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.

정상적인 정자를 형성하는 데 중요한 역할을 하는 단백질을 일본 연구진이 발견해 눈길을 끈다. 현지에서는 “남성용 경구 피임약 개발 가능성을 보여줬다”는 평가가 나왔다. 도쿄신문 등 일본 언론에 따르면 오사카대 연구팀은 생쥐 실험을 통해 정자의 정상적인 형성에는 ‘Tex38’라고 하는 유전자로 만들어진 단백질이 필요하다는 것을 밝혀냈다고 지난 26일 발표했다. 연구팀이 쥐의 여러 유전자를 조작해본 결과, Tex38 유전자로 만들어진 단백질이 만드는 복합체가 정자의 정상적인 형태를 유지하는 데 필수적인 것을 확인했다. 연구팀은 이 복합체가 다른 단백질을 자극해 불필요한 세포질을 제거하고, 정자의 모양을 안정적으로 변화시키고 있다고 추정했다. 특히 Tex38을 만들지 못하게 된 쥐는 정자 머리 부분이 구부러진 형태의 이상정자가 생겨 제대로 된 수정이 불가능해 불임을 초래하는 것으로 나타났다. 전자현미경으로 관찰한 결과 초승달 모양인 머리 부분이 180도 구부러지고 움직임도 악화했다. 연구진은 “Tex38 유전자로 만든 단백질은 다른 단백질과 결합함으로써 안정화됐으며, 정자 형성에 빠질 수 없는 요소인 것으로 확인됐다”며 “이번 연구로 단백질 기능을 저해하는 남성용 경구 피임약 개발을 기대할 수 있게 됐다”고 전했다. 일본에서는 연간 약 10만건의 인공임신중절이 행해지고 있다. 한편 이번 연구 결과는 ‘미국 국립과학원 회보’(PNAS)에 게재됐다.

학창 시절, 간혹 영유아기 때 있었던 일을 기억한다는 친구들을 볼 수 있었습니다. 물론 아주 어린 시절을 기억하는 사람들도 전혀 없지는 않겠지만, 부모나 친인척들의 이야기를 본인의 기억으로 착각하는 경우가 대부분입니다. 전생을 기억하게 해준다는 최면술로도 말 못하고 기어다니던 생후 몇 달, 몇 년까지 기억해 내지 못합니다. 기억을 저장하는 뇌의 해마가 충분히 발달하지 않았기 때문인지, 기억을 불러낼 수 없기 때문인지는 뇌 과학이 발달한 요즘도 완전히 풀어내지 못한 수수께끼 중 하나였습니다. 미국 컬럼비아대, 뉴욕 사회연구대학(NSSR), 예일대, 스탠퍼드대 공동 연구팀은 우리가 어린 시절을 기억하지 못하는 것은 기억을 만들지 못하기 때문이 아니라 기억을 회상·복구하는 데 어려움이 있기 때문이라고 26일 밝혔습니다. 이 연구는 과학 저널 ‘사이언스’ 3월 20일 자에 실렸습니다. 연구팀은 2016년 뉴욕대와 마운트 시나이 아이컨 의대 연구팀이 광유전학 기술로 어른 생쥐의 특정 신경세포를 활성화해 영유아기 시절 기억이 여전히 존재한다는 사실을 밝혀낸 연구 결과를 근거로 사람도 영유아기 기억이 존재한다는 가정을 하고 실험에 착수했습니다. 연구팀은 생후 4개월에서 2세 사이 영유아 26명에게 새로운 얼굴, 사물, 장면의 이미지를 2초 동안 보여 주고 1분이 지난 뒤 같은 이미지를 다시 보여 주면서 각각 기억에 관여하는 해마의 활동을 기능성 자기공명영상(fMRI)으로 촬영했습니다. 그 결과 아기가 새로운 이미지를 볼 때 해마 활동이 활발할수록 같은 이미지를 다시 보여 줄 때 더 오래 보는 것을 확인했습니다. 아기들은 익숙한 것을 보는 데 더 많은 시간을 보내는 경향이 있기 때문에, 이 연구 결과는 아기가 이전에 본 것을 기억하고 있다는 것을 의미합니다. 실제로 똑같은 사진을 다시 볼 때 아기들의 해마 뒤쪽 부분이 활발하게 움직이는 것이 fMRI로 관찰됐습니다. 