18~19세기 프랑스 법관이자 미식가인 장 앙텔름 브리야사바랭은 “당신이 먹은 것이 무엇인지 말해주면 당신이 어떤 사람인지 말해 주겠다”라고 말했다. 음식 취향을 통해 그 사람의 사회경제적 위치를 파악할 수 있다는 뜻이다. 그런데, 현대 과학은 먹는 음식을 통해 한 사람의 건강까지 파악할 수 있는 상황이 됐다. 건강한 음식을 먹는 사람은 건강하고, 그렇지 못한 사람은 신체적, 정신적 건강이 악화할 수밖에 없다. 독일 헬름홀츠 환경보건 연구센터 실험 유전학 연구소, 당뇨 연구센터(DZD), 라이프치히대 의정보학 연구소, 라이프치히 아동·청소년 병원, 오스트리아 빈 수의학대, 빈 자연·생명과학대, 보쿠대 환경생명공학연구소(IFA-Tulln), 핀란드 투르쿠대, 투르쿠대학병원 공동 연구팀은 고지방식을 즐겨 먹고, 체질량 지수가 높은 수컷 생쥐는 대사장애를 가진 수컷 새끼를 낳는다고 7일 밝혔다. 결국, 아빠의 식단이 아들의 미래 건강에 영향을 미친다는 것이다. 이런 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 6월 6일 자에 실렸다. 엄마가 자손에게 대사 특성을 물려줄 수 있다는 연구들은 많이 나왔다. 그렇다면 아빠는 어떨까. 2016년 미국 유타대 연구팀은 생쥐 수정란에 고지방식을 섭취한 아빠 생쥐의 정자 RNA를 주입했더니, 새끼가 자라서 대사 장애가 발생했다는 연구 결과를 내놨다. 부모의 식습관이 자손의 후성 유전체 변화로 이어질 수 있다는 설명이다. 이번 연구팀은 수컷 생쥐를 두 집단으로 나눠 2주 동안 한쪽은 고지방식을 먹이고, 다른 쪽은 저지방식을 먹인 뒤 생체 변화를 관찰했다. 그 결과, 식습관이 정자의 미토콘드리아 RNA, 특히 DNA를 단백질로 만드는 전달RNA(tRNA)에 영향을 미치는 것으로 확인됐다. 고지방식을 먹은 쥐의 정자는 저지방식을 섭취한 쥐의 정자보다 짧은 tRNA 조각이 더 많았다. 이런 RNA 조각은 특정 미토콘드리아 유전자의 활성을 높이거나 낮추는 등 유전체의 후성유전학적 조절자 역할을 하는 것으로 나타났다. 이를 통해 몸에 좋지 않은 고지방식 먹이를 섭취한 수컷 생쥐는 당뇨의 대표적 특징인 포도당불내성 같은 대사 문제를 수컷 새끼에게 유전한 것으로 확인됐다. 연구팀은 과체중인 아빠를 둔 사람과 고지방식을 먹은 수컷 새끼의 건강을 조사했다. 그 결과, 고지방식을 먹고 BMI가 높은 아빠를 가진 자식은 그렇지 않은 자식보다 아빠의 미토콘드리아 tRNA를 훨씬 많이 가진 것으로 조사됐다. 또 3431명의 인간 자녀 데이터를 분석한 결과, 임신 시 아빠의 BMI가 높을수록 자손의 대사 건강이 나빠진다는 사실도 확인했다. 연구팀은 건강한 아이를 얻기 위해서는 건강하게 먹는 것이 필수적이라고 설명했다. 식단은 정자에 전달되는 정보에 영향을 미치고, 이는 자손에게 영향을 미친다는 말이다. 연구를 이끈 독일 헬름홀츠 실험 유전학 연구소 라파엘레 테페리노 박사(후성유전학)는 “고지방 식단이 미토콘드리아에 스트레스를 줘 정자에 영향을 미치고 자손에게까지 전달된다는 당연한 사실을 실험적으로 증명한 것이 이번 연구의 의의”라고 말했다. 테페리노 박사는 “외부 스트레스가 미토콘드리아 활동을 증가시키고 정자가 난자에 도달하게 하는 힘을 충분히 제공하지 못하기 때문에 다양한 문제가 발생하는 것으로 생각된다”고 설명했다.

일본의 ‘국민 식빵’ 격인 유명 제과회사의 식빵에서 생쥐의 몸통 일부가 발견돼 회사 측이 제품 10만개를 회수했다. 10일 일본 마이니치신문 등에 따르면 일본의 제과 기업 시키시마 제빵은 지난 7일 성명을 내고 식빵 2종에 대한 자발적 회수에 나선다고 밝혔다. 회사 측에 따르면 지난 5일과 7일 군마현에서 빵을 구매한 고객들로부터 “빵에 동물로 추정되는 이물질이 있다”는 민원을 접수했다. 수거한 제품에서 발견된 이물질은 쥐의 몸통으로 확인됐다. 사측은 해당 제품이 제조된 도쿄 다마 공장의 생산 라인을 중단하고, 해당 생산 라인에서 제조돼 도쿄를 포함해 간토와 도호쿠 지역에 유통된 파스코 브랜드의 ‘초주쿠 야마가타(超熟 山型)’ 식빵 2종 10만 4000개를 회수했다. 회사 측은 “아직까지 건강상의 문제는 나타나지 않았다”면서도 “이번 일로 불편을 끼친 점을 깊이 사과드린다”고 밝혔다. 시키시마 제빵은 100년이 넘는 역사를 자랑하는 일본의 최대 제과 전문 기업으로, 특히 제빵 브랜드인 ‘파스코’의 식빵은 일본의 편의점과 마트 등에서 흔히 볼 수 있어 일본인들이 즐겨 찾는 ‘국민 식빵’으로 불린다.

어렸을 때 누구나 한 번쯤 이상한 이야기에 빠져든 적이 있을 것이다. 초등학교가 국민학교라고 불리던 시절에는 소년중앙, 어깨동무, 새소년 같은 어린이 잡지 전성시대였다. 여름이 다가오면 이들 잡지에는 납량특집이라고 해서 등골이 오싹하게 만드는 괴담들이 실렸다. 무섭지만 궁금증 때문에 도저히 그냥 넘어갈 수 없게 만드는 내용들이었다. 당시 TV 9시 뉴스에서 다룰 정도로 전국을 강타했던 괴담이 있었다. 일명 홍콩할매귀신 괴담. 얼굴 반쪽은 할머니고 반쪽은 고양이 모습을 한 귀신이 아이들만 골라서 잡아먹는다는 내용이었다. 홍콩할매는 아이들에게 손바닥을 보여 달라고 한 다음 손금이 4자 형태로 생긴 아이들만 잡아먹는다는 말이 있어 해가 떨어진 뒤 동네 골목에서 아이들을 볼 수 없을 정도였던 기억이 난다.괴담은 한참이 지난 뒤 사그라들었다. 인터넷도 없던 때 누가 이런 괴담을 만들었고 전국으로 퍼져 나갔는지 아직도 궁금하다. 홍콩할매귀신 괴담 같은 이야기는 서구사회에도 있다. 바로 ‘도시전설’(urban legend)이다. 도시전설은 민담의 일종으로, 고도로 밀집되고 개발된 현대 도시에 있을 법한 미신이나 낭설을 말한다. 도시전설이라는 용어는 1960년대 말 사회학 분야에서 처음 등장했다. 실제 널리 알려진 것은 1980년대 미국 민속학 및 대중문화 연구자인 얀 해럴드 브룬반드 유타대 교수에 의해서였다. 바로 그 브룬반드가 수십년에 걸쳐 각종 입소문과 개인 기록, 편지, 신문, 칼럼, 문학, 학술서, 논문, 라디오, TV, 인터넷 사이트 등에서 떠도는 이야기를 샅샅이 조사해 대표적인 도시전설 270편을 24개의 카테고리로 정리한 이 책은 그야말로 ‘도시전설 백과사전’이다. 저자는 도시전설은 어딘가 허술하지만 한편으로는 지나치게 깔끔한 이야기를 누군가가 믿으면서 시작된다고 말한다. 사람들은 그 이야기를 라디오나 TV 같은 대중매체에서 들었다고 주장하고, 이야기 속에 나온 누군가를 안다고 주장하면서 도시전설이 만들어진다. 도시전설의 전형적 줄거리들은 대부분 소문이나 상상력에서 시작돼 진위를 증명하기 어렵다. 보기 드물게 ‘사실’에서 출발하는 것도 있다. ‘코카콜라 속의 생쥐’ 같은 도시전설은 청량음료병이나 캔 속에서 생쥐 같은 이물질이 발견됐다는 사실에서 시작한다. 지난해 말 중국 칭다오 맥주 공장에서 작업자가 맥주 원료인 맥아 보관 장소에 들어가 소변을 보는 영상이 떠돌아 전 세계를 경악게 했다. 이렇듯 외부 물질로 오염된 식품이라는 주제는 도시전설에서도 인기 높은 것 중 하나라고 저자는 이야기한다. 이 부분을 읽으면서 칭다오 소변 오염 사건은 어떤 도시전설로 만들어질지 자못 궁금해진다. 그러나 저자는 도시전설을 단순히 ‘믿거나 말거나’ 또는 ‘이상한 이야기’로 취급하지 않는다. ‘속죄’의 저자 이언 매큐언, ‘은하수를 여행하는 히치하이커를 위한 안내서’의 저자 더글러스 애덤스, 흑인 여성 최초 노벨문학상 수상자인 토니 모리슨 등 수많은 작가가 도시전설의 플롯을 작품에 활용했던 것처럼 도시전설은 이야기꾼들의 보물창고라는 것이다. 도시전설처럼 모든 이야기는 사람을 거치면서 점점 재미있어지고 완벽해진다. 그래서 이 책은 도시전설을 통해 이야기꾼을 꿈꾸는 사람들에게 독창적 아이디어나 사람들의 뇌리에 새겨지는 이야기의 필요 조건이 무엇인지 가르쳐 준다. 일반인이라고 해서 이 책의 효용성이 떨어지는 것은 아니다. 책을 읽고 나면 도시전설의 형성과 확산과정이 요즘 소셜미디어(SNS) 속 ‘가짜뉴스’의 생성·확산 경로와 너무나 비슷하다는 느낌을 받게 될 것이다. 수많은 도시전설을 읽다 보면 그럴듯한 가짜뉴스에 속지 않는 방법을 스스로 체득하게 될지도 모른다.

