했다. 연구진은 DNA백신과 사(死)백신 두 종류의 백신을 만들어 임신한 생쥐와 일반 생쥐 15마리에 주사한 다음 지카바이러스를 감염시키는 전임상실험(동물실험)을 실시했다. 비활성 백신으로 불리는 사백신은 소아마비, A형 간염, 광견병 주사를 만들 때 사용하는 방식이다. 가열하거나 포르말린 같은 화학물질로 세균의 병원성을 제거해 만든다. 독성을 약화시키고 유전자 돌연변이를 막아 안전하기는 하지만 여러 차례 주사를 맞아야 한다. DNA백신은 현재 연구단계에 있는 백신으로 사백신이나 생백신처럼 병원균 전체를 이용하는 것이 아니라 병원균 중 일부 항원정보를 담고 있는 부분만을 추출해 접종하는 방식이다. 백신을 접종한 뒤 생쥐들을 관찰한 결과 DNA백신을 맞은 생쥐 10마리 전체와 사백신을 접종한 5마리 생쥐 모두에 소두증이나 발열 같은 지카바이러스의 대표적인 증상이 나타나지 않았다. 동물실험을 마친 연구진은 지난주 미국 식품의약국(FDA)으로부터 건강한 성인 40명을 대상으로 한 임상 1상 시험을 허가받았다. 임신부가 지카바이러스에 감염되면 태아에게 소두증을 유발한다. 지카바이러스는 성인들에게는 말초신경 이상 증세인 ‘갈랑바레 증후군’을 일으키는 것으로 알려져 있다. 지카바이러스의 진앙으로 여겨진 브라질에서 세계 각국 선수들이 모이는 올림픽이 예정돼 있어 불안감이 더욱 커진 상태다. 백신 전문가들은 이번 결과를 주목하면서 “사람을 대상으로 한 임상 1상 시험에서도 항체가 만들어지는 것이 확인된다면 지카바이러스에 대항할 수 있는 백신이 올림픽 이전에도 나올 수 있을 것”이라고 전망했다. 그렇지만 “이번 동물실험에서는 백신접종으로 만들어진 항체가 소두증 이외에 성인의 말초신경 이상을 보이는 갈랑바레 증후군 같은 다른 증상이나 부작용을 일으키지 않는다는 것은 확인하지 못한 만큼 이에 대한 데이터 확보도 필요하다”고 지적했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

고혈압이나 스트레스 등 다양한 원인으로 심장 기능이 떨어지면서 몸 전체에 혈액을 제대로 보내지 못하는 ‘심부전’은 환자의 30~40%가 진단 후 1년 내 사망하고 60~70%는 5년 이내에 증상이 악화되거나 급성발작으로 사망할 만큼 치명적인 심장질환이다. 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단 김대형(서울대 화학생물공학부 교수) 연구위원 연구진은 은나노 물질을 이용해 심부전 현상을 치료할 수 있는 ‘소프트 심장 자극기’를 개발했다. 이번 연구 성과는 의학 분야 국제학술지 ‘사이언스 중개의학’ 23일자에 실렸다. 연구진은 미세한 전기가 잘 전달될 수 있도록 하기 위해 은나노 물질을 실처럼 길게 뽑아 은나노선으로 만들었다. 그다음 나노선의 독성을 차단하기 위해 금을 도금하고 심장을 감쌀 때 상처를 주지 않고 탄성을 가질 수 있도록 고무를 둘렀다. 이번에 개발한 자극기는 그물망 형태로 심장 전체를 감싸 전기 자극이 골고루 전달돼 심장의 수축과 이완을 돕도록 했다. 지금도 심장 자극기가 사용되고 있으나 심장 일부에만 전극을 부착하는 형태여서 심장박동을 불규칙하게 만드는 부작용으로 인해 심장마비나 부정맥 등이 발생하는 단점이 있다. 연구진은 인위적으로 심근경색을 유도한 생쥐에게 소프트 심장 자극기를 설치해 실험한 결과 미세한 전기 자극만으로도 심장박동을 정상으로 만드는 데 성공했다. 김 연구위원은 “동물실험과 사람을 대상으로 한 임상시험을 통과해 상용화될 경우 심근경색과 심부전 치료에 획기적 전기를 마련할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

보청기를 착용해도 들리지 않는 고도 난청환자들은 인공와우(달팽이관)를 이식하는 수술을 받는다. 기존의 인공와우 장치는 귀 뒤쪽에 장착해야 하는 불편함과 잦은 배터리 충전, 비싼 유지비 등이 걸림돌이었다. 국내 연구진이 마찰전기를 이용한 인공 달팽이관의 핵심기술을 세계 최초로 개발하는 데 성공했다. 대구경북과학기술원(DGIST) 로봇공학전공 최홍수 교수와 아주대병원 이비인후과 장정훈 교수 공동연구진은 마찰전기를 이용해 음성을 분리하고 배터리 충전이 필요 없는 ‘인공기저막’(TEABM)을 개발해 바이오 소재 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 헬스케어 머티리얼스’ 9일자에 발표했다. 이전에도 인공와우의 단점을 개선하기 위해 소리의 압력에 반응하는 압전물질을 이용한 인공기저막 개발이 시도됐지만 감도가 낮아 청력 향상에 도움이 되지 못했으며 압전물질 생산 공정도 복잡했다. 연구진은 플라스틱의 일종인 폴리이미드 필름과 알루미늄 필름을 붙이는 비교적 간단한 방법으로 이들 사이에서 발생하는 마찰전기가 특정 음성주파수에 반응하도록 한 TEABM을 만들었다. 이번에 개발된 TEABM은 낮은 목소리의 주파수에도 반응하는 등 감도가 기존의 것보다 7배 이상 우수하다는 평가를 받았을 뿐만 아니라 장치를 작동시키기 위한 전원도 필요 없다는 장점을 갖고 있다. 연구진은 실제로 생쥐의 청력을 손상시킨 뒤 이번 장치를 장착해 실험한 결과 청력 복원에 도움이 되는 것을 확인했다. 최 교수는 “이번 연구는 배터리와 복잡한 전기신호 처리회로가 필요 없는 인공달팽이관을 만들 수 있는 핵심기술로, 고도 난청 환자가 정상인과 같은 청력을 가질 수 있도록 도와줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