해마 뒤쪽 부분은 기억을 회상하는 데 중요한 역할을 하는 부위입니다. 연구팀은 성인이 생후 첫 몇 년을 기억하지 못하는 ‘영아기 기억상실증’이 나타나는 것은 회상 문제 때문이라고 설명했습니다. 기억이 처음 저장된 방식과 뇌가 기억을 되살리기 위해 사용하는 검색 단서 사이의 불일치로 인해 발생한다는 것이지요. 아기 때 경험이 나중에 성장하면서 뇌가 보고 들은 것을 맥락에 맞춰 분류하고 범주화할 수 있을 때와 매우 다르기 때문이라는 말이기도 합니다. 기어다니다가 걷는 것만으로도 세상을 바라보는 관점이 달라지는 것처럼 말이지요. 연구를 이끈 니컬러스 터크 브라운 예일대 교수는 “이번 연구에서 중요한 부분은 말 못 하는 아기들도 기억을 형성하는 능력이 있음을 증명했다는 점”이라면서 “성인이 돼서도 아기 때 기억이 남아 있을 수 있다는 것은 확실하지만, 그 기억에 접근할 수 없을 뿐”이라고 말했습니다.

국내 연구진이 유산균이 대표적인 여성 암인 자궁경부암을 예방할 수 있다는 사실을 확인해 눈길을 끌고 있다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뉴바이올로지학과, 칠곡경북대병원, 동국대 생명과학과 공동 연구팀은 사람의 자궁경부 줄기세포의 정체와 분화 과정을 처음으로 밝혀내고, 이를 바탕으로 유산균이 자궁경부암 발생을 억제할 수 있다는 사실을 규명했다고 14일 밝혔다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 자궁경부암은 전 세계적으로 네 번째로 많이 발생하는 여성 암으로 매년 약 60만 건이 발생한다. 주된 원인은 인유두종바이러스(HPV)이며, 최근에는 자궁경부암 예방 백신 덕분에 선진국에서는 발생률이 급감하고 있다. 그렇지만 백신 접종을 피하는 사람이나 백신 접종이 어려운 후진국에서는 쉽게 발생하게 된다. 이에 따라 예방백신 외에 새로운 예방법의 필요성이 제기되고 있다. 유산균은 여성의 질 내에 가장 많이 존재하는 유익균으로, 앞선 많은 연구에서 이미 발생한 자궁경부암 세포를 억제하는 효과는 밝혀졌다. 그러나, 유산균이 암 발생 이전 단계에서 어떤 역할을 하는지는 명확히 규명되지 못했었다. 연구팀은 면역 기능이 억제된 생쥐에게 사람의 줄기세포를 이식한 다음 줄기세포의 재생 능력을 평가하는 방법을 개발했다. 그다음 자궁경부 정상 오가노이드와 암 발생 이전의 전암 오가노이드 모델을 만들어 사람 자궁경부 줄기세포의 정체와 분화 과정을 규명했다. 연구팀은 이 방법을 활용해 인유두종바이러스가 줄기세포보다 분화가 시작된 전구세포를 증식시키는 것이 자궁경부암 발생의 주요 원인이라는 것을 발견했다. 전구세포는 줄기세포에서 분화가 진행된 중간단계 세포로, 특정 조직이나 세포로 분화 능력을 갖추고 있지만 자기 복제 능력은 제한적으로, 조직 재생과 성장 과정에서 중요한 역할을 한다. 연구팀은 또 유산균이 젖산을 분비해 바이러스 효과를 억제하며, 정상 줄기세포의 자기복제뿐만 아니라 줄기세포로부터 암세포로 변환되는 초기과정을 억제한다는 사실과 메커니즘도 밝혀냈다. 연구를 이끈 정영태 DGIST 뉴바이올로지학과 교수는 “이번 연구는 유산균이 자궁경부 건강 유지와 자궁경부암 발생 예방에 중요한 역할을 한다는 사실을 확인했다는 데 의미가 크다”라며 “자궁경부암 예방 기술 개발에 도움을 줄 것으로 기대된다”라고 말했다.