헬리코박터 파일로리균은 위의 염증성 질환과 위암의 주요 원인으로 알려져 있다. 일반적으로 약물을 이용해 치료하지만, 최근 항생제에 내성을 갖는 헬리코박터균이 등장하면서 완치가 점점 어려워지고 있다. 이런 가운데 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과, 서울아산병원 공동 연구팀이 위의 점액층에 붙어 헬리코박터균만 제거하는 물질을 개발했다고 9일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생체 재료과학 분야 국제 학술지 ‘바이오머티리얼즈’에 실렸다. 국가암정보센터에 따르면, 한국인의 40~50%가 헬리코박터균에 감염돼 있다. 보균자의 대부분은 아무 증상 없이 살아가지만, 각종 위 관련 질환에 걸릴 가능성이 크다. 특히 소화성 궤양, 조기위암, 위 림프종이 있는 경우는 항생제 치료를 한다. 그러나, 항생제 내성균이 늘어나면서 표준 치료법으로 균을 제거할 수 있는 것이 81.8%로 과거에 비해 점점 떨어지는 추세다. 이에 연구팀은 기존 항생제와는 다른 방법으로 헬리코박터균을 제거할 수 있는 광역학치료법을 고안해 냈다. 광역학치료는 내시경으로 특정 파장의 빛을 위 상피세포에 있는 헬리코박터균에 직접 조사하는 치료법이다. 연구팀은 헬리코박터균을 감싸고 있는 외막의 특정 단백질을 인식하는 생체 내 수용체를 이용해 양이온성 고분자 기반 멀티리간드 구조의 광감각제를 개발했다. 광감각제는 빛을 쬐면 주변 산소를 활성산소로 바꾸는 물질로, 활성산소의 강한 산화력으로 세균을 죽이는 것이다. 특히, 광감각제가 접합된 양이온성 고분자는 음이온을 띄는 위 점액층과 정전기적 인력으로 부착돼 위 안에서 오래 살아남을 수 있다. 이번에 개발한 광감각제를 헬리코박터균 감염 생쥐에게 투여한 뒤 실험한 결과, 위 내에서 장시간 체류하는 것이 확인됐으며, 제균 효과가 평균 98.7%로 나타났다. 이는 다른 치료법들보다 치료 효과가 월등히 뛰어나다. 연구를 이끈 나건 가톨릭대 교수는 “이번에 개발한 광역학치료제는 항상제 내성 헬리코박터균을 효과적으로 제균할 수 있는 기술”이라며 “약물 내성으로 치료에 어려움을 겪는 다양한 질병 치료에 활용될 수 있는 잠재력이 있다”라고 설명했다.

지난 주말 수도권 낮 최고기온이 27도를 훌쩍 넘어 초여름을 방불케 했습니다. 이렇게 ‘노출의 계절’에 한 발 한 발 가까워지면서 체중 조절은 물론 몸매 관리를 위해 운동을 시작한 사람이 많습니다. 미국 스탠퍼드대 의대가 중심이 돼 75개 연구기관으로 구성된 ‘신체 활동의 분자적 변환 컨소시엄’(MoTrPAC) 연구팀은 지구력 운동의 분자적 반응을 밝혀내고 운동이 건강과 질병에 미치는 영향을 새로 분석했습니다. 이 연구 결과들은 과학 저널 ‘네이처’, 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’와 생명과학 및 의학 분야 국제 학술지 ‘네이처 메타볼리즘’ 5월 2일 자에 각각 실렸습니다. 규칙적인 운동은 심혈관 질환, 대사성 질환, 암을 예방하는 것은 물론 인지기능 저하까지 막아 주는 등 다양한 건강상 이점이 있는 것으로 알려져 있습니다. 그렇지만 정확한 작동 메커니즘은 밝혀지지 않았습니다. 이에 연구팀은 암수 생쥐를 대상으로 8주 동안 트레드밀 운동을 시킨 뒤 장기 내부의 생체분자 변화를 살펴봤습니다. 연구팀은 훈련 기간 동안 장기와 혈액검사로 수집한 표본에서 9466개의 데이터를 확보했습니다. 그 결과 운동이 면역, 대사, 스트레스 반응, 세포 소기관인 미토콘드리아 경로 조절 등을 통해 신체의 분자적 변화를 일으키는 것으로 밝혀졌습니다. 그러나 이런 운동 효과는 신체 기관별로 성별에 따라 차이를 보이는 것으로도 확인됐습니다. 그런가 하면 튀니지 스팍스대, 모나스티르 대학병원, 캐나다 몬트리올 임상 연구소, 프랑스 릴대, 아르투아대, 리토랄대, 독일 마인츠 요하네스 구텐베르크대 공동 연구팀은 식사 시간 통제 같은 식단 조절과 고강도 운동을 병행하면 하나만 할 때보다 체지방 감소와 각종 건강지수 개선에 훨씬 도움이 된다고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 미 공공과학도서관의 국제 학술지 ‘플로스 원’ 5월 2일 자에 발표됐습니다. 연구팀은 무엇을 먹든 식사 시간만 제한하는 시간제한 식단, 유산소 운동과 근력 운동을 결합한 고강도 기능 훈련이 체성분과 콜레스테롤, 혈당, 지질 수치 같은 심혈관 및 대사 건강 관련 지표에 미치는 영향을 분석했습니다. 연구팀은 비만 여성 64명을 세 그룹으로 나눠 한 집단은 시간제한 식사만, 다른 집단은 고강도 기능 훈련만, 마지막 집단은 시간제한 식사와 고강도 기능 훈련을 동시에 하도록 했습니다. 시간제한 식단팀은 오전 8시부터 오후 4시까지만 식사를 할 수 있게 했고, 고강도 기능 훈련팀은 일주일에 최소 3일은 유산소 및 근력 운동을 하도록 했습니다. 12주 후 세 그룹 모두 체중이 크게 줄고 허리, 엉덩이둘레가 줄었으며 혈중 지질과 포도당 수치가 떨어졌습니다. 체지방량과 혈압은 식이요법과 운동을 함께 하거나 운동을 한 집단에서는 개선됐지만, 식이요법만 한 그룹에서는 변화가 없었습니다. 특히 식이요법과 운동을 병행한 참가자들은 식이요법이나 운동만 한 집단에 비해 체성분이나 혈액 속 각종 수치가 훨씬 더 크게 변한 것으로 나타났습니다. 연구 결과들이 모두 너무 뻔하다고요? 정답은 항상 뻔하고 쉽습니다. 다만 지키기 어려울 뿐이죠.

스피노자의 ‘에티카’, 마르크스의 ‘자본’, 유발 하라리의 ‘사피엔스’. ‘꼭 한번은 읽어 봐야 할 고전’으로 꼽히는 책들이지만 분량이 방대한 데다 펴 들었다가 집어던지기 십상일 정도로 난해하다. 이런 독자들을 위해 최근 그래픽 노블 형태로 고전을 쉽게 풀어낸 책들이 독자들을 유혹하고 있다.유발 하라리의 ‘사피엔스’를 그래픽 노블로 꾸민 ‘사피엔스: 그래픽 히스토리’(김영사)는 2020년 1권을 시작으로 이번에 3권이 발간됐다. 재미있고 생동감 넘치는 캐릭터, 명화나 대중문화를 차용한 사실적 그림으로 두꺼운 사피엔스 원작을 읽기 부담스러웠던 사람들도 술술 읽을 수 있다. ‘인류의 통합’과 관련한 내용을 다룬 3권에는 제국, 돈, 종교를 의인화한 슈퍼 히어로들이 등장해 역사를 해석하는 다양한 관점을 보여 준다.‘스피노자 에티카’(이숲)는 철학을 공부하는 사람들도 혀를 내두른다고 할 정도로 악명 높은 ‘에티카’를 만화로 쉽고 재미있게 소개한다. 스피노자의 에티카는 행복에 이르는 길은 신에 대한 참된 인식에 있으며 이런 인식으로 밝혀질 수 있는 삶의 규칙을 준수하는 것이 행복으로 가는 길이라고 강조한다. 만화는 수수께끼만 같던 스피노자의 철학에 한 발 들여놓을 수 있게 해 준다. 마르크스의 ‘자본’은 누구나 알지만 읽어 본 사람은 적다. 그 이유는 책의 방대함 때문이다. 대표적인 마르크스 경제학자 고 김수행 교수가 번역한 ‘자본론’만 보더라도 총 3부 6권으로 전체 3000쪽이 훌쩍 넘는다. ‘만화로 읽는 자본론’(곰출판)은 가난한 임금노동자 생쥐와 고용주 여우를 주인공으로 ‘공산당 선언’과 ‘자본론’을 알기 쉽게 설명한다. 노동착취, 실업, 해고, 부의 양극화, 빈곤 등 사회문제가 심화하는 상황에서 자본론의 관점이 새롭게 읽히고 재평가, 재생산돼야 한다고 책은 주장하고 있다. 이와 함께 쇼펜하우어의 ‘의지와 표상으로서의 세계’, 존 스튜어트 밀의 ‘자유론’도 만화로 나와 독자의 눈길을 사로잡는다.

스피노자의 ‘에티카’, 쇼펜하우어의 ‘의지와 표상으로서의 세계’, 마르크스의 ‘자본’, 존 스튜어트 밀의 ‘자유론’, 유발 하라리의 ‘사피엔스’. ‘살아서 꼭 한 번은 읽어봐야 할 고전’으로 꼽히는 책들이다. 그렇지만 이들 책은 분량이 방대해 엄두가 나지 않거나, 읽어봐야겠다고 펴들었다가 집어 던지기 십상일 정도로 난해한 내용으로 악명 높다. 이런 독자들을 위해 최근 그래픽 노블 형태로 고전을 쉽게 풀어낸 책들이 독자들을 유혹하고 있다. 지금까지 만화로 보는 고전은 주로 긴 줄글 책 읽기를 어려워하는 초등학교 저학년 이하 어린이들을 대상으로 하는 것이 많았다. ‘삼국지연의’나 ‘서유기’, ‘그리스로마 신화’ 같은 것들이 대표적이다. 그렇지만 최근에는 스마트기기 사용자가 늘어나고, 동영상도 1분 내외의 짧은 숏츠가 유행하면서 성인들도 긴 줄글로 된 책이나 두꺼운 벽돌 책은 피하는 경우가 많다. 이 때문에 최근에는 이런 성인 독자들을 위한 고전 만화들이 많이 출간되고 있다.유발 하라리의 ‘사피엔스’를 그래픽 노블로 꾸민 ‘사피엔스: 그래픽 히스토리’(김영사)는 2020년 1권을 시작으로 이번에 3권이 발간됐다. 재미있고 생동감 넘치는 캐릭터, 명화나 대중문화를 차용한 사실적 그림으로 두꺼운 사피엔스 원작이 읽기 부담스러운 사람들도 술술 읽을 수 있다. ‘인류의 통합’과 관련한 내용을 다룬 3권에는 인류 역사에 방향성이 있는지, 있다면 그 방향으로 이끄는 배후조정자는 누구인지를 추적하는 내용이다. 제국, 돈, 종교를 의인화한 슈퍼 히어로들이 등장해 역사를 해석하는 다양한 관점을 보여주면서 독자들의 눈길을 사로잡는다.스피노자의 대표 저작 ‘에티카’는 내용의 난해함으로 악명이 높다. ‘스피노자 에티카’(이숲)는 철학을 공부하는 사람들마저도 혀를 내두른다는 에티카를 쉽고 재미있게 만화로 소개하고 있다. 스피노자의 에티카는 행복에 이르는 길이란 신에 대한 참된 인식을 통한 것이며, 이런 인식으로 밝혀질 수 있는 삶의 규칙을 준수하는 것이 행복으로 가는 길이라고 강조한다. 사람들이 특히 어려워하는 것은 기하학적 순서, 수학적 방법론으로 논증을 풀어가기 때문이다. 만화는 수수께끼만 같던 스피노자의 철학에 한 발 들어놓을 수 있게 해준다. 마르크스의 ‘자본’을 들어본 사람은 많지만, 읽어본 사람이 적은 이유는 책의 방대함 때문이다. 한국의 대표적 마르크스 경제학자 고 김수행 교수가 번역한 ‘자본론’만 보더라도 총 3부 6권으로 구성돼 있다. 각 권당 500~600쪽이니 자본론 전체로 따지면 최소 3000쪽에 이른다.‘만화로 읽는 자본론’(곰출판)은 가난한 임금노동자 생쥐와 고용주 여우를 주인공으로 ‘공산당 선언’과 ‘자본론’을 알기 쉽게 설명한다. 자본주의 사회에서는 권위주의 왕조 사회와 달리 ‘계급은 존재하지 않고 모두 평등한 세상’이라는 원칙을 갖고 있지만, 실제로는 그렇지 않다는 것을 모든 사람이 알고 있다. 노동착취, 실업, 해고, 부의 양극화, 빈곤 등 사회문제가 날이 갈수록 심화하고 있다. 이런 상황에서 마르크스·엥겔스의 관점이 계속해서 새롭게 읽히고 재평가, 재생산되어야 한다고 책은 주장하고 있다. 간결하고 독특한 그림과 핵심을 찌르는 대사가 원작을 들춰보고 싶게 만든다. 이 밖에 쇼펜하우어의 ‘의지와 표상으로서의 세계’, 존 스튜어트 밀의 ‘자유론’도 최근 그래픽 노블로 나와 고전을 읽고 싶지만 엄두를 내지 못했던 독자들의 눈길을 끌고 있다.

말초신경은 한 번 손상되면 자발적으로 재생되지 않아 치료가 쉽지 않다. 자가이식이 최선의 치료법이지만 환자 자기 신경에서 이식할 수 있는 신경을 선택하기도 쉽지 않고, 이식한다고 하더라도 손상된 신경과 크기가 맞지 않을뿐더러, 다른 사람의 신경을 이식한다고 할 경우는 거부반응이 나타날 수도 있다. 이런 상황에서 국내 연구진이 손상된 말초신경을 대신할 수 있는 멸균 의료용 신경 도관 제조법을 개발해 눈길을 끈다. 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 연구팀은 감마선을 이용해 인체에 해가 없는 의료용 신경 도관을 개발했다고 29일 밝혔다. 신경 도관은 손상된 신경끼리 연결해 신경 재생을 촉진하는 의료용 삽입기구다. 이 연구 결과는 생체재료 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 헬스케어 머티리얼즈’에 실렸다. 이전에도 말초신경 재생을 돕는 천연 및 합성고분자 인공 신경 도관이 있었지만, 기계적 강도가 낮고 부서지기 쉬우며, 봉합사를 이용한 체내 삽입 시술이 어렵다는 문제 때문에 의료 현장에서 많이 사용되지 못했다. 또 인공 신경 도관을 만들 때 화학 가교제나 화학 변형체를 사용하기 때문에 독성 부산물이 발생해 추가 멸균 과정이 필요하고 제작 과정도 복잡해진다. 그래서, 생체적합성이 확보된 천연고분자를 이용해 인체 유해 부산물이나 독성물질이 발생하지 않고, 기계적 강도가 확보된 신경 도관을 멸균과 동시에 제작하는 기술 연구가 활발하다. 이에 연구팀은 30kGy(킬로그레이) 고에너지 감마선을 조사해 젤라틴 고분자를 이용해 이중네트워크 수화젤 신경 도관을 만들었다. 이런 방식은 제조가 간단하고 멸균이 가능하며, 기계적 특성도 높은 것으로 나타났다. 기존 신경 도관에 비해 인장 강도도 높고 봉합성도 우수하며 구부러짐 저항성도 큰 것으로 확인됐다. 연구팀은 이번에 개발한 감마선 조사 수화젤 신경 도관을 말초신경을 절단해 손상한 생쥐에게 삽입해 신경 재생 효과를 실험했다. 수술 6주, 12주 후 전기생리학적 분석과 근육 퇴화 및 재생 평가, 말초신경 조직학적 분석 결과 기존 의료용 실리콘 신경 도관과 비교해 재생 및 치료 효과가 큰 것으로 나타났다. 연구를 이끈 이재영 GIST 교수는 “이번 방법으로 개발한 신경 도관은 인체 독성이 없고 제조 방법도 간단하다”라면서 “신경 도관뿐 아니라 각종 보형물 같은 생체 삽입재료 제작을 위한 새로운 플랫폼으로도 이용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

생물학, 의학 연구를 위해서는 생체를 이용한 임상실험이 필수적이다. 그렇지만 최근 동물권 보호의 목소리가 높아지면서 생쥐나 유인원 등을 이용한 실험도 줄어드는 추세다. 대신 신약 개발, 질병 치료, 인공장기 개발 등을 위해 ‘오가노이드’(organoid)나 ‘어셈블로이드’(assembloid)를 활용하는 사례가 늘고 있다. 오가노이드는 배아줄기세포, 성체줄기세포, 유도만능줄기세포 등을 3차원적으로 배양하거나 재조합해 만든 장기 유사체로 미니 장기, 유사 장기로 부른다. 어셈블로이드는 세포 재구성으로 만든 조립형 미니 인공장기다. 오가노이드가 인간 장기의 기능을 완벽히 구현해 내는 데 한계가 있는 점을 극복하기 위해 나온 것이다. 미국 스탠퍼드대 정신과학·행동과학과와 신경학과, 에모리대 인간 유전학과 공동 연구팀은 중증 신경 발달 질환인 티모시 증후군에 대한 유전자 교정 치료법을 개발했으며 뇌 오가노이드와 어셈블로이드로 실험해 효과를 확인했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 4월 25일자에 실렸다.티모시 증후군은 인지 장애, 자폐 스펙트럼 증후군, 뇌전증 등 다양한 신경정신과 증상을 동반하는 질환이다. 신경세포의 칼슘 채널을 암호화하는 ‘CACNA1C’라는 유전자에 문제가 생기면서 나타나는 선천성 유전 질환으로 알려져 있다. 연구팀은 CACNA1C 유전자 일부를 표적으로 한 짧은 가닥의 합성 RNA인 ‘안티센스 올리고뉴클레오타이드’로 돌연변이 유전자 발현을 억제해 티모시 증후군을 치료할 수 있을 것이라는 아이디어를 제시했다. 이 방법을 실험하기 위해서 연구팀은 티모시 증후군 환자 3명의 줄기세포를 이용해 뇌 오가노이드를 만든 뒤 새끼 생쥐의 뇌에 이식했다. 생쥐가 커갈수록 티모시 증후군 환자의 뇌 오가노이드가 생쥐의 뇌와 완벽히 통합되는 것이 관찰됐다. 그다음 연구팀이 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 주입한 결과 칼슘 채널 결함이 교정돼 티모시 증후군이 치료된 것이 확인됐다. 연구를 이끈 세계적인 신경과학자 세르지우 파스카 스탠퍼드대 교수는 “이번 연구 결과는 현재 치료 불가능한 신경 퇴행성 질환이나 신경 발달 장애 치료를 위한 신약 개발에 앞서 줄기세포 기반 오가노이드로 검증하는 것이 효과가 있음을 보여 준다”고 말했다.그런가 하면 스위스 로잔 연방공과대(EPFL) 생명공학연구소, 스위스 국립실험암연구소(ISRCEC), 레만 국립암센터, 바젤 로셰 혁신센터 공동 연구팀도 대장 오가노이드를 이용해 대장암 발병 과정을 상세히 파악하는 데 성공했다고 과학 저널 ‘네이처’ 4월 25일자에 발표했다. 오가노이드는 암세포의 움직임을 연구하는 데 많이 사용되고 있지만, 기존 방식으로 만들어진 오가노이드는 다양한 세포 유형과 조직 수준에서 나타나는 현상을 고해상도로 실시간 파악하기에는 어려움이 있다. 연구팀은 새로운 대장암 오가노이드 모델을 개발했다. 이 오가노이드 모델은 청색광을 이용해 원하는 부위에 암세포가 발생하도록 유도할 수 있는 한편 몇 주 동안 고해상도로 실시간 추적 관찰할 수 있다. 연구팀은 대장암 오가노이드를 생쥐에게 이식해 실험한 결과 실제 대장암 진행 과정과 같게 종양을 발달시킨다는 사실을 확인했다. 파스카 교수와 함께 오가노이드 연구의 세계적 석학인 마티아스 루돌프 EPFL 교수는 “오가노이드는 종양 성장과 관련한 복잡한 과정을 연구하는 데 도움이 되며 새로운 치료법 발견 속도도 앞당길 수 있게 해준다”며 “이번 연구는 이전에는 동물 모델에서만 볼 수 있었던 복잡한 과정을 모방할 수 있다”고 설명했다.

젠트리피케이션이라고 하면 홍대 앞이나 경리단길, 경복궁 인근 서촌, 성수동 등을 떠올린다. 임대료가 저렴한 지역에 독특한 분위기의 카페나 공방 등이 들어서면서 유동 인구가 증가하고 상권이 활성화되면서 자본이 유입되면서 초기 분위기를 만들었던 기존 소규모 상인들이 내몰리는 현상을 말한다. 외국에서는 약간 다른 의미로 쓰이고 있다. 중산층이 도시 바깥으로 이주하면서 낙후되고 슬럼화하던 구도심이 활성화되면서 다시 중산층 이상 계층이 유입되는 현상을 말한다. 치솟은 주거 비용을 감당하지 못해 기존 저소득층 원주민이 살던 곳에서 떠나면서 지역 전체의 구성과 성격이 변하게 되는 것을 말한다. 과학자들은 젠트리피케이션이 도시 야생동물의 구성에도 영향을 미칠까에 궁금증을 가졌다. 미국 시카고 링컨 파크 동물원 도시 야생동물 연구소를 중심으로 미국 내 대학 및 연구기관 24곳과 캐나다 토론토대 생태·진화 생물학과 공동 연구팀이 도시의 젠트리피케이션 지역이 그렇지 않은 지역보다 도시 야생동물 수가 월등히 많다고 20일 밝혔다. 연구팀에 따르면 젠트리피케이션이 미치는 이런 영향 때문에 소외된 지역사회가 자연과 소통할 기회를 더욱 제한하는 결과를 가져온다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 4월 16일 자에 실렸다. 이번 연구는 생물 다양성을 보호하고 도시의 인간과 야생동물 관계를 재정립하기 위한 과학자, 생태학자, 교육자들의 모임인 ‘도시 야생동물 정보 네트워크’(UWIN)가 이끌었다. 韓 젠트리피케이션, 상업적 측면 강조美, 인구분포 등 도시구조 변화에 초점 부유한 중산층 이상 인구가 유입되면서 기존 주민을 쫓아내는 젠트리피케이션은 도시 인구 전체가 도시 자연에 불평등하게 접근하는 결과를 초래한다는 지적이 있었다. 이에 연구팀은 2019년부터 2021년까지 생물다양성 모니터링을 위해 미국 내 23개 도시, 999개 지점에 움직임 감지 야생동물 카메라를 설치했다. 연구팀은 다람쥐, 사슴, 여우, 살퀭이, 비버 등 11과 21종의 포유류를 중심으로 조사했다. 분석 결과에 따르면, 평균적으로 도시의 젠트리피케이션 지역에 서식하는 야생동물의 수가 같은 도시에서 젠트리피케이션 되지 않은 지역보다 약 13% 많은 것으로 나타났다. 젠트리피케이션이 진행된 지역에는 평균 1~2종의 생물이 더 서식하는 것으로 확인됐다. 젠트리피케이션 지역에 사는 사람들은 큰 노력 없이도 도시 야생동물을 더 쉽게 접할 수 있지만, 소외된 지역에 사는 사람은 자연과 점점 거리가 멀어진다는 결론이다. 캘리포니아 같은 서해안 지역에서는 동부와 달리 젠트리피케이션이 생물 다양성에 미치는 영향이 큰 것으로 조사됐다. 젠트리피케이션이 진행되면서 자투리 공원이나 정원 등 녹색 인프라가 많이 생기는 것도 도시 야생동물 다양성을 높이는 데 영향을 미치는 것으로 나타났다. 非젠트리피케이션 지역, 생쥐 등 유해 동물 ↑ 또, 젠트리피케이션이 진행되는 곳은 새나 토끼 같은 야생동물이 증가하는 데 반해 젠트리피케이션이 진행되지 않고 슬럼화되는 곳은 생쥐 같은 인간에게 해를 끼치는 동물들이 늘어나는 것으로도 확인됐다. 연구를 이끈 링컨 파크 동물원 메이슨 피디노 박사(정량 생태학)는 “이번 연구는 이웃의 인구 구성을 변화시키는 젠트리피케이션이 도시에 사는 다른 생물종에도 영향을 미친다는 사실을 보여준다”라며 “토지 개발 및 관리에 있어서 모든 도시 공동체의 사회적 형평성과 자연 공간에 대한 접근성을 우선시할 필요가 있다”라고 말했다.

방광암은 방광 내부 상피세포에서 처음 발생하는 질환이다. 발병 원인은 정확히 알려지지 않지만 60~70대에서 주로 발생한다. 방광암이 발생하면 절제술이 시행되는데 기능 회복 여부를 정확하게 파악하기가 쉽지 않다. 이에 국내 연구진을 중심으로 한 과학자들이 방광 기능을 안전하게 모니터링하는 생체전자 시스템을 개발해 주목받고 있다. 카이스트 전기및전자공학부, 미국 노스웨스턴대 공동 연구팀은 방광의 크기와 압력 변화를 정확하게 측정할 수 있는 디지털 헬스케어 기술을 개발했다고 16일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’에 실렸다. 방광암이 발생하면 방광에 종양이 있는 부위를 잘라내고 나머지 방광을 이어 붙이는 부분적 방광절제술을 실시한다. 수술 후에는 긴 회복 기간이 필요하며, 이 기간에는 요로 동역학 검사(UDS)를 통해 체외로 소변을 배출하는 기능을 평가한다. 이를 위해 방광에 고무나 금속제의 가는 관인 카테터를 삽입한다. 문제는 카테터를 삽입할 경우 요도 감염 위험이 있고, 고위험 환자에게는 신우신염이 생길 수 있다. 이 때문에 요로에 카테터 삽입 없이 방광 상태를 모니터링할 수 있는 기술이 필요하다. 연구팀은 방광의 상태와 관련된 기계적 변형 변화를 무선 원격 측정할 수 있는 이식형 방광 플랫폼을 개발했다. 실 형태의 생분해성 스트레인 센서를 이용해 방광의 크기와 압력 변화를 실시간으로 측정할 수 있다. 또 회복 기간이 끝나면 외과 수술을 통해 센서를 제거할 필요 없이 체내에서 녹아 없어지게 된다는 장점도 있다. 추가 수술과 합병증 위험을 낮출 수 있어, 환자의 불편함과 회복 시간을 줄이게 된다. 연구팀은 개코원숭이와 생쥐에게 이 장치를 이식한 다음 최대 30일까지 실시간 변화를 측정할 수 있다는 점을 확인했다. 연구를 이끈 권경하 카이스트 교수는 “개코원숭이 실험을 통해 이번 장치가 방광 기능에 대한 정확하고 신뢰할 수 있는 데이터를 제공할 수 있다는 점을 확인했다”며 “방광 절제술 환자의 회복 시간을 단축하고 전반적인 수술 결과를 개선하는 데도 도움이 될 것”이라고 말했다.

소뇌는 과거의 경험을 바탕으로 행동을 조정하는 학습 방식에 핵심적 역할을 한다. 그렇지만, 과거를 통해 현재의 행동을 바꿀 수 있는 학습이 어떻게 가능한지는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 세계적인 신경과학 및 의학 연구 기관 중 하나인 포르투갈 샴팔리마우드 연구재단 과학자를 중심으로 한 연구팀이 살아있기는 하지만 기능적으로 변형된 신경세포인 ‘좀비 뉴런’을 우연히 발견했다. 연구팀은 좀비 뉴런과 연관된 등반 섬유의 활동이 연상 학습에 절대적으로 필요하다는 것을 밝혀냈다. 이 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 신경과학’ 4월 2일 자에 실렸다. 소뇌는 움직임과 균형 조정에 관여해 운동 학습에 중요한 역할을 하며, 행동을 개시하기 전 학습된 미세 움직임을 조절하는 기능을 하는 것으로 알려졌다. 소뇌는 복잡한 길을 걷거나 체육 활동을 하는 데 필수적이다. 또 감각 신호를 특정 행동과 연관시키는 학습 과정에서도 중요하다. 찰랑거리는 컵을 조심스럽게 드는 것처럼 시각 신호를 동작 반응과 연결하는 것도 소뇌의 역할이다. 어떤 행동을 수행하는 데 한 번 실수했다면, 그 실수에 대한 정보는 뇌의 연결 강도를 조정하는 데 사용돼 나중에 비슷한 상황에 놓이면 실수하지 않게 하는 식이다. 연구팀은 오류나 학습 신호가 뇌 내에서 어떻게 학습돼 행동 변화를 유도하는지에 주목했다. 연구팀은 등반 섬유와 운동 기능에 중요한 역할을 하는 소뇌의 푸르키네 세포의 관계를 분석하기 위해 생쥐 실험했다. 연구팀은 ‘눈 깜박임 조건화’ 실험했다. 연구팀은 건강검진에서 안압을 측정할 때처럼 눈에 가볍게 공기를 분사해(에어퍼프) 생쥐가 눈을 깜박이는 동시에, 광유전학 기술로 신경세포에 자극을 가했다. 광유전학은 빛으로 특정 세포를 켜거나 끄는 기술이다. 연구팀은 등반 섬유를 빛으로 직접 자극하자, 공기 펌프를 쐈을 때처럼 눈을 깜박이는 것을 확인했다. 연구팀은 소뇌에 있는 다른 유형의 뇌세포들도 똑같이 눈 깜박임 조건화 실험을 하며 자극했지만, 등반 세포처럼 학습 효과가 나타나지 않는 것을 확인했다. 연구팀은 등반 세포에서 ‘채널로돕신-2’(ChR2)라는 빛에 민감한 단백질이 발현되는 것을 발견했다. ChR2가 활성화된 생쥐에게 에어퍼프 방법으로 눈깜박임을 학습시키려고 했지만, 완전히 학습하지 못한다는 사실을 발견했다. 등반 섬유에 ChR2가 있으면 원래 특성을 잃고 표준 감각 자극에 반응하지 못한다. 결국 동물의 운동 학습 능력을 완전히 차단한다는 것이다. 연구팀에 따르면 이번 연구를 통해 특정 뉴런의 신호 전달을 완전히 차단하지 않고, 특정 뉴런의 활동 패턴을 조절할 수 있음을 확인했다. 이에 연구팀은 기능적으로는 살아있지만, 평소처럼 뇌 회로와 상호작용을 하지 않는다고 해서 ‘좀비 뉴런’이라고 이름을 붙였다. 연구를 이끈 타티아나 실바 박사는 “이번 연구 결과는 등반 섬유 신호가 소뇌 연관 학습에 필수적이라는 강력한 증거”라며 “ChR2 발현이 뉴런의 좀비화로 이어지는 것이 다른 형태의 소뇌 학습에도 적용되는지 추가 연구를 진행할 예정이다”라고 말했다.

크기가 5㎜ 이하인 미세플라스틱은 하수 처리 과정에서도 걸러지지 않아 그대로 강과 바다로 흘러 들어가고, 토양에 스며들어 환경 문제를 일으킨다. 또 직간접적으로 인간에게 흡수돼 각종 건강 문제를 일으키는 것으로 알려졌다. 그런 상황에서 국내 연구진이 미세플라스틱이 아이들의 비만의 원인이 될 수 있다는 연구 결과를 내놔 눈길을 끈다. 한국생명공학연구원 희귀난치질환연구센터 연구진이 초미세 플라스틱이 모유를 통해 다음 세대로 옮겨질 수 있으며, 이것이 자손의 비정상적 체중 증가를 유발할 수 있다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 환경 분야 국제 학술지 ‘국제 환경학’(Enviroment International)에 실렸다. 초미세 플라스틱은 미세플라스틱이 더 잘게 쪼개져 만들어지는 플라스틱 입자로 크기가 1㎛(마이크로미터) 이하여서 검출이 더욱 어렵다. 연구팀은 미세플라스틱이 인체에 미치는 영향을 파악하기 위해 임신한 생쥐에게 폴리스타이렌(PS)과 폴리프로필렌(PP) 초미세 플라스틱을 섭취토록 했다. 새끼 생쥐는 성장호르몬 분비량이나 섭취량 증가가 없음에도 몸무게와 체지방이 두드러지게 증가하는 것이 관찰됐다. 초미세 플라스틱에 노출된 어미 생쥐의 모유를 먹고 자란 생쥐의 장내 미생물을 분석한 결과, 비만 억제 효과가 있는 미생물 군집이 정상 모유를 먹고 자란 새끼 생쥐들보다 눈에 띄게 적은 것이 확인됐다. 이에 연구팀은 초미세 플라스틱을 흡수한 어미의 모유의 성분을 분석했다. 그 결과, 비만도와 관련이 높은 지질 성분인 LPC(리소포스파티딜콜린)이 증가하고, PC(포스파티딜콜린)은 줄었으며, 이는 모유를 섭취한 새끼 생쥐들의 혈액에서도 유사한 변화가 있는 것으로 나타났다. 효소 활성 조절을 통해 초미세 플라스틱에 의한 지질 성분 변화를 억제하면 새끼 생쥐들의 몸무게 증가가 정상적으로 회복되는 것도 관찰됐다. 연구를 이끈 이다용 박사는 “이번 연구는 미세플라스틱과 소아 비만과 연관 가능성을 대사적으로 규명한 것”이라며 “추가 연구를 통해 소아 비만 예방과 치료를 위한 새로운 차원의 접근 방안과 미세플라스틱 오염 문제해결을 위한 정책 및 제도 마련에 필요한 과학적 근거가 될 것으로 기대한다”고 말했다.

SF 영화나 소설에서는 혈액이나 세포를 교체해 젊음을 되찾거나, 다른 사람으로 변한다는 내용이 흔히 등장한다. 사실 신선한 피가 노화를 막아 줄 것이라는 생각은 흡혈귀 전설부터 시작해 오랜 세월 이어져 왔다. 그런데 실제로 젊은 피나 체액을 주입하면 의학적 효과가 일부 있다는 연구들도 최근 심심찮게 나오고 있다. 2014년 미국 하버드대 의대 연구팀은 젊은 생쥐의 피를 늙은 생쥐에게 수혈해 근육과 뇌가 젊어지는 효과를 확인했다는 연구 결과를 내놨다. 2017년 스탠퍼드대 의대 연구팀은 인간 신생아의 제대혈에서 추출한 혈장을 늙은 생쥐에게 주입했더니 기억력과 판단력 같은 뇌 기능이 전반적으로 향상됐다는 연구 결과를 발표했다. 이 밖에도 운동을 많이 한 생쥐의 혈액을 게으른 생쥐에게 주입하면 운동을 한 것과 똑같은 효과를 갖는다는 연구, 어린 생쥐의 뇌척수액을 늙은 생쥐에게 투여하면 뇌 기능 전반이 회복된다는 연구 결과들도 있었다.미 생물학자와 의학자들이 항체 치료법을 이용해 혈액 줄기세포를 바꿔 늙은 생쥐의 면역 체계를 젊은 상태로 되돌리는 데 성공했다는 연구 결과를 새로 내놨다. 이번 연구에는 미국 스탠퍼드대 의대 줄기세포 생물학 및 재생의학 연구소, 암 줄기세포 연구 의료센터, 암 연구소, 방사선 종양과, 병리학과, 미 국립보건원(NIH) 국립 알레르기·감염병 연구소(NIAID), 빌링스 몬태나주립대 생물·물리과학과 과학자들이 참여했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 3월 28일자에 실렸다. 노화는 신체 기능뿐만 아니라 인지 기능까지 떨어뜨려 치매나 퇴행성 신경질환 발병 위험을 높인다. 또 노화는 인체 면역 기능도 저하시켜 나이가 들수록 각종 질병에 걸리기 쉬워진다. 과학자들은 노화가 혈액 세포를 만드는 조혈모세포(HSC)라는 줄기세포의 변화와 관련이 있다고 본다. 젊은 HSC는 면역 반응에 중요한 역할을 하는 림프구와 골수구를 균형 있게 만들어 낸다. 하지만 나이가 들면서 HSC도 노화돼 림프구 생산은 줄거나 그대로인 데 반해 골수구 세포 생산은 증가하면서 불균형이 발생한다. 이런 변화가 면역력 감소, 체내 염증 증가를 유발해 각종 노화 관련 질환을 일으킨다는 설명이다.이에 연구팀은 노화 HSC 균형을 회복하기 위해 골수구 생산 HSC를 감소시키는 면역 요법을 개발했다. 이를 위해 연구팀은 젊은 HSC에는 없고 노화된 HSC에서만 발견되는 특이 세포의 표면 단백질을 찾아냈다. 연구팀은 이 세포의 표면 단백질을 공격하는 항체를 만들어 비정상적으로 증가한 골수구 생산 HSC를 제거하도록 했다. 연구팀은 늙은 생쥐에게 항체를 주입해 골수구 생산 HSC를 억제함으로써 일반 림프구 전구 세포와 기타 면역 세포를 증가시켜 젊은 생쥐와 비슷한 수준으로 면역 체계를 회복시키는 데 성공했다. 항체 치료를 받은 생쥐는 염증과 같은 노화 지표가 감소했고, 바이러스 감염에 대한 면역 반응도 젊은 생쥐와 비슷한 것으로 확인됐다. 줄기세포 및 재생의학 분야 석학으로 이번 연구를 이끈 어빙 와이즈먼 교수는 “이번 연구에서는 비정상적인 노화 줄기세포를 변화시켜 젊은 혈액 세포를 생산하도록 하면 노화 관련 면역 저하가 줄어드는 것으로 확인됐다”고 말했다. 와이즈먼 교수는 “이 연구 결과가 인간에게 적용 가능한지를 확인하기 위해서는 전임상 및 임상 연구가 필요하다”고 덧붙였다.

임산부들은 건강한 아이를 낳기 위해 먹는 것에 상당히 신경을 쓴다. 그런데, 먹는 것에 따라 아이의 얼굴도 달라질 수 있다는 재미있는 연구 결과가 나왔다. 엄마가 먹는 것에 따라 김수현 같은 아들, 김지원 같은 딸을 낳을 수도 있다는 말이다. 스웨덴 카롤린스카 연구소를 중심으로 7개국 20개 대학 및 연구 기관 소속 과학자로 구성된 국제 공동 연구팀이 임신한 어미 쥐의 단백질 섭취 함량에 따라 새끼의 얼굴 모양이 달라진다고 밝혔다. 이번 연구에는 스웨덴 카롤린스카 연구소, 예테보리대, 중국 베이징대, 체코 브루노 공과대, 오스트리아 빈대학, 러시아 카잔 연방대, 미래 기술 생애 개발 연구센터(LIFT), 세베르초프 생태 및 진화연구소, 콜초프 발달생물학 연구소, 일본 준텐도대, 벨기에 루벤 가톨릭대 소속 과학자들이 참여했다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 3월 27일 자에 실렸다. 태아의 얼굴 형태는 모체의 자궁에서 일어나는 복잡한 과정에 따라 결정된다. 그 과정에 오류가 발생할 경우 구개열이나 두개골 뼈가 너무 일찍 결합하는 것 같은 선천적 결함이 나타나게 된다. 유전적 원인도 있겠지만, 환경적 요인도 이런 질환에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 일란성 쌍둥이는 유전적 영향과 환경적 영향을 모두 공유하지만, 얼굴 특징에 약간의 차이를 보인다. 발달 과정에서 더 미묘한 얼굴 특징이 어떻게 형성되는지는 명확하게 밝혀지지 않았다. 연구팀은 인간 배아에서 얼굴이 발달하는 동안 유전자 발현을 조절하는 DNA 영역인 ‘인핸서’를 검색했다. 인핸서는 DNA 염기서열의 특정 부분으로, 유전자의 전사 효율을 높이는 염기배열이다. 그다음, 인간 얼굴 특징의 변이에 관여하는 유전자 목록과 인핸서를 비교 분석했다. 분석 결과, 인핸서 중 일부는 영양에 반응하는 세포 과정을 제어하는 mTORC1 경로와 관련된 유전자와 연결된 것이 확인됐다. 이를 바탕으로 연구팀은 생쥐와 제브라 피시로 실험했다. 그 결과, 초기 배아 발달 단계에서 이 경로가 활성화하면 얼굴이 커지고 코 연골이 두꺼워지는 것으로 나타났다. 그러나, 이 경로가 억제되면 제브라 피시의 얼굴이 길어지고 생쥐의 주둥이가 길어지는 것으로 나타났다. 또, 고단백 사료를 먹인 임신한 생쥐의 배아는 저단백 사료를 먹인 임신한 생쥐의 배아에 비해 mTORC1 신호가 변하고 비강 부분이 더 커지고 턱뼈가 작아진 것으로 나타났다. 연구를 이끈 안드레이 차긴 스웨덴 카롤린스카 연구소 교수(생리학·약리학)는 “이번 연구 결과는 모체 식단 변화가 복잡한 유전적 메커니즘과 상호 작용해 다양한 얼굴 특징을 만들어내는 데 영향을 미칠 수 있음을 보여준다”라고 설명했다. 차긴 교수는 “이 같은 경로가 인간의 얼굴 특징 형성에도 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 본다”라고 덧붙였다.

존엄한 노년을 방해하는 대표적인 질환이 치매다. 알츠하이머는 치매의 최대 80%를 차지하는 핵심 원인으로 꼽힌다. 알츠하이머 발생 원인에 관해 다양한 연구가 진행되고 있는데, 국내 연구진이 갑상샘 호르몬과 알츠하이머의 상관관계에 대해 밝혀 눈길을 끈다. 서울대 의대 연구팀은 뇌 내 갑상샘 호르몬 결핍이 알츠하이머 악화와 밀접한 관계가 있다고 18일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 3월 16일 자에 실렸다. 알츠하이머는 아밀로이드 베타와 타우 단백질이 과도하게 뇌에 축적되면서 신경세포가 손상되고 염증이 생기면서 발생하는 것으로 알려져 있다. 그런데, 갑상샘 호르몬은 뇌 발달과 기능에 중요한 역할을 해 갑상샘 호르몬 수치의 불균형이 뇌 건강과도 밀접한 관계가 있어 알츠하이머 발병과 진행에도 영향을 미칠 것으로 보는 연구자들이 많다. 실제로 갑상선 기능 저하증은 기억력을 비롯한 인지 능력 저하, 브레인 포그 같은 알츠하이머 증상과 유사하다. 여러 역학 연구를 통해 알츠하이머 환자의 혈액, 뇌척수액, 사후 뇌 조직에서 갑상샘 호르몬 수치 변화가 보고되기는 했으나 둘 간 명확한 메커니즘은 밝혀지지 않았다. 이에 연구팀은 알츠하이머 치매를 일으킨 생쥐의 갑상샘 호르몬 수치 변화를 관찰했다. 그 결과, 기억에 관여하는 해마 영역에서 갑상샘 호르몬 수치가 알츠하이머 초기부터 감소하는 것이 확인됐다. 이는 혈중 갑상샘 호르몬 수치 감소보다 더 빠르게 일어났다.연구팀은 또 뇌 조직을 이용한 단일 세포 분석을 통해 갑상샘 호르몬 결핍이 뇌 면역세포인 미세아교세포의 기능에 영향을 미친다는 사실도 발견했다. 요오드 결핍 사료를 먹여 갑상샘 호르몬이 완전히 고갈된 치매 생쥐의 미세아교세포는 알츠하이머 원인 물질인 아밀로이드 베타 단백질 덩어리를 제거하지 못해 인지적 행동 장애가 더욱 악화되는 것이 관찰됐다. 연구팀은 뇌 내 갑상샘 호르몬이 부족한 알츠하이머 치매 생쥐에게 활성형 갑상샘 호르몬 T3를 투여한 결과, 치매 쥐의 기억과 인지기능이 회복된 것을 확인했다. 또 뇌 내 아밀로이드 베타와 타우 단백질의 과도한 축적도 줄어들었다. 연구를 이끈 묵인희 서울대 의대 교수는 “이번 연구는 갑상샘 호르몬이 뇌에서 아밀로이드 베타 단백질에 대한 미세아교세포의 면역 반응을 형성하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 보여줬다”라고 말했다. 묵 교수는 “갑상샘 호르몬 보충을 통해 알츠하이머 치매 치료 가능성도 크다”라고 덧붙였다.

LG가 인류의 영원한 숙제인 알츠하이머와 암의 원인 규명에 나선다. LG AI연구원은 세계적인 유전체(게놈) 비영리 연구기관인 미국 잭슨랩과 알츠하이머 및 암의 발병 원인과 진행 과정을 분석하고 치료제 효과까지 예측하는 인공지능(AI) 모델을 개발하는 본계약을 체결했다고 11일 밝혔다. 잭슨랩은 유전자 변형 실험용 생쥐를 직접 설계하고 생산할 수 있는 유전체 전문 연구기관으로 알츠하이머와 암 등 질병과 관련된 다양한 유전적 변이와 돌연변이 유전자 등 방대한 연구 자료를 보유하고 있다. 양사는 우선 LG의 생성형 AI인 엑사원에 잭슨랩이 보유한 알츠하이머의 유전적 특성과 생애주기별 연구 자료를 학습시켜 질병 원인을 분석하고 치료 효율성을 높인다는 계획이다. 특히 암 진단과 치료 분야에 활용될 AI 모델도 공동 개발한다. 특수한 검사를 진행하지 않더라도 사진으로 암을 신속하게 진단하고 치료 효과를 예측하는 멀티모달(시각, 청각 등 다양한 방식을 통한 정보 교환) 생성형 AI 모델과 개인별 유전체 정보 특성에 맞는 맞춤형 항암 치료 선택지를 의사에게 제안하는 대화형 생성 AI 모델 등이다. 배경훈 LG AI연구원장은 “LG의 미래성장 동력인 바이오 분야에서도 AI 기술로 의미 있는 성과를 거둘 수 있도록 연구개발을 적극적으로 이어 나갈 것”이라고 말했다.

지난 1월 미국의 일론 머스크가 만든 뇌신경과학 기업 뉴럴링크가 뇌와 컴퓨터를 연결할 수 있는 BCI 칩을 인간에게 이식하는 데 성공했다고 발표했다. 이처럼 뇌에 칩을 심어 뇌신경질환을 치료하려는 다양한 시도들이 많다. 문제는 칩을 심을 때나 칩을 이용한 뒤 다시 제거하기 위한 수술을 해야하기 때문에 감염 위험이 있다는 것이다. 이에 연세대 전기전자공학과, 고려대 의대, 부산대 전기전자공학부 공동 연구팀은 뇌 질환 치료와 모니터링을 동시에 수행하고 사용 후에는 체내에서 완전히 분해되는 다기능성 완전 생분해성 뇌신경 광전자 임플란트 시스템을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 3월 6일 자에 실렸다. 기존에 뇌파를 측정하거나 뇌 상태를 모니터링하기 위한 뇌신경 임플란트 장치는 무기 물질로 만들어지기 때문에 아무리 조심한다고 하더라도 뇌 조직 손상과 염증 반응을 피할 수 없다. 게다가 뇌에 이식된 장치 수명이 끝나면 제거를 위한 추가 수술이 필요해 환자에게 2차 감염으로 인한 합병증을 일으킬 수도 있다. 이 때문에 최근에는 환자에게 덜 영향을 미치는 생분해성 뇌신경 임플란트 장치가 개발되고 있지만, 하나의 기능만 수행하도록 설계돼 통합 시스템을 구축하기는 어려움이 있다. 이에 연구팀은 전기적 인터페이스는 단결정 실리콘을 기반으로 한 고전도, 생분해성 전극으로 만들고, 광(光) 인터페이스는 부드러운 생분해성 고분자인 폴리락틱-co-글리콜산(PLGA) 공중합체를 기반으로 했다. 이번에 개발된 다기능 광전자 장치는 생분해성 유기 및 무기 물질로만 구성돼 인체에 해가 없고 유연하다는 특징을 갖고 있다. 이 때문에 이식 중 조직 손상 및 염증 반응은 적고, 사용 후에는 가수분해를 통해 체내에서 무해한 물질로 분해돼 사라지게 된다. 연구팀은 이번 장치를 생쥐의 뇌에 이식해 실험한 결과 대뇌 피질에 광 자극을 주는 동시에 뇌파 모니터링을 동시에 수행할 수 있다는 것을 확인했다. 연구를 이끈 유기준 연세대 교수는 “이번에 개발된 장치는 질병을 감지하고 치료한 뒤 체내에서 흡수돼 2차로 머리를 여는 수술이 필요하지 않아 2차 감염 위험과 의료 비용을 줄일 수 있다는 장점이 있다”라고 말했다. 유 교수는 “뇌과학은 물론 신경회로 연구, 난치성 뇌 질환 치료에도 도움을 줄 것으로 본다”고 덧붙였다.

피부는 외부 유해 물질로부터 인체를 보호하는 장벽 역할을 한다. 그런 피부가 손상되면 중증 환자들에게는 패혈증 같은 심각한 질환으로 연결될 수 있다. 특히 당뇨 환자는 혈액 순환과 상처 치유 과정에 일반인과 달라 만성상처가 쉽게 생긴다. 국내 연구진이 상처 발생과 치료 과정을 실시간으로 모니터링해 다른 중증 질환으로 이어지는 것을 사전에 막을 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 카이스트 전기및전자공학부, 중앙대 공동 연구팀은 당뇨 환자의 만성상처 부위 치유 과정을 실시간으로 추적해 치료 시기를 효과적으로 모니터링할 수 있는 무선 시스템을 개발했다고 5일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의공학 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 헬스케어 머티리얼즈’에 실렸다. 만성상처로 인한 피부 재생을 위해 미국의 경우 매년 수백억 달러의 의료비가 지출되고 있다. 또 상처 치유를 촉진하기 여러 방법이 있지만, 환자별 상처 상태에 따라 맞춤 관리도 필요하다. 이에 연구팀은 상처 부위와 건강한 주변 피부 사이의 온도 차를 이용해 상처 내 발열 반응을 추적할 수 있도록 했다. 열 전송 특성을 측정해 피부 표면 근처 수분 변화를 관찰하면 흉터 조직의 형성 과정을 파악할 수 있다는 것이다. 연구팀은 당뇨를 유발한 생쥐를 이용해 만성 상처 치유가 지연되는 과정에서 실험을 진행했고, 수집된 데이터로 상처 치유 과정과 흉터 조직 형성을 정확히 추적할 수 있음을 확인했다. 연구팀이 개발한 시스템은 상처 치유 후 기기를 제거하는 과정에서 발생할 수 있는 조직 손상을 줄이기 위해 체내에서 자연 분해되는 생분해성 센서 모듈을 사용했다. 생분해성 재료를 활용했기 때문에 사용 후 제거할 필요가 없으므로 상처 부위 내부에서도 계속 모니터링할 수 있다는 장점도 있다. 연구팀은 추가 연구를 통해 이번 장치를 항균 특성을 가진 재료와 통합해 염증 반응, 박테리아 감염, 기타 병변을 관측하고 예방하는 기술로 확장할 계획이라고 밝혔다. 연구를 이끈 권경하 카이스트 교수는 “이번 개발한 장치로 상처 부위를 지속해 모니터링할 수 있기 때문에 의료 전문가들이 당뇨 환자의 상처 상태를 더 정확하게 파악하고 적절한 치료를 적시에 제공할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

‘찬밥’을 먹으면 살도 빠지고 당뇨도 잡을 수 있다고? 중국과 독일 공동 연구팀은 찬밥처럼 노화 녹말이나 덜 익은 바나나, 고구마, 감자 같은 저항성 전분을 식단에 보충하면 체중 감량과 당뇨 관리에 도움이 된다고 밝혔다. 이번 연구에는 중국 상하이교통대 의대, 홍콩대, 홍콩 시티대, 홍콩 폴리테크닉대, 상하이 해양대, 독일 라이프니츠 감염생물학 및 천연물 연구소, 프리드리히 쉴러대, 뷔르츠부르크대 생물학자, 컴퓨터 공학자, 의학자 등이 참여했다. 이 연구 결과는 생명 과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 메타볼리즘’ 2월 27일 자에 실렸다. 저항성 전분(resistant starch)은 소장에서 잘 소화되지 않고 저항하는 프리바이오틱 탄수화물이다. 대부분의 녹말은 소장에서 대부분 소화되지만 저항성 전분은 소장에서 소화되지 않고 대장으로 옮겨가 장내 미생물에 영양을 공급해 유익한 대사산물을 만들어 내는 것으로 알려져 있다. 저항성 전분은 통곡물, 렌틸콩, 강낭콩, 고구마, 감자, 녹색 바나나, 카사바 등과 차게 식은 밥처럼 노화 녹말에 많이 포함돼 있다.연구팀은 과체중이나 비만으로 분류된 37명의 남녀 참가자를 대상으로 20주 동안 실험했다. 참가자들은 과체중 및 비만 성인 건강 관리 지침에 따라 하루 세끼 균형 잡힌 식단을 제공했다. 연구팀은 8주 동안은 하루 40g씩 저항성 전분을 식단에 포함했고, 다른 8주 동안은 저항성 전분을 제공하지 않았다. 그 결과, 저항성 전분을 꾸준히 섭취한 8주 동안은 참가자들 모두 평균 2.8㎏ 체중 감량 효과와 함께 인슐린 저항성이 개선됐다는 점이 확인됐다. 그렇지만 저항성 전분을 식단에서 제외하면 이런 효과가 사라지는 것이 관찰됐다. 연구팀에 따르면 이런 효과는 장내 미생물의 구성과 군집의 변화 때문이다. 저항성 전분이 비피도박테리움 아돌레센티스(Bifidobacterium adolescentis)와 같은 유익 장내 미생물을 풍부하게 만든다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 고지방식을 먹여 비만이 된 수컷 생쥐에게 비피도박테리움 아돌레센티스 보충제를 먹이면 체중이 감소하고 장내 기능이 개선되는 것을 확인했다. 연구를 이끈 웨이핑 지아 중국 상하이교통대 의대 교수는 “저항성 전분을 함유한 식이 보충제가 과체중인 개인에게 도움을 줄 수 있을 것”이라며 “이번 연구에 따르면 저항성 전분이 체중 감량과 당뇨 관리에 도움이 되는 것은 유익한 장내 미생물에 영향을 미치기 때문으로 분석됐다”라고 말했다.