산모에게서 비타민C가 부족하면 태아의 뇌 발달에 악영향을 끼친다는 연구 결과가 나왔다. 　서울대의대 해부학교실 이왕재·강재승 교수와 김혜민(사진) 박사 연구팀은 동물실험을 통해 이같은 결과를 얻었다고 7일 밝혔다. 이 연구 결과는 항산화 의학 분야의 가장 권위있는 학술지로 꼽히는 미국 활성산소학회지(ARS, 인용지수=8.45) 최근호에 게재됐다. 　 발달 단계에 있는 태아의 뇌는 성장 속도가 매우 빨라서 많은 산소가 필요하지만, 항산화 보호시스템이 미성숙한 단계여서 활성산소에 의한 손상에 매우 취약하다. 항산화물질인 비타민C는 이런 활성산소로부터 뇌를 보호하기 때문에 특히 임신부의 비타민C 섭취와 체내 비타민C의 양이 태아의 뇌 발달에 매우 중요할 것으로 여겨져 왔다. 　연구팀은 이에 따라 사람처럼 비타민C를 체내에서 합성하지 못하도록 한 생쥐를 실험군과 대조군으로 나눈 뒤, 실험군에는 임신기간(3주) 중 2주간 비타민C를 투여하지 않은 대신 대조군1에는 임신 전 기간에 비타민C를 투여했다. 그 후, 비타민 C를 체내에서 합성하는 대조군2와 함께 출산 과정을 관찰했다. 쥐는 본래 비타민C를 체내에서 자체적으로 합성한다. 　그 결과, 대조군은 평균 7~8마리의 쥐를 출산한 반면, 실험군은 평균 3~4마리의 쥐를 출산하는데 그쳤다. 　또, 대조군의 신생 쥐들은 모두 건강했으나, 실험군은 유산이나 사산된 쥐의 비율이 50~60%에 달했고, 생존해 출산한 경우에도 출혈에 의해 심각한 뇌손상을 가진 쥐도 78%나 됐다. 　특히, 뇌 부위 중 운동기능과 관련된 소뇌의 구조적인 변화가 뚜렷하게 나타났다. 　연구팀은 정상적으로 성장한 생쥐라도 성장 후에 비타민C가 지속적으로 결핍된 상황에서는 소뇌에 기능적 손상이 생겨 운동기능에 장애가 발생한다는 사실도 함께 밝혀냈다. 　이왕재 교수는 “임신 기간 중 모체의 비타민C 결핍이 태아의 발달에 악영향을 미치며, 성체의 비타민C 결핍은 운동기능 장애로 이어진다는 사실을 생체를 대상으로 규명한 최초의 연구”라며 “임산부는 임신 기간 중 음식이나 보충제를 통해 비타민C를 충분히 섭취하는 것이 매우 중요하다”고 말했다. 　강재승 교수는 “뇌는 혈액보다 비타민C를 최고 250배나 더 많이 저장하는 장기로, 비타민C가 단순히 활성산소로부터 뇌를 보호하는 역할만을 하는 게 아니라 뇌의 발달은 물론 기능 유지에도 중요한 역할을 한다는 사실이 확인됐다”면서 “사람을 대상으로 비타민C 농도와 출산과의 연관성 및 운동기능 장애를 동반하는 질환과의 상관관계를 확인하기 위해 임상 연구진과의 공동 연구를 계획하고 있다”고 말했다. 　심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr

과학자들이 유전자 조작 실험을 통해 생쥐의 뇌에 있는 효소 중 하나를 억제했더니 천재적인 두뇌를 가진 생쥐가 나왔다. 이 연구가 잘 발전되면 치매 같은 인지 기능 장애뿐만 아니라 외상후스트레스장애(PTSD), 조현병(정신분열증) 같은 정신질환 치료제 개발에 청신호가 켜질 것으로 기대된다. ●기억력 뛰어나 치매 등 치료에 도움 기대 캐나다 브리티시컬럼비아대·토론토대, 영국 리즈대·글래스고대 공동 연구팀은 ‘PDE4B’라는 효소를 억제함으로써 일반 생쥐보다 더 오래 기억하고 학습 능력이 뛰어나 복잡한 문제도 쉽게 푸는 똑똑한 생쥐를 만드는 데 성공했다. 이번 연구는 뇌과학 분야 국제 학술지 ‘신경정신약리학’ 14일자에 게재됐다. 유전자 변형 생쥐들은 일반 쥐들과 비교해 며칠 전 처음 본 쥐들을 금세 알아보고 ‘모리스 수중미로’ 테스트도 더 빨리 통과했다. 모리스 수중미로 테스트는 물속에 쥐를 놓아주고 눈에 보이지 않는 디딤대까지 얼마나 빨리 찾아가는지를 알아보는 공간 능력 측정법이다. 디딤대가 눈에 보이지 않는 물속에 있기 때문에 공간 인지 능력과 기억력이 좋은 쥐는 어떤 장소에 풀어놓더라도 디딤대가 있는 곳을 빨리 찾아가는 경향이 있다. ●고양이 공포심 적고 밝은 곳에서도 ‘활발’ 유전자 변형 생쥐들은 일반 생쥐들보다 불안감을 덜 느끼고 두려웠던 기억도 쉽게 잊는 것으로 나타났다. 쥐들은 대체로 어둡고 폐쇄적인 공간을 좋아하지만 유전자 조작 생쥐들은 밝고 열린 공간에서도 활발히 활동하는 것이 관찰됐다. 고양이에 대한 공포감도 덜한 것으로 나타났다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

기존 항암제보다 치료 효과가 높으면서도 부작용은 거의 없는 ‘면역 항암제’의 작용 메커니즘을 국내 연구진이 밝혀냈다. 이에 따라 고효율 항암제 개발이 한층 앞당겨질 수 있을지 주목된다. 서울대 약대 강창율 교수팀은 면역 항암제로 주목받고 있는 ‘GITR’이라는 물질의 작용 메커니즘을 밝혀내고 의약학 분야 국제 학술지 ‘네이처 메디신’ 17일자 온라인판에 발표했다. 면역 항암제는 암세포를 직접 공격하는 ‘화학 항암제’나 암 관련 유전자를 공격하는 ‘표적 항암제’와 달리 암세포에 맞서 싸울 수 있도록 환자의 면역 반응을 강화시키는 약물이다. 화학 항암제는 암세포의 성장 속도가 빠르다는 데 초점을 맞춰 치료하기 때문에 증식 속도가 빠른 혈액세포 등 정상세포까지 공격해 탈모나 면역력 감소 등 부작용을 일으킨다. 면역 항암제는 기존 항암제보다 부작용이 적고 치료 효과도 월등한 것으로 알려져 있지만 정확한 작동 메커니즘이 밝혀지지 않아 상용화가 어렵다는 문제가 있었다. 연구진은 인위적으로 흑색종(피부암의 일종), 폐암, 대장암을 발생시킨 생쥐에게 GITR 항체를 투입했다. 그러자 면역체계를 자극해 암세포가 더이상 성장하지 않고 치료되는 것을 발견했다. 연구팀은 GITR 항체가 면역체계에서 중요한 역할을 하는 ‘인터루킨9’라는 물질을 생성함으로써 효과가 나타난다는 것을 밝혀냈다. 강 교수는 “이번 연구는 그동안 부분적으로만 알려져 있던 GITR 항체의 항암 원리 전체를 확실히 밝혀냈다는 데 의미가 있다”며 “GITR 항체를 활성화하는 물질의 개발을 통해 생체 친화적 항암제 연구에 큰 진전을 이룰 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

당뇨병은 체내 인슐린 분비의 이상으로 혈중 포도당 농도가 높아져 생기는 대사질환이다. 전 세계적으로 환자가 3억명에 이르고 국내에서도 350만명 정도가 앓고 있다. 당뇨 환자들의 혈당 조절을 위해 가장 많이 사용되는 것이 인슐린이다. 문제는 인슐린이 세포 증식을 촉진시켜 동맥경화 같은 심혈관계 질환이나 각종 암의 발병 위험을 높인다는 것이다. 포스텍 생명과학과 류성호 교수와 스웨덴 카롤린스카연구소 당뇨센터 퍼올로프 베르그렌 센터장 공동연구팀은 인슐린처럼 혈당을 낮추면서도 당뇨 치료 부작용은 줄일 수 있는 새로운 핵산물질을 개발했다고 16일 밝혔다. 이번 연구 성과는 핵산 분야 국제학술지 ‘핵산연구’ 최신호 온라인판에 게재됐다. 연구팀은 생쥐 실험을 통해 ‘IR-A48’이란 핵산물질이 인슐린처럼 체내 혈당은 낮추지만 세포는 증식시키지는 않는다는 점을 발견했다. 당뇨 환자 사망 원인의 70%에 이르는 동맥경화 같은 심혈관 질환은 인슐린에 의한 혈관 근육의 세포분열 때문으로 알려져 있다. 이번에 발견한 물질은 세포분열 없이 포도당 흡수만 증가시키기 때문에 인슐린 대체재가 될 수 있을 것으로 기대된다. 류 교수는 “국내 바이오벤처 기업에 관련 기술을 이전해 임상시험을 진행하는 한편 신약 개발을 앞당기기 위해 글로벌 제약사와의 제휴도 추진할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

대부분의 동물들은 어두운 밤이 되면 잠이 들고, 아침 해가 뜨면 눈을 떠 활동을 시작한다. 사람들도 마찬가지다. 간혹 이유 없이 밤에 잠을 이루지 못하고, 낮에 꾸벅꾸벅 조는 사람들도 있다. 이렇게 밤낮이 바뀐 사람들은 뇌 신경전달물질의 이상을 의심 해봐야 할 것 같다. 미국 노스웨스턴대 신경생물학과 라비 알라다 교수, 한태희 박사와 미 시카고·펜실베이니아·아이오와·뉴저지공대 공동연구팀은 인간의 생체시계가 뇌 속 나트륨과 칼륨 농도에 따라 좌우된다는 사실을 밝혀냈다. 공동연구팀은 이를 ‘바이시클(자전거) 메커니즘’으로 명명했다. 나트륨과 칼륨의 농도가 자전거 페달처럼 한쪽이 올라가면 다른 쪽이 내려가는 것처럼 정상적인 신체 기능이 유지되기 위해서는 자율 조절되며 균형을 이룬다는 설명이다. 이 연구는 세계적인 생물학 권위지 ‘셀’ 13일자에 실렸다. 연구팀은 야행성 동물인 생쥐와 주행성 동물인 초파리의 낮과 밤에 나타나는 신경세포 내 이온 변화를 관찰했다. 정도의 차이가 있기는 하지만 밤이 되면 칼륨 조절 통로가 활성화되고 낮이 되면 나트륨 조절 통로가 활성화되는 것을 발견했다. 알라다 교수는 “그동안 포유류와 곤충의 생체리듬 조절 메커니즘이 다를 것으로 추정됐지만 이번 연구를 통해 동물들의 생체리듬 조절 메커니즘이 모두 같다는 점이 드러났다”며 “신경세포의 신호전달체계를 조절한다면 부작용 없는 수면제나 각성제를 만들 수 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사람의 근육은 보통 40세부터 매년 1%씩 줄어든다. 근육 감소는 50대 후반부터 급속히 빨라져 80세가 되면 한창 때의 50%까지 떨어진다. 노년기의 급속한 근육량 감소는 기초대사량을 낮춰 당뇨와 비만, 심혈관 질환을 유발시키는 원인이 된다. 한국생명공학연구원 노화과학연구소 권기선 박사팀은 근육의 노화를 조절하는 새로운 마이크로RNA(miRNA)를 발견했다. 근육량 감소의 근본 원인을 밝혀냄으로써 근육줄기세포의 노화를 억제할 수 있는 기반을 마련했다는 평가를 받고 있다. 이번 연구 성과는 유전학 분야 국제학술지 ‘진스 앤드 디벨로프먼트’ 27일자 온라인판에 실렸다. 노인성 근육감소증은 근육줄기세포의 노화와 근육분화능력의 저하가 주된 원인으로 알려져 있지만, 그동안 구체적인 메커니즘은 밝혀지지 않았다. 연구팀은 어린 생쥐와 늙은 생쥐의 근육에서 줄기세포를 분리해 miRNA를 비교한 결과 노화된 근육줄기세포에서는 miRNA-431을 거의 찾을 수 없었다. 이에 따라 늙은 생쥐의 손상되고 노화된 근육에 miRNA-431을 주입하자 근육이 재생되고 분화능력이 회복되는 것을 확인했다. 권 박사는 “근육줄기세포 노화를 억제함으로써 당뇨, 비만, 심혈관질환 치료에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

　국내 연구진이 근육 줄기세포의 노화를 조절하는 ‘마이크로알엔에이’(miRNA)를 발견하는 데 성공해 노화에 따른 ‘근육감소증’ 치료의 새로운 가능성을 확인했다. 　한국생명공학연구원 노화과학연구소 권기선 박사팀은 젊거나 나이가 든 생쥐에게서 근육 줄기세포를 분리해 miRNA를 비교·분석한 결과, 노화한 근육 줄기세포의 ‘분화능(分化能)’을 회복시키는 miRNA-431을 발견했다고 29일 밝혔다. 　연구팀은 노화한 생쥐의 근육 줄기세포에서 miRNA-431이 두드러지게 감소한 사실을 확인했으며, 늙은 생쥐의 근육 줄기세포에 miRNA-431를 인위적으로 발현시키자 노화로 저하됐던 근육 분화와 재생이 다시 활성화한 것을 확인했다. 　또 miRNA-431이 근육 줄기세포의 분화능을 억제하는 것으로 알려진 ‘TGF-β’ 단백질의 하위 단백질인 ‘SMAD4’를 저해한다는 사실도 함께 규명했다. 　근육 줄기세포가 노화되면 miRNA-431이 감소해 SMAD4를 증가시키고, 이 때문에 근육 분화와 재생을 막는 TGF-β가 활성화돼 근육 감소가 촉진된다는 것이 연구팀의 성명이다. 　권기선 박사는 “노화에 따른 근육감소증을 효과적으로 치료하려면 근육줄기세포의 노화 억제가 중요하다”면서 “근육 줄기세포의 회춘을 조절하는 인자인 마이크로알엔에이를 찾아냈다는 것이 이번 연구의 가장 큰 성과”라고 말했다. 　권기선 박사는 이어 “새로 찾아낸 miRNA-431를 이용해 SMAD4를 조절함으로써 근육 줄기세포의 노화를 억제한다면 효율적인 근육감소 치료제 뿐 아니라 근육 감소로 야기되는 2차 노인성 질환 치료에도 도움이 될 것으로 기대한다”고 덧붙였다. 이 연구 결과는 국제 학술지 ‘진 앤 디벨롭(Genes & Development)’ 27일자 온라인판에 게재됐다. 　심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr

패혈증은 미생물 감염으로 체내에 박테리아가 번식하면서 혈액에 독소가 퍼져 염증을 일으키는 증상이다. 사망률이 65%에 이르는 치명적인 질환으로, 지난해 많은 음악팬을 울렸던 가수 신해철씨의 사망도 패혈증 때문이었다. 충남대 의대 조은경 교수팀은 핵수용체로 불리는 세포내핵 단백질을 조절하면 패혈증 같은 난치성 염증질환 치료가 가능하다는 것을 밝혀내고, 이를 면역학 분야 국제학술지 ‘이뮤니티’ 21일자에 발표했다. 핵수용체는 RNA를 만들거나 체내 호르몬과 결합해 신호를 전달하는 핵심적인 단백질로 질병 발생을 조절하는 것으로 알려져 있다. 그 중 ‘이알알알파’(ERRα)라는 물질은 심혈관 질환, 비만, 당뇨, 암 발병에 관여하는 것으로 알려져 있다. 연구진은 유전자 조작을 통해 ERRα가 없는 생쥐를 만든 뒤 이 생쥐에 패혈증 유발 물질을 투여했다. 그러자 염증지수가 300배 이상 늘어나면서 72시간 내에 80% 정도가 사망했다. 하지만, 비정상적인 생쥐에게 ERRα를 주입하자 염증지수가 정상수준으로 회복되고 90% 이상 생존한다는 사실도 밝혀냈다. 조 교수는 “이번 연구는 세포 내 염증억제 단백질을 자극하면 패혈증은 물론 여러 난치성 염증질환을 억제할 수 있음을 증명했다는 데 의미가 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

위암은 국내에서 갑상선암 다음으로 발생률이 높다. 사망률도 폐암, 간암 다음이다. 연세대 의대 윤호근 교수와 울산대 의대 최경철 교수 공동 연구팀은 위암 세포가 스스로 없어지도록 유도하는 새로운 단백질을 찾아내 새로운 항암제 개발 가능성을 높였다고 13일 밝혔다. 이번 연구 성과는 자연과학 분야 권위지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인 최신호에 실렸다. 암세포처럼 비정상적인 세포나 손상된 세포가 스스로 없어지도록 하는 세포사멸 유도단백질 중 대표적인 것은 ‘p53’이다. 하지만 ‘HDAC3’란 효소물질이 p53의 활성화를 막아 암 치료 효과를 떨어뜨린다는 것이 연구자들의 고민이었다. 윤 교수 등 연구진은 이를 해결할 방안을 찾던 중 ‘PDCD5’라는 물질이 암세포 사멸을 방해하는 효소의 기능을 차단해 p53의 활성화를 돕는다는 사실을 밝혀 냈다. 생쥐 실험 결과 체내에 PDCD5가 적을 경우 생존율이 크게 떨어지고 PDCD5와 p53을 함께 주입하면 위암세포가 커지는 것을 효과적으로 막을 수 있다는 사실을 알아냈다. 윤 교수는 “이번 연구는 최근 암치료에서 주목하는 과제인 항암제 저항성을 어떻게 극복할 수 있는지에 대해 중요한 성과를 제시했다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

신문 사회면 뉴스에도 유행이 있다. 시대마다 주목받는 생활 속 사건이 따로 있다고 하는 편이 정확하겠다. 어이없는 사건이 틀림없는데 남의 얘기 같지만은 않은 일들이 많아진다. ‘보복 주차’ 이야기가 인터넷을 시끄럽게 달군다. 앞뒤 나란히 차 2대를 주차하게 된 빌라 건물의 주차장. 이전에 주차 시비가 있었던 사람의 차량을 보자 보복 심리가 발동한 남성은 의도적으로 자신의 차를 그 앞에 세워 출입을 막았다. 경찰이 출동했는데도 버티다 10시간 만에 차를 빼 줬고, 법원은 이 남성에게 60만원의 벌금을 선고했다. 단순 가십성 뉴스에 설왕설래가 길어지는 이유는 분명하다. 더는 별난 사람들의 상식 밖 이야기가 아니기 때문이다. 운수가 나빠 불가항력으로 빚어진 일이 아니라 작심(作心)한 보복 행위들이 광범한 사회문제로 연결되는 현실이 체감된다. 최근 경찰 당국이 대국민 캠페인까지 하고 나선 보복 운전은 대표적 사례다. 국민권익위원회에 따르면 보복 운전 신고 건수는 지난해 대비 올해 1.6배나 급증했다. 도로 위에서의 분노를 조절하지 못하는 양태도 갈수록 난폭해지고 있다. 급기야 지난달에는 보복 운전을 흉기를 동원한 협박죄로 처벌하는 판결이 나왔다. 만성 분노사회가 아닌가 싶다. 현대인들의 분노 양태를 분석한 최근의 저술들이 공통으로 지적하는 부분이 있다. 분노란 우리 신체에 가해진 반응으로서가 아니라 어떤 관념에 사로잡혀 있을 때 일어나는 감정이라는 사실이다. 분노가 넘쳐 폭발하는 만성 분노사회라면 해결의 실마리를 그 사회의 관념에서 찾아야 한다는 견해도 있다. 만성 분노사회의 구성원들은 분노의 씨앗을 찾으려고 항상 두리번거린다는 경고가 덧붙는다. 분노가 삶을 추동하는 에너지원이 되고 있다는 의심이 섬뜩하다. 미국의 사회철학자 에릭 호퍼는 “자신과 화해한 사람만이 세계에 대한 공정한 태도를 유지할 수 있다”고 했다. 자신과 스스로 화해하지 못하는 상황은 행복하지 않다는 것과 동의어다. 개인의 행복한 기억이 우울과 불안을 치유한다는 학설은 꾸준히 나온다. 최근 과학저널 네이처에 소개된 실험. 혼자 격리된 공간에서 우울 반응을 보이던 수컷 생쥐는 지난날 암컷과의 행복한 기억이 저장된 뇌 세포에 빛을 쬐어 주자 놀랄 만한 치유 효과를 보였다. 격리 상황은 달라진 게 없는데 생쥐의 반응이 완전히 달라진 것이다. 행복한 기억이 보상 효과를 일으켰다. 분노가 밀고 나가는 사회는 모두에게 잠재적 위협이다. 분노를 법으로 다스리고, 법이 관여하는 분노의 영역이 넓어지는 사회는 위험할 수밖에 없다. 도를 넘은 개인의 분노에 우호적 시선을 보내는 사회는 없다. 분노장애를 벗어나려면 뇌 속에 행복한 기억을 저장하는 일이 급하다. 너무 쉬운 해답이 너무 멀리 있다. 황수정 논설위원 sjh@seoul.co.kr

가톨릭대 생명공학과 나건 교수팀이 암 치료 유전자를 환자의 암세포 속에 효율적으로 침투시킬 수 있는 고분자 물질을 개발하는 데 성공했다고 30일 밝혔다. 이번 성과는 나노 재료 분야 권위지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 최신호의 표지논문으로 실렸다. 유전자를 이용한 항암치료는 기존 화학물질 항암제 요법보다 부작용이 적어 차세대 치료법으로 각광받아 왔다. 그러나 치료 유전자가 암세포 안으로 침투하기가 어려워 치료 효과가 기대에 미치지 못했다. 이번에 나 교수팀이 개발한 ‘나노 유전자 전달체’는 빛을 받으면 활성산소를 만들어내는 스마트 고분자 물질을 유전자 치료제와 결합한 것이다. 암세포 주변의 혈관을 통해 이 복합물질을 암세포 주변 조직으로 이동시킨 뒤 특정 파장의 빛(레이저)을 쏘면 활성산소가 생성된다. 활성산소는 화학적 반응성이 높아 암 세포의 세포막과 DNA 등을 효율적으로 파괴하는 장점이 있지만, 이를 그대로 쓸 경우 유전자 치료제는 물론 정상세포까지도 망가뜨릴 위험이 있다. 이 때문에 활성산소가 암세포의 세포막만 파괴한 시점에서 소멸되도록 함으로써 유전자 치료제를 암세포 내부에 온전한 상태로 침투시키는 것이 연구의 관건이었다. 연구팀은 피부암이 발생한 생쥐에게 암 억제 유전자로 알려진 ‘p53 유전자’와 이번에 개발한 물질을 함께 투여했다. 그 결과 p53 유전자 치료제만 사용했을 때보다 암 치료 효과가 6배나 좋은 것으로 확인됐다. 나 교수는 “이번 연구 결과는 나노기술과 빛 치료기술을 결합시킨 것으로 유전자뿐만 아니라 다양한 의약품 전달에 적용할 수 있는 기반기술로서 의미가 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

피곤에 지쳐 있을 때 달콤한 음식의 유혹은 좀체 뿌리치기 어렵다. 육즙이 살짝 배어나도록 구워진 특급 마블링의 꽃등심을 생각하면 침이 꼴깍 넘어간다. 그러나 단 음식이나 고지방 음식을 즐겨 먹으면 기억력 감퇴 등 머리가 나빠질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 오리건주립대 수의학과·화학과 공동 연구진은 단 음식이나 고지방 음식을 즐겨 먹을 경우 장내 미생물이 급격하게 변화돼 인지 장애까지 생긴다는 연구 결과를 신경과학 분야 권위지인 ‘뉴로사이언스’ 6월호에 발표했다. 연구진은 생쥐들에게 4주 동안 고지방 음식과 단 음식을 섭취하도록 한 뒤 정신적·육체적 변화를 측정했다. 그 결과 달고 기름진 음식을 많이 먹은 생쥐들은 일반적인 식사를 한 생쥐들에 비해 장내 미생물의 종류가 줄어들고 군집형태, 모양도 변한 것이 발견됐다. 이와 동시에 새로운 상황이나 변화에 적응하는 ‘인지적 유연성’과 ‘공간 기억력’이 현저하게 떨어진다는 사실도 알아냈다. 연구팀은 장내 미생물이 소화뿐만 아니라 신경전달 물질과 감각신경 등 전체 생물학적 기능에 영향을 미치기 때문이라고 설명했다. 케시 마그누슨 수의학과 교수는 “장내 미생물의 변화가 뇌에 직접적인 영향을 미친다는 사실을 규명했다는 데 의미가 있다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한 달에 5일만 날을 정해 연속으로 다이어트를 해도 체지방을 줄이고 각종 성인병 위험을 낮출 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 서던캘리포니아대, 영국 유니버시티칼리지런던(UCL), 이탈리아 토리노대·제노바대 등 국제 연구진은 한 달에 5일 정도의 다이어트만으로도 체중 감량은 물론 당뇨·심혈관 질환 가능성을 낮출 수 있다는 실험 결과를 발표했다. 이번 연구 성과는 의학 분야 권위지인 ‘셀 메타볼리즘’ 18일자에 실렸다. 연구진은 12개월 된 젊은 생쥐와 24개월 된 나이 든 생쥐를 골랐다. 이 중 24개월짜리 생쥐 집단을 다시 두 그룹으로 나눠 한쪽은 한 달에 연속으로 4일씩 3개월 동안 저단백·저칼로리 다이어트를 시키고, 다른 한쪽은 전혀 다이어트를 시키지 않았다. 다이어트를 한 쥐들은 나흘을 제외한 나머지 날에는 원하는 대로 식사를 할 수 있도록 했다. 그 결과 다이어트를 한 24개월 생쥐 집단은 그렇지 않은 집단에 비해 체지방이 감소하고 암 발생 위험률도 45%나 낮아졌으며 혈당도 40%나 떨어졌다. 면역 체계가 강화돼 각종 염증성 질환 발생 비율도 낮아졌다. 뇌 기능도 활성화돼 두 종류의 미로에서 이뤄진 길 찾기 실험에서 다이어트를 하지 않은 생쥐보다 빨리 길을 찾았다. 다이어트를 한 생쥐는 간세포와 일반 세포의 재생이 더 빠르다는 사실도 확인됐다. 연구팀은 주기적인 다이어트가 사람에게도 영향을 미치는지 알아보기 위해 연구진이 직접 에너지바, 수프, 차, 크래커 등 하루 725~1090kcal 수준의 음식만 섭취하는 실험을 했다. 그 결과 생쥐 실험 때와 유사한 결과가 나타났다. 2013년 기준 한국인 하루 영양 섭취량은 3036kcal에 이른다. 서던캘리포니아대 발터 롱고 교수는 “이번 연구는 오랜 시간 칼로리 섭취를 제한하지 않고 간헐적인 다이어트만으로도 건강과 활기를 되찾을 수 있다는 사실을 알려준 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

뇌전증(간질)과 지적장애의 원인이 되는 유전자를 국내 연구진이 해외 연구팀과 공동으로 발견했다. 간질 등의 발병 메커니즘을 최초로 규명함에 따라 치료제 개발에 청신호가 켜졌다. 충남대 생물과학과 김철희 교수와 미국 그린우드 유전학 연구소·미주리대 의대·플로리다대 의대 등 국제 공동 연구팀은 뇌 중추신경계에서 신경 흥분을 조정하는 ‘감마아미노뷰티르산’(GABA)과 관련된 유전자 ‘ZC4H2’가 제대로 작동하지 못하면 발작이나 경직, 떨림 등 운동장애 증상이 나타난다는 사실을 밝혀냈다고 18일 밝혔다. 연구팀은 ‘유전자 가위’ 기술을 이용해 ZC4H2 유전자를 조작, 제브러피시와 생쥐에게 뇌전증을 유발시키는 데 성공했다. 이번 연구 성과는 유전학 분야 권위지 ‘인간 분자 유전학’ 온라인판 최신호에 실렸다. 우리나라의 뇌전증 환자는 13만명에 이르지만 근본적인 치료가 불가능해 항경련제, 근육이완제 등으로 증상을 완화시키는 정도의 치료만 하고 있다. 연구진은 X염색체 이상으로 뇌전증 및 지적장애 증상을 보이는 희귀 유전질환 ‘마일스 카펜터 증후군’ 환자들의 유전자를 분석한 결과 GABA 연합신경 조절에 관여하는 ZC4H2 유전자가 변형됐다는 사실을 밝혀냈다. 이 유전자에 이상이 있으면 GABA가 제대로 작동하지 않아 중추신경계가 지나친 신경 흥분 상태가 돼 운동장애 증상이 나타난다. 운동신경 전체에 영향을 미치는 GABA의 이상은 근력 약화로 이어져 관절·척추가 휘어지는 증상, 눈동자가 비정상적으로 흔들리는 안구운동실행증, 입과 턱관절이 비정상적으로 움직여 침을 흘리는 증상 등을 유발한다는 것이다. 연구진은 “신경 조절과 중추신경계 이상은 최종적으로 지적장애를 가져온다”며 “이번 연구를 바탕으로 간질 치료제 후보물질을 찾는 작업이 조만간 시작될 예정”이라고 설명했다. 김 교수는 “이번 연구는 간질의 근본 원인이 GABA 신경 전달에 있다는 사실을 유전자 수준으로 규명함으로써 뇌전증 치료제 개발뿐만 아니라 유사한 운동장애인 근위축증, 파킨슨병 치료에도 기여할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

백혈병이나 악성 림프종, 다발성 골수종 등 혈액암 환자나 재생 불량성 빈혈, 선천성 면역결핍증 환자 등에게는 건강한 다른 사람의 골수에서 조혈줄기세포를 채취해 이식하는 ‘골수이식’이 유일한 치료 방법이다. 골수는 다른 줄기세포처럼 실험실에서 배양되지 않기 때문에 필요할 때마다 채취해서 사용할 수밖에 없다. 현재 쓰이고 있는 채취방법으로는 골수가 몸 밖으로 나오면서 손상되는 경우가 많기 때문에 한 번에 많이 뽑아야 한다는 단점이 있다. 국내 연구진이 조혈줄기세포의 손상을 최소화하는 채취 방법을 개발, 골수이식 성공률이 높아질 것으로 예상된다. 한양대 의생명과학과 김계성 교수와 순천향대 이만렬 교수는 줄기세포 분야의 세계적 석학인 미국 인디애나의대 할 브록스마이어 석좌교수와 함께 낮은 산소압 상태에서 손상을 최소화하면서 조혈줄기세포를 뽑는 방법을 개발하는 데 성공했다. 이번 연구성과는 생명공학 분야 최고 권위지 ‘셀’ 11일자 온라인에 실렸다. 공기 중 산소농도는 21% 정도인데 반해 우리 몸속 각종 장기의 산소농도는 평균 1% 정도로 낮다. 그래서 기존의 방법으로 골수를 채취할 경우, 골수가 몸 밖으로 나오는 순간 갑자기 높은 산소농도에 노출되면서 활성산소가 발생해 파괴된다. 대기 중 산소농도에서 채취된 조혈줄기세포는 급속하게 손상을 받아 줄기세포로서 성질을 잃게 된다는 것이다. 조혈줄기세포 수가 줄고 기능도 떨어지기 때문에 골수 이식 후에 몸속에서 제대로 정착되지 못하면서 치료효과가 떨어진다. 연구팀은 생쥐를 공기 중 산소농도보다 낮은 저압산소탱크(챔버)에 넣고 조혈줄기세포를 추출한 결과, 기존의 방식보다 줄기세포 회수율이 10배 이상 늘어난 것을 발견했다. 뿐만 아니라 활성 세포물질 발생을 억제하는 ‘사이클로스포린 에이’라는 물질을 이용해도 조혈줄기세포가 파괴되지 않는다는 것을 확인했다. 이번에 개발된 기술을 이용할 경우 줄기세포 회수율이 높아지는 만큼 이전에 한 명에게 사용하는 골수량을 줄이고도 똑같은 효과를 기대할 수 있다. 또 기존에 한 명에게 사용하던 골수량으로 여러 명에게 사용할 수 있기 때문에 이식이 가능한 골수가 부족한 의료 환경 개선에도 도움이 될 것으로 보인다. 김 교수는 “이번에 개발한 기술은 이식 가능한 골수가 부족한 상황을 획기적으로 개선시키는 것은 물론 환자들의 불편함도 줄일 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

오늘 컨디션은 어때? 어젯밤 나와의 만남이 즐거웠다면 기분이 상쾌하겠지만 그렇지 않으면 좀 찌뿌둥하겠지. 나는 잠의 신(神) ‘히프노스’야. 내 어머니는 밤의 신 ‘닉스’, 아버지는 암흑의 신 ‘에레보스’지. 죽음의 신 ‘타나토스’는 내 쌍둥이 형이야. 난 아들도 여러 명 있는데 장남이 꿈의 신 ‘모르페우스’지. 고대 그리스의 3대 비극시인 중 한 명인 소포클레스는 나를 인간의 모든 고통과 고뇌를 없애 주고 평온함과 기쁨을 주는 신이라고 찬양했지. 그런데 나폴레옹이나 토머스 에디슨 같은 사람들이 ‘잠을 자는 것은 시간 낭비’라며 날 비난하기 시작하더니 현대인들은 이런저런 이유로 밤에 날 만나는 것을 꺼리더군. 이런 상황에서 뇌 과학자들이 앞장서서 내가 얼마나 훌륭한 신인지를 속속 밝혀내고 있더군. 좋은 일이야. ●잘 때 뇌신경세포 연결 강화… 기억력 개선 푹 자기만 하더라도 배운 것을 오래 기억할 수 있고, 오랫동안 지속돼 온 나쁜 버릇이나 편견까지 고칠 수 있다는 거야. 이건 비밀인데, 사실 그건 나도 모르고 있었던 능력이라네. 브라질 히우그란지연방대 뇌연구소의 윌프레두 블랑쿠 박사팀은 수면이 뇌 신경세포 간 연결을 강화시켜 기억이 오래갈 수 있도록 도와준다는 내용의 연구 결과를 생물정보학 분야 권위지인 ‘PLOS 전산생물학’에 발표했더군. 기억을 떠올리거나 새로운 것을 배울 때는 뇌에서 ‘장기강화’(LTP) 시스템이 작동하는데, 블랑코 박사팀은 생쥐를 이용해 실험을 통해 깨어 있을 때보다 잠을 잘 때 LTP 관련 단백질이 활성화된다는 점을 밝혀냈지. 미국 노스웨스턴대와 텍사스 오스틴대, 프린스턴대 공동 연구진은 잠을 자는 동안 기억을 선택적으로 강화시키거나 약화시킬 수 있다는 사실을 세계적인 과학저널 ‘사이언스’에 발표했더군. 이 사람들의 연구에 따르면 인종적, 성적 편견 같은 뿌리 깊은 사회적 편견도 충분한 잠으로 없앨 수 있다고 하더군. ●수면 부족할수록 뇌에 치매 유발 물질 쌓여 이뿐만이 아니야. 제대로 못 자면 알츠하이머 치매에 걸릴 위험도 높아진다네. 미국 버클리대 매슈 워커 박사는 “잠이 부족할수록 알츠하이머 유발 물질로 알려진 베타아밀로이드 단백질이 뇌에 더 많이 쌓인다”는 연구 결과를 ‘네이처’에 발표했지. 깨어 있을 때 생기는 베타아밀로이드는 자는 동안 깨끗하게 청소가 되는 물질이야. 그런데 잠이 부족한 사람들은 베타아밀로이드가 다 사라지지 않고 찌꺼기처럼 남아 있게 되지. 제대로 잠들지 못하면 베타아밀로이드의 양이 갈수록 더 많아지는 거지. 뇌에 베타아밀로이드가 많아지면 자는 것이 어려워지고 잠을 못 자면 베타아밀로이드가 더 쌓이게 되는 악순환이 생기는 거야. 결과적으로 수면 부족이 기억력을 감퇴시키고 치매까지 유발한다는 말이지. 어떤가. 이래도 잘 자는 것보다 중요한 일이 있다고 생각하나. 참고로 성인들은 7~9시간, 청소년은 8~10시간이 적정 수면 시간이라네. 또 밤잠이 부족하면 낮잠으로라도 잠을 보충해 주는 것이 좋다고 하더군. 어쨌든 오늘 밤에는 일찍 만나세나. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

비정상적으로 발현된 암세포는 일반 세포와는 달리 생명력이 강해 외과수술 후에도 다량의 항암제와 방사선 치료가 필요하다. 하지만 과다한 항암제 투여는 암세포뿐만 아니라 정상 세포까지 파괴한다. 탈모나 구토, 빈혈 같은 부작용이 그래서 나타난다. 국내 연구진이 적은 양의 항암제만으로도 암세포를 죽게 만드는 단백질을 찾아냈다. 항암 치료의 부작용을 최소화할 수 있는 치료제 개발에 청신호가 켜진 것이다. 아주대 의대 김유선 교수팀은 항암제 저항성을 가진 암세포까지 죽일 수 있는 세포사멸 단백질 ‘RIP3’를 찾고, 이를 강화하는 방법까지 개발했다고 1일 밝혔다. 이번 연구 성과는 세계적 과학저널 ‘네이처’의 자매지인 ‘셀 리서치’ 온라인 최신호에 실렸다. 김 교수팀은 유방암 환자와 정상인 사이에서 RIP3 발현이 차이가 나고, 유방암 환자 중에서도 RIP3가 많이 발현되는 사람의 경우 치료 효과와 생존율이 높다는 점에 착안했다. 연구진은 이에 따라 RIP3 단백질을 인위적으로 늘릴 경우 항암 치료 효과가 높아질 것으로 봤다. 연구진은 생쥐에게 유방암이 생기게 한 뒤 두 그룹으로 나눠 한쪽에만 RIP3가 많이 발현될 수 있도록 약물을 주입했다. 이어 두 그룹 모두에 항암제를 주입했는데 RIP3가 발현되도록 한 그룹이 그렇지 않은 그룹보다 암 치료 효과가 높은 것으로 나타났다. 김 교수는 “이번 연구는 단백질을 이용해 암세포 자살을 유도하는 새로운 메커니즘을 찾아냈다는 데 의미가 있다”며 “RIP3 조절로 항암제 반응성을 높이는 것은 물론 새로운 개념의 암 치료제 개발에도 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

어두운 것이 무섭다고 불을 켜 놓고 자는 아이들이 있다. 그러나 자녀의 비만이 걱정된다면 불을 끄고 잠들 수 있도록 도와주는 게 좋다는 연구결과가 나왔다. 네덜란드 라이덴대 의대와 에인트호벤 연구소 공동연구팀은 LED와 같은 인공 조명에 과다하게 노출되면 체지방이 증가해 비만이 생긴다는 연구결과를 발표했다. 이 연구성과는 미국 국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다. 연구팀은 실험용 생쥐를 세 그룹으로 나눠 5주 동안 빛에 노출시키는 실험을 했다. 첫 번째 그룹은 하루 12시간, 두 번째 그룹은 16시간, 세 번째 그룹은 24시간 내내 인공조명에 노출시켰다. 5주 뒤 세 그룹의 먹이 섭취량을 살펴본 결과, 12시간과 16시간 빛에 노출시킨 쥐는 하루 평균 3g 정도 먹이를 섭취했다. 그러나 24시간 동안 빛을 쪼인 그룹은 하루 3g 이하로 먹었지만, 체지방은 다른 쥐들보다 1.5배나 더 증가했다. 연구팀은 적게 먹으면서도 비만이 발생한 이유에 대해 빛에 많이 노출되면 신경을 자극해 식욕을 감퇴시키기는 하지만, 섭취한 영양소를 분해하는 능력도 떨어지기 때문이라는 것을 밝혀냈다. 에인트호벤 연구소 로사 반덴버그 박사는 “야간 조명에 과다 노출되면 수면장애가 뒤따르는 한편 면역력이 감퇴되고, 어린이들은 성장장애와 난시까지 생겨 비만의 원인이 되는 만큼 주의해야 한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우리나라 국민의 사망 원인 1위인 암. 암은 외과수술, 방사선 조사(照射), 항암제 투여로 치료한다. 이 가운데 항암제는 세포 독성을 가진 화학물질을 주입해 암세포를 제거하는 치료법이다. 항암제는 치료 효과는 좋지만 암세포처럼 자라는 속도가 빠른 골수나 머리카락, 점막 등 정상세포까지 죽여 탈모, 구내염, 골수손상, 면역억제 등 부작용을 유발한다. 이 때문에 항암제의 치료 효과는 높이고, 부작용을 최소화하는 억제제 개발이 절실하다. 이런 상황에서 국내 연구진이 항암제 부작용을 최소화할 수 있는 치료제 개발 단서를 찾아냈다. 경북대 의대 배재성 교수와 수의과대 진희경 교수팀은 조혈줄기세포를 이용해 골수 손상을 억제하는 신경전달 물질인 ‘뉴로펩타이드Y’(NPY)를 발견했다고 7일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 권위지인 ‘엠보 저널’ 최신호에 실렸다. 연구진은 유전적으로 NPY가 없는 생쥐의 골수는 정상 생쥐의 골수보다 조혈줄기세포 수가 적다는 점에 주목하고 연구를 진행했다. 그 결과 조혈줄기세포의 감소는 세포의 생존과 유지에 필수적인 골수 내 신경세포와 내피세포가 사멸했기 때문이라는 것을 밝혀냈다. 연구팀은 NPY가 발현되지 않은 생쥐의 골수 손상은 항암제 투여로 인해 골수가 파괴된 암환자와 비슷하다는 사실도 확인했다. 또 NPY 결핍 생쥐와 항암제를 투여해 골수가 손상된 실험쥐에게 NPY를 주입하면 감소됐던 신경세포와 내피세포가 증가하고, 이로 인해 조혈줄기세포 수가 늘어나 골수 손상이 완화되는 것을 알아냈다. 연구진은 “NPY가 생체면역기능을 유지하는 대식세포에 존재하는 물질과 반응해 신경세포의 생존과 증식에 필요한 TGF-β라는 단백질 분비를 늘림으로써 골수 손상이 완화되는 것”이라고 설명했다. 배 교수는 “골수 조혈줄기세포의 손상을 막아야 항암제로 인한 골수 파괴를 완화시킬 수 있다는 치료기전을 밝혀냈다”면서 “NPY를 이용할 경우 골수손상을 예방하면서 항암제 효과는 높일 수 있는 약물의 개발이 가능할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아침부터 부부 싸움을 하거나 직장 상사에게 혼이 난 날은 종일 찌뿌둥한 기분에서 헤어나기 어렵다. 반대로 생각하지도 않은 용돈을 받거나 깜짝 놀랄 정도로 재미있는 일로 하루를 시작할 경우는 평소 ‘재수 없다’고 여기는 일이 생기더라도 대수롭지 않게 넘어가기도 한다. 미국 국립보건원(NIH)과 매사추세츠공과대(MIT) 공동 연구진은 좋은 기억과 나쁜 기억이 저장될 때 활성화되는 뇌 회로가 서로 다를 뿐만 아니라 상호 영향을 미친다는 연구 결과를 국제학술지 ‘네이처’ 최신호 표지 논문으로 발표했다. 뇌 과학자들은 이전에도 좋은 감정과 나쁜 감정이 뇌에 기록되는 경로가 서로 다르다는 것은 알고 있었다. 좋은 감정은 뇌의 ‘보상회로’를 활성화시키고, 나쁜 감정은 뇌의 ‘공포회로’를 활성화시키면서 기록된다는 것이다. 연구팀은 좋은 기억과 나쁜 기억을 저장하는 뇌 회로가 교차하는 편도체의 중심핵에 주목했다. 편도체는 정서기억을 저장하고 동기, 학습, 감정 반응에 중요한 역할을 한다. 연구진은 실험용 생쥐 뇌의 좋은 기억과 나쁜 기억을 담당하는 신경세포에 형광 물질을 주입했다. 그다음 쥐에게 전기 충격을 줘 나쁜 기억을 남기거나 단 음식을 줘 좋은 기억을 갖도록 한 뒤 각 신경세포에서 형광 물질 활성화 정도를 관찰했다. 그 결과 좋은 일을 겪은 뒤에는 뇌의 보상회로가 활성화되고 공포회로가 억제되면서 좋은 기억과 감정이 오래 가는 것으로 나타났다. 반대로 나쁜 일을 겪은 뒤에는 공포회로가 활성화되고 보상회로는 억제돼 나쁜 감정이 오래 지속되는 것을 발견했다. 연구를 주도한 케이 테 MIT 뇌인지과학과 박사는 “정반대의 감정이 어떤 형태로 서로 영향을 주는지 규명한 첫 연구이자 하루를 기분 좋게 시작해야 하는 이유를 알려주는 결과”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr