지난 19일은 눈이 비가 돼 내리고, 얼음이 녹아 물이 된다는 24절기 중 ‘우수’였다. 우수가 지나 경칩이 가까워지면 바람 끝에서도 포근함이 느껴진다. 날이 풀리면서 많은 사람이 운동에 나선다. 운동과 함께 근육을 만들기 위해 고단백질 식품을 섭취하는 경우가 많다. 그러나, 고단백식품을 많이 먹으면 심혈관 질환 발생 가능성이 커진다는 연구 결과가 나왔다. 미국 피츠버그대 의대, 세인트루이스 워싱턴대 의대, 존 코크란 VA 의료센터, 미주리대 의대, 루이지애나 주립대 보건 과학 센터, 캐나다 토론토대 공동 연구팀은 권장 단백질 섭취량을 초과한 고단백 식단을 오래 이어간다면 체내 아미노산 류신이 증가하면 죽상동맥경화증이 생길 수 있다고 밝혔다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 메타볼리즘’ 2월 20일 자에 실렸다. 단백질은 탄수화물, 지방과 함께 필수 영양소다. 서구 사회 사람들은 평균적으로 일일 권장량보다 약 33% 정도 더 많은 단백질을 섭취한다. 최근 한국 사회에서도 식단의 서구화로 단백질 섭취량이 늘어나는 추세다. 게다가 몸매 만들기를 위해 단백질만 섭취하는 경우도 적지 않다. 앞선 여러 연구에서 수행한 동물 실험을 보면 단백질 과잉 섭취는 동맥경화를 비롯한 심혈관 질환과 밀접한 관련이 있는 것으로 확인됐다. 연구팀은 체질량 지수(BMI)가 과체중으로 분류된 23명의 성인 남녀를 대상으로 단백질 섭취량에 따른 혈액 내 아미노산 수치를 분석했다. 14명에게는 500kcal 식사를 두 번 제공했다. 처음에는 단백질 함량을 높이고, 다음에는 단백질 함량이 낮춘 식사를 하도록 했다. 9명에게는 한 끼 기준인 450kcal 표준 식사를 두 차례에 제공하면서 한 번은 16g의 단백질, 다음에는 25g의 단백질을 함께 섭취하도록 했다. 연구팀은 각각 식사 전후와 식사 후 1시간, 3시간 뒤 혈액검사를 했다. 그 결과, 한 끼에 25g을 초과하는 단백질을 섭취하면, 순환계에서 아미노산 류신의 수치가 증가해 대식세포와 단핵구에 영향을 미친다는 사실을 확인했다. 생쥐 실험과 세포 실험에서도 권장 섭취량의 22%를 초과한 단백질을 섭취하면 체내 류신 수치가 증가해 면역 세포에 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다. 단백질 과다 섭취는 죽은 세포나 기능을 상실한 세포를 제거하는 대식세포에 악영향을 미쳐 혈관 벽에 죽은 세포들이 쌓이고 시간이 지나면서 굳어져 죽상경화증이 악화할 수 있다는 설명이다. 연구팀에 따르면 이런 현상은 식물 단백질에서는 나타나지 않았으며, 동물 단백질에서 주로 나타났다. 연구를 이끈 바박 라자니 세인트루이스 워싱턴대 의대 교수는 “이번 연구는 근육량을 늘리기 위해서 맹목적으로 단백질 섭취를 늘리는 것은 문제라는 것을 보여준다”라면서 “특히 심장 질환이나 혈관 장애 위험이 있는 사람들에게는 식단 전체를 살펴보고 균형 잡힌 식사를 하는 것이 중요하다”라고 말했다.

일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)의 뇌신경과학 스타트업 뉴럴링크가 인간의 뇌에 컴퓨터 칩을 심어 생각하는 대로 컴퓨터나 스마트폰을 제어하는 임상시험에 돌입했다. 머스크는 29일(현지시간) 소셜미디어 엑스에 “어제(28일) 첫 환자가 뉴럴링크로부터 칩을 이식받아 회복 중”이라고 밝혔다. 이번 임상시험은 뉴럴링크가 지난해 5월 미국 식품의약국(FDA)에서 인간 대상 임상시험 승인을 받은 지 8개월 만에 이뤄졌다. 뉴럴링크는 2019년 생쥐를 시작으로 돼지에 컴퓨터 칩을 심어 뇌 신호를 수집했고 원숭이 뇌에 비디오 게임을 할 수 있는 컴퓨터 칩을 이식하는 데 성공한 것에 이어 이번에는 사람을 대상으로 임상시험에 착수한 것이다. 머스크는 “뉴럴링크 첫 제품명은 ‘텔레파시’로, 생각하는 것만으로도 휴대전화나 컴퓨터 또는 주변 기기를 모두 제어할 수 있다”고 말했다. 그는 “스티븐 호킹이 타자를 빨리 치는 타이피스트나 경매인보다 빠르게 의사소통을 할 수 있다고 생각해 보라. 그것이 목표”라고 강조했다. 머스크가 사례로 든 호킹 박사는 21세에 근위축성측삭경화증(루게릭병)을 앓기 시작해 평생 휠체어에 의지한 물리학자다. 이번에 쓰인 기술은 생각만으로 각종 기기를 제어할 수 있도록 뇌컴퓨터 인터페이스(BCI) 장치를 뇌에 이식하는 것이다. 국내 대표적 뇌공학자인 임창환 한양대 전기·생체공학부 교수는 “머스크의 뉴럴링크 방식은 이전 BCI 기술과는 다른 독특한 방식이라는 점에서 주목할 만하다”고 말했다. 기존 BCI는 마이크로 어레이라는 미세 전극이 박힌 칩을 뇌에 깊숙이 꽂아 마우스 커서를 움직이거나 컴퓨터 화면에 글자를 타이핑하는 방식이었다. 뇌에 이식된 전극에서 보내 오는 신호는 무선이 아닌 긴 전선을 이용한 유선 수신 방식이다. 이와 달리 뉴럴링크는 뇌 표면에 전극이 코팅된 가느다란 전선들을 수술 로봇으로 미세하게 박음질한 다음 전선들을 한데 모아 링크라는 장치와 연결하는 방법을 취한다. 링크는 칩과 뇌 신호 송수신 장치가 일체화된 동전 크기의 전자장치다. 두개골에 동전 크기의 구멍을 낸 다음 링크를 끼우고 미세 전선들과 연결하는 것이다. 이렇게 되면 칩에서 수집한 뇌 신호를 송수신 장치를 통해 무선으로 컴퓨터나 스마트폰에 전송하게 된다. 생각만으로 전자 장비를 움직일 수 있는 원리다. 임 교수는 “이전 실험실에서 행해졌던 BCI 기술과 비교하면 뉴럴링크의 방식은 덜 침습적”이라고 설명했다. 그렇지만 뉴럴링크의 방식은 다른 BCI 경쟁 기업의 전자장치 이식보다 깊이가 더 깊은 것으로 알려져 갈 길이 멀다고 전문가들은 평가하고 있다. BCI 기술은 1970년대 초 처음 등장했지만 구체적 성과를 내놓기 시작한 것은 뇌신경과학, 전자공학 기술이 빠르게 발전하기 시작한 21세기 들어서다. 2021년 5월 과학 저널 ‘네이처’에는 미국 스탠퍼드대 하워드 휴스 의학연구소를 중심으로 한 연구팀이 사지 마비 환자가 생각만으로 글씨를 쓸 수 있게 하는 데 성공했다는 연구 결과가 실렸다. 연구팀은 2007년에 척수 손상으로 목 아래로는 몸을 움직일 수 없는 65세 남성 환자의 뇌에 마이크로 탐침이 박힌 전자칩 2개를 이식해 생각만으로 컴퓨터에 글자를 쓸 수 있게 한 것이다. 이처럼 연구실 수준에서 진행되던 BCI 연구에 머스크나 메타(페이스북) CEO 마크 저커버그 등이 뛰어들면서 상용화가 빨라질 것이란 전망이 제기된다. 이번 임상시험도 같은 맥락으로 볼 수 있다. 그렇지만 다른 한편에서는 안전성에 대한 지적도 끊이지 않고 있다. 뇌 관련 모든 수술은 신체적 손상과 거부 반응이라는 내재적 위험이 있는 만큼 칩을 심었을 때 장기적으로 어떤 문제점이 나타날지 모른다는 것이다. 실제로 뉴럴링크에서 컴퓨터 칩을 이식받은 원숭이들이 전신 마비, 발작, 뇌부종 등의 부작용을 겪었다는 주장까지 나오고 있다.

