파킨슨병, 치매는 물론 뇌종양 같은 뇌신경계에 문제가 생길 경우 치료가 쉽지 않은 이유는 ‘뇌-혈관 장벽’(blood brain barrier, BBB) 때문이다. BBB는 뇌와 혈관 사이 물질 투과를 선택적으로 함으로써 병원균의 독소로부터 뇌를 보호하는 역할을 한다. 이 때문에 뇌에 문제가 발생하면 필요 이상 많은 약물을 투여하고도 원하는 효과가 높지는 않다. 이 같은 가운데 미국 보스턴 브리검여성병원 나노의학센터, 신경외과, 매사추세츠공과대학(MIT) 코흐 통합암연구센터, 하버드대 의대, 하버드 줄기세포연구소, 보스턴 아동병원 응급의학교실, 브로드 연구소 공동연구팀은 퇴행성 뇌신경질환을 유발시키는 생물학적 경로를 확인하고 나노물질과 RNA를 이용해 BBB를 넘어설 수 있는 분자물질을 개발했다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 2일자에 실렸습니다. 일반적으로 교통사고, 낙상사고 등 외부 충격으로 인한 외상성 뇌손상(TBI)을 입었을 때 BBB가 일시적으로 역할을 하지 못하는 동안 짧은 시간에 치료하지 못하고 시간이 지나면 BBB가 다시 작동하면서 약물을 뇌로 전달하지 못하게 된다. 외상성 뇌손상은 시간이 지나면 알츠하이머나 파킨슨병 같은 퇴행성 신경질환으로 이어지는 경우가 많은데 이 같은 경우는 BBB 때문에 약물 치료는 더 어렵다. 연구팀은 특정 단백질이나 유전자의 기능 발현을 억제할 수 있는 것으로 알려진 ‘작은 간섭 RNA’(사이렌싱RNA·siRNA) 분자와 생분해성, 생체적합성, 낮은 독성을 특징으로 하는 의료용 생체고분자인 폴리락테이트코글라이콜레이트(PLGA)를 이용해 BBB를 쉽게 뛰어넘어 효과적으로 치료할 수 있는 나노입자 플랫폼을 만들었다. 연구팀은 일반 생쥐와 외상성 뇌손상을 입힌 생쥐를 대상으로 이번에 개발한 BBB 회피 나노전달시스템으로 실험한 결과 기존 약물보다 치료효과가 3배 이상 높은 것으로 나타났으며 퇴행성 뇌질환 원인으로 알려진 타우 단백질이 절반 가까이 감소한 것으로 확인됐다. 레베카 매닉스 하버드대 의대 소아응급의학과 교수(보스턴 아동병원 응급의학교실)는 “이번에 개발된 약물 전달 시스템은 BBB를 우회해 효과적으로 뇌에 약물을 전달하는 새로운 플랫폼의 효용성을 입증한 것”이라며 “항생제, 항염증제, 신경펩타이드 등 약물을 효과적으로 전달해 다양한 뇌질환을 치료할 수 있는 게임체인저가 될 수 있을 것으로 본다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

휴대전화 전자파의 유해성에 대한 논란은 여전히 진행형이다. 이 때문에 많은 과학자들이 전자파 유해성 여부를 확인하기 위해 연구를 하고 있지만 생쥐와 같은 설치류를 이용해 실험하는 경우가 많아 사람에게 적용하기 어려운 경우가 많다. 이에 국내 연구진이 전자파가 인체에 미치는 영향과 보호 대책을 연구할 수 있도록 도와주는 기술을 개발했다. 한국전자통신연구원(ETRI) 통신미디어연구소, 동국대 의대 해부학교실 공동연구팀은 전자파가 생체에 미치는 영향에 대한 가상 임상시험이 가능한 인체모델을 개발했다고 15일 밝혔다. 이번 연구결과는 공공데이터 포털인 데이터 댐(www.data.go.kr)에 공개됐다. 연구팀이 이번에 개방한 데이터는 성인 남녀 전신모델, 연령별 머리모델, 영장류인 붉은털 원숭이 모델 3종이다. 남성과 여성 전신모델은 각각 100여개의 신체기관과 조직으로 구성돼 있어서 전자파에 노출될 때 신체 부위별 체온 변화, 전자파 흡수율을 관찰할 수 있다. 특히 1㎜ 이하 간격으로 인체를 정밀 해보하는 영상을 기반으로 모델링 돼 있어서 인체에 미치는 영향을 보다 자세히 파악할 수 있다. 머리 모델은 남성 6, 9, 15세와 20~24세 4개 집단별 각 50명의 자기공명영상(MRI) 자료를 바탕으로 표준화해 재현했다. 머리둘레, 뇌머리뼈, 얼굴뼈 등 머리를 구성하는 30개의 치수를 측정해 얻은 평균치로 70개 구조물을 모델링했다.또 연구팀은 4.3㎏의 암컷 붉은털원숭이의 해부영상과 MRI 영상을 기반으로 180여개 구조물로 이뤄진 영장류 모델을 만들었다. 연구팀이 공개한 모델을 활용하면 휴대전화, TV 등 전자기기 이외에 송전선, 이동통신 기지국, 방송국 송신소, 레이더 등 광범위한 전자파 노출 환경에 대해 노출량을 3차원적으로 수치화할 수 있다. 뿐만 아니라 방사능 같은 다른 분야의 노출평가를 위한 가상 생체실험 등에도 활용할 수 있다. 특히 원숭이 모델은 실제 전자파 노출 실험과 함께 컴퓨터 가상실험을 할 수 있어 실험검증은 물론 비용절감 효과까지 노릴 수 있다. 최형도 ETRI 책임연구원은 “이번에 공개된 데이터는 인체를 대상으로 수행하는 임상연구의 어려움과 한계를 다소 해소할 수 있을 것”이라며 “공공연구결과의 대중화, 디지털 의료 시장을 창출하고 선량 평가의 기반 구축에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

점심 식사를 하러 식당에 들어갔다가 메뉴판을 보고 뭘 먹을지 고르지 못하는 이들이 의외로 우리 주변에 많다. 이런 사람들은 요즘 같이 사회적 거리두기 상황에서 음식을 배달시키려고 할 때도 한참 동안이나 고민에 빠지거나 여행을 떠나려고 할 때 어디를 가야할지 망설이는 경우도 있다. 이렇게 결정을 제대로 내리지 못하는 사람들을 ‘결정장애’가 있다고 말한다. 미국 캘리포니아공과대(칼텍) 행동경제학과 연구팀은 결정장애는 지나치게 많은 선택지 때문에 뇌가 과부하에 걸리기 때문에 나타나는 현상이라는 연구결과를 내놓은 바 있다. 이번에는 뇌신경과학자들이 결정장애가 뇌 특정 신경망 활성이 낮아지면서 나타나는 현상이라는 분석결과를 내놔 주목받고 있다. 스페인 카잘 연구소, 미국 뉴욕대 랑곤의료센터 신경과학연구소, 독일 프리드리히 알렉산더대 생리학·병리학연구소, 하인리히 하이네대 의대 의료심리학교실, 라이프치히 분자약학연구소 신경치료교실 공동연구팀은 의사결정은 별세포라고도 불리는 성상세포와 뉴런간 연결이 약하기 때문에 나타나는 현상이라고 11일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스’ 8일자에 실렸다. 심리학자와 뇌과학자들은 목표지향적 행동에 있어서 의사결정(decision-making)은 최적의 선택을 위해 모든 조건의 장단점을 고려해 결정을 내리는 행위로 다양한 뇌 영역이 관여하는 것으로 보고 있다. 의사결정은 전두엽 피질에서 관여하고 있는데 별세포가 주요 역할을 하는 것으로 알려졌다. 그렇지만 성상세포와 다른 뇌 신경세포가 어떻게 의사결정에 관여하는지 정확한 작동방법은 파악하지 못하고 있다. 피라미드 세포로 불리는 흥분신경세포와 다른 신경활동을 억제하는 역할을 하는 억제 중개신경세포 활성을 조절해 의사결정에 관여하는 것으로 추정하고 있었다. 연구팀은 광유전학 기술을 이용핸 생쥐 행동실험을 실시했다. 별세포를 자극하거나 억제하면서 길찾기 같은 특정 상황에서 생쥐가 어떤 행동을 보이는가를 관찰한 것이다. 그 결과 내측 전두엽 피질의 별세포가 신경망의 억제와 흥분을 조절해 의사결정에 관여한다는 사실을 확인했다. 특히 별세포의 억제성 신경전달물질인 ‘가바’(GABA)가 전두엽 피질에서 감마파의 활동을 조절함으로써 작업기억을 비롯한 인지기능과 의사결정에 영향을 미친다는 설명이다. 실제로 생쥐의 뇌에 빛을 쬐어 가바의 활성이 높여 감마파 발생을 낮출 경우 미로에서 길 찾기를 어려워하고 갈래길에서 결정을 못내리는 것으로 확인됐다. 뇌 속 별세포의 활성을 조절함으로써 결정장애를 개선할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 거트루드 페루아 스페인 카잘 연구소 교수는 “이번 연구는 결정장애라는 행동을 유발시키는 근본 원인을 파악함으로써 뇌의 인지기능에 대한 이해도를 한층 높였다는데 의미가 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