뇌 과학 연구에서 피할 수 없는 것이 바로 생쥐나 원숭이 같은 살아 있는 실험동물의 뇌 활동을 관찰하는 것이다. 잔인한 듯하지만 뇌에 약물을 주입하거나 전기 자극을 주면서 실시간으로 뇌의 움직임을 관찰하는 게 가능하다면 뇌과학의 발전 속도는 좀 더 빨라질 수 있을 것이다. 국내 연구진이 동물에게 부작용을 일으키지 않고 안정적인 상태에서 장기간 다양한 실험을 할 수 있는 혁신적인 기술을 개발해 주목받고 있다. 기초과학연구원(IBS) 뇌과학이미징연구단 김성기 단장(성균관대 교수) 연구진은 살아 있는 동물의 뇌를 관찰하면서 약물 주입이나 전극 삽입 같은 실험을 동시에 할 수 있는 ‘두개골 소프트 윈도’ 개발에 성공했다. 이번 연구 성과는 기초과학 및 의학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 10일자에 실렸다. 동물에게 뇌는 가장 중요한 기관이기 때문에 두껍고 단단한 뼈로 둘러싸여 있다. 뇌를 관찰하려면 수술로 두개골에 구멍을 만들어 뼈를 대신할 투명 창문으로 메우는데, 이를 ‘두개골 윈도’라고 한다. 기존의 윈도는 커버글라스라는 딱딱한 재질로 만들었기 때문에 관찰만 가능했다. 뇌 자극 같은 실험을 하려면 다시 수술을 거쳐야 한다. 재수술은 동물에게도 상당한 스트레스로 작용하기 때문에 연구 데이터에 영향을 미칠 가능성이 있다. 수술하다가 죽는 경우도 많은데, 이러면 다른 동물을 이용해 처음부터 다시 연구를 진행해야 하기 때문에 연구 결과 도출에 시간이 오래 걸린다. 소프트 윈도를 의미 있는 발전으로 여기는 까닭이다. ‘ 소프트 윈도’는 부드럽고 투명한 실리콘 물질인 ‘폴리디메틸실록산’(PDMS)을 이용했다. 소프트 윈도 수술을 한 생쥐는 깨어 있는 상태에서도 1시간 이상 혈류의 흐름을 볼 수 있다. 또 25주 이상 뇌를 관찰하고, 약물을 투입하거나 뇌파 및 신경전기신호 모니터링을 하는 것도 가능하다. 연구진은 이 기술을 현재 국내 특허로 등록했고 미국에도 특허 출원한 상태다. 김 단장은 “소프트 윈도는 실험 목적에 따라 다양한 크기로 2~3시간 만에 간단히 만들 수 있다”며 “윈도 어디에나 다양한 용도의 주사를 주입하고, 동물이 살아 있는 상태에서도 장기간 실험·관찰할 수 있다는 장점이 있다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

절단 전후 구별… 정확도 높아져 줄기세포 치료제 등 활용 기대 국내 연구진이 유전자를 편집할 수 있는 새로운 ‘가위’를 만들어 실험용 생쥐를 이용한 유전자 교정에 성공했다. 유전자나 줄기세포 치료제, 부작용 없는 항암 세포 치료제, 고부가가치 농축산물 품종 개량 등에 널리 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단 김진수 단장(서울대 화학과 교수) 등 연구진과 서울아산병원 아산생명과학연구원 이상욱·성영훈 교수 연구팀은 제4세대 ‘크리스퍼-Cpf1 유전자 가위’를 만드는 데 성공하고 생명과학 및 화학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’ 7일자에 논문 3편을 발표했다. ●유전자 가위는 생명과학 ‘마법의 지팡이’ 인류는 히포크라테스 시대부터 질병을 정복하기 위해 끊임없는 노력을 해 왔다. 1950년대 이후 분자생물학이 급속히 발전하면서 많은 질병들이 유전자 이상으로 발생한다는 것이 밝혀지고 있다. 이 때문에 과학자들은 단순히 증상을 치료하는 것이 아니라 유전자 자체를 바꿔 질병을 없애려 시도하면서 ‘유전자 치료’ 기술을 본격적으로 연구하기 시작했다. 유전자 치료는 이상이 생긴 세포에 정상 유전자를 삽입하거나 비정상적 유전자를 제거해 정상 유전자로 교체하는 형태로 시행된다. 1990년 미국에서 선천성면역결핍증 환자를 대상으로 인류 첫 유전자 치료가 시도된 뒤 암과 같은 악성 종양을 중심으로 유전자 치료 기술 개발이 활발하다. 유전자 치료 분야에서 현재 가장 주목받고 있는 기술은 ‘유전자 가위’ 기술이다. 이 기술은 화학물질로 만들어진 ‘가위’를 이용해 DNA를 자르고 붙이는 편집을 가능하게 만드는 유전체 교정 기법이다. 유전자 가위 기술은 유전병 치료뿐만 아니라 특정 병균에 강한 식물이나 동물 품종도 만들어 낼 수 있기 때문에 생명과학 분야에서는 그야말로 ‘마법 지팡이’로 통한다. 유전자 가위는 2003년 1세대인 ‘징크 핑거 뉴클레이즈’가 나온 이후 2011년 말에는 2세대 유전자 가위 ‘탈렌’, 2013년 초에는 3세대 ‘크리스퍼-Cas9 유전자 가위’ 기술이 나왔다. 특히 크리스퍼-Cas9 유전자 가위는 김 단장이 미국 연구진과 함께 개발해 낸 기술이다. 크리스퍼-Cas9 유전자 가위에서 쓰이는 Cas9은 특정 DNA 염기를 잘라내는 효소 이름이다. 이번에 새로 개발된 크리스퍼-Cpf1 가위는 Cas9 대신 Cpf1이라는 새로운 절단효소를 붙인 것이다. 사실 Cpf1은 지난해 미국 매사추세츠공과대(MIT) 펑 장 교수가 처음 발견해 학계에 보고했지만 원하는 위치에서 정확히 유전자를 자르고 붙일 수 있는지 여부는 아직까지 알려지지 않았고 유전자 가위로도 만들어지지 않은 상태였다. 이 같은 상황에서 김 단장팀은 자체 개발한 유전체 시퀀싱 기법을 사용해 크리스퍼-Cpf1 유전자 가위와 크리스퍼-Cas9의 오작동 확률을 측정한 결과 크리스퍼-Cpf1 유전자 가위가 더 정밀하다는 사실을 처음으로 밝혀냈다. 유전체 시퀀싱 기법은 유전자 가위 처리 전과 후를 한눈에 파악해 잘린 위치를 구별할 수 있는 기술이다. 특히 이번에 신형 유전자 가위의 성능이 확인됨에 따라 4세대 유전자 가위로 연구자들에게 인정받을 수 있을지 주목된다. 연구팀은 크리스퍼-Cpf1 유전자 가위를 사용해 생쥐의 면역체계에 관여하는 ‘폭슨원’(Foxn1)이라는 유전자를 교정하는 데 성공했다. 폭슨 유전자에 이상이 생기면 면역체계 교란이 생겨 각종 질병에 쉽게 걸리고 털이 자라지 않게 된다. 연구진은 크리스퍼-Cpf1 유전자 가위로 이 유전자를 교정해 정상적인 생쥐를 만든 것이다. 김 단장은 “이번에 개발된 크리스퍼-Cpf1 유전자 가위는 크리스퍼-Cas9에 비해 정확성이 높기 때문에 생명공학이나 분자의학의 여러 분야에서 널리 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. ●암 유발·면역 억제 생쥐 만들어내 이와 함께 이상욱·성영훈 교수팀은 크리스퍼-Cpf1 유전자 가위를 이용해 실험 쥐의 특정 유전자 기능을 없애는 ‘유전자 녹아웃’에도 성공했다. 연구팀은 유전자 녹아웃 기술을 이용해 암을 유발하는 생쥐와 면역이 억제된 쥐를 만들어 냈다. 암이나 파킨슨병 등 난치성 질환을 연구하기 위해서는 해당 유전자 변형 동물이 필요한데 국내 대부분의 실험실에서는 시설이나 기술 부족으로 미국이나 일본 등에서 수입해 사용해 왔다. 그렇지만 이번 이 교수팀의 연구 덕분에 한 마리에 수십만원에서 수백만원에 이르는 연구용 유전자 변형 생쥐를 국내에서 자체적으로 생산할 수 있게 됐다. 이 교수는 “생명과학 분야 연구자들의 연구비 중 적지 않은 비용이 동물 모델 수입에 쓰이는데 이번 연구 덕분에 외화 낭비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 기초 분야 연구가 산업으로 바로 연결될 수 있다는 사실을 보여줬다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

소금 중독은 뇌와 밀접한 관련이 있습니다. 미국의 듀크대 의료센터와 호주 멜버른대학교가 공동으로 수행한 연구에 따르면, 소금 중독을 지배하는 중추는 뇌의 시상하부입니다. 시상하부란, 뇌간 바로 아래 붙어 있는 콩알만 한 조직입니다. 내장 근육이나 혈관처럼 사람의 의지대로 움직일 수 없는 근육은 자율신경이나 호르몬을 통해 조절하는데, 바로 이 조절 역할을 담당하는 기관이지요.연구팀은 동물실험에서 소금 섭취 전후의 시상하부 변화를 집중적으로 관찰했습니다. 그랬더니 소금을 섭취하기 직전에 시상하부의 신경세포가 크게 늘어난 사실을 확인했습니다. 연구팀은 “이같은 변화는 흥분상태가 될 때 나타나는 현상으로, 시상하부에서 욕구를 조절하고 있음을 나타낸다”면서 “이는 마약을 복용할 때 나타나는 현상과 일치하며, 소금이 중독성을 갖고 있음을 보여주는 증거”라고 설명했습니다.　아시다시피 시상하부가 관장하는 도파민은 우울증이나 조울증과 밀접한 신경전달물질입니다. 도파민은 많이 분비되면 조증, 적게 분비되면 우울증을 유발하는데, 마약이나 담배를 피울 때 느끼는 쾌감은 바로 이 도파민의 분비가 촉진되어서 나타난 결과입니다. 그런데 이 도파민 분비가 소금 섭취와도 밀접한 상관성을 가진 것으로 확인됐습니다. 생쥐에게 도파민 차단제를 투여하자 소금을 갈망하는 욕구가 감소한 것입니다. 결국 사람들이 입맛에 길들여진 소금 섭취량을 줄이기가 어려운 것은 담배를 끊기 어렵거나, 마약에서 벗어나기 어려운 것과 똑같은 생리 기전에서 비롯된다는 것입니다.　사람이 짠 맛에 중독된다는 사실은 이로써 입증이 되었는데, 경로를 설명하면 이렇습니다. 짠 음식을 먹으면 미주신경과 척수신경이 이 사실을 뇌에 알립니다. 그 속도가 얼마나 빠르냐 하면 음식이 위에 들어가기도 전에 짠 음식이 들어온다는 사실을 뇌가 알아차립니다. 그러면 뇌의 시상하부에 있는 중독중추에서 쾌락감과 함께 기호 충족반응이 나타납니다. 이 때문에 뇌는 짠 맛의 효용을 기억하며,짠맛에 대한 기대감을 증폭시켜 반복적으로 짠 음식을 찾게 만드는 것이지요.　　●소금과의 전쟁　쉽게 ‘전쟁’이라는 극단적인 용어를 써서 나트륨 섭취량을 줄이자고 하지만, 쉬운 일이 아닙니다. 삼겹살에 등심·안심은 물론이고, 젖갈류와 김치, 깎두기 등 염장 저장식품이 없는 한식 식단은 상상하기 어렵습니다. 시중에서 먹는 양식도 사실은 햄, 베이컨에 스테이크까지 소금 범벅입니다. 중식이라고 다를까요? 싱거운 짬뽕과 짜장면을 만든다면 그 집은 아마 매출이 확 떨어져 곧 망할 지도 모릅니다. 　물론, 필자도 나트륨 섭취량을 줄이려고 노력하고는 있습니다. 하지만 이내 묵은 습관에 빠지고 맙니다. 소금을 적게 넣으면 금방 입맛으로 느껴져 ‘이집 음식이 왜 이래? 주방장 바뀌었나?’ 하는 생각이 들고, 조리된 음식에 간을 더해 먹기도 예사입니다. 그렇게 먹고 나면 으레 물을 켜지만, 맛있게 먹었다고 생각합니다. 어떤 중국음식점은 덜 짜게 하는 대신 음식을 너무 달게 만들기도 하더군요. 소금 피하려고 설탕을 먹게 하는 건 넌센스인데, 어떻게든 좀 덜 짜게 먹으려는 노력이라면 이해는 됩니다.　알아보니, 우리나라와 중국, 일본을 비롯한 동남아 벨트가 세계에서 나트륨 섭취량이 가장 많더군요. 음식을 소금으로 간해서 먹는 이른바 염장문화권이지요. 그러나 서양인들의 짠 맛 식성도 간단치 않습니다. 미주나 유럽에 가서 음식을 먹어보면 너무 짜서 ‘허걱’ 할 때가 종종 있습니다. 그들 역시 소금이라는 보존재를 이용해 음식을 보존하고 만들었으니 큰 틀에서 보면 우리와 별반 다르지 않습니다.　하지만, 그들이 우리와 크게 다른 점이 있습니다. 그들은 나트륨 과다 섭취의 폐해를 우리보다 먼저 간파하고, 이를 줄이기 위해 전방위적으로 노력하고 있고, 성과도 뚜렷하다는 점입니다. 　●부러운 핀란드의 성공 사례　김성권 교수를 통해 파악한 핀란드의 성공 사례는 좋은 귀감이 될 듯 합니다. 핀란드인들은 예전 바이킹의 후손들입니다. 생존을 위해 바다를 지배했고, 그래서 항해에 능숙한데, 항해를 위해서는 배의 식품창고에 상하지 않게 소금으로 간을 한 식품을 잔뜩 실고 떠나야 합니다. 그 나라 사람들 역시 우리처럼 짠 맛에 길들여지지 않을 수가 없었겠지요.　그러다보니 문제가 생길 수밖에 없었습니다. 1970년대의 핀란드 남성 중 심장질환으로 인한 사망자는 인구 10만명당 358명으로 세계에서 가장 많은 그룹에 속했습니다. 또 국민의 절반이 고혈압 환자였습니다. 이런 문제를 심각하게 인식한 핀란드 정부는 1970년대 중반부터 대대적인 나트륨 섭취량 줄이기에 나섭니다. 가공식품에 반드시 나트륨 함량을 표시하도록 했고, 국민들에게는 나트륨 함량이 무었을 의미하는 지를 지속적으로 설명하고 이해를 구했습니다. 그런 활동을 이제 막 시작한 우리보다는 30∼40년이나 빠른 셈이지요.　그 결과, 불과 40년 만에 그 나라 사람들의 나트륨 섭취량이 40%나 줄었습니다. 1979년 핀란드 성인 남성의 나트륨 섭취량은 5160mg이던 것이 2012년에는 3200mg으로, 여성은 4160mg에서 2400mg으로 줄었습니다. 　당연히 국민들의 건강지표도 개선됐습니다. 1970년대에 10만명 당 368명이던 심장질환 사망자수가 2012년에는 89명으로 떨어졌고, 153/92mmHg이던 여성들의 평균 혈압은 127/79mmHg로 좋아졌습니다. 이 수치를 국내 의사들이 봤다면 “위험한 상태입니다. 당장 투약을 하고, 식생활 개선과 운동을 실천해야 합니다”라고 했을 법한 상태에서 “걱정하지 않아도 좋습니다. 약은 필요없고, 더 이상 혈압이 오르지 않도록 주기적으로 관찰만 하면 되겠습니다” 하는 수준으로 바뀐 것이니 국민건강의 관점에서는 상전벽해라고 할만큼 성공을 거둔 것입니다.　우리는 이제 시작입니다. 많이 늦었지요. 이 단계에서 개개인의 나트륨 섭취량을 줄이라고 말하는 것은 자칫 중언부언이 될 것 같아 생략합니다. 대부분은 ‘그래야 한다’고 알고 있으니까요. 대신 아직도 미온적인 정부의 대처에 대해 지적을 하고자 합니다.　정부도 핀란드의 성공 사례를 잘 알고 있을 것입니다. 우리의 문제를 알고 난 뒤 수많은 해외 사례를 참고했을 테니까요. 그렇다면 정책의 1차적인 방향이 무엇이어야 하는 지도 당연히 꿰고 있을 것입니다.　필자나 주변의 많은 보통 사람들 사례가 증명하 듯 단순하게 국민들의 식탁만 겨냥해서는 되는 일이 아닙니다. 앞서 지적했듯이 일반인들이 섭취하는 과잉 나트륨의 상당량은 집밖에서 얻으니까요. 이를 입증하는 조사 결과도 많습니다.그렇다면 정책의 1차 타겟은 당연히 식품산업계와 음식점이 되어야 합니다.　지금처럼 기업의 요구대로 나트륨 함량을 표기만 하는 소극적인 방법에서 벗어나 품목별로 함유 기준치를 엄격하게 정해주는 건 어떨까요? 그 기준치 안에서 함유량의 과다를 업체 임의로 하도록 하되 소비자들이 함량을 보고 선택하도록 하자는 것이지요. 음식점도 마찬가지입니다. 그렇게 해야 정책의 효과가 확실하게 드러날 것입니다.　미국이 최근 유통되는 모든 가공식품에 중성지방 함량을 표기하도록 하자 의사 등 많은 전문가들이 당연하다면서도 실소를 금치 못했습니다. 그걸 이제야 알았느냐는 뜻이지요. 미국이 그걸 몰랐을 리가 없습니다. 단, 기업이 극구 반대를 하니 눈치를 보다가 뒤늦게 그렇게 하기로 한 것입니다.　짠 맛의 중독에서 벗어나려면 모든 정책이 실기를 해서도 안 되고, 권장에 그쳐서도 안 됩니다. 지금이 1950∼1960년대식 계몽만으로 되던 때가 아니거든요. 수많은 우리나라의 고혈압 환자와 콩팥병 환자, 그리고 심장질환자들이 사실은 미온적인 정책의 피해자일 수도 있고, 잠재적인 환자들도 많은데, 언제까지 기업 사정만 고려하고, 업소 민원만 고민할 것입니까.　또, 안정적인 저나트륨 사회가 되면 더 많은 국민들이 안심하고 식재료 사 쓰고, 밖에서 맘놓고 외식을 할테니 기업이나 음식점에 꼭 해가 되는 일만도 아닙니다. 국민 건강과 국가가 부담해야 하는 사회적 비용을 고려하면 그 길은 가지 않을 수 없는 외길이지요.　끝으로, 핀란드인들이 주식으로 삼는 호밀빵의 소금 함량의 변화를 살펴보겟습니다. 우리 정책입안자들이 참고할만 합니다.　1978년 이전의 호밀빵 염도는 2.0%가 넘었습니다. 그러나 정부가 식품산업계의 협조를 구해 본격적으로 소금 덜 먹기 운동을 편 결과, 1980년대에는 1.8%, 1990년대에는 1.5%로 떨어뜨리는데 성공했습니다. 핀란드에서는 지금 염도 0.7%의 초저염 호밀빵이 잘 팔리고 있으며, 무염빵도 많답니다. 그런 빵을 핀란드에서는 대부분 업소에서 만들어 공급합니다. 우리의 짜디 짠 밥상을 생각하면 꿈만 같은 일이지만, 엄연한 현실입니다.　jeshim@seoul.co.kr

여러 파장 빛으로 뉴런 자극 손상없이 신경세포 활동 조절 “인간의 뇌는 우리가 알고 있는 우주에서 가장 복잡한 세계다. 그런 복잡함 때문에 단순한 모델은 비현실적인 것이 되고 정확한 모델은 이해할 수 없게 된다.”(미국 듀크대 인지과학자 스콧 휴텔) 과학의 발달로 가장 작은 미립자의 세계에서 끝을 상상할 수 없는 광대한 우주까지 비밀이 속속 풀리고 있지만 여전히 과학계에 미스터리로 남아 있는 부분이 있다. 바로 ‘뇌’다. 뇌의 각 부분이 어떤 일을 하는지, 기억은 어떻게 이뤄지는지, 뇌질환은 어떻게 발생하는지 등 뇌의 비밀을 풀어내려는 뇌 과학자들에게 빛을 이용해 신경세포를 선택적으로 작동시킬 수 있는 ‘광유전학’이라는 새로운 도구가 주어졌다. 광유전학(optpgenetics)은 빛(opto)과 유전학(genetics)을 결합한 용어로, 뇌 신경세포를 빛에 반응할 수 있도록 유전적으로 조작해 세포의 생리를 연구하는 학문이다. 신경세포 중에 빛에 반응할 수 있는 광반응성 단백질이 발견되면서 시작됐다. 광유전학이 주목받는 이유는 ‘100세 시대’라 불릴 정도로 인간의 수명이 늘어나면서 뇌질환, 신경질환을 앓는 사람들이 함께 늘고 그에 따른 사회적, 경제적 손실이 커지고 있기 때문이다. 더군다나 기존에는 뇌를 연구하거나 치료하기 위해서는 외과수술을 통해 뇌의 일부분에 손상을 주거나 뇌에 칩을 심어 전기적 자극을 주는 등의 침습적 방식밖에 없었다. 광유전학은 신경세포를 손상시키지 않고도 정교하게 뇌 기능을 알아낼 수 있을 뿐만 아니라 뇌 신경 활동을 조절할 수 있다는 장점까지 갖추고 있다. 신경세포인 뉴런은 컴퓨터처럼 전기신호로 정보를 주고받는다. 막전위(膜電位)라고 부르는 세포 안팎의 전압 차로 생긴 전류가 뉴런을 자극하면 이웃한 뉴런에 신경전달물질을 내뿜어 정보를 전달하는 방식이다. 뉴런에 인위적인 전기 자극을 준다면 뇌 신경 회로를 마음대로 조정할 수도 있게 된다는 말이다. 광유전학은 서로 다른 파장의 빛으로 여러 신경세포의 활동을 조정할 수 있다는 것을 전제로 하고 있다. 2005년 미국 스탠퍼드대 연구진이 녹조류에서 추출한 ‘채널로돕신’이라는 단백질을 포유류의 신경세포에 심은 뒤 빛을 쬐이자 뉴런이 활성화되는 것을 확인한 것이 광유전학 연구의 시작이었다. 이후 생물학자들은 초파리와 꼬마선충, 생쥐 등을 이용해 광유전학 연구를 진행했다. 초파리는 광유전학 초창기에 시도된 동물이다. 과학자들이 유전자를 변형시켜 초파리에게 빛으로 작동하는 이온채널 단백질이 나타나도록 한 뒤 355㎚(나노미터) 파장의 레이저를 쏘자 초파리의 활동이 과다하게 활발해졌다. 빛이 초파리의 중추신경에 발현된 이온채널을 활성화시켜 통제할 수 없을 정도의 엄청난 전기신호들을 발생시켰기 때문이다. 광유전학 연구에서 가장 많이 쓰이는 동물은 ‘예쁜꼬마선충’이다. 성충의 몸길이도 1㎜에 불과한 이 선형동물은 생체 구조가 단순하고 수명이 3주에 불과하지만 유전자 조작이 쉽고 포유동물과 유사한 유전자들을 갖추고 있어 신경과학이나 노화 연구에 많이 활용된다. 생물학자들은 광유전자인 채널로돕신을 꼬마선충의 촉각신경세포에서 발현시킨 뒤 빛을 쬐여 주면 다양한 행동을 조정할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 이런 광유전학 기술을 이용하면 알츠하이머, 파킨슨 질환 같은 퇴행성 뇌질환, 우울증, 불면증, 강박증, 간질, 외상후스트레스장애(PTSD), 불안장애, 기억상실, 거식증 같은 정신질환의 원인과 치료법 개발, 암세포 및 암신호전달 연구 등에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 그렇지만 광유전학을 실제 사람의 치료에 적용하기 위해서는 빛에 반응하는 단백질이나 유전자를 원하는 신경세포까지 전달하는 기술과 두개골 속 깊숙한 곳에 위치한 신경세포를 빛으로 효과적으로 자극하는 방법을 찾아야 하는 두 가지의 숙제가 남아 있다. 이를 위해서는 뉴런과 뉴런이 어떻게 연결돼 있는지를 보여주는 정밀한 ‘뇌지도’가 필요하다. 한국과학기술연구원(KIST) 관계자는 “광유전학은 최근 뇌과학 분야에서 가장 빠르게 발전하고 있는 분야”라며 “광유전학 기술의 바탕이 되는 정밀한 뇌지도는 인간의 뇌 연구에 새로운 지평을 열어줄 수 있을 뿐만 아니라 새로운 형태의 인공지능과 로봇 시스템 개발에도 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

쥐에 하루 9시간씩 2년간 실험 휴대전화를 많이 사용하면 전자파로 인해 암이 생길 수 있다는 생각은 지금까지 과학적 근거가 없는 속설로 취급됐다. 그러나 “그렇지 않을 수 있다”는 분석 결과가 최근 미국 정부기관이 실시한 대규모 연구에서 나왔다. 미국 보건복지부 산하 국립독성프로그램(NTP)은 지난 27일 생물학 분야 공개 학술 데이터베이스 ‘bioRxiv’에 “휴대전화 전자파에 노출된 수컷 쥐에게서 뇌종양과 심장종양이 발견됐다”는 예비 분석 결과를 발표했다. 연구진은 집쥐(rat)와 생쥐(mouse) 90마리를 성별로 나눠 유럽에서 사용하는 시분할다중접속(GSM)과 미국과 우리나라 등에서 쓰는 코드분할다중접속(CDMA) 방식을 적용한 900㎒(메가헤르츠)의 전자파에 각각 노출시켰다. 연구진은 생쥐는 10분 노출에 10분 휴식 방식으로 하루 9시간씩 2년 동안 실험했다. 그 결과 전자파에 노출된 일부 쥐에게서 뇌종양의 일종인 악성 신경아교종이 발생했고 심장에서는 신경초종이 발견됐다. 수컷 쥐의 경우 GSM 방식에 노출된 수컷과 CDMA 방식에 노출된 수컷 모두 동일하게 3.3%의 비율로 악성 뇌 신경아교종이 나타났다. 암컷 쥐에서는 각각 1.1%, 2.2%가 발병했다. 그러나 전자파에 노출되지 않은 쥐에게서는 종양이 확인되지 않았다. 또 GSM 방식에 노출된 수컷 쥐 중 2%에서 심장 신경초종이 발병했다. CDMA 방식에 노출된 수컷 쥐는 이보다 3배가 많은 6.6%에서 심장 신경초종이 발생한 것으로 확인됐다. 반면 암컷 쥐와 전자파에 노출되지 않은 생쥐에게서는 종양이 나타나지 않았다. NTP 차장이자 생물통계학자인 크리스토퍼 포티어 박사는 “이번 연구는 예비 연구 결과이기는 하지만 휴대전화의 안전성에 대해 주의를 환기시키기에는 충분하다”고 설명했다. 반면 일부 과학자는 “설치류를 대상으로 한 연구 결과를 사람에게 적용하는 데는 한계가 있고 수컷과 암컷의 발병 차이를 설명하지 못하는 등 정확한 생물학적 메커니즘이 제시되지 않았다”고 비판했다. 세계적인 과학저널 ‘사이언스’에 따르면 이번 연구의 최종 분석 보고서는 2017년에 발표될 예정인 것으로 알려졌다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

페니실린의 등장을 계기로 항생제는 현대의학의 혁신을 가져온 약물이다. 그렇지만 항생제를 잘못 사용하거나 남용하면 유해균뿐만 아니라 건강을 유지하는데 필요한 각종 유익한 균까지 함께 죽이는 경우도 많다. 전 세계적으로도 항생제의 오남용으로 항생제가 듣지 않는 슈퍼 박테리아가 등장하기도 했다. 이런 상황에서 국제 공동연구진이 항생제가 장내 미생물뿐만 아니라 뇌세포의 성장까지 막는다는 충격적인 연구결과를 내놨다. 독일 베를린 샤리테 의과대, 마그데부르크, 막스델브뤽 분자의학센터, 미국 러너연구소, 에모리대 의대, 국립보건원(NIH) 산하 알레르기 및 전염병연구소(NIAID) 공동연구진은 항생제가 해마부위의 뇌세포 성장을 막는다는 연구결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 20일자에 발표했다. 해마는 기억과 학습에 관여하는 뇌 부위이다. 연구진은 어린 생쥐에게 세균을 주입한 뒤 두 그룹으로 나눠 한쪽 그룹에는 항생제를 이용해 치료하고 다른 한쪽 그룹에는 항생물질이 포함되지 않은 치료제를 먹도록 했다. 그 결과, 항생제로 치료받은 생쥐는 장 속 유익한 세균도 사라지고 기억력이 현저하게 나빠졌다는 것을 발견했다. 막스델브뤽 분자의학센터의 수잔느 볼프 박사는 26일 “이번 연구를 통해 오랫동안 항생제를 투여할 경우 기억력 감퇴나 치매 등의 뇌기능 장애가 올 수 있다는 사실을 알게 됐다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

다윈의 ‘적자생존 이론’ 방증 어휴 힘들다. 좀 쉬었다 가야겠어. 5월 초밖에 안 됐는데 벌써 이렇게 더워서야 원.안녕? 날 좀 소개할게. 난 몸길이 16㎜에 몸색깔은 검은색이고 편평하고 타원형의 늘씬한 몸매를 갖고 있지. 날 모르겠다고? 난 딱정벌레목 풍뎅이과에 속하는 쇠똥구리야. 우리 활동 시기는 늦봄부터 가을까지라지만 6~7월에 가장 많이 볼 수 있지. 이름에서도 알 수 있듯이 소나 말, 낙타 그리고 사람의 똥을 먹고 살지. 우리는 모든 영양분을 똥에서 얻지. 심지어 수분까지도 말야. 우리는 똥을 둥글게 빚어서 땅속의 굴에 밀어넣고 거기에서 알을 낳아. 알에서 태어난 애벌레들이 태어나자마자 똥에서 바로 영양분을 얻을 수 있도록 말이야. 우리의 생태에 대해서는 프랑스 곤충학자 파브르 선생님이 쓴 ‘곤충기’에 아주 자세히 나와 있어. 똥을 만진다고 하니 지저분하게 느껴지겠지만 우린 고대 이집트 신화에도 등장해. 이집트 사람들은 우리가 똥을 굴리고 가는 모습을 보고 태양신 ‘라’가 태양을 움직이는 모습을 떠올렸대. 그래서 라의 분신인 또 다른 신 ‘케프리’는 우리의 모습을 하고 있지. 또 우리가 똥 속에 알을 낳는 모습은 부활을 상징한다나 뭐라나. 그래서 고대 이집트 사람들은 무덤 속에 쇠똥구리 모양 장신구를 넣어 부활을 기원하기도 했다지. 내가 주로 사는 지역은 한국과 중국 등 동아시아와 유럽 등이지만 내 먼 친척 쇠똥구리들까지 다 포함시킨다면 사막과 초원, 숲 등 남극을 뺀 모든 대륙에서 살고 있어. 한국에도 다양한 종류의 쇠똥구리들이 살고 있었는데 언제부턴가 점점 개체 수가 줄기 시작해 2012년 5월 31일에는 환경부가 ‘멸종 위기동물 2급’으로 지정했어. 그런데 최근에 우리에 관한 재미있는 논문 하나가 나왔더군. 체코 팰라키대 동물학과, 호주 커먼웰스 과학기술연구회 소속 국립곤충박물관, 퀸스랜드공대(QUT) 지구환경생물과학대 공동연구팀이 자연과학분야 국제학술지 ‘플로스 원’(PLOS One) 4일자에 발표한 연구 결과였어. 이 사람들은 ‘공룡과 함께 살았던 쇠똥구리들이 어떻게 대멸종에서 살아남을 수 있었을까’에 대한 궁금증을 풀기 위해 쇠똥구리 화석과 현재 살아남아 있는 쇠똥구리와 친척인 풍뎅이들 450여종의 DNA를 분석했더라구. 그 결과 우리가 지구상에 나타난 것은 최소한 1억 1500만년 전으로 이전까지 알려진 것보다 3000만년이나 더 오래됐대. 당시 지구를 지배하던 동물들은 2억 3000만년 전인 중생대 트라이아스기 말에 나타난 공룡들이었지. 당연히 우리의 먹이도 공룡의 똥이었지. 지금이야 주로 포유류의 똥이 주식이지만, 우리가 막 탄생했을 때 포유류는 생쥐보다도 작은 크기였어. 그러니 그들의 똥 역시 건조하고 콩알만 해서 우리의 먹이로는 적절치 않았어. 그런데 갑자기 우리에게 먹거리를 제공하던 공룡들이 사라진 거야. 공룡의 똥만을 먹으며 편식을 했던 동료들은 공룡과 함께 사라지고 다른 동물들의 똥도 먹었던 쇠똥구리들만 살아남은 거지. 말 그대로 ‘적자생존’에 성공한 종류들만 지금까지 살아남게 된 거야. 1억년 이상 살아온 우리도 요즘은 정말 힘들어. 지구 온난화에다 농약과 항생제 등으로 인한 환경오염 때문에 우리가 먹을 수 있는 게 점점 줄고 있어서 우리도 곧 먼 옛날 공룡들처럼 모두 사라지는 것이 아닐까 걱정이 돼 잠도 오지 않아. 제발 사람들과 함께 오랫동안 살 수 있도록 노력해 줘. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

　국내 연구진이 줄기세포를 이용한 방광암 치료 가능성을 동물실험으로 확인했다. 이홍준(사진) 중앙대병원 의생명연구원 교수, 지병훈 비뇨기과 교수팀은 ‘카르복실 에스터레이즈’(carboxyl esterase)라는 자살 유전자를 탑재한 인간 신경줄기세포를 활용해 새로운 방광암 치료제를 개발했다고 3일 밝혔다. 연구팀에 따르면 새로운 줄기세포 방광암 치료제를 방광암 세포를 가진 생쥐에 주사한 뒤 CPT-11(irinotecan)이라는 전구약을 투여한 결과, 방광암 종양이 83%까지 축소됐다. 　이 교수는 “CPT-11은 단일 제제로는 방광암 치료에 큰 효과가 없지만 신경줄기세포에서 카르복실 에스터레이즈(자살유전자)의 단백질이 분비되면, 이 단백질이 CPT-11을 항암제인 SN-38로 전환시킨다”며 “전환된 항암제는 방광암 세포를 공격해 사멸시키는 것으로 확인됐다”고 말했다. 또 “특히 줄기세포 배양 시 분비되는 자살유전자 단백질만으로도 항암효과가 탁월하고 안전성에도 문제가 없었다”며 “앞으로 방광암 치료에 있어 새로운 치료제로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 덧붙였다. 이번 논문은 지난달 미국의 암 전문 국제학술지인 ‘분자암치료’(Molecular Cancer Therapeutics) 온라인판에 실렸다. 　방광암은 전체 남성 암 중에서 9번째로 많이 발생하는 암이다. 대부분의 방광암 환자들은 종양 세포가 근육까지 침투하지 않은 ‘비근침윤성 방광암’이다. 비근침윤성 방광암은 근침윤성 방광암과 비교해 치료와 예후는 좋지만 70% 정도가 재발을 경험하는 것으로 알려졌다. 　정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

소의 간·생선·콩·밤·잣에 포함 비타민 B3가 포함된 비타민 영양제를 섭취하면 노화를 지연시킬 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 스위스 로잔공대, 브라질 캄피나스대, 캐나다 오타와대 등 국제 공동연구팀은 비타민 B3로 분화되기 이전 물질인 ‘니코틴아마이드 리보사이드’(NR)가 세포 속 발전소 역할을 하는 미토콘드리아를 재생시켜 노화를 늦추는 효과가 있다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 4월 28일자에 실렸다. 비타민은 적은 양으로 신체 기능을 조절하지만 체내에서는 거의 합성되지 않기 때문에 외부에서 섭취해야 하는데 음식만으로 보충하기엔 충분하지 않다. 비타민 B3는 신경전달 물질을 만들어 내고 피부 수분을 유지시키며 혈중콜레스테롤 수치를 낮추는 등 에너지대사와 체내 산화환원 작용에 관여하는 영양소다. 소의 간이나 생선, 콩, 밤, 은행, 잣, 호두 등에 포함돼 있다. 비타민 B3가 부족하면 피부염, 구내염 등이 자주 생기고 심할 경우 위염, 고지혈증뿐만 아니라 불면증, 기억상실증, 치매 등 뇌질환이 나타나기도 하는 것으로 연구돼 있다. 연구진은 노년에 해당하는 생후 2년 된 생쥐를 두 그룹으로 나눠 A그룹에는 일반 식단과 함께 NR을 주입하고 B그룹에는 NR을 뺀 일반 식단만 제공했다. 2개월 후 근육세포와 간, 신장세포를 추출해 분석한 결과 A그룹은 세포 노화가 사실상 멈췄고 상처가 난 뒤 치유 속도도 B그룹보다 빨랐다. 연구팀은 NR이 미토콘드리아 기능과 연관된 단백질을 활성화해 생체의 퇴행 현상을 막아 준 것으로 분석했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

요즘 아이들은 위생과 청결을 이유로 많은 항균제품을 사용하고 있음에도 아토피나 천식 등 알레르기성 질환을 앓는 비율이 점점 늘고 있다. 이 때문에 할아버지나 할머니들은 ‘옛날에는 흙을 집어 먹어도 건강하게 자랐는데’라는 말을 하곤 한다. 이른바 ‘청결의 역습’이다. 청결의 역습은 실험용 동물에도 적용된다는 연구결과가 나왔다. 미국 미네소타대 미생물학 및 면역학과, 보스턴 아동병원, 클리블랜드 케이스 웨스턴 리저브대 병리학과 공동연구팀은 생물학 및 의학연구실에서 실험용 생쥐를 이용해 개발한 신약물질이 정작 사람을 대상으로 한 임상시험을 통과하지 못하는 이유가 ‘지나치게 청결한 상태’이기 때문이라는 연구결과를 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 20일자에 발표했다. 연구팀은 신약 개발 등에 활용되는 실험용 생쥐가 세균이 거의 없는 멸균상태에 가까운 청정환경에서 사육되고 실험되기 때문에 각종 오염물질에 노출된 사람에게는 맞지 않아 임상시험을 통과하지 못한다고 설명했다. 신약개발 성공률을 높이기 위해서는 엄격하게 통제된 실험실 환경에서 키운 생쥐가 아닌 사람과 비슷하게 일상적인 환경에서 자란 ‘더러운 생쥐’(dirty mice)를 활용하는 것이 필요하다는 것이다. 스티븐 제임슨 미네소타대 교수는 22일 “면역학을 비롯한 많은 생물학 연구과정에서 감염증 발생에 대한 새로운 개념을 정립해 각종 암이나 감염병 치료를 위한 신약, 백신 개발에 적용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2014년 10월 가수 신해철씨가 많은 팬의 안타까움을 뒤로한 채 숨을 거뒀다. 위장관유착박리 수술을 받고 발생한 복막염에 따른 패혈증 때문이었다. 신씨처럼 매년 전 세계에서 거의 2000만명이 패혈증으로 목숨을 잃고 있는 상황에 국내 연구진이 패혈증 치료 물질을 개발해 주목받고 있다. 기초과학연구원(IBS) 혈관연구단 고규영(카이스트 의과학대학원 교수) 단장팀은 혈관 손상을 막고 혈관을 강화해 패혈증을 치료할 수 있는 표적치료제 ‘앱타’를 개발했다고 20일 밝혔다. 이번 연구 성과는 기초 및 임상의학 분야 국제학술지 ‘사이언스 중개의학’ 21일자에 실렸다. 세균·박테리아·바이러스 감염, 사고나 외상에 의한 조직 손상으로 발생하는 패혈증은 40~60%의 치사율을 보이는 무서운 질환이다. 그러나 지금까지 나온 치료제는 패혈증을 직접 대상으로 하는 것이 아니라 면역반응을 억제하거나 혈액응고를 막아 증상을 완화하는 수준에 머물러 왔다. 연구팀은 패혈증에 걸리면 혈관이 손상되고 결국 파괴된다는 데 착안, 혈관장벽인 ‘혈관내피세포’에 주목했다. 그 결과 패혈증에 걸리면 혈관내피세포의 지지력이 깨져 혈액과 염증세포가 혈관 밖으로 누출되면서 증상이 악화된다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 실험용 생쥐에 패혈증을 일으킨 뒤 3개 그룹으로 나눠 실험을 했다. 1개 그룹은 아무런 조치를 취하지 않고, 1개 그룹은 앱타만 투여했으며, 다른 그룹은 앱타와 항생제를 함께 투여했다. 80시간 뒤 아무 조치를 취하지 않은 그룹은 모두 사망했다. 앱타만 투여하면 생존율이 30% 정도로 높아졌고, 앱타와 항생제를 함께 투여하면 생존율이 70% 가까이로 늘어난다는 것을 확인했다. 고 단장은 “사람을 대상으로 한 임상시험만 통과하면 다양하게 활용될 수 있을 것”이라며 “메르스(중동호흡기증후군)나 에볼라 같은 신종 감염병으로 인한 사망도 결국 패혈증이 원인이 되는 만큼 앱타와 항생제를 병행 사용하면 감염병으로 인한 사망률이 획기적으로 낮아질 것으로 기대된다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

만물이 소생하는 봄이라고 해서 모든 사람이 한결같이 반기는 것만은 아니다. 꽃가루 알레르기가 심한 사람들은 봄맞이가 힘들 수밖에 없다. 우리나라 알레르기 비염 환자 10명 중 3명이 꽃가루에 민감하게 반응한다는 연구 결과도 있다. 국내 연구진이 청국장 성분이 봄철 꽃가루는 물론 아토피 피부염, 천식 등 알레르기 반응을 막는 데 도움이 된다는 반가운 연구 결과를 발표했다. 세종대 바이오융합공학과 홍석만 교수팀은 청국장에 포함된 ‘폴리감마글루탐산’이라는 물질이 꽃가루나 아토피 피부염 등으로 인한 알레르기 반응을 막아 준다는 사실을 발견하고, 미국 공공과학도서관이 발행하는 자연과학분야 국제학술지 ‘플로스 원’ 최신호에 발표했다. 콩이나 볏짚에 붙어 있는 ‘바실러스 서브틸리스’(고초균)가 작용해 발효시키는 청국장은 담근 뒤 여섯 달 이상 걸려야 먹을 수 있는 된장과는 달리 2~3일이면 만들 수 있다는 장점까지 가진 전통 발효식품이다. 폴리감마글루탐산은 청국장이나 일본식 된장인 낫토를 만드는 과정에서 생기는 끈끈한 점액성 물질이다. 그동안 폴리감마글루탐산이 면역반응을 증가시켜 아토피 피부염, 천식 같은 알레르기 질환뿐만 아니라 항암효과가 있다는 것은 알려져 있지만 구체적인 메커니즘이 밝혀진 것은 처음이다. 연구팀은 청국장에서 추출한 폴리감마글루탐산을 생쥐에게 주사하자 16시간 후 알레르기를 일으키는 ‘호염구’의 숫자가 절반 이하로 줄어든 것을 확인했다. 호염구는 체내 면역세포의 일종이지만 꽃가루 등 외부 자극으로 인한 오작동으로 자가면역반응을 일으켜 가려움증이나 재채기 등 알레르기를 유발시키는 것으로 알려져 있다. 그런데 폴리감마글루탐산이 면역조절세포의 일종인 ‘자연살해 T세포’를 활성화시켜 호염구를 죽여 알레르기 반응이 일어나지 못하도록 막는다는 것이다. 홍 교수는 “청국장 속 폴리감마글루탐산의 항알레르기 조절 반응을 활용한다면 졸음이나 위장장애 등 기존 치료제가 갖고 있는 단점 없이 다양한 알레르기 질환을 예방하고 억제할 수 있게 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

신체에 아무런 이상이 없음에도 극심한 통증에 시달리는 사람이 있다. 특히 급성이 아닌 6개월 이상 지속되는 만성통증은 불면증, 식욕 저하 등 일상생활을 어렵게 만들고 심할 경우 자살을 시도할 정도로 고통스러운 난치성 질환이다. 경희대 한의대 김선광 교수, 서울대 의대 김상정 교수, 일본 국립생리학연구소 나베쿠라 준이치 교수, 야마나시대 고이즈미 슈이치 교수 등 국제공동연구진은 ‘만성통증’이라 불리는 신경병증성 통증이 신경의 시냅스 회로가 엉키면서 발생한다는 사실을 세계 최초로 발견했다. 연구진은 뇌세포와 시냅스를 고해상도로 정밀하게 촬영할 수 있는 ‘생체 내 다광자 이미징’ 기술로 말초신경을 손상시킨 생쥐의 뇌를 관찰했다. 그 결과 신경시냅스 회로 변화가 만성통증을 만들어 낸다는 사실을 밝혀냈다. 말초신경이 손상되면 대뇌 신경계를 유지시켜 주는 별 모양의 아교세포에서 ‘트롬보스폰딘-1’이라는 물질을 분비해 신경시냅스 회로를 다시 만드는 데 이 과정에 문제가 생겨 비정상적인 시냅스 회로가 형성되면서 살짝만 닿아도 엄청난 고통을 느끼는 만성통증 상태가 된다는 것이다. 김선광 교수는 14일 “이번 연구 결과는 ‘생체 내 다광자 이미징’이라는 새로운 기술로 뇌의 변화를 직접 관찰해 만성통증의 원인을 밝혀낸 것”이라며 “만성통증의 진단과 예방, 치료 기술 개발에 도움을 주게 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

쫓고 쫓기는 고양이와 쥐의 모습을 그린 만화영화 ‘톰과 제리’의 한 장면을 그대로 현실에 옮겨놓은 듯한 사진 한 장이 네티즌의 눈길을 사로잡고 있다. 영국 에식스 주에 살고 있는 데이비드 오렌지(72)는 집 안에서 추격전을 벌이는 고양이와 쥐의 모습을 지켜보다가 보기 드문 사진을 한 장을 찍게 됐다. 사진에는 식탁 의자 다리 뒤에서 고개를 내민 채 고양이를 경계하는 쥐와, 그런 쥐를 바라보는 고양이의 뒷모습이 잘 포착돼있다. 쫓기는 쥐를 불쌍히 여긴 데이비드는 쥐를 붙잡아 안전한 곳에 풀어주려고 했었다. 그러나 노인의 움직임으로 따라가기에는 생쥐가 너무 빨랐다. 데이비드는 “쥐는 계속해서 벽을 등지고 의자 사이를 옮겨 다니는 등 영리하게 도망다녔다”면서 “쥐를 붙잡아 구해주려 했으나 움직임이 너무 빨라 잡지 못했다”고 전했다. 이어 “쥐는 고양이에 맞서 싸우려는 것처럼 보였다”며 “톰과 제리의 한 장면 같은 모습이 참 놀라웠다”고 덧붙였다. 사진에는 드러나지 않지만 데이비드가 함께 키우는 9살 견공 샘 또한 이 상황에 참가해 같이 쥐를 잡으려 했다. 하지만 영리한 생쥐는 기나긴 싸움 끝에 무사히 빠져나갔다. 사진=ⓒ데이비드 오렌지 방승언 기자 earny@seoul.co.kr

동물들의 소송/안토니 F 괴첼 지음/이덕임 옮김/알마/288쪽/1만 5000원 비폭력 평화운동의 상징인 마하트마 간디는 “동물을 어떻게 대하는지를 보면 그 나라의 도덕 수준을 알 수 있다”고 했다. 이 책은 세계에서 유일하게 ‘동물 변호사’라는 공식적인 명함을 갖고 활동한 저자가 쓴 동물들의 보호받을 권리에 관한 이야기다. 스위스에서 동물 변호사로 3년간 일한 저자는 총 10장에 걸쳐 이제는 가족과 친구를 대신할 만큼 친근한 이웃이 된 동물의 다양한 문제를 깊이 있게 다룬다. 저자는 왜 고양이는 무릎에 앉히고 생선은 프라이팬에 놓는지, 귀여운 개 종류 비글을 동물 실험 대상으로 사용하는 것에 반대하는 사람들조차 왜 생쥐는 실험 도구로 아무 생각 없이 사용하는지 등 관념적으로 사랑한다고 생각했던 동물에 대한 인간의 모순적인 태도를 지적한다. 이와 함께 역사와 사상에서 동물 존엄성에 대한 기준과 근거를 찾고 이들을 위한 법적 제도의 필요성을 제기한다. 트렌디한 아이템처럼 유행에 휩쓸리는 애완동물, 실험실과 서커스 무대로 무지막지하게 동원되는 개와 호랑이, 치료 수단으로 활용되는 돌고래와 말, 대량 사육되는 가축의 문제점 및 인간의 과도한 사랑 때문에 벌어지는 각종 사건, 사고에 대해 짚어본다. 저자는 “동물을 우리의 필요의 관점이 아닌 동등한 생명체라는 관점에서 마주 본다면 인간의 태도에 문제가 있다는 것을 금세 깨달을 수 있을 것”이라면서 “동물 보호를 위해서는 법적 조치도 시급하지만 무엇보다 우리 인간의 태도와 의식 전환이 이뤄져야 한다”고 강조한다. 이은주 기자 erin@seoul.co.kr