어린 시절 성장 호르몬 치료를 받은 사람들이 알츠하이머 치매 초기 증상에 해당하는 인지 장애를 겪고 있다는 연구 결과가 나왔다. 이는 알츠하이머가 일반적으로 아밀로이드 베타 단백질이나 타우 단백질이 뇌에 침착되면서 발생하는 것으로 알려졌지만 의학적 치료로 인해 후천적인 형태로 발생할 수도 있음을 의미하는 것이어서 의학계는 비상한 관심을 보인다. 영국 런던대(UCL) 프리온 질병 연구소, 퀸 스퀘어 신경학 연구소, 국립 치매 연구소, 국립 신경 및 신경외과병원 공동 연구팀은 어린 시절 인간 뇌하수체 유래 성장 호르몬 치료를 받은 5명이 알츠하이머 초기 및 진행성 인지 장애를 겪고 있다고 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘네이처 메디슨’ 1월 30일자에 실렸다. 성장호르몬 치료는 1958년 미국 모리스 라벤 박사가 성장호르몬 결핍증 진단을 받은 17세 남자 청소년에게 사체에서 추출한 인간 뇌하수체 유래 성장호르몬을 투여해 효과를 처음 보고하면서 시작됐다. 이후 1959년부터 1985년까지 영국에서는 1848명이 사체의 뇌하수체에서 추출한 인간 성장 호르몬(c-hGH) 치료를 받았다. 그렇지만 이후 일부가 프리온에 오염된 c-hGH를 투여받고 ‘인간 광우병’으로 불리는 크로이츠펠트 야코프병(CJD)으로 사망한 후 지금은 전 세계에서 사용되지 않고 있다. 현재는 유전자 재조합에 의한 성장 호르몬이 개발돼 안전하게 처방되고 있다. 사망자들에 대한 사후 부검 결과, 일부의 뇌에서 아밀로이드 베타 단백질 응집이 발견됐다. 그렇지만 사망 전 알츠하이머가 발병했는지는 CJD 증상 때문에 명확히 확인되지 못했다. 앞서 연구에 따르면 당시 사용됐던 c-hGH에는 여전히 측정할 수 있는 아밀로이드 베타 단백질이 추출됐으며, 생쥐에게 투여하면 알츠하이머가 발병해 전염 가능성이 제기돼 왔다. 현재 사용 금지된 성장호르몬제로 감염연구진 “알츠하이머 전염 가능성 확인” 이에 연구팀은 영국에서 어린 시절 c-hGH를 투여받았는데 CJD에 걸리지 않은 8명을 무작위로 추출해 분석했다. 그 결과, 5명은 알츠하이머 진단 기준에 부합하는 초기 치매 증상을 보였다. 증상이 나타난 시기는 38~55세로 비교적 이른 때 발현됐으며, 두 개 이상의 인지 영역에서 일상생활 수행에 영향을 미칠 정도로 심각한 진행성 장애를 보였다. 한 명은 42세에 처음 증상이 나타나 경도 인지장애 수준이었으며, 또 다른 한 명은 주관적 인지 장애 증상만 있었다. 남은 1명은 증상이 나타나지 않았지만, 알츠하이머 진단을 위한 바이오마커 분석 결과, 알츠하이머 발병 우려가 매우 높은은 것으로 조사됐다. 또 연구 기간에 사망한 두 명의 환자를 대상으로 광범위한 부검을 실시한 결과, 실제로 알츠하이머병의 원인으로 꼽히는 아밀로이드 베타 단백질의 응집이 확인됐다. 이에 연구팀은 알츠하이머도 잠재적으로 전염될 가능성이 높으며, CJD와 마찬가지로 알츠하이머도 유전성과 함께 드물게 후천적 형태를 가질 수 있다고 설명했다. 연구를 이끈 존 콜링 UCL 의대 교수는 “이번 연구 대상이었던 환자들이 투여받았던 c-hGH는 더 이상 사용되지 않고, 수년에 걸쳐 반복적으로 노출된 후 증상이 나타났기 때문에 알츠하이머의 의인성 전염은 드문 것이 사실”이라면서 “일상적인 치료나 일상생활과 같은 다른 상황에서 알츠하이머병이 전염될 수 있다는 증거는 아직 없다”라고 말했다. 그렇지만 콜링 교수는 “아밀로이드 베타 단백질의 전염이 확인된 만큼 다른 의학적 치료 및 절차를 통한 우발적 전염을 막으려는 조치를 검토해야 할 것”이라고 조언했다.

환경오염이 내장비만을 촉진하고 각종 대사질환, 심혈관질환을 유발한다는 연구 결과가 나와 눈길을 끌고 있다. 부산대 융합의과학과 연구팀은 환경오염 노출에 대한 생체 스트레스 반응을 분석해 내장 조직에 지방이 유입되고 축적되는 원리를 규명했다고 29일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의과학 분야 국제 학술지 ‘테라노시스’에 실렸다. 현대인은 미세먼지, 미세 플라스틱, 항생제 남용, 화학첨가물 등 자연발생적이거나 인위적으로 만들어진 수많은 오염물질에 노출되고 있다. 이런 다양한 환경 유해인자가 심혈관계 질환을 일으킬 수 있다는 지적은 많지만 명확한 발병 메커니즘은 규명되지 않았다. 연구팀은 환경인자에 반응하는 소화기 스트레스 연계성이 높은 염증성 장 질환 환자 데이터를 바탕으로 스트레스 유전자군의 변화를 예측했다. 또 단세포 분석을 통해 각종 오염물질이 환자의 장 상피 조직과 장간막에 지방이 과도하게 유입되는 현상을 일으킨다는 것을 확인했다. 이는 환경오염 인자에 노출된 인체 세포는 세포 소기관인 리보솜을 통해 스트레스를 감지하고 대응하는데, 리보솜의 독성 스트레스 반응이 장내에서 과도한 지방 유입을 일으켜 만성 염증과 대사 증후군 원인으로 작용한다는 설명이다. 연구팀은 생쥐와 오가노이드 모델로 추가 연구를 진행해 리보솜 스트레스 반응이 지질 인자의 비정상적 구성을 일으키며, 저밀도 콜레스테롤 수용체를 통해 장 및 장간막으로 혈중 콜레스테롤을 증가시킨다는 사실도 밝혀냈다. 연구를 이끈 문유석 부산대 교수는 “이번 연구는 환경 스트레스가 내장지방의 축적과 만성 염증을 일으켜 심혈관계 질환과 대사 관련 질환을 일으킨다는 사실을 처음 규명했다는 데 의미가 크다”라면서 “소화기 조절을 바탕으로 심혈관계 질환 예방을 할 수 있는 방법을 개발하는 데 도움이 될 것”이라고 설명했다.

설탕은 중세까지만 해도 금보다 비쌌던 물건이었다가 산업 혁명 이후는 누구나 맛볼 수 있게 됐다. 심지어 요즘 웬만한 음식 레시피에 설탕이 포함되지 않은 것이 없을 정도다. 음식의 감칠맛을 더해줄지는 모르겠지만 충치와 비만, 대사질환, 각종 성인 당뇨 원인이다. 게다가 단맛에 빠지면 계속 소비할 수밖에 없도록 뇌를 ‘중독’ 시키기도 한다. 그런데, 이런 당분이 또 다른 문제를 일으킬 수 있다는 지적이 나왔다. 중국과 미국 공동 연구팀은 뇌의 포도당 수치가 높을수록 항생제 내성이 생기기 쉽다고 21일 밝혔다. 이 연구에는 중국 과학원(CAS) 미생물학연구소, 중국과학원대, 충칭 시난대, 베이징 수도의대, 유전학 및 발달 생물학 연구소, 베이징 연합 의대 병원, 베이징 방사선 의학 연구소, 생명과학 연구소, 베이징대, 해군 의학대, 미국 조지아대 의과학자들이 참여했다. 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 미생물학’ 1월 16일자에 실렸다. 곰팡이로 인해 걸리는 질환은 다양하다. 대표적인 것이 무좀이다. 피부 표면에서 발생하는 질환 이외에 곰팡이가 장기나 혈액 속으로 침투해 질병을 일으키기도 한다. 축농증, 구내염, 천식, 폐렴 등이 대표적이다. ‘크립토코쿠스 네오포만스’(Cryptococcus neoformans)라는 곰팡이는 면역력이 저하된 사람의 호흡기를 통해 체내에 들어가 혈액을 통해 전신으로 퍼진 다음 혈액-뇌 장벽을 통과해 수막염, 뇌염 등을 일으킨다. 이 곰팡이 때문에 매년 전 세계에서 약 18만 명이 사망하는 것으로 알려졌다. 곰팡이 관련 질환을 치료할 수 있는 대표적인 항진균제는 ‘암포테리신B’다. 만약 암포테리신B에 대한 내성이 있을 경우는 치료가 쉽지 않다. 이에 연구팀은 어떤 인자가 항진균제 내성을 유발하는지 분석에 나섰다. 연구팀은 생쥐의 뇌 조직과 사람의 뇌척수액을 추출해 수많은 대사산물이 크립토코쿠스 네오포만스와 암포테리신B의 상호 작용에 미치는 영향을 분석했다. 그 결과, 뇌에 존재하는 포도당이 포도당 억제 조절인자인 크립토코쿠스 네오포만스의 ‘Mig1’이라는 단백질과 결합해 항진균제 내성을 유도한다는 것을 규명했다. 또, 생쥐 실험을 통해 Mig1이 암포테리신B의 약효를 제한한다는 것을 확인했다. 연구팀은 곰팡이의 세포막 구성성분 중 하나인 ‘이시톨포스포릴세라마이드’를 억제하는 물질과 암포테리신B를 병용하면 네오포만스로 인해 발생하는 뇌 감염질환 치료 효과가 높아진다는 것을 밝혀냈다. 연구를 이끈 린퀴 왕 CAS 미생물학연구소 교수는 “이번 연구 결과는 당분처럼 숙주 유래 대사산물에 의해 항생제 약물 내성이 발생할 수 있음을 보여준다”라면서 “곰팡이나 세균 질환을 표적으로 하는 효과적인 치료법 개발에 도움이 될 것으로 기대한다”라고 설명했다.

빛을 쬐 비만과 당뇨 등 대사질환을 치료할 수 있는 방법이 개발됐다. 세브란스병원 소화기내과, 내분비내과, 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과 공동 연구팀은 내시경으로 십이지장에 빛을 쬐어주는 치료 방식으로 생쥐의 몸무게와 지방량을 감소시키는 데 성공했다고 15일 밝혔다. 이 연구 결과는 생체공학 분야 국제 학술지 ‘바이오머티리얼즈’에 실렸다. 일반적으로 비만 관련 수술을 위를 줄이거나 영양분을 흡수하는 소장의 길을 바꾸는 소장우회술이다. 당뇨와 비만 치료 효과가 크기 때문에, 국내에서도 고도 비만을 동반한 당뇨 환자에게는 수술을 허가한 상태다. 그렇지만 음식물이 지나가는 소화기관의 길이가 짧아지면서 소화 과정이 빨리 진행되기 때문에 구토, 어지럼증, 식은땀 등 덤핑 증후군 같은 부작용이 발생할 수 있다. 또 위 폐쇄, 영양실조도 나타나는 경우가 있다. 연구팀은 내시경을 통해 빛에 반응하는 광감각제에 특정 파장의 빛을 조사해 주변 세포를 사멸시키는 광역동치료(PDT)의 대사질환 치료 효과에 관한 실험을 했다. 연구팀은 당뇨를 일으킨 비만 생쥐에게 내시경 광역동치료 실험을 했다. 치료를 위해 조준한 세포는 십이지장에 분포하는 K 세포다. K 세포는 위 억제 펩타이드를 분비해 대사질환을 악화시킨다. 반면 L 세포는 글루카곤 유사 펩타이드-1을 분비해 식욕을 줄이고 체중과 혈당을 떨어뜨려 대사질환을 호전시키는 역할을 한다. 연구팀은 K 세포가 주로 분포하는 십이지장 내부에 광감각제를 주입한 다음 특정 파장의 빛을 쬐어 K 세포를 제거하고 L 세포를 늘렸다. 그 결과, 체중은 7%, 지방량은 6% 줄어들고 당뇨 개선 효과가 확인됐다. 정문재 세브란스병원 소화기내과 교수는 “광역동치료는 외과수술에 비해 안전하게 시행할 수 있는 만큼 인체 적용을 위해 다양한 조건에서 실험해볼 예정”이라고 설명했다. 구철룡 세브란스병원 내분비내과 교수도 “이번 연구는 광역동치료가 비만 치료 약제 대체 가능성을 보여준 것”이라고 덧붙였다.

1.4㎏에 불과한 뇌는 광대한 우주와 깊은 심해와 함께 여전히 미지의 영역으로 남아있다. 인간의 뇌에는 약 860억 개 신경세포와 신경세포 간 신호를 주고받아 인지, 감정, 기억 등 다양한 뇌 기능을 조절하는 600조 개에 이르는 시냅스가 있다. 알츠하이머 치매 같은 퇴행성 뇌 질환이 발생하거나 노화가 진행되면 시냅스는 감소하는 것으로 알려졌지만 어떤 방식으로 줄어들고 만들어지는지 관찰하기가 쉽지 않았다. 이런 상황에서 카이스트 생명과학과, 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단, 미국 존스홉킨스 의대 공동 연구팀은 기억과 인지에 관여하는 시냅스의 형성과 소멸, 변화를 실시간으로 관찰할 수 있는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다. 이 연구 결과는 과학기술 연구 방법론 분야 국제 학술지 ‘네이처 메소드’(Nature Methods) 1월 8일자에 실렸다. 연구팀은 형광단백질을 시냅스와 결합해 신경세포 간 연결 과정을 실시간으로 관찰할 수 있는 ‘시냅샷’(시냅스+스냅샷) 기술을 개발했다. 시냅샷 기술은 시냅스의 형성과 소멸, 변화 과정을 실시간으로 추적 관찰할 수 있다는 장점이 있다. 연구팀은 이와 함께 초록과 빨강 형광을 띠는 시냅샷 기술을 개발해 두 개의 서로 다른 신경세포와 연결된 시냅스도 쉽게 구별해 관찰할 수 있게 했다. 또 빛으로 분자 기능을 조절할 수 있는 광유전학 기술과 결합해 신경세포 특정 기능을 빛으로 조절하면서 시냅스 변화를 관찰하는 데도 성공했다. 이번 기술을 살아있는 생쥐에게 적용해 시각적 구별 훈련, 운동, 마취 등 여러 상황에서 시냅스 변화를 실시간 관찰하는 것도 성공했다. 연구를 이끈 허원도 카이스트 교수는 “이번에 개발한 시냅샷 기술은 시냅스의 빠르고 역동적인 형성과 변화를 직접 관찰할 수 있게 한 뇌과학 연구 방법론의 혁신”이라면서 “뇌 발달 장애나 퇴행성 뇌 질환을 연구하고 치료법을 개발하는 데도 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.

중앙암등록본부에 따르면 국내 전체 암 발생 중 5위, 여성에게서 발생하는 암 중 1위가 유방암이다. 유방암은 남녀 모두에게서 발병할 수 있지만, 여성 환자들이 훨씬 많다. 유방암은 발병 초기 자각증상이 없기 때문에 증상이 나타나기 시작하면 암이 상당 부분 진행된 상태인 경우가 많다. 이 때문에 유방암은 다른 암들보다 전이나 재발이 잦은 암으로 알려져 있다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 연구팀은 유방암의 종양 미세환경에서 유방암세포를 키우고 전이시키는 지방세포를 잡아냈다고 4일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의학 분야 국제학술지 ‘암 연구’(Cancer Research)에 실렸다. 종양 미세환경은 종양이 존재하는 세포 환경이다. 특히 지방세포는 암세포의 성장에 필요한 에너지 공급과 증식을 촉진하는 다양한 분비체를 제공한다. 암세포는 이런 작용을 활성화하기 위해 지방세포의 특성을 바꿔 ‘암 연관 지방세포’로 만든다. 연구팀은 유방암 종양 미세환경에서 발견된 암 연관 지방세포가 FAM3C라는 분비체를 조절한다는 사실을 밝혀냈다. 이 물질은 유방암 종양 미세환경이 변하도록 만들어 가까이 있는 유방암 세포의 생존과 전이를 촉진하는 것을 처음 확인했다. 유방암 초기에 FAM3C 분비체가 증가하면 암 연관 지방세포 생존력을 향상하고 섬유화가 억제된다. 장기 일부가 딱딱하게 변하는 섬유화가 억제되면 다양한 분비체가 암세포에 쉽게 접근할 수 있어 암세포가 커지게 된다고 연구팀은 설명했다. 반대로 유방암 말기에는 암 연관 지방세포가 FAM3C 분비체를 감소시켜 섬유화를 촉진 시키는데, 이렇게 되면 암세포가 다른 부위로 더 쉽게 이동하고 침투할 수 있게 된다. 연구팀은 생쥐 실험을 통해 유방암 초기 단계에서 암 연관 지방세포의 FAM3C 분비체를 억제하면 유방암의 성장과 전이가 억제된다는 것을 확인했다. 연구를 이끈 박지영 UNIST 교수는 “이번 연구는 암 연관 지방세포가 분비체 FAM3C를 통해 유방암 성장과 전이를 직접 조절한다는 것을 확인했다”라면서 “이번 연구 결과를 바탕으로 유방암 조기 진단 마커와 전이 치료제 개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.

스위스, 벨기에, 영국, 미국 공동 연구팀은 기존 항생제에 내성을 가진 박테리아에 효과적인 새로운 형태의 항생제를 개발하고 이와 별도로 미국, 스위스 공동 연구팀도 다제내성 박테리아에 효과적인 신약후보물질을 개발했다고 밝혔다. 이들의 연구 결과는 ‘네이처’ 1월 4일자에 실렸다. ‘카바넴 저항성 아시네토박터 바우마니’(크랩·CRAB)는 세계보건기구(WHO) 1급 위험 병원균, 미국 질병통제예방센터(CDC) ‘긴급 위협 세균’으로 분류되고 있는 최악의 항생제 내성균이다. 연구팀은 ‘조수라발핀’이라는 새로운 항생물질을 발견하고 생쥐 실험으로 크랩균을 효과적으로 제거하는 것을 확인했다. 조수라발핀은 세균의 이동을 촉진하는 수송 복합체를 억제하는 동시에 염증 유발의 원인으로 꼽히는 지질 다당체(LPS)의 활동까지 차단해 세포 사멸로 이어진다는 사실을 확인했다. 연구팀은 “이번에 새로 발견된 화합물은 내성이 강한 병원균 크랩을 퇴치할 수 있는 가장 강력한 항생물질”이라며 “실제 치료에 활용할 수 있는 약물로 개발하기 위한 임상시험이 진행 중”이라고 말했다.

과거 연예인들이 주로 앓는 질병으로만 알려져 있던 공황장애나 넓은 장소에 나가는 것을 불안해하는 광장공포증, 타인과 만나는 것을 극도로 꺼리는 사회 불안 장애 등은 비정상적 불안과 공포로 인해 일상생활에 장애를 일으키는 ‘불안 장애’의 종류들이다. 이런 불안 장애의 원인은 뇌 신경회로 내 신경전달물질의 부족이나 과다, 유전적 측면 등이 거론되고 있지만 하나로 규정하기 어렵다. 그런데 최근 과학자들이 장내 미생물이 사회 불안 장애(SAD)의 원인이 될 수 있으며 장내 미생물 변화로 이를 치료할 수 있을 것이라는 가능성을 제기했다. 아일랜드 코크대(UCC) 해부학 및 신경과학과, 정신의학 및 신경행동과학과, 미생물학부, 독일 프랑크푸르트대학병원 신경정신과, 호주 사우스 웨일즈대 심리학과 공동 연구팀은 장내 미생물이 사회 불안 장애의 원인이 될 수 있다고 31일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 12월 26일자에 실렸다. 연구팀은 건강한 사람 6명과 SAD를 앓고 있는 사람 6명의 대변 표본을 채취해 분석했다. 그 결과, 건강한 사람과 불안 장애를 앓고 있는 사람의 위장에 있는 미생물과 장내 미생물의 군집이 전혀 다르다는 사실이 확인됐다. 이는 장내 미생물이 뇌에 영향을 미칠 수 있음을 보여주는 것이라고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 각각의 표본에서 채취한 장내 미생물을 생쥐들에게 이식하는 실험을 했다. 연구팀은 실험 전 생쥐들에게 항생제를 투여해 원래 장 속에 있는 미생물을 완전히 제거했다. 연구팀에 따르면 SAD 환자에게서 장내 미생물을 이식받은 생쥐들은 건강한 사람들의 장내 미생물을 이식받은 생쥐들에 비해 완전히 다른 장내 미생물 3종이 발견됐다. 또 SAD 환자의 장내 미생물을 이식받은 생쥐들은 다른 생쥐들보다 공포 반응과 불안 반응이 과도하게 나타나는 것이 관찰됐다. SAD 장내 미생물을 이식받은 생쥐들은 사람의 우울증과 불안증, 공황 장애와 비슷한 행동을 보인 것으로 확인됐다. 연구팀에 따르면 이번 연구 결과는 우울증에서 과민대장 증후군에 이르기까지 다양한 조건에서 유사한 결과를 보여주는 이전 결과들과 일치한다. 연구를 이끈 존 클라이언 코크대 교수(신경생물학)는 “이번 연구는 사회적 뇌가 제대로 작동하게 하기 위해서는 장내 미생물에도 신경을 써야 한다는 점을 보여준다”라면서 “식이섬유와 발효식품을 섭취하는 것이 신경정신 질환 치료에도 도움이 될 것”이라고 말했다. 코크 교수는 “장내 미생물 군집이 사회 불안 장애나 공포 반응을 좌우한다는 것이 확인된 만큼, SAD 환자들의 치료법 개발에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다”라고 덧붙였다.

연말을 맞은 요즘 세종문화회관 일대는 그야말로 ‘호두까기인형’ 세상이다. 안 그래도 연말이면 단골 레퍼토리인데 올해 광화문 광장에 조형물로도 등장했고 공연이 열리는 세종문화회관 대극장에는 기념사진을 찍으려는 인파가 북적북적하기 때문이다. 공연을 보러 가면 마치 그 일대만 다른 세계가 펼쳐진 듯한 기분이 든다. 유니버설발레단이 해마다 연말이면 선보이는 ‘호두까기인형’은 12월 수많은 연말 공연이 쏟아지는 와중에도 단연 최고의 작품으로 꼽힌다. 유니버설발레단은 차이콥스키의 음악을 가장 잘 살렸다는 평을 받는 러시아 마린스키발레단의 바실리 바이노넨(1901~1964) 버전을 기반으로 한다. 여기에 마린스키 발레단의 예술감독으로 활약했던 올레그 비노그라도프의 연출과 유니버설발레단 3대 예술감독을 했던 로이 토비아스와 현 6대 유병헌 예술감독의 각색이 더해졌다. ‘호두까기인형’은 배경이 크리스마스인 데다 관람 연령도 48개월 이상이라 가족 단위 관객이 대거 찾는다. 공연을 보러 가면 실제로 다른 공연보다 월등하게 어린이 관객이 많은 것을 단박에 알 수 있다. 유니버설발레단은 아이들과 어른들의 동심을 위해 문훈숙 단장이 더 세심하게 신경 쓰면서 다른 버전의 ‘호두까기인형’보다 더 환상적인 매력을 자랑한다.연말인 31일까지 꽉 채워 선보이는 유니버설발레단의 ‘호두까기인형’은 주인공 소녀 클라라가 크리스마스 이브에 꿈에서 호두 왕자를 만나 크리스마스 랜드를 여행하는 이야기를 그렸다. 원래 호두까기인형은 독일의 전설 속에 등장하는 캐릭터로 액운과 위험으로부터 가정을 지켜주는 존재였다고 한다. 입안에 견과류를 넣고 뒤의 레버를 누르면 껍질을 까주는 도구를 병정 모양 인형으로 만든 것이 오늘날 익숙한 호두까기인형이 됐다. 발레 작품은 1816년 출판된 호프만의 ‘호두까기 인형과 생쥐 대왕’이 원작. 이후 차이콥스키가 작곡해 1892년 초연하면서 널리 사랑받게 됐다.무용수들의 춤도 춤이지만 유니버설발레단 작품은 곳곳에 볼거리가 넘쳐난다. 절대 지켜야 하는 영업비밀인 드로셀마이어의 환상적인 마술은 ‘호두까기인형’을 발레 작품이 아닌 마술쇼처럼 느끼게 한다. 설정상의 마술쇼로만 두고 그냥 넘어갈 수도 있었지만 발레단에서 특별히 준비한 것으로 문 단장은 “마술쇼는 우리 작품에만 있다”고 설명했다. 어른들이 눈을 부릅뜨고 비밀을 파헤쳐보려 하지만 결국 비결을 알아채지 못한 채 그대로 동화 속 세계로 빠져들게 하는 명장면이다. 중간 반투명막을 잘 활용한 연출 역시 작품성을 돋보이게 한다. 보통의 발레 작품에서 막을 아예 내리고 장면전환을 하는 것과 달리 유니버설발레단 작품은 소리 없이 눈치채지 못하는 사이 자연스럽게 배경을 바꾼다. 초반에 눈이 오는 거리를 배경으로 사람들이 파티를 위해 집으로 들어갔는데 어느 순간 자연스럽게 집안으로 바뀌는 식이다. 부드러운 장면 전환은 라이브 공연이 아니라 영화 같은 느낌을 준다. 1막 마지막에 클라라와 호두 왕자가 함께 춤을 출 땐 오로라가 비치는 것 같은 장면까지 연출되면서 환상적인 분위기를 더한다. 북유럽에 가면 볼 수 있는 눈 덮인 숲을 배경으로 춤을 추는 두 사람을 비추는 조명이 뒤에 반사되면서 마치 실제 오로라가 움직이는 듯하다.생쥐군단의 애드리브는 그야말로 ‘킬러 콘텐츠’다. 징그럽고 악당 같아야 하는 생쥐군단은 동글동글한 얼굴과 몸매 덕분에 치명적인 귀여움을 자랑한다. 아이들이 보는 공연이니 아이들의 눈높이에 맞춰 문 단장이 특별히 신경 쓴 부분인데 이런 생쥐군단이 매 공연 다른 퍼포먼스를 선보여 감상하는 재미가 쏠쏠하다. 호두까기인형들과 대결은 뒷전이고 아이돌 댄스부터 발레 ‘오네긴’, ‘춘향’, ‘파가니니 랩소디’ 등을 커버해 재미난 동작을 보여주는 게 우선인 생쥐군단의 매력은 공연을 한 번만 보기 아쉽게 만드는 요소다. 해당 장면은 생쥐군단을 맡은 무용수들이 그날그날 자기들끼리 정해 매번 다른 모습을 보여주는데 그 예측불가함이 마치 산타 할아버지가 준비한 선물 같다. 유니버설발레단 ‘호두까기인형’만이 가진 특별함이다. 1막이 다양한 재미 요소로 가득했다면 2막은 무용수들의 실력을 제대로 감상하는 무대다. 클라라와 호두 왕자의 환상적인 호흡을 비롯해 스페인춤, 아라비아춤, 중국춤, 러시아춤 등 다양한 춤이 등장한다. 어린 무용수들이 양으로 분장하고 늑대가 호시탐탐 노리는 장면은 자칫 어른들의 고난도 춤에 지루함을 느낄 수 있는 아이들의 시선을 사로잡는 요소다.이렇듯 아이들을 위한 유니버설발레단의 세심한 배려는 함께 보는 어른들마저 나이를 잊고 동심의 세계로 푹 빠지게 한다. 크리스마스 파티에 어울리는 화려한 무대와 의상, 발레 작품이라고 믿을 수 없는 수준의 무대 연출, 개그맨 못지않은 유머감각을 뽐내는 무용수 등 다양한 요소가 어우러져 절로 회전문 관객이 되게 만든다. 내년이면 창단 40주년을 맞는 유니버설발레단은 ‘호두까기인형’이 끝나면 새해 다양한 작품으로 돌아온다. 내년 2월에는 수석무용수 강미선이 지난 6월 세계 최고 무용수에게 주어지는 브누아 드 라 당스를 받은 ‘미리내길’이 포함된 ‘코리아이모션’이 먼저 팬들과 만난다. 5월에는 케네스 맥밀란의 ‘로미오와 줄리엣’이 8년 만에 돌아와 명품 공연을 선보일 예정이다. 6월에는 그간 숱한 화제에도 서울에서는 볼 수 없어 아쉬움을 남겼던 ‘더 발레리나’가 드디어 서울 예술의전당 무대에 오른다. 발레리나의 삶 그 자체를 보여주는 작품으로 연극적 요소가 가미된 색다른 매력이 있다. 9월에는 고전 발레의 ‘블록버스터’로 불리는 대작 라 바야데르가 6년 만에 찾아와 관객들에게 고품격 공연을 선사할 예정이다. 그리고 12월이면 어김없이 잊지 않고 ‘호두까기인형’으로 연말을 화려하게 장식한다.

연말을 맞은 요즘 예술의전당에 공연을 보러 가다 보면 외부에서 들어가는 입구 근처에 인형 두 개와 크리스마스트리가 놓인 것을 볼 수 있다. 오페라하우스와 음악당으로 가는 관객들이라면 누구나 마주하게 되는 이 인형의 주인공은 바로 ‘호두까기인형’이다. 국립발레단이 해마다 연말이면 선보이는 ‘호두까기인형’은 수많은 연말 공연이 쏟아지는 12월 예술의전당에서도 단연 주인공이라 할 만한 존재감을 뽐낸다. 평소에도 국립발레단은 올리는 작품마다 인기가 많지만 ‘호두까기인형’은 특히 더하다. 국내외 발레단이 다른 공연의 적자를 이 작품으로 벌충한다는 얘기가 나올 정도로 인기라 입구의 트리를 지나 오페라극장에 도착하면 복도도 온통 ‘호두까기인형’ 세상이다. ‘호두까기인형’은 배경이 크리스마스인 데다 관람 연령도 48개월 이상이라 가족 단위 관객이 대거 찾는다. 공연을 보러 가면 실제로 다른 공연보다 월등하게 어린이 관객이 많은 것을 단박에 알 수 있다. 공연을 보는 중에도, 공연을 보고 나서도 환상적인 동화 나라에 반한 아이들의 순수한 반응을 생생하게 느낄 수 있다.크리스마스 당일인 25일까지 선보이는 국립발레단의 ‘호두까기인형’은 주인공 소녀 마리가 크리스마스 이브에 꿈에서 호두 왕자를 만나 크리스마스 랜드를 여행하는 이야기를 그렸다. 원래 호두까기인형은 독일의 전설 속에 등장하는 캐릭터로 액운과 위험으로부터 가정을 지켜주는 존재였다고 한다. 입안에 견과류를 넣고 뒤의 레버를 누르면 껍질을 까주는 도구를 병정 모양 인형으로 만든 것이 오늘날 익숙한 호두까기인형이 됐다. 발레 작품은 1816년 출판된 호프만의 ‘호두까기 인형과 생쥐 대왕’이 원작. 이후 차이콥스키가 작곡해 1892년 초연하면서 널리 사랑받게 됐다. 마리가 떠나는 환상적인 여행이 많은 이에게 동심을 일깨우는 작품이다. 국립발레단은 여러 버전 중 러시아의 전설적인 안무가 유리 그리고로비치 버전으로 2000년부터 꾸준히 선보여왔다. 이 버전은 목각인형을 국립발레단 부설 발레아카데미 학생 중에 선발된 어린 무용수가 직접 연기하는 게 특징이다. 극 초반부터 등장해 극을 이끄는 화자 역할을 하는 드로셀마이어 역시 이 버전에서만 볼 수 있는 특별한 해석으로 자칫 유치하게 흘러갈 수 있는 극을 자연스럽고 유연하게 이끄는 역할을 한다. 아름다운 이야기 속에 볼거리도 풍성하다. 국내 최고의 극장오케스트라인 국립심포니오케스트라가 연주하는 차이콥스키의 아름다운 음악은 귀를 사로잡는다. 의상도 화려하고 각 나라 인형들의 춤과 눈송이 춤 등도 관객들에게 이국적인 매력을 느낄 기회를 준다.특히 이번 ‘호두까기인형’에서는 2021년 ‘주얼스’ 중 ‘루비’에서 솔리스트 역을 맡으며 관객들의 눈도장을 찍은 정은지와 2023년 신작 ‘돈키호테’의 에스파다, 지난 6월 익산 지역공연에서 ‘지젤’의 알브레히트 데뷔로 주목받은 곽동현이 새롭게 마리와 왕자로 데뷔해 의미를 더했다. 무엇보다 연말 분위기를 제대로 느낄 수 있다는 점이 큰 매력이다. 무대 커튼 위로 ‘Merry Christmas’ 자막을 띄우는가 하면 공연이 끝날 때 베토벤 9번 교향곡과 징글벨 등 연말이면 종종 울려퍼지는 곡을 들려준다.이 공연을 마치면 국립발레단은 내년에도 풍성한 발레 작품으로 관객들과 만날 예정이다. 내년에는 신작 ‘인어공주’를 비롯해 ‘백조의 호수’, ‘라 바야데르’, ‘호두까기인형’, ‘돈키호테’, ‘KNB Movement Series 9’까지 다채로운 작품이 준비됐다. 5월 선보이는 신작 ‘인어공주’는 한스 안데르센의 동화를 원작으로 존 노이마이어가 순수하지만 강렬한 인어공주의 사랑 이야기와 인어공주의 비극적인 고통을 그만의 독특하고 신선한 해석으로 그려낸 작품이다. 노이마이어는 자신의 작품을 공연하는 것에 대해 굉장히 까다롭기로 유명한데 지난 8월 국립발레단이 연습하는 것을 보고 실력을 인정하면서 선보일 수 있게 됐다.올해는 쉬어가면서 팬들에게 그리움을 남긴 ‘백조의 호수’, 발레단 대표 안무가인 송정빈의 ‘돈키호테’도 기대를 모은다. 무용수 송정빈에서 안무가 송정빈으로 거듭날 수 있게 만든 ‘KNB Movement Series’ 역시 한국 발레의 미래를 엿볼 수 있는 작품으로 관심을 끈다. ‘라 바야데르’는 3년 만에 돌아온다. 제목은 프랑스어로 ‘인도의 무희’를 뜻하며 고대 인도를 배경으로 한 남녀 주인공의 사랑과 배신, 욕망을 그린 작품이다. 화려함과 웅장함을 갖춘 대작으로 국립발레단이 2013년 초연해 2014년, 2016년, 2021년 무대에 올리며 큰 사랑을 받아왔다. 그리고 연말에는 어김없이 ‘호두까기인형’이 돌아온다.

한 해 동안 전 세계 과학계에서 화제가 됐고 주목받았던 인물을 선정하는 ‘네이처 10’에 처음으로 비인간인 생성형 인공지능 ‘챗GPT’가 선정됐다. 과학 저널 ‘네이처’는 12월 14일자에 ‘네이처 10’을 게재하면서 ‘2023년 과학을 만든 10명의 인물과 하나의 비인간(non-human)’이라고 밝혀 눈길을 끌었다. 네이처는 챗GPT 개발사인 오픈AI의 수석 과학자 일리야 수츠케버도 네이처 10에 선정했다. 수츠케버는 챗GPT와 이를 뒷받침하는 대규모 언어모델 개발에 핵심적인 역할을 했다는 평가를 받았다.이에 대해 리처드 모나스터스키 네이처 수석 피처 편집자는 “챗GPT는 지난해 말부터 뉴스의 주요 키워드가 됐으며, 그 영향력은 과학을 넘어 사회 전반에 미친다”라면서 “챗GPT는 사람이 아니기 때문에 ‘네이처 10’에 맞지 않지만, 생성형 AI가 과학 발전과 진보를 심오한 방식으로 변화시킨 점을 인정해 추가했다”라고 밝혔다.네이처는 올해 화제의 과학자로 가장 먼저 인도 우주연구기구(ISRO) 소속 여성 과학자 칼라파 칼라하스티 박사를 선정했다. 칼라하스티 박사는 인도의 달 탐사 프로젝트 찬드라얀-3의 엔지니어이자 총괄 운용자로 찬드라얀-3호의 달 착륙을 성공시켜 인도가 네 번째로 달 착륙에 성공한 국가가 되는 데 결정적인 역할을 했다.다음으로는 ‘아마존 보호자’ 마리나 실바 브라질 환경부 장관이 꼽혔다. 실바 장관은 최근 수년 동안 급격히 늘어난 세계 최대 열대우림인 아마존 밀림의 벌채를 줄이기 위한 정책을 펼친 점이 인정받았다. 수컷 쥐 두 마리의 세포에서 새끼 쥐를 생산하는 데 성공한 일본 오사카대의 발달생물학자 하야시 카츠히코 박사도 네이처 10에 이름을 올렸다.하야시 박사팀은 수컷 생쥐의 피부 세포를 유도만능줄기세포로 만든 뒤 유전자 편집을 통해 난자를 만들고 이를 이용해 새끼를 얻었다. 암컷의 도움 없이 아빠 생쥐 두 마리가 새끼를 만든 것으로 전 세계 과학계의 주목을 받았다.또 네이처는 미국 로렌스 리버모어 국립연구소(LLNL)의 국립점화시설 연구팀의 여성 물리학자 애니 크리처 박사를 ‘융합 점화자’라고 이름을 붙이고 ‘네이처 10’으로 선정했다. 크리처 박사는 핵융합 반응으로 투입 에너지보다 더 많은 에너지를 생산하는 ‘점화’에 성공해 핵융합 연구의 이정표를 세운 것으로 평가받았다.그런가 하면 유엔 최초 글로벌 최고열책임자(CHO·Chief Heat Officer) 엘레니 밀리빌리도 올해의 과학자로 선정됐다. 밀빌리 CHO는 현재 전 지구적 문제인 지구온난화를 막고 세계 각국이 기후변화의 파괴적 영향에 대비할 수 있도록 돕고 있다는 점을 인정받았다.‘초전도체 탐정’ 미국 플로리다대 제임스 햄린 교수도 네이처 10에 이름을 올렸다. 햄린 교수는 지난 3월 미국 로체스터대 란가 디아스 교수팀이 네이처에 발표한 ‘질소 주입 루테튬 수소화물’이라는 상온 초전도체 논문의 문제점을 발견하고 네이처에 연락해 지난달 네이처는 이 논문의 철회를 결정했다.이 밖에도 미국 록펠러대 생화학자 스베틀라나 모이소프 교수는 포만감 호르몬 ‘GLP-1’을 이용해 획기적인 비만치료제 개발을 하면서 전 세계적인 질병 또는 전염병이라고 불리는 비만을 정복하기 위한 한 걸음을 내딛도록 했다는 평가를 받았다.부르키파소 나노로 임상연구소 책임자인 할리두 틴토 박사는 대표적인 열대 전염병으로 알려진 말라리아 감염과 사망을 줄일 것으로 기대되는 백신의 임상시험을 이끌어 말라리아 백신이 승인받는 데 크게 이바지한 공로를 인정받았다. 또 영국 런던 성 바르톨로뮤 병원의 토머스 파울스 교수는 방광암 및 기타 암 치료의 획기적인 발전을 예고하는 임상시험 결과를 보고해 주목받았다.네이처 10은 상이나 연구 순위를 정하는 것이 아니라 올해 전 세계 과학계에서 중요한 발전을 이끈 인물을 살펴보기 위한 목록이다.

우주, 심해, 뇌는 현대 과학이 아직 정복하지 못한 3대 연구 분야다. 뇌는 우리와 가장 가까이 있고 크기도 가장 작지만 여전히 모르는 것투성이다. 뇌는 생명과학이나 의학같이 특정 분야 연구만으로는 그 실체를 파악하기 힘들어 융합 연구가 가장 활발한 분야이기도 하다. 이런 상황에서 뇌 과학 연구에 또 하나의 큰 걸음을 내딛는 연구 결과가 발표됐다. 미국 하버드대, 소크연구소, 브로드연구소, 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD), 캘리포니아 버클리대(UC 버클리) 등을 중심으로 한 공동 연구팀은 생쥐 뇌 전체 세포 유형에 대한 가장 포괄적이고 상세한 특성을 분석하고 분류하는 데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 12월 14일자에 9편의 논문으로 실렸다. 이 연구는 미국 국립보건원(NIH)에서 지원하는 ‘뇌 이니셔티브 셀 센서스 네트워크’(BICCN)가 수행했다. 2027년까지 뇌 지도 완성을 목표로 하는 BICCN은 지난 10월에도 45개 연구기관, 258명의 과학자가 참여해 3000개 이상의 인간 뇌세포 유형을 분류하고, 뇌세포 수준에서 인간과 영장류의 뇌를 구별하는 특징을 규명해 과학 저널 ‘사이언스’, ‘사이언스 어드밴시스’, ‘사이언스 중개 의학’ 등에 21편의 논문으로 발표했다. 포유류의 뇌가 수행하는 복잡한 활동은 다양한 기능적 특성을 가진 수많은 유형의 세포들이 이리저리 모이고 신경 회로에 의해 제어되면서 가능해진다. 뇌의 구조와 작동 원리를 밝히기 위해서 가장 기본적인 단위인 뇌세포 유형을 구분하는 것이 필요한 이유다. 이를 통해 사람의 뇌는 다른 종들과 어떤 차별점을 갖는지 이해할 수 있게 되고, 궁극적으로는 특정 뇌·신경질환이 어떻게 발생하는지 파악해 정복할 수 있게 된다.연구팀은 약 400만개의 뇌세포에 대한 ‘단일 세포 염기서열 분석’과 약 430만개의 세포에 대한 ‘공간 전사체 분석’ 데이터를 조합해 고해상도 지도를 만들었다. 고해상도 뇌 지도에 따르면 뇌세포는 34개 종, 338개 아종, 1201개의 슈퍼 타입, 5322개의 클러스터로 분류됐으며, 뇌 영역에 따라 세포 유형 구성의 특징이 발견됐다. 뇌 뒷부분에 해당하는 등 쪽(dorsal part) 세포들은 다양한 종류가 분포돼 있었으며, 앞부분인 배 쪽(ventral part)은 서로 밀접한 관련이 있는 신경세포 유형들이 더 많이 모여 있는 것으로 확인됐다. 다른 논문에서는 인간, 원숭이, 마모셋, 생쥐의 일차 운동 피질 세포에서 유전자 조절을 비교했다. 놀랍게도 다발성 경화증, 신경성 식욕부진증, 담배 중독과 관련된 유전자 변이가 이들 모두에게서 공통으로 발견됐다. 이는 진화적으로 포유류 전반에 보존된 특징으로 신경학적 질병과 형질에 영향을 주는 유전적 변이를 식별하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다. 또 다른 논문들에서는 개별 뇌세포와 신경 회로의 기능, 망막 신경세포의 종류와 진화, 뇌의 구조와 조직에 대한 분석 결과를 발표했다. 다양한 세포 유형과 조직이 신경 장애에 어떤 영향을 미치는지와 포유류 뇌 발달과 진화에 대한 답을 제시했다. 마리아 안토니에타 토스체스 컬럼비아대 교수(진화생물학)는 “이번에 발표된 고해상도 포유류 세포 유형 지도는 세포 단위의 뇌 구조 이해와 뇌 진화 연구에 큰 획을 그었다”고 평가했다. 에드워드 캘러웨이 소크연구소 교수(분자 신경생물학)도 “이번 연구 논문 결과는 특정 세포가 어떤 방식으로 연결되고 제어되는지를 거의 완벽하게 이해할 수 있게 해 줄 것”이라고 말했다.

국내 연구진이 피부 전달률과 체내 지속성을 높인 콜라겐 미세 캡슐 개발에 성공해 주목받고 있다. 연세대, 강릉원주대, 경북대, 연세유업, 동양미래대, 뉴트렉스테크놀러지, 성균관대 공동 연구팀은 콜라겐 섭취량은 줄이고 피부 개선 효과는 높일 수 있는 콜라겐 미세 캡슐을 개발했다고 11일 밝혔다. 이번 연구 결과는 약학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 컨트롤드 릴리즈’ 2024년 1월호에 실릴 예정이다. 사람의 피부는 콜라겐, 히알루론산, 엘라스틴으로 구성돼 있다. 콜라겐의 경우 20대 중반부터 1년에 1%씩 콜라겐 합성이 줄기 시작해 40대 이후부터는 급격히 감소한다. 피부 노화를 방지하기 위해 외부에서 콜라겐을 공급할 수 있다. 실제로 최근 먹는 화장품이라고 하는 ‘이너뷰티’ 시장이 빠르게 성장하고 있다. 콜라겐을 포함해 다양한 이너뷰티 제품들이 건강기능식품 및 건강보조식품의 형태로 출시돼 판매되고 있다. 피부에 전달된 콜라겐 펩타이드는 피부 탄력 유지와 피부 보습 등 피부 개선에 도움을 줄 수 있지만, 경구 투여 후 소화관 내 체류시간이 짧아 많은 양이 제대로 흡수되지 못하고 배출되는 단점이 있다. 연구팀은 이런 문제점을 해결하기 위해 기존 먹는 콜라겐 펩타이드를 이온성 겔화 반응, 정전기 압출을 통해 하이드로겔 내에 탑재할 수 있는 미세 캡슐에 적용했다. 이 기술을 활용하면 소장 부위에 캡슐이 접착돼 서서히 지속해 콜라겐을 방출해 체내 흡수율을 높일 수 있는 장점이 있다. 콜라겐 펩타이드처럼 매우 낮은 분자량, 높은 수용성의 물성을 지니는 물질은 제조공정 시 안정적으로 탑재하기가 쉽지 않다. 연구팀은 이 문제점을 개선하기 위해 피틴산이라는 더 강한 이온성 가교제를 활용해 콜라겐 미세 캡슐을 합성했다. 연구팀은 키토산 농도, 콜라겐 농도, 피틴산 농도, 피틴산 용액의 산성도(pH) 등을 최적화해 70% 이상의 고함량 콜라겐 펩타이드 미세 캡슐을 합성했다. 연구팀은 생쥐실험을 통해 미세 캡슐 형태로 경구투여 시 효과를 확인한 결과, 소장에 더 오래 머무르면서 체외 배출이 서서히 진행되는 것이 관찰됐다. 장 상피세포와 피부 세포에도 독성을 나타내지 않았으며 자외선B에 의한 광노화 억제 효과와 항산화 효과도 확인됐다. 특히 체내 흡수율이 증가하면서 더 많은 양의 콜라겐 펩타이드가 피부로 전달돼 광노화 방지, 항산화 효과, 피부 탄력 유지, 피부 보습 등 피부 개선에 많은 도움을 준다고 연구팀은 설명했다. 이번에 개발된 콜라겐 미세 캡슐 기술은 제품화 단계가 진행 중이어서 2024년 상반기 피부 기능성 건강 발효유 형태로 출시될 예정으로 알려졌다. 연구를 이끈 노영훈 연세대 교수는 “이번 연구는 먹는 콜라겐 펩타이드의 소화관 내 체류 시간 증대와 이를 통한 체내 흡수율, 피부 전달 효과를 획기적으로 늘렸다는 데 의미가 크다”라면서 “분말, 정제, 액상, 젤리 등 다양한 형태로 대량생산과 제품화가 가능해 건강기능식품에도 적용이 가능하다”라고 말했다.

요즘은 대중의 관심이 많이 줄어들었지만, 요즘도 유튜브 동영상에서 주목받는 콘텐츠 중 하나는 ‘먹는 방송’, 소위 ‘먹방’이다. 먹방은 ‘Mukbang’이란 단어로 전 세계에 알려질 정도다. 요즘은 소식 먹방도 인기를 끌지만, 여전히 먹방하면 어마어마한 양의 음식을 먹는 모습이다. 먹방의 인기는 ‘먹는다’라는 인간의 기본적 욕망을 자극하기 때문이라는 분석도 있지만, 많은 사람은 ‘어떻게 저 많은 음식을 먹을 수 있을까’라는 궁금증을 갖는다. 뱃속이 큰 것일까, 아니면 섭식과 관련된 뇌 회로가 다른 것일까. 뇌신경과학자들이 섭식을 중단하는 데 관여하는 뇌 영역과 세포까지 찾아내 주목받고 있다. 미국 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 생리학과, 기초신경과학 연구소, 하워드 휴스 의학연구소 공동 연구팀은 ‘고립로 꼬리핵’(cNTS)이라는 뇌 영역의 특정 신경세포가 섭식의 속도를 조절하고 종료한다고 10일 밝혔다. 이 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 11월 22일자에 실렸다. 기존에는 동물이 섭식을 중단하는 원인이 cNTS에 있는 프로락틴 방출 호르몬(PRLH)과 식욕 억제 호르몬인 ‘글루카곤 유사 펩타이드-1’를 생성하는 GCG 뉴런에 기인하는 것으로 알려졌다. 그러나 이 결과들은 모두 실험동물이 마취되거나 잠든 상태에서 나온 것이다. 연구팀은 생쥐가 깨어 있는 동안 cNTS에 있는 단일 뉴런의 신호를 기록하는 방법을 활용해 다양한 고형식, 유동식을 먹이면서 뉴런의 반응을 살폈다. 연구 결과, 생쥐는 먹이를 먹기 시작한 몇 분 내에 GCG 뉴런의 활동이 증가했다. 공기를 위에 주입해도 같은 효과가 관찰돼, GCG 뉴런은 위의 팽창 정도로 섭취량을 파악하고 추적한다는 것을 알게 됐다. 또 레이저로 뉴런을 자극했을 때 생쥐들은 배가 부르다고 인식하는 것으로 관찰됐다. PRLH 뉴런은 위에 음식이 있을 때와 상관없이 입에 음식이 있는지에 반응한다고 연구팀은 밝혔다. 연구팀은 무엇이 PRLH 뉴런을 활성화하는지 알아보기 위해 지방, 설탕, 제로칼로리 감미료, 물을 생쥐에게 먹였다. 그 결과, 물을 제외하고 모든 물질이 PRLH 세포 활동을 촉발하는 것으로 나타났다. 즉 미각이 음식을 먹는 동안 섭식 뉴런을 활성화하는 중요한 요소라는 말이다. 미각이 둔화된 생쥐는 섭식 조절이 제대로 되지 않는 것으로 조사되기도 했다. PRLH 뉴런이 자극되면 생쥐는 먹이 섭취 속도가 느려지는 것이 관찰됐다. 즉, GCG뉴런은 먹는 양, PRLH 뉴런은 먹는 속도를 조절한다는 것이다. 이번 연구 결과는 이런 과정을 통해 인간의 섭식 행동과 장애가 어떻게 발생하는지 설명할 수 있으며 관련 질환을 치료하는 새로운 방법 개발에 도움을 줄 것으로 기대된다. 연구팀은 섭식 행위는 두 가지 경로로 진행된다고 추측했다. 한 가지 경로는 맛있으니 더 먹어야겠다는 신호이며, 다른 경로는 칼로리가 높으니 조금 천천히 먹으라고 명령한다는 것이다. 연구를 이끈 재커리 나이트 UCSF 교수(화학생물학)는 “과식이나 폭식할 때는 섭식 행위를 조절하는 시스템에 장애가 발생한 것으로 볼 수 있다”라면서 “cNTS에는 약 20종의 뉴런이 있으며 뉴런 대부분의 기능을 명확히 알지 못하고 있는 상황”이라고 말했다.

국내 연구진이 유기 염(Organic Salts)을 이용해 바이러스는 물론 박테리아와 각종 세균을 차단할 수 있는 필터를 개발해 주목받고 있다. 한국건설기술연구원 건축연구본부는 유기염을 활용해 환기 및 공조설비에 사용할 수 있는 ‘항바이러스 필터’(오스팜 필터)를 개발했다고 7일 밝혔다. 환기·공조 설비에서 필터는 각종 오염물질과 유해 물질을 포집해 실내 공간을 쾌적하고 건강하게 유지하는 역할을 한다. 환기설비에 쓰는 필터는 상대적으로 입자가 큰 오염물질을 포집하는 프리필터, 미세먼지나 초미세먼지 같은 작은 물질을 포집하는 미디엄 필터로 구분된다. 흔히 헤파 필터라고 부르는 것은 미디엄 필터의 포집 성능이 99.75% 이상인 것이다. 문제는 환경조건에 따라 유해 물질이 필터에 포집된 뒤 표면에서 증식되고, 실내로 유입될 우려가 있다는 점이다. 이 때문에 코로나19 이후 자외선 살균 같은 기능을 추가해 사용하는 경우도 늘고 있다. 기존 환기설비에 적용하기 위해서는 추가적인 변경 작업과 비용이 든다. 이에 연구팀은 유해 물질 증식 억제기능이 있는 유기 염을 고분자 합성수지 필터에 분자 수준 크기로 분산 용해해 항바이러스, 항균, 항곰팡이 성능을 갖도록 하는 기술을 개발했다. 연구팀은 마스크나 부직포 같은 고분자 섬유 소재를 만들 때 쓰는 멜트블로운 공정으로 유기 염과 섬유를 일체화시킨 필터(오스팜 필터)를 만드는 데 성공했다. 멜트블로운은 액체 상태의 고분자 합성수지를 고압으로 분사해 솜사탕 만들 듯 섬유를 만드는 방식이다.이번에 개발한 오스팜 필터는 필터 본연의 포집 성능을 유지하면서 필터 표면에 항바이러스, 항균 성능을 더한 것이다. 기존 장치에도 사용할 수 있으며 필터 생산 비용도 유기 염 생산에 드는 비용만 추가된다. 연구팀은 실험을 통해 오스팜 필터가 오염물질 포집 능력, 항바이러스, 항균, 항곰팡이 성능이 99.9%인 것을 확인했다. 또 생쥐 실험으로 유해성과 피부 독성 검증도 끝내고 현재 교정시설, 공공시설, 종합병원 등 7곳을 대상으로 환기·공조 설비에 대한 실증연구를 수행 중이다. 이들 기술은 민간 기업이 기술이전까지 완료됐다. 연구를 이끈 배상환 박사는 “이번에 개발한 오스팜 필터는 기존 필터를 간단하게 교체하는 것만으로도 고농도 세균과 바이러스, 곰팡이를 차단할 수 있다”라면서 “친환경성, 경제성 측면에서도 우수한 기술”이라고 말했다.

인체 항상성을 유지하는 시상하부를 조절해 체중을 조절할 수 있는 방법을 국내 연구진이 개발했다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌과학과 연구팀은 뇌의 시상하부 기능을 조절해 살을 빼는 새로운 비만 치료 후보물질을 찾았다고 27일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의학 분야 국제학술지 ‘EMBO 분자의학’에 실렸다. 뇌의 시상하부 내 궁상핵은 식욕 조절, 에너지 소비 등에 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다. 이에 연구팀은 시상하부 궁상핵의 신경세포 내 식욕을 촉진하고 억제하는 신경펩타이드 유전자 발현에 주목했다. 기존 비만 치료제는 식욕억제 원리를 기반으로 하고 있기 때문에 불안증, 구토증세와 함께 중추신경계를 교란하는 등 부작용이 크다. 또 혈당을 낮추면서 체중감소 효과를 보이는 치료제도 개발되고 있지만 주사라는 특성과 비싼 가격으로 접근성이 떨어진다. 연구팀은 시상하부 궁상핵에 존재하는 신경세포 내 식욕을 촉진하는 신경펩타이드와 식욕을 억제하는 신경펩타이드의 유전자 발현을 조절하는 방식을 새로운 비만 치료제 개발의 전략으로 삼았다. 연구팀은 약물 데이터베이스를 활용해 사람의 소장에서 만들어지는 올레산의 천연 대사산물로 식욕, 체중, 콜레스테롤의 자연 조절제인 ‘올레오일에탄올아미드’와 유사한 구조를 지난 2500여 개 저분자화합물 중 항비만 효과가 아직 알려지지 않았던 헥사메틸렌 비스아세타미드(HMBA)를 후보 물질로 선별했다. HMBA는 비정상 세포가 정상 세포로 바뀔 가능성을 보여준 세포분화제다. 연구팀은 고지방식을 계속 먹여 비만을 유발한 생쥐에게 HMBA를 정맥, 복강, 뇌 내실에 투여하는 실험을 했다. 그 결과 식욕을 촉진하는 신경펩타이드가 감소하고, 반대로 식욕을 억제하는 신경펩타이드는 증가하는 것이 관찰됐다. HMBA를 투여받은 비만 생쥐에서 식욕억제, 체내 지방량 감소, 갈색지방의 열 생산 증가, 에너지 소비 증가로 인한 체중감소, 당 대사와 인슐린 민감성 개선 효과를 확인했다. 연구를 이끈 김은경 교수는 “이번 연구는 기존에 알려지지 않은 HMBA의 효능과 신경세포 내에서 조절 메커니즘을 규명해 비만과 당뇨 등의 치료 전략에 새로운 단서를 제공할 수 있을 것”이라고 말했다.

변비는 가장 흔한 소화기 질환으로 국내에서도 식습관 변화로 점차 증가하는 추세다. 여성과 노년층에서 특히 많이 발생하고 있으며, 전체 인구의 약 16.5%가 변비를 앓는 것으로 알려져 있만 변비 때문에 병원을 찾는 사람은 많지 않아 실제 환자는 더 많은 것으로 추정된다. 이런 가운데 장운동을 개선해 변비를 치료해줄 수 있는 장내 미생물이 발견돼 주목받고 있다. 중국 장난대(Jiangnan University), 장난대 보훈병원 소화기내과, 하이난대, 홍콩대 공동 연구팀은 장 운동성을 개선하는 데 도움이 되는 ‘프로바이오틱스 비피도박테리아 롱검’(probiotic Bifidobacteria longum, B.롱검) 유전자를 발견했다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀 호스트 앤 마이크로브’ 11월 22일자에 실렸다. 장운동 장애로 인해 발생하는 변비는 장내 미생물 불균형과 관련이 있다. 이는 유익한 미생물의 수가 감소하면서 나타나는 것으로 알려져 있다. 그래서, 증상 완화를 위해 경구용 프로바이오틱스를 섭취하는 사람들이 점점 늘고 있다. 그렇지만 변비에 대한 프로바이오틱스의 치료 효과는 장내 미생물 분포나 숫자에 따라 달라진다는 문제가 있다. 연구팀은 우선 다양한 B.롱검 균주가 동물의 변비 완화에 도움이 된다는 사실을 확인했다. 변비는 식물 다당류의 일반적 구성 성분이지만 동물, 특히 사람의 장에서는 소화가 잘되지 않는 ‘아라비난’이라는 식이섬유가 원인인 것으로 알려져 있다. 연구팀은 생물학 라이브러리에서 B.롱검 균주 내 abfA 유전자가 아라비난을 쉽게 분해한다는 사실을 확인했다. 0세부터 108세까지 다양한 연령대의 남녀 중국인 354명의 분변에서 185개의 B.롱검 균주를 분리했다. 장내 미생물에 abfA 유전자가 풍부한 사람은 변비에 걸리지 않는다는 사실도 추가로 확인했다. 연구팀은 변비를 일으킨 생쥐에게 abfA 유전자가 있는 B.롱검 균주를 이식한 결과 변비 증상이 완화되는 것도 관찰했다. 연구를 이끈 장지아차오(張家超) 하이난대 교수(미생물학)는 “프로바이오틱 균주가 장 건강에 도움이 된다는 사실은 동물 모델에서는 확실히 나타났지만, 사람을 대상으로 하는 임상실험에서는 결과가 명확하지 않은 경우가 많았다”라면서 “이번 연구는 동물과 인간을 대상으로 하는 교차 검증과 함께 생물학적 분석으로 프로바이오틱 균주의 효과를 확인했다는 점에 의미가 크다”라고 말했다. 장 교수는 “abfA 유전자 클러스터가 사람의 변비에 대한 장내 미생물 치료 표적”이라면서 “이를 활용한 변비 치료 약물이나 장 건강을 위한 건강기능식품 개발이 가능할 것으로 본다”라고 덧붙였다.

소와 양의 고기, 유제품에 포함돼 있는 자연 동물성 지방이자 긴사슬지방산인 ‘트랜스 바세닉산’(TVA)이 암세포를 죽이는 면역세포 능력을 강화한다고 미국 에모리대와 시카고대, 세인트주드 아동연구병원, 일리노이 시카고대, 미시간 앤아버대, 중국 남방과기대 의학원 공동연구팀이 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 11월 23일자에 실렸다. 연구팀은 음식에서 유래하는 약 700개의 대사산물, 235개의 생리활성 분자에 대한 데이터베이스를 구축한 뒤 항암 면역력에 영향을 미치는 후보물질 6개를 골라냈다. 연구팀은 대장암과 피부암을 일으킨 생쥐들에게 이들 6개 물질을 먹인 뒤 암세포 변화를 관찰했다. 그 결과 TVA가 풍부한 음식을 먹은 생쥐에게서 다른 음식을 먹은 생쥐보다 피부암과 대장암 세포의 성장 속도가 늦춰지고 암세포가 줄어드는 것이 관찰됐다.