표적치료나 면역증강치료 등 다양한 항암치료 기술이 개발되고 있지만 여전히 외과수술과 이후 화학적 항암치료가 많이 활용되고 있다. 문제는 항암치료 과정에서 환자들의 고통과 불편함이 심하다는 것이다. 국내 연구진이 항암치료의 고통을 줄이고 효율성을 높이면서 치료 후 부작용까지 최소화시킬 수 있는 빛치료 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 테라그노시스연구센터, 서울대 화학생물공학부, 고려대 화공생명공학과 공동연구팀이 주사를 한 번만 맞고 여러 차례 빛치료로 부작용 없이 암을 제거할 수 있는 암 표적성 광치료제를 개발했다고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘ACS 나노’에 실렸다. 빛치료 기술은 암세포를 파괴하는 광민감제를 주사해 암 조직에만 축적시킨 뒤 레이저 같은 빛을 쬐어 선택적으로 암세포만 파괴할 수 있는 치료법이다. 광민감제는 체내 투여후 레이저 광선을 쏘면 체내 산소와 결합해 암 세포를 파괴하는 물질로 방사선 치료나 일반 화학적 암치료법보다 부작용이 적다는 장점이 있다. 문제는 광민감제는 1회 사용만 가능하기 때문에 시술할 때마다 투여해야 하며 치료 후 몸 속에 남아있는 광민감제는 피부나 눈에 쉽게 축적되면서 부작용을 일으키기 때문에 환자들은 일정기간 햇빛이나 실내조명을 피하는 격리생활을 해야 한다. 이에 연구팀은 암 조직으로만 이동해 스스로 조립되는 펩타이드 물질을 활용했다. 연구팀은 고리형 펩타이드를 골격으로 하고 광민감제와 빛에 대한 활성을 조절하는 소광제를 적절히 결합시켜 암 조직에서만 반응하는 펩타이드 기반 광민감제를 개발했다. 이번에 개발한 광민감제는 암세포 주변에 저장된 뒤 암세포만을 표적으로 오랜 기간 천천히 방출되도록 설계됐다. 이 때문에 광민감제를 한 번만 주사 맞고 부작용 없이 오랜 동안 레이저를 이용한 항암 빛치료가 가능해지는 것이다. 연구팀은 암을 일으킨 생쥐를 대상으로 실험한 결과 광민감제 한 번 주사만으로 2~4주 동안 지속적으로 방출되면서 종양이 파괴되는 것이 관찰됐다. 또 반복적인 빛 노출에도 정상 조직이나 주요 장기에 문제가 생기는 독성이 발견되지 않았으며 반복적 시술로 암 조직이 완벽히 제거되는 것이 관찰됐다. 김세훈 KIST 센터장은 “이번 기술은 암 주변에 주사 한 번으로 추가적인 보조제 없이 독성 없이 장기간 반복적인 광치료로 암을 완벽하게 제거할 수 있다는 점에서 주목할만하다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

스트레스를 받거나 기운이 없을 때는 달콤한 음식이 먹고 싶어지는 경우가 많다. 달콤한 음식이 잠시나마 기분을 전환시켜주고 기운을 북돋우기는 하지만 많이 먹을 경우는 이를 썩게 만들고 혈당을 오르게 만들어 당뇨의 위험이 높아진다. 그런데 국내 연구진이 단 음식을 많이 먹게 되면 암이 더 쉽게 걸릴 수 있다는 사실을 밝혀내 주목받고 있다. 서울대 의대 의과학과 연구팀은 과당이 억제된 유전자를 발현시켜 암의 발병과 전이를 촉발시킨다고 15일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 과당은 과일이나 꿀 등에도 포함돼 있으며 단맛을 내는 감미료로 사용된다. 설탕도 몸 속에서 과당으로 분해되는데 각종 인스턴트 식품 소비가 증가하면서 자신도 모르게 과당 섭취도 증가하고 있다. 그동안 과당의 과도한 섭취가 당뇨, 고혈압 같은 대사질환의 원인이 될 뿐만 아니라 유방암, 대장암, 폐암 같은 여러 암의 발병과 진행에 관련이 있다는 역학 연구결과가 보고된 바 있다. 그렇지만 과당이 암으로 연결되는 정확한 메커니즘은 밝혀지지 않았다. 연구팀은 과당을 대사시키는 효소(KHK-C)와 과당을 대사시키지 않는 과당인산화효소(KHK-A)가 암 발병에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험을 실시했다. 연구팀은 생쥐에게 유방암 세포를 이식한 뒤 15% 농도의 과당액을 섭취시키고 KHK-C, KHK-A 활성화 정도에 따른 암의 성장과 전이 경향을 관찰했다. 그 결과 KHK-C 효소가 많은 생쥐는 암의 발생이나 전이가 잘 일어나지 않았지만 KHK-A 효소가 많은 생쥐는 유방암 세포가 더 커지고 폐를 비롯한 다른 장기로도 쉽게 전이되는 것이 확인됐다. 박종완 서울대 의대 교수는 “이번 연구는 식재료에 많이 이용되는 과당이 비만, 당뇨 등 대사질환 뿐만 아니라 암 전이에도 관여한다는 것을 보여줬다”라며 “암환자가 영양보충을 위해 과당이 함유된 식단을 이용할 경우 어느 정도 과당섭취가 적당한지 파악하기 위해 추가연구를 할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

공간감각이 둔해 몇 차례 가본 길이나 장소를 제대로 기억하지 못하고 처음 가본 것처럼 헤매는 사람들을 두고 ‘길치‘라고 부른다. 공간감각이 공간기억으로 연결되지 못하기 때문에 나타나는 행태이다. 길치도 음악감각이 떨어지는 음치처럼 노력해도 쉽게 고쳐지지 않는 경우가 많다. 그런데 뇌에 빛을 비추는 단순한 방법만으로도 ‘길치’에서 벗어날 수 있다는 흥미로운 연구결과가 나왔다. 영국 런던대 의생명연구소, 신경과학과, 노르웨이 국립과학기술대(NTNU) 시스템 신경과학연구소, 독일 막스플랑크 생물사이버네틱스연구소, 프랑스 파스퇴르연구소 공동연구팀은 뇌에 빛을 쪼여 GPS 세포라고 불리는 장소세포를 재조정할 수 있다고 9일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 7일자에 실렸다. 사람을 포함해 대부분 동물의 뇌에는 장소를 인지하거나 길 찾기를 담당하는 ‘장소세포’가 있다. 뇌 속 위성항법장치(GPS)라고도 불리는 장소세포는 그동안 공간정보만 처리하는 것으로 알려졌지만 최근에는 감각이나 기억에도 관여하는 것으로 확인되기도 했다. 연구팀은 생쥐실험을 통해 길을 제대로 찾지 못하는 길치 쥐라도 장소세포를 빛으로 자극하면 위치에 대한 기억을 재활성화시킬 수 있음을 확인했다. 연구팀은 장소세포가 단순히 공간에 대한 기억 뿐만 아니라 뇌 속 정보들을 탐색해 찾게 만들어주는 역할을 한다는 사실을 증명한 것이다. 연구팀은 생쥐의 신경세포를 조작해 뇌 신경세포가 활성화될 때 빛이 발생해 쉽게 파악할 수 있도록 했다. 그 다음 디지털 홀로그램으로 특정 경로를 기억하도록 설탕물로 보상을 했다. 연구팀은 홀로그램과 똑같은 실제 미로에 생쥐를 갖다 놓은 뒤 길을 찾도록 했다. 가상현실과 실제가 똑같았지만 처음에 생쥐는 길을 찾지 못하고 우왕좌왕하는 모습을 보였다. 이후 연구팀이 레이저를 이용해 장소세포를 자극한 결과 생쥐는 실제 미로에서도 손쉽게 길을 찾아내는 것이 관찰됐다. 이번 연구를 주도한 신경과학자 마이클 하우저 런던대 교수는 “이번 연구는 장소세포라는 특정 신경세포를 이용해 기억이 뇌에 저장되는 방식을 좀 더 정확하게 알 수 있게 해주고 있다”라며 “기억이 저장되는 방식에 대한 새로운 사실과 이해도를 높여 통해 치매나 알츠하이머 같은 기억관련 장애를 치료할 수 있는 새로운 방법을 찾는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