2013년 개봉한 영화 ‘월터의 상상은 현실이 된다’를 좋아하는 분이 많습니다. 여행이라곤 한 번도 해 본 적 없는 잡지사 직원 월터 미티는 반복되는 일상에서 ‘상상’을 통해 특별한 순간을 꿈꾸는 사람입니다. 그러다 라이프지 마지막 호 표지 사진을 찾기 위해 그린란드, 아이슬란드 등을 오가며 자신의 상상을 뛰어넘는 모험을 하는 내용입니다. 표준국어대사전에 ‘상상력’은 ‘실제로 경험하지 않은 현상이나 사물에 대해 마음속으로 그려 보는 힘’이라고 설명돼 있습니다. 월터처럼 완전히 새로운 생각을 해내는 것은 물론 과거 경험을 재구성해 실제로 존재하지 않는 것을 떠올리는 것도 포함됩니다. 상상력은 뇌의 여러 부위가 협력해 만드는 복잡한 인지 과정입니다. 여기서 궁금한 점 하나가 생깁니다. 뇌는 현실과 상상을 어떻게 구별해 낼 수 있을까요. 12일 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 정신·행동과학과, 의대 신경외과, 심리학과, 생체공학과, 보스턴대 의·생명공학과, 정신·뇌과학과, 스탠퍼드대 의대 신경외과, 펜실베이니아 대학병원 신경외과, 로스앤젤레스 보훈병원, 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 신경학과 공동 연구팀은 실제 환경을 통한 물리적 이동과 상상 속 이동이 뇌에서 같은 신경 회로를 사용한다고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 인간 행동’ 3월 11일 자에 실렸습니다. 뇌가 공간 기억을 형성하고 회상하는 능력은 새로운 공간으로 이동하고 그곳을 탐색하거나 미래의 일을 상상하는 데 중요합니다. 생쥐를 이용한 연구에서 뇌의 한 영역인 해마에 나타나는 특정 뇌파인 세타 진동이 공간을 탐색하고 이동 경로를 기억하거나 상상하는 데 도움이 된다는 것이 밝혀졌습니다. 그렇지만 인간에게도 유사한 메커니즘이 존재하는지, 실제 환경에서 활성화되는지는 명확히 밝혀지지 않았습니다. 이에 연구팀은 뇌전증을 앓고 있는 24~40세 남녀 5명의 뇌 활동을 측정했습니다. 실험에 참여한 이들은 뇌전증 치료와 검사를 위해 내측 측두엽에 전극을 삽입하고 있었습니다. 연구팀은 일반 도로를 걸을 때와 러닝머신 위를 걸으며 일반 도로 상황을 상상할 때의 세타 진동을 비교했습니다. 그 결과 실제 탐색과 상상 속 탐색 시 유사한 뇌파 패턴이 나타난다는 것을 확인했습니다. 연구를 이끈 난티아 수타나 UCLA 교수는 “이번 연구는 현실 탐색과 상상이 공통된 신경 틀을 공유한다는 사실을 보여 주며 실제 환경에서 사람의 기억이 어떻게 형성되는지 이해하는 데 도움을 준다”고 설명했습니다. 이번 연구를 보면 뇌는 생각하는 것을 실현할 수 있는 원동력을 만들며 원하는 바를 상상하면 이뤄진다는 자기계발서의 이야기가 허황한 것만은 아니라는 생각이 듭니다. 알베르트 아인슈타인이 “상상력이 지식보다 위대하다”고 말한 이유도 어렴풋이 이해될 것 같습니다.

최근 넷플릭스에서 공개한 드라마 ‘폭싹 속았수다’를 보고 “부모님 생각이 나서 펑펑 울었다”든지 “담담하지만 가슴을 울리는 대사에 무너졌다”는 반응들이 쏟아지고 있다. ‘나의 아저씨’나 ‘나의 해방일지’ 같은 드라마를 보면서 주인공에 감정을 이입해 함께 아파하며 슬퍼하는 경우가 적지 않다. 단순히 감정이 풍부해서라거나, 갱년기라서 그런 것은 아니다. 뇌가 타인의 감정을 반영하는 공감 회로를 갖고 있기 때문이다. 그동안 이런 정서적 공감이 뇌에서 어떻게 이뤄지는지 명확히 밝혀지지 않았다. 그런데, 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단은 타인의 고통을 인식하고 정서적으로 공유하는 뇌의 핵심 신경회로를 찾았다고 11일 밝혔다. 이 연구 결과는 기초 과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 전측대상회피질(ACC)는 고차원 감정 처리, 의사결정, 사회적 행동과 공감 등 다양한 기능과 관련된 뇌 영역이다. 연구팀은 생쥐를 이용한 실험과 고해상도 미세 내시경 칼슘 이미징 기술을 활용해 ACC 신경세포 활동을 실시간으로 측정, 분석했다. 미세 내시경 칼슘 이미징은 칼슘 지표 단백질을 이용해 살아있는 동물의 깊은 뇌 영역에서 신경세포 활동을 실시간으로 관찰할 수 있는 기술이다. 연구팀은 투명한 아크릴 상자에 생쥐 두 마리를 넣은 뒤 한 마리에게는 전기 자극을 가해 공포 반응을 유도하고, 다른 한 마리는 신체적 자극 없이 상대의 고통을 관찰하도록 한 뒤 뇌의 활동을 살펴봤다. 그 결과, 관찰자 생쥐는 직접 자극 없이 다른 개체의 고통을 목격하는 것만으로도 공포로 인해 움직임이 줄어드는 ‘공감적 동결 행동’을 보이는 것이 확인됐다. 이를 통해 타인의 고통을 목격할 때 활성화되는 특정 신경세포 집단을 확인하고, 이것들이 정서적 공감 처리에 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 또 기존 연구와 달리 고통에 대한 경험이 전혀 없는 생쥐를 관찰자로 정했는데, 이를 통해 경험의 영향을 배제한 ‘순수한 감정 전염’ 현상을 확인했다. 연구팀은 ACC에서 중뇌수도관주위회색질(PAG)로 연결되는 신경회로 활성을 억제하면 공감적 동결 행동과 정서적 회피 행동이 눈에 띄게 감소하는 것도 발견했다. 이를 통해 ACC-PAG 신경 회로가 타인의 고통을 인식하고 공감적 행동을 끌어내는 데 필수적이라는 것을 밝혀냈다. 연구를 이끈 금세훈 연구위원은 “이번 연구는 타인의 고통을 공감하는 과정이 단순 학습이 아닌 뇌에서 특정 신경 회로를 통해 정서적으로 처리된다는 것을 보여준 첫 연구”라며 “자폐 스펙트럼 장애, 반사회적 행동 장애 등 공감 능력의 장애를 보이는 신경정신질환 연구와 치료에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.

세상에 만병통치약이라는 것은 없습니다. 그렇지만 그 언저리까지 간 약이 있긴 합니다. 바로 128년 전 버드나무 껍질의 주성분인 살리실산을 이용해 약으로 만든 ‘아스피린’입니다. 아스피린은 1897년 독일 바이엘사에서 만든 세계 최초의 합성 의약품입니다. 20세기 중반까지만 해도 해열·소염 진통 효과만 강조돼 감기·몸살 치료에 주로 쓰여 왔습니다. 이후 아스피린이 피를 묽게 해 심혈관 질환의 위험을 낮춰 준다는 사실이 드러나면서 최근까지 다양한 연구를 통해 새로운 효과가 하나둘씩 밝혀지고 있습니다. 영국 케임브리지대 의대, 바브라함 연구소, 프랜시스 크릭 연구소, 웰컴 생어 연구소, 이탈리아 키에티·페스카라 단눈치오대 고등기술연구센터(CAST), IRCCS 후마니타스 연구병원, 대만국립대 의대, 프랑스 릴대 병원 공동 연구팀은 아스피린이 면역 체계를 자극해 활성화함으로써 일부 암의 전이를 줄일 수 있다고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 3월 6일자에 실렸습니다. 암세포가 원래 종양이 발생한 부위에서 다른 기관으로 퍼지는 현상을 ‘전이’라고 합니다. 암 전이는 전 세계적으로 암 관련 사망의 90%를 차지합니다. 면역 체계는 전이와 싸우는 데 중요한 역할을 하지만 암세포는 면역 감시를 회피하는 방법을 찾아내는 경우가 많습니다. 그중 하나가 혈액 내 혈소판이 ‘트롬복산 A2’(TXA2)를 생성해 전이 부위에서 면역 세포의 일종인 T세포 활동을 억제하는 방식입니다. 이런 면역 회피와 억제는 면역 체계가 전이 중인 암세포를 효과적으로 공격하고 제거하는 능력을 떨어뜨립니다. 아스피린이 암 전이를 줄일 수 있다는 사실은 알려졌지만 정확한 작용 메커니즘은 불분명했습니다. 연구팀은 유방암, 피부암의 일종인 흑색종, 대장암을 포함한 다양한 암이 발생한 생쥐를 두 그룹으로 나눠 한쪽은 아스피린을 복용케 하고, 다른 집단은 아스피린을 투여하지 않은 채 관찰했습니다. 그 결과 아스피린을 투여한 생쥐의 경우 폐나 간과 같은 다른 기관으로의 암 전이 비율이 낮다는 것을 발견했습니다. 아스피린은 혈소판에서 염증 관련 효소인 ‘사이클로옥시게나제1’을 억제하고 TXA2 생성을 줄이는 것으로 확인됐습니다. TXA2의 감소는 T세포를 해방시켜 전이성 암세포와 싸우는 능력을 강화하는 것으로 나타났습니다. 연구를 이끈 라훌 로이추두리 케임브리지대 교수(암 면역학)는  “비교적 저렴하고 간단한 아스피린 복용이 다른 면역 요법과 결합돼 항전이 효과를 강화하는 효과적인 보조 요법이 될 수 있을 것”이라고 말했습니다.

미국 생명공학회사 콜로설 바이오사이언스가 유전자 변형 방식을 통해 ‘매머드 털’을 가진 생쥐를 만드는 데 성공했다. 4000여년 전 멸종한 매머드 복원에 한 발짝 다가선 것이다. 콜로설 바이오사이언스 연구팀은 4일(현지시간) 유전자 변형을 통해 추위에 잘 견디는 특성을 가진 ‘콜로설 털북숭이 쥐’를 탄생시켰다고 밝혔다. 연구팀은 생쥐의 수정란이나 배아 줄기세포를 유전적으로 변형해 배아에 주입했고 이후 대리모에게 이식했다. 생쥐 털의 색깔, 질감, 길이, 무늬, 모낭과 관련된 유전자 7개를 편집해 매머드와 비슷한 털, 색깔, 질감을 구현해 냈다. 2021년 설립된 콜로설 바이오사이언스는 멸종 동물을 유전자 변형 방식을 통해 복원해 왔다. 연구팀은 매머드의 유전자를 오늘날 코끼리에 구현하는 방법으로 2028년 말까지 새끼 매머드를 탄생시키는 것을 목표로 하고 있다. 이번에 생쥐에서 매머드 복원의 가능성을 입증한 것이다. 연구팀의 계획은 털북숭이 쥐에 적용한 방식을 코끼리에도 적용하는 것이다. 먼저 매머드와 오늘날 코끼리 유전자를 해독해 둘 사이의 차이를 확인한다. 코끼리의 유전자를 ‘크리스퍼 유전자 가위’로 편집해 멸종한 매머드 유전자를 가진 줄기세포를 만든다. 이후 코끼리 수정란에 줄기세포를 주입하고 다시 이 수정란을 대리모에 이식하는 것이다. 다만 이번 연구 결과의 한계를 지적하는 목소리도 있다. 진화생물학자인 빅토리아 헤리지 영국 셰필드대 교수는 “매머드 같은 코끼리를 만드는 것은 훨씬 더 큰 도전”이라며 “관련된 유전자 수는 훨씬 많고 여전히 더 밝혀져야 한다. 매머드 복원이 곧바로 될 것 같지는 않다”고 지적했다.

세상에 만병통치약이라는 것은 없습니다. 그렇지만 그 언저리까지 간 약이 있긴 합니다. 바로 128년 전 버드나무 껍질의 주성분인 살리실산을 이용해 약으로 만든 ‘아스피린’입니다. 아스피린은 1897년 독일 바이엘사에서 만든 세계 최초의 합성 의약품입니다. 20세기 중반까지만 해도 해열·소염 진통 효과만 강조돼 감기·몸살 치료에 주로 쓰여 왔습니다. 이후 아스피린이 피를 묽게 해 심혈관 질환의 위험을 낮춰 준다는 사실이 드러나면서 최근까지 다양한 연구를 통해 새로운 효과가 하나둘씩 밝혀지고 있습니다. 영국 케임브리지대 의대, 바브라함 연구소, 프랜시스 크릭 연구소, 웰컴 생어 연구소, 이탈리아 키에티·페스카라 단눈치오대 고등기술연구센터(CAST), IRCCS 후마니타스 연구병원, 대만국립대 의대, 프랑스 릴대 병원 공동 연구팀은 아스피린이 면역 체계를 자극해 활성화함으로써 일부 암의 전이를 줄일 수 있다고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 3월 6일자에 실렸습니다. 암세포가 원래 종양이 발생한 부위에서 다른 기관으로 퍼지는 현상을 ‘전이’라고 합니다. 암 전이는 전 세계적으로 암 관련 사망의 90%를 차지합니다. 면역 체계는 전이와 싸우는 데 중요한 역할을 하지만 암세포는 면역 감시를 회피하는 방법을 찾아내는 경우가 많습니다. 그중 하나가 혈액 내 혈소판이 ‘트롬복산 A2’(TXA2)를 생성해 전이 부위에서 면역 세포의 일종인 T세포 활동을 억제하는 방식입니다. 이런 면역 회피와 억제는 면역 체계가 전이 중인 암세포를 효과적으로 공격하고 제거하는 능력을 떨어뜨립니다. 아스피린이 암 전이를 줄일 수 있다는 사실은 알려졌지만 정확한 작용 메커니즘은 불분명했습니다. 연구팀은 유방암, 피부암의 일종인 흑색종, 대장암을 포함한 다양한 암이 발생한 생쥐를 두 그룹으로 나눠 한쪽은 아스피린을 복용케 하고, 다른 집단은 아스피린을 투여하지 않은 채 관찰했습니다. 그 결과 아스피린을 투여한 생쥐의 경우 폐나 간과 같은 다른 기관으로의 암 전이 비율이 낮다는 것을 발견했습니다. 아스피린은 혈소판에서 염증 관련 효소인 ‘사이클로옥시게나제1’을 억제하고 TXA2 생성을 줄이는 것으로 확인됐습니다. TXA2의 감소는 T세포를 해방시켜 전이성 암세포와 싸우는 능력을 강화하는 것으로 나타났습니다. 연구를 이끈 라훌 로이추두리 케임브리지대 교수(암 면역학)는 “이번 연구 결과는 아스피린이 생쥐의 자연 면역 반응을 강화함으로써 암 전이를 예방할 수 있음을 보여 준다”며 “비교적 저렴하고 간단한 아스피린 복용이 다른 면역 요법과 결합돼 항전이 효과를 강화하는 효과적인 보조 요법이 될 수 있을 것”이라고 말했습니다.

‘일반 실험실 생쥐보다 3배 길게 자라는 물결 모양의 밝은 털, 곱슬곱슬한 수염....’ 4일(현지시간) CNN 등 외신에 따르면 미국 생명과학기업 콜로설 바이오사이언스는 유전자공학 기술을 활용해 약 4000년 전 멸종한 매머드 털과 유사한 특성을 지닌 ‘양모 생쥐’를 만드는 데 성공했다. 텍사스주 댈러스에 본사를 둔 이 기업은 2021년 유전자 공학 기술로 매머드, 도도새 등 멸종 동물을 되살리겠다고 발표해 화제를 모은 바 있다. 콜로설 바이오사이언스 연구진은 생쥐 배아에서 7개 유전자를 동시에 편집해 ‘양모 생쥐’를 탄생시켰다. 연구자들이 표적으로 삼은 유전자는 모발 성장 주기에 관여해 더 길고 풍성한 털을 만들어내는 FGF5와 멜라닌 생성을 조절하는 MC1R 등이다. 콜로설 바이오사이언스는 이번에 선보인 ‘양모 생쥐’가 추운 기후에서 매머드의 생존을 가능하게 했던 특정 DNA 염기 서열을 검증하는 데 도움이 될 것이라고 주장했다. 베스 샤피로 최고과학책임자(CSO)는 “멸종된 동물의 특성을 복원하는 기술 검증에 중요한 단계”라고 평가했다. 회사는 아직 심사 과정을 완료하지 않은 미발표 논문도 함께 공개했다. 그러나 이번 연구 결과에 대한 학계의 평가는 엇갈린다. 이 회사의 자문위원으로서 이번 실험 논문에 공동 저자로 참여한 스톡홀름대 교수 러브 달렌은 “생쥐에서 여러 유전자를 동시에 편집해 양모 외관을 얻는 능력은 매우 중요하다”며 “회사가 이러한 종류의 유전자 편집 노하우를 보유하고 있으며, 매머드 유전자도 포함할 수 있음을 증명했다”고 주장했다. 반면 런던 프랜시스크릭 연구소의 로빈 러벨 배지는 “기술적으로는 인상적”이라면서도 “이 논문의 가장 큰 문제점은 매머드의 특성이 생쥐에게 실제로 도입됐는지를 다루지 않았다는 점”이라고 지적했다. 그는 “현재로서는 털이 많은 귀여운 생쥐들만 있을 뿐이며, 우리는 이번 연구 결과에서 거의 배운 것이 없다”고 덧붙였다.

김치 등 발효식품이 불안감이나 우울증을 완화하고 정신 건강을 개선하는 데 도움이 될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 지난 19일(현지시간) 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 듀크-NUS 의과대학과 싱가포르 국립신경과학연구소 연구원들은 “프로바이오틱스(장내 유익균)과 불안 관련 행동 사이에 중요한 연관성이 있다”고 밝혔다. 학술지 ‘EMBO 분자의학(EMBO Molecular Medicine)’ 2월호를 통해 발표한 연구 결과에 따르면 장내 미생물에 의해 생성되는 ‘인돌(Indole)’이라는 분자가 불안과 관련된 뇌 활동을 조절하는 데 직접적인 역할을 하는 것으로 나타났다. 연구팀은 장내 미생물을 제거해 무균 상태로 만든 생쥐 실험을 통해 장내 미생물과 불안 사이의 연관성을 조사했다. 행동 검사를 통해 불안을 포함한 감정 반응을 평가했는데, 놀랍게도 무균 생쥐의 불안이 증가했다고 연구팀은 전했다. 이어진 추가 검사 결과 이러한 불안 증가가 기저외측 편도체(Basolateral amygdala)의 활성 증가와 연관돼 있음을 확인했다. 기저외측 편도체는 감정, 특히 공포와 불안을 느끼고 조절하는 데 관여하는 뇌 영역으로 뇌의 경보 시스템처럼 작동한다. 나아가 연구팀은 무균 생쥐를 미생물 대사물질인 인돌로 치료했을 때 불안에 어떤 영향을 끼치는지 관찰했다. 그 결과 인돌을 먹은 생쥐는 불안 관련 행동이 감소했다. 이 연구의 주저자 중 한명인 싱가포르 국립신경과학연구소 연구부의 스벤 페터슨 교수는 “인돌의 불안 감소 기능은 인간의 출생 직후부터 이루어진다”며 “출생 뒤 신생아는 배고픔 등으로 인한 불안감에 노출되는데, 이때 모유에 섞여 있는 미생물이 인돌 생산을 돕는다”고 설명했다. 이를 통해 아이의 불안감이 감소한다는 것이다. 연구진은 이번 연구 결과로 ‘프로바이오틱스로 불안감을 치료할 수 있는 길’이 열릴 가능성이 높아진 것으로 내다봤다. 인돌을 식이 보충제로 섭취하거나 인돌을 생성하는 장내 미생물을 섭취하면, 인돌 성분이 미주신경을 통해 뇌에 전해짐으로써 불안 관련 장애를 치료할 수 있게 될 수도 있다는 것이다. 프로바이오틱스 식품에는 발효유, 콤부차, 사우어크라프트(양배추절임), 피클, 된장, 김치, 사워도우빵 등이 있다고 SCMP는 소개했다. 듀크-NUS의 연구 담당 수석 부학장인 패트릭 탄은 “연구 결과는 정신과 약물을 견딜 수 없는 사람 등이 불안 관련 질환을 앓고 있을 때 큰 치료효과를 볼 수 있다는 가능성을 보여준다”며 “정신 건강은 뇌에만 있는 것이 아니라 장에도 있다는 것을 상기시켜준다”고 설명했다. 연구진은 앞으로 ‘인돌 기반 프로바이오틱스나 보충제’가 인간에게 불안 치료제로 효과적으로 사용될 수 있는지 확인하기 위해 임상 실험을 계속해나갈 계획이라고 밝혔다. 앞서 지난 1월 하버드 대학교 연구팀도 장내 미생물이 우울증에 중요한 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다고 발표한 바 있다.

생쥐가 다른 쥐가 의식을 잃고 쓰러져있는 것을 발견했을 때 적극적으로 구조 활동을 하는 것으로 나타났다. 남부 캘리포니아 대학(USC)의 신경과학자 웬지안 순(Wenjian Sun) 교수 연구팀은 마취돼 반응을 하지 않는 쥐를 우리에 넣었을 때 어떤 일이 일어나는지를 촬영했다. 그 결과 쥐들은 평균적으로 13분의 관찰 시간 중 약 47%를 의식이 없는 동료와 상호작용하는 데 할애했다. 쥐들은 먼저 냄새를 맡은 다음, 그루밍(몸을 다듬거나 손질하는 일)을 했다. 그 다음에는 매우 집중적으로 신체적 상호작용을 했다. 이 과정에서 쥐들의 50% 이상은 의식이 없는 쥐의 입을 벌리고 혀를 뽑아냈다. 연구팀은 혀를 당기는 행동이 기도를 확장하고 신경회로를 빠르게 각성하게 한다고 설명했다. 이러한 응급처치를 받은 쥐는 그렇지 않은 쥐보다 더 빨리 깨어나 걷기 시작했고, 응급처치를 하던 쥐는 이러한 ‘돌봄’ 행동을 멈췄다. 특히 쥐들은 이전에 만난 적이 없는 쥐보다, 안면이 있는 쥐의 경우 더 많은 시간을 돌보는 데 보냈다고 연구팀은 덧붙였다. 앞서 돌고래나 코끼리 등 큰 포유류에서 이와 유사한 구조 행동이 발견된 바 있으나 설치류 같은 작은 포유류에 대해선 이러한 응급처치 행동이 자세히 연구된 바 없었다. 캘리포니아 대학 로스앤젤리스 캠퍼스 연구진들도 쥐에게 의식이 없는 동료를 보여줬을 때 내측 편도체가 밝아지는 것을 발견했다고 밝혔다. 또한 뇌의 실방핵에서 사회적 유대감 호르몬인 옥시토신이 증가하는 것을 확인했다. 뇌의 이 두 영역은 모두 ‘배려’ 행동에 관여하는 것으로 알려져 있다. 신경과학자 윌리엄 쉬런과 조이 도널드슨은 새로운 연구에 대한 논평에서 “이러한 발견은 극심한 고통에 처한 다른 사람을 돕고자 하는 본능이 많은 종에서 공유된다는 증거를 뒷받침한다”고 결론지었다. 이 연구는 지난 21일(현지시간) 국제 과학저널 ‘사이언스’에 게재됐다.