무게 1.4~1.6㎏, 부피 1300~1500㎖의 신체기관. 포도당의 75%, 심장에서 보내지는 산소의 15%를 소비하는 기관. 바로 ‘뇌’다. 뇌는 척수와 함께 생명체의 모든 신경을 조절하는 중추신경계다. 인간 개인의 정체성을 형성하는 사고, 감정, 기억, 인식, 마음 같은 작용 대부분이 뇌 없이는 결코 일어날 수 없다. ‘우리는 우리 뇌다’라는 말이 나오는 이유이기도 하다. 최근 20년 동안 뇌와 관련한 지식이 기하급수적으로 증가하고 있음에도 여전히 뇌는 많은 부분이 베일에 싸여 있다. 이 때문에 ‘인간의 뇌는 소우주’라고 불리기도 한다. 인간이 보이는 독특한 행동양식들이 뇌의 특정 작용 때문이라는 재미있는 연구 결과들이 쏟아져 나왔다. 미국 존스홉킨스대 신경과학부, 심리·뇌과학과, 신경과학연구소, 미네소타대 신경과학부 공동연구팀은 똑같은 선택지라도 상황에 따라 음식의 선호도를 달라지게 만드는 뇌 부위를 발견하고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 11월 5일자에 발표했다. 연구팀은 우리 안쪽에 발판을 밟으면 생수나 설탕물이 나오는 장치를 설치하고 생쥐에게 각각의 용액이 나오는 곳을 기억하도록 훈련시켰다. 그다음 물을 주지 않아 갈증을 느끼도록 만든 뒤 어떤 선택을 하는지 관찰했다. 그 결과 생쥐 대부분이 갈증을 느낄 때는 설탕물보다는 생수를 선택했으며 이후 갈증이 해결된 뒤에는 생수가 아닌 설탕물을 마시는 것이 확인됐다.연구팀은 뇌파 분석을 통해 음식 선택을 할 때는 보상과 관련된 전뇌의 ‘배쪽창백핵’이라는 부위가 작동한다는 사실을 확인했다. 실제로 달콤한 초콜릿 케이크와 딱딱하고 오래된 빵을 놔뒀을 때 생쥐들은 대부분 초콜릿 케이크를 선택하지만 배쪽창백핵을 자극할 경우 케이크보다 딱딱하고 오래된 빵을 선택하는 것이 관찰됐다. 연구를 이끈 신경과학자 패트리샤 자낙 존스홉킨스대 의대 교수는 “이번 연구는 단순히 어떤 것을 먹을 것인가를 선택하는 데 작용하는 것뿐만 아니라 중독 증상이나 지나친 의사결정 장애를 겪는 사람들을 치료하는 데도 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다. 사람들은 자신의 취향에 딱 맞는 음악을 들었을 때 ‘소름 끼친다’라거나 ‘전율을 느꼈다’는 표현을 하곤 한다. 생존에 전혀 도움이 되지 않아 보이는 음악이 인류의 시작과 함께 지금까지 이어지는 이유와 음악을 들을 때 희열을 느끼는 이유는 오랫동안 과학계의 수수께끼로 남아 있었다. 프랑스 부르고뉴 프랑슈콩테대 통합임상신경과학연구실, 브장송대 메디컬센터 신경이미지연구센터 공동연구팀은 뇌파측정(EEG)을 통해 음악을 들으면서 전율을 느끼는 것은 뇌의 보상 체계, 감정 처리와 관련된 ‘안와전두피질’, 신체 움직임에 관여하는 중뇌의 ‘운동보조영역’, 청각정보 처리에 관여하는 ‘우측 측두엽’이 복합적으로 작용하면서 나타나는 신체 반응이라고 4일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘최신 신경과학’ 11월 3일자에 실렸다. 연구팀은 음악을 좋아해 악기를 한두 개 정도 다룰 수 있으며 음악을 즐겨 듣는 18~73세의 정신적·신체적으로 건강한 남녀 18명을 대상으로 실험했다. 실험에 참가한 이들은 모두 음악을 듣거나 연주하면서 전율을 느낀 경험을 갖고 있는 사람들이었다. 연구팀은 실험 참가자들이 좋아하는 음악 90곡 중 하이라이트만 모아 15분짜리 음악으로 편집해 들려주면서 고밀도 뇌파를 측정했다. 또 참가자들에게 음악을 들으면서 즐거움을 느낀 정도와 전율을 느끼는 순간을 기록하도록 했다. 그 결과 참가자들은 전체적으로 305번의 전율을 느꼈으며, 전율의 지속 시간은 평균 8.75초가량인 것으로 보고됐다. 전율을 느꼈다고 보고할 당시 뇌파 측정 결과를 보면 뇌의 다양한 영역이 복합적으로 작용했으며 뇌의 활동이 갑작스럽게 폭발적으로 증가한 것으로 확인됐다. 티에리 뮐린 브장송대 메디컬센터 교수는 “음악을 들을 때 감동과 함께 전율을 느끼는 것은 민감한 청각 기능과 함께 다음에 무슨 선율이 나올 것인가를 기대하고 예측할 때 가능하다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 실험실에서 사람의 폐포를 만들어 코로나19 바이러스 감염 과정을 정확히 밝혀내는데 성공했다. 카이스트 의과학대학원, 국립보건연구원 국립감염병연구소, 기초과학연구원(IBS) 혈관연구단, 서울대병원, 벤처기업 지놈인사이트와 영국 케임브리지대 공동연구팀은 3차원 미니 장기기술을 이용해 실험실에서 사람의 폐포 세포를 만들어 내는데 성공하고 이를 활용해 코로나19 바이러스가 사람의 폐 세포를 파괴하는 과정을 정밀하게 규명했다고 26일 밝혔다. 이번 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀 스템셀’에 실렸다. 미국 존스홉킨스대에서 운영하는 코로나19 감염자 현황에 따르면 26일 현재 확진자 수는 4300만 9311명으로 지난 18일 4000만 명을 넘어선지 열흘이 못 된 상황에서 300만 명의 환자가 더 늘었다. 미국의 총감염자 수는 863만 6165명으로 가장 많은 것으로 나타났다. 지난 24일 미국에서는 하루에 8만 8973명의 신규 확진자가 발생해 하루 최대 코로나19 환자 발생을 기록했다. 이 같은 가운데 코로나19 바이러스를 정밀 타격할 수 있는 치료제나 예방백신을 개발하기 위해서는 바이러스가 몸 속에 들어와서 어떤 과정으로 감염을 시키는지 정확히 파악할 수 있어야 한다. 많은 과학자들이 정확한 코로나19 감염 메커니즘을 밝혀내고자 하지만 생쥐를 이용해서는 코로나19 바이러슥 감염이 쉽지 않고 실험실 수준에서 활용할 수 있는 사람의 폐포 모델도 존재하지 않아 한계가 있었다.연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 폐암과 같이 폐질환 관련 수술이나 검사시에 채취한 사람의 폐조직을 이용해 실험실에서도 사용할 수 있는 장기간 안전한 3차원 폐세포 모델을 만들었다. 이렇게 만든 폐포 실험결과 코로나19 바이러스에 노출되면 6시간 내에 급속한 바이러스 증식이 발생해 세포 상태에서는 완벽하게 감염된 것으로 확인됐다. 코로나19 바이러스 입자 하나가 세포 하나를 감염시키기에 충분한 만큼 급속한 바이러스 증식으로 몸 전체에 코로나19 바이러스 퍼져나가는 것이 가능하다는 것도 확인했다. 연구팀에 따르면 폐세포의 선천 면역반응이 활성화되는 것은 사흘 가량의 시간이 걸리는데 감염 이후 사흘이 지나면 세포 가운데 일부분은 고유의 기능을 급격히 상실되는 것이 관찰됐다.주영석 카이스트 교수는 “이번에 개발한 3차원 인체 폐배양모델을 활용하면 코로나19 바이러스를 포함한 다양한 호흡기 바이러스 감염 연구에 유용하게 사용될 수 있을 것”이라고 말했다. 주 교수는 “특히 동물이나 인체 다른 장기에서 만들어낸 세포 모델이 아니라 바이러스에 직접 공격을 받아 영향을 받는 사람의 폐세포를 직접 연구에 활용할 수 있기 때문에 정확한 메커니즘을 파악할 수 있을 뿐만 아니라 치료제 개발에도 이용될 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘코로나는 감기와 비슷하다’, ‘마스크는 필요할 때만 쓰면 된다’는 등의 비과학적 망언을 일삼던 도널드 트럼프 미국 대통령이 얼마전 코로나19에 감염됐다. 이 소식은 코로나는 세계에서 가장 힘있는 사람도 과학적 근거에 기반한 방역수칙을 지키지 않는 경우 위험해질 수 있다는 것을 보여주는 사례가 됐다. 최근 과학자들이 유인원은 물론 개나 고양이, 양, 염소, 소, 돼지 등 사람과 가깝게 지내는 동물까지 포유류는 대부분 코로나19에 감염될 가능성이 높다는 연구결과를 내놨다. 영국 런던대(UCL) 구조·분자생물학과, 말레이시아 국립대 생물정보학과 공동연구팀은 포유동물의 절반 가까이가 코로나19 유발 바이러스인 ‘SARS-CoV-2’에 취약하다는 연구결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 5일자에 발표했다. 연구팀은 사람 이외의 215종의 다양한 동물을 대상으로 코로나19 바이러스가 숙주에 침투할 때 활용하는 스파이크 단백질과 결합하는 ACE2 단백질의 결합 안정성을 확인했다. 코로나19가 신체에 효과적으로 침투하기 위해서는 표면의 스파이크 단백질이 숙주 체내의 ACE2 단백질과 안정적으로 결합될 수 있어야 하는 만큼 두 단백질 사이의 결합 안정성에 따라 바이러스의 감염 가능성이 달라지는 것이다. 분석 결과 침팬지, 고릴라, 오랑우탄, 보노보 같은 유인원과 양은 물론 개, 고양이 같이 사람들과 생활공간을 공유하는 동물은 코로나19 바이러스에 감염되기 쉽다는 것으로 분석됐다. 특히 사람들과 접촉이 잦은 26종의 포유동물들은 감염 가능성이 더 높은 것으로 확인됐다. 사람이 동물을 감염시킬 뿐만 아니라 동물이 사람에게 바이러스를 전파할 수도 있다는 의미이다. 이번 연구결과는 생쥐, 마카크 원숭이, 고양이, 개, 밍크, 사자, 호랑이 등 기존의 실험실 연구에서 확인한 코로나19 감염 결과와 일치한다. 또 조류나 어류, 파충류는 코로나19 바이러스에 감염될 위험은 포유동물에 비해 눈에 띄게 낮은 것으로 조사됐다. 연구팀은 이번 분석 결과 가축에 의해 사람들이 감염될 수 있을 뿐만 아니라 코로나19 바이러스가 멸종위기에 처한 포유동물을 위협하는 한 요인이 될 수 있다고 지적했다. 이와 함께 동물들은 인간과 달리 박쥐처럼 아무런 영향을 받지 않고 바이러스만 보유하고 있는 ‘병원균의 저수지’ 역할을 하며 인간을 재감염시킬 가능성도 완전히 배제할 수 없다고 연구팀은 밝혔다. 조앤 산티니 UCL 교수(미생물학)는 “이번 연구는 동물 뿐만 아니라 사람에게 재감염되는 것을 막기 위해서 반려동물이나 농장에서 키우는 동물들에 대한 대규모 감시가 필요하다는 것을 보여주고 있다”라며 “동물의 감염을 막기 위해서는 그동안 사람들이 수행해 왔던 것과 방역법과 크게 다르지 않고 일단 감염된 사람이나 동물은 격리조치가 필요하다”라고 조언했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인간 주변 곳곳에 있는 쥐가 코로나19 숙주가 될 수 있다는 경고가 나왔다. 다만 일상에서 쥐 때문에 코로나19에 감염될 가능성은 희박하다는 반론도 제기됐다. 4일(현지시간) 미국 워싱턴포스트(WP)에 따르면 미국 콜로라도대 연구진은 흰발생쥐(deer mouse)를 상대로 한 실험실 연구에서 이 같은 결론을 얻었다. 연구진은 쥐들의 코를 통해 많은 양의 코로나19 바이러스를 주입한 결과 이 쥐들이 다른 동물들에게 바이러스를 전파했고, 감염된 다른 동물들도 제3의 동물 집단에 코로나19를 전염시켰다고 밝혔다. 이 같은 연구결과는 미국, 캐나다, 멕시코에 흔하게 돌아다니는 쥐가 코로나19 바이러스의 저장고 역할을 하고, 나아가 사람도 전염시킬 수도 있다는 우려로 해석된다. 그러나 현 시점에서 실험실 밖 일상에서 쥐 때문에 코로나19에 감염될 가능성에 대해선 학자들의 의견이 조금씩 다르다. 연구를 주도한 박쥐 바이러스 전문가 토니 스콘츠는 “통계적으로 희박하지만 확률이 0%라고는 보지 않는다”고 말했다. 반면 연구에 참여하지 않은 엘리노어 칼슨 매사추세츠대 교수는 “자연에서 흰발생쥐가 코로나19 바이러스를 보유한다는 증거는 지금까지는 전혀 없다”고 밝혔다. 칼슨 교수는 코로나19 감염자가 많은 양의 바이러스를 바닥에 쏟고 쥐가 거기에 감염되는 사례가 연속적으로 일어나기 어려운, 확률 낮은 연쇄반응이라는 점에서 실험실 밖에서의 이러한 감염이 연구진 주장보다는 덜 우려스럽다고 덧붙였다. 많은 전염병 학자들은 코로나19 바이러스가 박쥐에서 인체로 넘어와 팬데믹(세계적 대유행)을 일으켰다고 보고 있다. 최근에는 미국 뉴욕동물원에서 사육사들이 고양이들에게 코로나19를 옮겼다는 등 사람에서 동물로 바이러스가 전파되는 반대 경로도 보고되고 있다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

스위스 연구팀, 바이러스에 열 노출 실험고온 적응 마치자 소독제로도 제거 안돼 美선 사람 콧속 세포 면역력 입증 연구도“뇌 침투 차단 위해 항바이러스 능력 진화”코로나19가 전 세계를 휩쓴 것이 벌써 9개월에 접어들었다. 많은 연구자가 코로나19를 정복하고자 치료제와 백신 개발에 뛰어들고 있어 이르면 연말이나 내년 초에 어느 정도 성과를 보일 것이라는 분위기다. 러시아가 지난달 세계 최초로 코로나19 백신 개발을 선언했지만, 안전성과 효능에 대한 의구심 때문에 러시아산 백신을 쓰겠다는 나라는 없는 상황이다. 미국에서는 임상 3상 시험이 끝나기 전에 개발 중인 백신 사용을 승인할 수 있다는 이야기도 나오고 있다. 코로나19 바이러스 변종들이 만들어지고 있어서 백신이나 치료제가 나오더라도 효과가 제한적일 수 있다는 우려가 있다. 이 같은 상황에서 스위스 로잔연방공과대(EPFL) 건축토목환경학부, 바젤대 열대·공중보건연구소, 스위스 연방 수질과학기술연구소 공동연구팀은 지구온난화가 바이러스의 진화를 촉진시키고 바이러스가 따뜻한 기후에 적응하게 되면 각종 항바이러스제에 저항성을 가져 정복은 더 어려워진다는 연구 결과를 환경분야 국제학술지 ‘환경과학기술’ 9월 2일자에 발표했다. 매년 봄과 여름에 영유아 장염과 수족구, 바이러스성 뇌수막염을 일으키는 엔테로바이러스는 물론 많은 병원성 바이러스는 열과 햇빛에 취약하다. 독감 같은 바이러스성 질병에 걸린 환자가 있으면 식기를 펄펄 끓는 뜨거운 물에 담가 소독하거나 칫솔을 자외선으로 살균하는 이유이기도 하다. 코로나19 확산 초기에 날씨가 더워지면 확산세가 줄어들 것이라는 기대를 했던 것도 같은 이유에서다. 연구팀은 장 바이러스라고도 알려진 엔테로바이러스 4종을 플라스크에 넣고 열과 햇빛에 서서히 적응시킨 뒤 항바이러스제와 소독제로 많이 사용되는 염소(Cl)에 노출시켰다. 그 결과 따뜻한 온도와 빛에 적응한 바이러스는 항바이러스제와 소독제로도 쉽게 제거되지 않는 것이 확인됐다. 연구를 주도한 안나 카라탈라 EPFL 박사(환경화학)는 “이번 연구는 지구온난화로 인해 지구 평균온도가 상승할 경우 바이러스도 함께 진화해 현재 쓰이는 항바이러스제나 바이러스 제거제로는 없앨 수 없음을 보여 주고 있다”면서 “따뜻한 기온에 적응한 바이러스는 본래보다 독성은 약해지더라도 전염력은 더 강해질 것”이라고 말했다. 바이러스만 사람을 공격하기 쉽게 진화할까. 과학자들은 사람도 적응력이 빠른 동물이기 때문에 바이러스에 대응해 진화하게 될 것이며 지금까지 알려지지 않은 새로운 대응책을 찾아낼 것이라고 보고 있다. 실제로 미국 듀크대 의대 분자유전학·미생물학과, 면역학과, 듀크 인간백신연구소 공동연구팀은 콧속 냄새를 감지하는 세포가 독감 바이러스를 퇴치할 수 있는 능력을 갖추고 있을 것이라는 새로운 연구 결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 9월 1일자에 제시했다. 연구팀은 생후 6~12주 된 암컷과 수컷 생쥐를 ‘B형 독감’ 바이러스에 노출시킨 뒤 몸 각 부분에서 세포를 떼어내 현미경으로 관찰하고 RNA 염기서열 분석을 했다. 그 결과 상기도(입, 목)와 하기도(폐) 세포에서는 바이러스가 쉽게 번식하고 바이러스양이 많아졌지만 같은 상기도인 콧속, 특히 후각신경 세포는 독감 바이러스에 감염되지 않고 감염되더라도 바이러스를 빠르게 제거하는 것으로 확인됐다. 니컬러스 히턴 듀크대 의대 교수(분자바이러스학)는 “후각신경 세포가 다른 인체 세포들보다 더 우수한 항바이러스 능력을 갖추게 된 원인에 대해서는 추가 연구가 필요하지만, 바이러스가 코를 통해 뇌로 침투하는 것을 차단하기 위해 진화한 것으로 보인다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

시력 회복을 위해 라식, 라섹 수술을 받는 사람들이 많다. 이들 수술은 각막을 절개해 시력을 교정하는 방식으로 회복 과정에서 각막의 신경세포가 충분히 재생되지 않거나 외부 환경에 반응하는 말초신경 손상 같은 부작용 때문에 야간에 빛 번짐 현상을 겪거나 안구건조증에 고생하는 이들이 많다. 광주과학기술원(GIST) 의생명공학과 연구팀은 이처럼 각막신경이 손상돼 발생하는 안구건조정을 근적외선 레이저로 치료할 수 있는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 의생명공학 분야 국제학술지 ‘광화학 및 광생물학 B: 생물학’(Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology)에 실렸다. 연구팀은 안구건조증의 직접적 원인 중 하나인 삼차신경절세포 손상을 근적외선 레이저로 재생시키는데 성공한 것이다. 삼차신경절세포는 안면 감각을 담당하는 말초신경으로 외부 자극을 받아들여 중추신경계로 신호를 전달하는 역할을 한다.연구팀은 라식, 라섹 수술을 받아 부작용을 겪는 환자와 비슷한 상태로 만든 유전자변형 생쥐에게서 삼차신경절세포를 채취한 뒤 실험실에서 1차세포배양을 했다. 이렇게 배양된 신경세포에 다양한 연속파와 펄스파 레이저 광선을 쪼여 말초신경세포가 재생되는 최적의 광조사 조건을 찾아냈다. 정의헌 GIST 교수는 “이번 연구는 빛을 이용해 손상된 말초신경계의 성장을 촉진시킬 수 있는 가능성을 보여준 것으로 각막절제 수술로 인한 안구건조증 치료와 말초신경계 손상으로 인한 만성통증 치료에도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지금 컴퓨터 앞에 앉아 화면의 무언가를 짚으려면 손으로 생쥐 같은 모양의 마우스를 쥐고 있을 것이다. 위에 보이는 사진이 1963년 미국의 엔지니어 겸 발명가인 윌리엄 잉글리시가 2013년 88세 나이에 먼저 세상을 떠난 더그 엥겔바트와 함께 만든 최초의 마우스다. 스탠퍼드 연구소(SRI)에서 엥겔바트가 따온 연구 프로젝트의 실험용으로 만든 것이었다. 당시 엥겔바트는 오늘날 인터넷의 전신인 정부 연구 네트워크(ARPANet)에 참여해 일손을 거들고 있었다. 엥겔바트가 짤막하게 아이디어를 메모했는데 직접 제작한 것은 잉글리시였다. 두 사람이 만든 마우스는 20년 뒤 퍼스널 컴퓨터가 대중화되면서야 비로소 널리 쓰이게 됐다. 잉글리시가 순환기 계통이 잘못돼 91세 나이에 지난달 26일(이하 현지시간) 저하늘로 떠났다는 사실을 미국 언론들이 미망인 로버타를 통해 확인해 보도했다고 영국 BBC가 3일 전했다. 켄터키주에서 태어난 고인은 대학에서 전자공학을 전공한 뒤 미 해군에 입대했다. 처음 마우스는 지금보다 훨씬 컸다. 나무 상자에 버튼이 하나 달렸고 아래에는 두 개의 돌아가는 바퀴가 달려 90도 각도로 수직, 수평 이동시킬 수 있었다. 고인은 1999년 컴퓨터 역사 박물관 인터뷰를 통해 “우리는 문자 편집 기능을 만들고 있었는데 캐릭터와 문자들을 정확히 짚어주는 장치가 필요하다고 생각했다”고 말했다. 실험 과정에 두 사람은 형광펜이나 조이스틱 같은 지시 장치들과 함께 마우스를 사용하게 했는데 마우스가 훨씬 좋은 점수를 받았다. 그들은 보고서를 열심히 썼는데 몇년 동안 그냥 무시를 당했다. 그러다 1968년 처음으로 샌프란시스코의 공개 시연회에 등장해 화상 회의 시스템, 워드 프로세서, 복사하기/붙이기, 오늘날 인터넷에서 쓰이는 것과 비슷한 링크 형태 등과 함께 선을 보였다. 엥겔바트는 “위아래로나 옆으로나 움직이기 때문에 사람들이 좋아한다”고 청중에게 직접 설명했고, 잉글리시는 오히려 청중들을 화들짝 놀라게 만든 화상 회의 시스템의 기술적인 면을 자랑하는 데 열을 올렸다. 당시 이 쇼케이스는 “모든 데모 용품의 어머니”란 말을 들을 정도였다. 십여년이 지난 뒤 그 때가 현대 컴퓨터가 태동한 순간이었는지를 묻는 질문에 고인은 “그딴 것으로 논쟁하고 싶지 않다”고 대꾸한 일은 유명한 일화다. 그러면 왜 마우스란 이름이 붙여졌을까? 누구는 크기 때문이라고 했고, 다른 누구는 케이블(선)이 쥐 꼬리와 비슷했기 때문이라고 했다. 또 다른 이는 커서가 당시에는 고양이라 불렸고, 새 장치의 움직임을 따라 가는 것처럼 보였기 때문에 마우스란 이름이 붙여졌다고 했다. 그러나 잉글리시나 엥겔바트나 누가 마우스라고 불러야 한다고 했는지 기억하지도, 왜 그랬는지도 모른다고 했다. 잉글리시는 “처음 보도 때 뭐라고 불러야 하느냐고 했다. ‘버튼들이 달린 갈색 상자’라고 했더니 안 먹혔다. 조금 더 짧아야 했다. 아주 분명히 짧은 이름이어야 한다고 했다”고 돌아봤다. 잉글리시는 대부분의 모뎀 컴퓨터들이 사용하는 데스크톱 인터페이스 시스템을 개발하는 데 훨씬 막중한 역할을 했다. 1971년 스탠퍼드 연구소를 떠나 제록스의 유명한 파크 연구센터로 옮겼다. 그곳에서 그는 첫 마우스 디자인 가운데 바퀴를 롤링 볼로 바꿨다. 몇십 년 뒤 이용자들에게 훨씬 친근한 모델이었다. 당시 독일 회사 텔레풍켄이 비슷한 디자인을 테스트하고 있었다. 오늘의 관점에서 보면 두 사람은 엄청난 돈을 만졌을 것 같지만 그렇지 못했다. 둘을 채용한 회사들이 특허를 등록했기 때문이다. 그나마 지적재산권은 1987년에 소멸됐다. 그 때는 마우스가 지구에서 가장 흔한 장비 중 하나가 되기 전이었다. 엥겔바트가 세상을 떠났다는 소식을 전하며 잉글리시는 BBC 인터뷰를 통해 “더그가 마우스로 챙긴 돈은 제록스 파크 센터가 마우스를 이용하기 시작했을 때 제록스로부터 받은 라이선스 대가 5만 달러 뿐이었다”고 말했다. 그 뒤 마우스는 초기 PC 리사를 개발하던 애플에 채택됐는데 잉글리시는 “애플은 한 푼도 지불하지 않았지만 완전히 빼먹었다”고 말했다. 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr

2000년부터 매년 10월 초 서울 여의도에서는 서울세계불꽃축제가 열린다. 올해는 코로나19 영향으로 열리지 않을 것으로 알려졌지만 축제가 열릴 때는 일대 교통정체는 물론 발디딜틈이 없을 정도의 사람이 몰린다. 불꽃놀이는 축제나 기념일에 빠지지 않고 열린다. 미국은 7월 4일 독립기념일이 되면 곳곳에서 대규모 불꽃놀이가 벌어진다. 중국은 최대명절이라는 춘절이 되면 크고 작은 불꽃놀이가 전국에서 열리면서 그로 인한 미세먼지가 한반도에까지 심각한 영향을 미친다는 분석결과가 몇 년 전 나오기도 했다. 갖가지 화려한 색깔과 모양으로 하늘을 수놓는 불꽃놀이가 눈을 즐겁게 해줄지는 몰라도 호흡기를 비롯해 건강에는 최악의 영향을 미친다는 연구결과가 나왔다. 미국 뉴욕대 의대 환경의학교실, 컬럼비아대 지구관측연구소 공동연구팀은 화약류를 연소시켜 폭발시키는 불꽃놀이는 순간적으로 폭발하면서 각종 독성화학물질과 납, 구리 같은 중금속을 순간적으로 대기 중에 확산시켜 심각한 폐손상을 가져올 수 있다고 2일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 독성학 분야 국제학술지 ‘입자·섬유 독성학’(Particle and Fibre Toxicology Journal) 2일자에 실렸다. 미국에서는 매년 불꽃놀이 때문에 화상을 포함해 손가락이나 팔을 잃거나 시력 손상 같은 물리적 상해를 입어 병원을 찾는 사람이 1만~2만 5000명에 이르는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 미국 내에서 쉽게 구할 수 있는 불꽃놀이 표본 12종을 구해 생쥐와 사람의 폐세포를 이용해 실험했다. 연구팀은 가로, 세로, 높이 각각 1m의 스테인리스 박스(한쪽은 안쪽을 볼 수 있는 투명한 플라스틱) 안에 생쥐와 사람의 폐세포를 넣고 대규모 불꽃놀이를 할 때 발생하는 연기와 비슷한 비율의 화약연기에 20분 정도 노출시켰다. 보통 불꽃의 색깔을 내기 위해 다양한 금속가루를 사용하는데 리튬(빨간색), 나트륨(노란색), 칼륨(보라색), 구리(청록색), 칼슘(주황색), 스트론튬(짙은 빨간색) 등이 대표적이다. 불꽃놀이 때 나오는 연기에는 이들 금속가루에 열이 가해지면서 화학반응을 일으키는 것으로 알려졌다. 연구팀은 생쥐 및 세포실험 결과 화약연기에는 납, 구리와 같은 중금속 농도가 인체에 유해한 수준으로 나타났다고 밝혔다. 또 이들 중금속 입자에 노출될 경우 호흡기, 특히 폐세포의 산화속도가 급속히 증가되는 것이 관찰됐다. 세포 산화가 계속될 경우 세포가 기능을 잃고 손상되거나 괴사하게 된다. 이와 함께 연구팀은 환경보호국(EPA) 대기분석데이터를 바탕으로 매년 대규모 불꽃놀이가 벌어지는 대도시 12곳을 대상으로 1999년부터 2014년까지 대기질을 분석했다. 그 결과 매년 12월 31일과 1월 1일, 7월 4~5일에 대기 중 납, 티타늄, 스트론튬, 구리 등 독성 금속물질의 수치가 극도로 높게 나온 것을 확인했다. 특히 일부 화약에서는 다른 화약보다 인체세포에 미치는 독성의 정도나 중금속 함량이 10배 이상인 것으로 나타났다. 테리 고든 뉴욕대 의대 교수(환경독성학)는 “일반적으로 불꽃놀이라고 하면 화상 같이 폭발로 인한 부상만 생각하는 경우가 많지만 화약류의 연소로 인해 나오는 연기는 더 많은 사람에게 심각한 영향을 미칠 수 있다는 것을 이번 연구에서 보여준 것”이라고 말했다. 고든 교수는 또 “매년 짧은 시간 동안에만 화약연기에 노출된다고 생각하지만 한꺼번에 많은 양이 강도 높게 배출되기 때문에 매일 호흡하는 대기오염물질보다 독성이 훨씬 강하다”고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

임신 중 뱃속 태아는 엄마가 먹는 음식을 통해 영양분을 공급받는다. 이 때문에 많은 임산부들이 좋은 음식을 먹어 건강한 아이를 낳고 싶어한다. 임신 중에는 활동량이 줄기 때문에 자칫 임신 중 비만에 시달리는 경우도 있다. 몸매 관리를 위해 임신 중 지나친 다이어트도 아이들의 건강에 도움이 되지 않지만 임신 중 비만도 이후 산모의 당뇨나 고혈압 등 건강에 악영향을 미칠 뿐만 아니라 태어날 아이가 나중에 소아비만에 시달릴 위험도 높다. 그 밖에 임산부 비만은 여러 세대에 걸쳐 자손들이 간암에 걸릴 위험도 높인다는 연구결과가 나왔다. 중국 우한대 생명과학부, 화중과학기술대 의대 약리학부, 미국 센트럴 미시간대 의대 공동연구팀은 임신 중 비만은 여러 세대에 걸쳐 자손들의 간암 발병 확률을 높인다고 26일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 의학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 헤파톨로지’ 25일자에 실렸다. 비만은 비알콜성 지방간이나 간경화, 간암의 원인으로 꼽히고 있다. 그동안 산모의 비만이 자식세대의 간암 발병과 연관성이 있다는 것이 알려져 있기는 했지만 정확한 발병기전은 밝혀지지 않았다. 연구팀은 고지방식을 먹어 비만한 생쥐에게 간암 유도물질인 디에틸니트로사민(DEN)을 투여한 뒤 RNA 염기서열을 분석했다. 유전자와 마이크로RNA의 변화를 파악하고 세대를 거쳐 전달될 가능성이 있는지를 파악하기 위해서이다. 연구팀은 간암이 발병한 비만 생쥐들에게서는 마이크로RNA 중 하나인 ‘miR-27a-3p’가 증가한다는 것이 확인됐다. 연구팀은 비만한 임신 생쥐들의 간에서도 해당 마이크로RNA가 증가했을 뿐만 아니라 새끼와 그 자손들에게서도 종양을 억제하는 Acsl1과 Aldh2라는 두 종류의 유전자가 줄어든다는 것이 관찰됐다. 이 때문에 악성 간종양이라고도 불리는 간세포암종(hepatocellular carcinoma)이 쉽게 발생할 수 있다는 것이 확인됐다. 연구팀은 고지방식으로 한 산모의 비만은 암 유발물질에 쉽게 반응하도록 신체가 변화되고 이 같은 암 감수성이 세대에 걸쳐 전달될 뿐만 아니라 점점 누적되면서 세대가 내려갈수록 간암 발병 확률이 높아진다고 설명했다. 할머니가 임신 중 비만이었다면 그 자식보다 손자대에서 간암발병확률이 더 높아진다는 것이다. 유전자 변이가 누적되기 때문이다. 젱링 중국 우한대 생명과학부 교수는 “이번 연구결과는 모체 비만과 같은 스트레스 상황이 자손들의 비만과 대사질환에 결정적인 영향을 미칠 수 있음을 실험적으로 보여주고 있다”라며 “임산부의 혈액검사를 통해 자손의 종양 발생가능성을 예측하는 기술을 개발할 수도 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

올 초 코로나19가 확산되기 시작할 무렵 많은 사람들은 날씨가 더워지면 기세가 꺾일 것이라고 기대했었습니다. 코로나19는 그런 기대감은 헛된 것이라고 비웃듯 더운 중동이나 아프리카에서도 무서운 속도로 퍼지고 6월 시작과 함께 폭염이 찾아온 국내에서도 사라질 기미는 안 보입니다. 오히려 더운 날씨 때문에 마스크 착용 같은 개인 방역이 느슨해지면서 더 확산되고 있는 분위기입니다. 결국 코로나19의 유일한 해결책은 예방백신과 치료제 개발입니다. 백신은 특정 감염병에 대해 인공적으로 면역을 얻기 위해 병원균을 약화시키거나 죽인 뒤 적당한 생물학적, 화학적 처리를 통해 만든 약물입니다. 백신의 연구개발 기간은 상당히 길어 사람들에게 사용되기까지는 오랜 시간이 걸립니다. 게다가 대부분의 백신은 ‘콜드 체인’이라는 시스템을 통해 차갑게 유지돼야 합니다. 신선식품처럼 2~8도에서 냉장보관되지 않으면 변질하거나 백신 단백질이 분해돼 쓸모없어집니다. 기온이 높거나 냉장 시설이 갖춰지지 않은 저개발국가에서 백신의 효과가 떨어지는 이유입니다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 이런 이유로 생산된 백신의 약 50%가 사용 전에 폐기되고 있을 뿐만 아니라 같은 이유로 2018년 기준 전 세계 영유아 1940만명이 백신접종을 받지 못해 사망하거나 장애를 겪게 됐다고 합니다. 그런데 영국 배스대 화학과, 보건과학부, 생물·생화학과, 화학공학과, 케임브리지대 생화학과, 뉴캐슬대 의대, 프랑스 유럽싱크로트론연구시설(ESRF), 미국 퍼듀대 약학부 공동연구팀은 인체에 무해한 무기물질을 이용해 100도까지 가열하거나 상온에서 최대 3년까지 보관해도 약효가 안 떨어지는 ‘백신 내열성 기술’을 개발했다고 10일 밝혔습니다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 6월 9일자에 실렸습니다. 이번에 개발된 기술은 백신 단백질을 인체에 무해하고 온도 저항성을 가진 무기물질 ‘실리카’로 코팅하는 것입니다. 연구팀은 ‘엔실리케이션’이라고 부르는 이 방법을 현재 사용되고 있는 파상풍 백신에 적용했습니다. 연구팀은 영국 배스에서 약 482㎞ 떨어져 있는 뉴캐슬까지 엔실리케이션 처리한 파상풍 백신과 일반 파상풍 백신을 보통우편으로 보냈습니다. 백신은 실온에 노출된 상태로 이틀이 걸려 배송됐습니다. 뉴캐슬대 의대 연구진은 이들 파상풍 백신을 받아 생쥐에게 주사하고서 관찰했습니다. 엔실리케이션 백신을 접종받은 생쥐에게서는 면역반응이 나타났지만 일반 백신을 접종받은 생쥐에게서는 면역반응이 형성되지 않았다고 합니다. 연구팀은 디프테리아와 백일해 백신을 대상으로도 추가 엔실리케이션 실험을 하고 이후 여러 백신에도 적용할 예정이라고 밝혔습니다. 엔실리케이션 기술은 열대 지역에 몰려 있는 저소득 국가에서도 백신을 안전하게 사용할 수 있게 만들어 많은 질병을 정복할 수 있게 해줄 것으로 보입니다. 역사학자 아널드 토인비는 ‘역사의 연구’에서 “역사는 도전과 응전을 통해 발전해 왔다”고 했습니다. 이는 질병과의 전쟁에도 적용될 것입니다. 역사를 살펴보면 예상치 못한 신종 감염병들이 인류 생존을 위협하기도 했지만 결국 감염병을 극복하는 방법을 찾아냈습니다. 이번 코로나19와의 전쟁에서도 반드시 인류는 그 해결책을 찾아내 이길 것입니다. edmondy@seoul.co.kr

고령화 사회로 빠르게 진입하면서 각종 만성질환과 퇴행성질환이 늘어나고 있다. 특히 관절염은 45세 이상 성인에게서 나타나는 가장 흔한 만성질환으로 알려져 있다. 최근에는 20~30대 젊은 층에서도 관절염으로 고생하는 이들이 나오고 있다. 이 같은 상황에서 국내 연구진이 치료가 쉽지 않은 관절염을 회복시킬 수 있는 유전자를 발견해 주목받고 있다. 가톨릭대 의과대, 서울대, 한국생명공학연구원 공동연구팀은 관절염 회복을 돕는 유전자 3개를 발견했다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초의학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 클리니컬 인베스티게이션’에 실렸다. 뼈와 뼈가 만나는 관절부위에 여러 원인으로 손상되거나 염증이 발생하는 관절염은 상태가 악화됐다가 호전되기를 반복하고 치료가 쉽지 않다. 과학계에서는 관절염을 포함해 염증 악화의 원인인 자가면역반응을 억제하는 약물에 대한 연구가 활발하다. 그렇지만 염증 치료제는 정상적인 면역체계에도 손상을 입히는 경우가 발생해 바이러스 감염에 쉽게 노출되는 부작용도 있었다. 연구팀은 류머티스 관절염을 앓은 뒤 자연치유된 생쥐의 관절조직을 채취해 3만개 이상의 유전체를 RNA서열분석해 관절염 증상에 영향을 미치는 85개의 후보 유전자를 선별해 냈다. 이들 후보 유전자를 대상으로 면역학적 실험을 실시한 결과 그동안 관절염과 연관성이 알려지지 않았던 인테그린(Itgb1), 알피에스-3(RPS3), 이와츠(Ywhaz)라는 핵심유전자 3개를 최종 찾아냈다. 이들 3개 유전자는 관절조직과 염증억제에 관여하는 조절T세포라는 면역세포에서 나타나 항염물질을 만들어 내면서 관절염 회복에 관여한다는 것을 연구팀은 확인했다. 이들 3종의 유전자는 병든 면역세포에 작용해 염증성 사이토카인 생성을 억제하고 질병을 자연적으로 회복시키는 것으로 분석됐다. 특히 이와츠 유전자는 류머티스 관절염을 앓는 생쥐 관절에 주사하면 증상과 통증이 눈에 띄게 줄어드는 것으로 확인됐다. 연구팀은 65명의 류머티스 관절염 환자의 소변을 분석한 결과 치료제에 쉽게 반응하는 환자들은 항류머티스 약물을 투여하면 이와츠 농도가 늘어났지만 약물 투여에도 이와츠 농도가 늘어나지 않고 오히려 감소하는 것이 관찰됐다. 이에 연구팀은 이와츠 유전자로 부작용이 적은 치료제를 만들거나 간단한 피검사나 소변검사로 관절염 치료를 미리 예측할 수 있는 바이오마커로 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 김완욱 가톨릭대 의대 교수는 “이번 연구는 관절염이 인체 내에서 어떻게 자연치유될 수 있는지를 보여주는 첫 사례라는 의미가 크다”라며 “관절을 보호하고 회복시키는 핵심적인 자연치유물질을 발굴했을 뿐만 아니라 이번에 발굴된 유전자 중 하나는 간단한 혈액검사나 소변검사를 통해 관절염 회복을 사전에 예측할 수도 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 뇌의 도파민 특정 유전자 스위치가 켜지면 약물 중독에 쉽게 빠지게 된다는 사실을 밝혀냈다. 포스텍 생명과학부, 한국뇌연구원, 대구경북과학기술원(DGIST), 미국 마운트시나이 아이칸의대 신경과학과, 존스홉킨스대 심리·뇌과학과, 존스홉킨스대 의대 신경과학연구소 공동연구팀은 코카인 같은 약물 중독에 신경세포의 특정 도파민 수용체가 중요한 역할을 한다고 26일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘생물 정신의학’에 실렸다. 약물 중독은 특정 약물을 강박적으로 찾고 사용하는 행동을 보이는 정신질환으로 치료가 어렵고 오랜 시간이 지난 뒤에도 재발 가능성이 높다. 특히 마약류 같은 중독성 약물은 뇌의 보상회로 속 도파민 농도를 증가시키고 도파민 수용체를 활성화시켜 쉽게 중독을 일으키는 것으로 알려져 있다. 문제는 중독에 유독 쉽게 빠지는 사람이 있는데 이런 현상에 대한 정확한 신경생물학적 메커니즘은 아직 밝혀지지 않은 상태이다. 연구팀은 생쥐들을 이용해 코카인을 스스로 투여할 수 있는 장치에 넣은 뒤 전기생리학적, 광유전학 기법으로 실험을 실시했다. 그 결과 중독에 취약한 생쥐들은 일반 생쥐들과 2909개의 유전자가 차이를 보인다는 사실을 확인했다. 중독 취약 생쥐들은 기분과 감정을 조절하는 영역인 대뇌 보상회로 중격의지핵에 있는 콜린성 뉴런이라는 신경세포에서 ‘DRD2’라는 유전자가 과도하게 발현되는 것으로 관찰됐다. 콜린성 뉴런에서 DRD2가 쉽게 켜지고 발현량도 급증하는 생쥐는 똑같은 코카인에 노출되더라도 쉽게 중독된다는 설명이다. 구자욱 한국뇌연구원 박사는 “이번 연구는 뇌 중격의지핵 신경세포 중 1~2% 정도에 불과한 콜린성 중간뉴런의 도파민 신호전달체계가 중독 행동에 중요한 역할을 한다는 점을 밝혀냈다는데 의미가 크다”라며 “추가 연구를 통해 약물 중독 환자에 대한 새로운 치료전략을 제시할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

당뇨환자들은 매일 혈당 수치를 확인하기 위해 손가락 끝을 바늘로 찔러 혈액을 채취한다. 혈액 한 방울이라고는 하지만 바늘이 피부를 뚫고 들어가는 통증을 매일 겪는 불편함이 있다. 국내 연구진이 혈액 대신 눈물로 간단히 혈당 검사를 할 수 있는 방법을 개발해 주목받고 있다. 정의헌 광주과학기술원(GIST) 의공학과 교수와 이동윤 한양대 생명공학과 교수 공동연구팀은 포도당 농도에 따라 색깔이 달라지는 나노입자를 이용한 혈당 검사 콘택트렌즈 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’에 실렸다. 현재 당뇨환자들이 사용하는 혈당측정기는 손가락 끝에서 혈액 한 방울로 혈당을 검사하는 방식인데 주사기로 혈액을 뽑는 방법보다 단순하고 간편해졌지만 여전히 바늘을 사용하기 때문에 통증과 바늘에 대한 거부감으로 당뇨 관리가 쉽지 않다는 문제가 있다. 연구팀은 눈물 속 포도당과 혈액 속 포도당 농도는 매우 밀접한 관계가 있다는데 착안했다. 연구팀은 포도당 농도에 따라 가시광선 내 반사광이 달라지는 나노입자와 포도당 산화효소를 이용해 콘택트렌즈를 만들었다. 연구팀은 다양한 농도의 포도당 용액을 만들어 용액과 반응한 콘택트렌즈의 색깔 변화를 분석함으로써 눈물 내 포도당 농도 예측 모델을 만들었다. 연구팀은 당뇨를 유발시킨 생쥐로 이번에 개발한 당뇨 측정 콘택트렌즈를 실험했다. 그 결과 혈액을 채취하지 않고 당뇨 측정 콘택트렌즈만으로도 혈당을 정확하게 예측할 수 있다는 것을 확인했다. 정의헌 GIST 교수는 “이번 연구결과는 주사바늘로 피부를 뚫는 침습적 방법 대신 광학기술로 눈물 속 포도당 농도를 측정해 혈당을 비교적 정확하게 예측함으로써 환자의 불편함을 줄일 수 있게 됐다는데 의미가 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

정신없이 바쁜 일상, 뇌에서 받아들이기 어려울 정도로 쏟아져 나오는 각종 정보들로 현대인들은 스트레스 상황에 항상 노출돼 있다. 최근에는 코로나19 사태가 장기화되면서 ‘코로나 블루’(코로나 우울증)를 호소하는 목소리도 많아지고 있다. 스트레스가 심해지면 불안, 우울, 강박 증상 등이 나타나는 경우도 많은데 극심한 스트레스, 특히 외상성 스트레스는 뇌의 구조 자체를 바꿔 공격성을 높이고 분노조절장애에 시달리게 만들 수 있다는 연구결과가 나왔다. 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립정신건강연구소(NIMH), 국립의과학연구소(NIGMS), 국립당뇨·소화기·신장병연구소(NIDDKD), 군의관의과대, 미네소타대 신경행동발달연구센터 공동연구팀은 외상성 스트레스가 공격성을 높이고 분노조절장애를 가져올 수 있다고 21일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 뇌과학분야 국제학술지 ‘저널 오브 뉴로사이언스’ 20일자에 실렸다. 트라우마라고도 부르는 외상성 스트레스는 충격적인 사건이나 자연재해으로 인해 자신이나 타인에 대한 물리적 위협을 경험하거나 목격한 다음 겪게 되는 심리적 외상을 말한다. 많은 사람들이 트라우마는 자신과 상관없는 일로 생각하지만 살다보면 크고 작은 외상성 스트레스를 겪게 된다. 직장이나 학교에서 경험이나 믿고 있던 지인에게서 배신, 가까운 사람의 질병 등 다양한 요인이 트라우마를 남기는 경우가 많다. 외상성 스트레스를 받게 되면 신체적, 심리적 변화가 나타나는데 지금까지는 단순히 충격적인 사건의 후유증 때문으로 인식돼 왔다. 그런데 연구팀은 외상성 스트레스는 감정과 사회적 행동에 관여하는 편도체 자체에 변형을 일으키고 편도체와 뇌의 다른 부위가 연결된 두 개의 통로에 변화를 유발시킨다는 것을 생쥐실험으로 확인했다.연구팀은 수컷 생쥐들을 좁은 공간에 여러 마리를 넣어놓는다든지 음식 주는 시간과 양을 불규칙하게 하는 등 스트레스를 준 뒤 뇌를 관찰했다. 그 결과 스트레스를 받은 생쥐는 그렇지 않은 생쥐에 비해 편도체와 편도체 회로가 달라지고 다른 생쥐들에 대한 공격성이 더 늘어난 것이 확인됐다. 연구팀은 빛을 이용해 뇌 심부를 자극하고 편도체 회로 한 쪽이 활성화되는 것을 억제하고 차단한 결과 공격적인 행동을 줄이는데도 성공했다. 연구팀은 과도한 스트레스로 인해 공격성이 증가하거나 분노조절장애를 겪는 사람에게도 이 같은 뇌심부 자극을 적용해 같은 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 연구를 이끈 NIMH 시냅스발달·가소성연구분과의 제이콥 노드먼 박사는 “이번 연구는 개체들이 견뎌낼 수 있는 수준을 넘어서는 과도한 스트레스는 우울감 뿐만 아니라 공격성까지 자극해 개인적으로나 사회적으로 문제가 될 수 있다는 것을 보여주고 있다”라며 “뇌의 깊은 부분을 자극함으로써 스트레스로 인해 자극되는 뇌 경로를 차단한다면 공격성이나 시도 때도 없이 터져나오는 분노를 줄일 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr