우리나라 성인 남녀 1인당 1개씩은 갖고 있다는 스마트폰을 이용해 뇌신경회로를 조절해 치매나 파킨슨병 같은 뇌신경질환을 치료할 수 있는 방법이 개발됐다. 카이스트 전기및전자공학부와 미국 워싱턴대 마취학및약리학부 공동연구팀이 스마트폰 어플리케이션(앱)을 이용해 약물과 빛을 뇌의 특정 부위에 전달해 신경회로를 정교하게 조절할 수 있는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 의공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’ 6일자에 실렸다. 이번 기술은 신약개발시 장기간 동물실험이 필요할 때나 치매, 파킨슨병 같은 퇴행성 뇌신경질환을 치료할 때도 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 빛을 이용해 특정 뇌신경세포를 자극하는 광유전학 기술이나 약물을 이용해 주변 신경회로에 영향을 주지 않고 뉴런이나 신경을 제어할 수 있는 신경약물학은 현재 뇌신경질환 치료나 연구에 활용되는 전기자극기술보다 효과가 뛰어나다는 장점이 있다. 문제는 사용 기기의 크기가 커 뇌 조직을 손상시키거나 정교하게 제어하기 어렵다는 단점이 있다. 또 광섬유나 약물주입관 때문에 뇌 이식한 다음에는 행동 제약이 생긴다. 이에 연구진은 플라스틱과 같은 중합체로 만들어진 미세유체관과 마이크로 LED를 결합시켜 머리카락 두께의 유연한 탐침을 만들었다. 이 장치를 소형 블루투스 기반 제어회로와 교환 가능한 약물카트리지와 결합시킨 뒤 스마트폰 앱을 이용해 무선으로 제어할 수 있는 2g 남짓한 뇌 이식장치를 만들었다. 연구팀은 이 장치를 생쥐의 뇌 보상회로에 이식하고 도파민 활성물질과 억제물질이 든 카트리지를 결합시켰다. 그 다음 스마트폰 앱을 이용해 도파민을 제어하거나 활성화시켜 쥐의 행동을 조정하는데 성공했다. 또 생쥐의 뇌에 빛에 반응하는 단백질을 주입해 빛에 반응하도록 해 쥐가 특정 장소를 좋아하고 싫어하도록 조종할 수 있음을 확인했다.정재웅 카이스트 전기및전자공학부 교수는 “이번 기술은 기존의 전기자극 방법보다 훨씬 더 정교해 부작용 없는 뇌 제어가 가능하다”라며 “추가 연구를 통해 두개골 내에 완전히 이식할 수 있고 반영구적으로 사용가능한 형태로 디자인할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 골수이식 환자나 골수암 환자의 치료효과를 높일 수 있는 조혈줄기세포의 이동원리를 규명하는데 성공했다. 고려대 생명과학부 연구팀은 조혈줄기전구세포와 골수암 세포의 활성을 조절할 수 있는 물질을 발견했다고 6일 밝혔다. 이번 기술은 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호(2일자)에 실렸다. 인체 면역세포는 주로 골수 안에 존재하는 조혈줄기세포에서 만들어진다. 조혈줄기세포에서 만들어진 조혈전구세포나 미성숙 면역세포는 말초로 이동해 성숙한 면역세포를 만들어내는데 골수에서 말초까지 이동하는 과정에서 여러 종류의 면역세포로 분화되는 것이다. 이 때문에 많은 연구자들은 조혈줄기, 전구세포의 체내 이동 원리를 밝혀내고 이를 이용한 면역질환 치료제 개발에 집중해왔지만 별다른 성과는 없었다. 연구팀은 특정 유전자 발현을 억제하는 단백질의 일종인 ‘폴리콤’이 골수 내 미세환경을 변화시켜 조혈줄기세포나 조혈전구세포가 말초로 이동하는 과정을 돕는다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 생쥐실험을 통해 폴리콤 단백질을 제거한 생쥐의 경우 흉선과 비장에서 면역세포가 급격히 감소하면서 면역결핍 현상이 나타나는 것이 관찰됐다. 또 연구팀은 폴리콤 단백질이 결핍된 생쥐에게 약물을 투여하면 다시 면역세포가 활성화되는 것도 관찰했다. 전태훈 고려대 생명과학부 교수는 “이번 연구는 조혈작용에 핵심적인 조혈줄기세포와 조혈전구세포의 활성을 후성유전적 기법으로 조절할 수 있는 분자적 토대를 마련했다는데 의미가 크다”라며 “유전적 변화를 동반하지 않고 골수 내 미새환경 변화만으로도 내성 완화 등 골수이식환자나 골수암 환자의 치료효과를 높일 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

혼밥, 혼술이 건강에 직접적 영향 미치지 않는다는 반론도 불과 4~5년 전까지만 해도 식당에서 혼자 밥을 먹거나 카페에서 혼자 술잔이나 커피잔을 기울이는 것은 주위 시선이 의식되는 어색한 일이었다. 그렇지만 최근에는 1인 가구 숫자가 늘어나면서 혼자 식사를 하는 ‘혼밥’, 혼자 술을 마시는 ‘혼술’문화가 점점 확산되고 있는 분위기이다. 혼밥 인구의 증가는 한국 뿐만 아니라 전 세계적인 추세로 인문사회학자들 뿐만 아니라 과학자들도 혼밥 문화가 개인과 사회에 미치는 영향을 분석하는 시도를 하고 있다. 그런데 스스로 혼자임을 선택하는 혼밥, 혼술 뿐만 아니라 타인과의 관계를 맺지 않는 사회적 고립이 상당한 스트레스 요인으로 작용한다는 연구결과가 나왔다. 모로코 카디아야드대 약리학·신경생물학 연구실, 프랑스 엑스마르세이유대 신경과학연구소, 파리5대학 데카르트의대, 피티에 살페트리에병원 생화학교실 공동연구팀은 집단과 떨어져 혼자 지내는 경우가 많아질수록 스트레스 지수가 높아지고 뇌전증이 발생할 수 있다고 1일 밝혔다. 이번 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘e뉴로’ 최신호(7월 23일)에 실렸다. 연구팀은 생후 8주된 일반 생쥐 9마리와 생쥐 9주된 뇌전증과 비슷한 증상을 가진 9마리를 대상으로 다른 생쥐들과 고립된 상황에서 어떤 증상과 반응을 보이는지 관찰했다. 생쥐는 사람과 벌, 개미처럼 대표적인 사회적 동물로 알려져 있다. 연구팀은 생쥐들을 다른 생쥐들과 떨어뜨려 혼자만 우리에 넣어 30일 동안 생활하도록 했다. 그 결과 다른 동료들과 함께 거주하는 생쥐들과는 달리 불안해 우리 안을 계속 돌아다니고 스트레스 수치도 상당히 높아진 것이 확인됐다. 일반 생쥐 중 일부는 뇌전증 증상을 보이기도 했다. 또 뇌전증 증상을 갖고 있던 생쥐들은 다른 동료들과 같이 있을 때보다 뇌전증 발작횟수가 잦아지고 발작 정도도 심해지는 것으로 관찰됐다. 실험을 이끈 크리스토프 베르나르 엑스마르세이유대 교수는 “생쥐 실험 결과를 사람에게 그대로 적용할 수는 없겠지만 일단 사회적 고립은 상당한 정신적 스트레스를 유발시킨다는 것을 알 수 있다”라고 말했다. 실제로 혼자하는 식사가 우울증이나 심혈관질환, 비만, 대사증후군 등을 유발시킬 수 있다는 연구결과들은 다수 나온 바 있다. 지난해 영국 경제분석기관인 옥스포드 이코노믹스와 세인즈버리 국립사회연구센터도 8000여명의 영국 성인남녀를 대상으로 한 설문조사 결과 혼밥은 정신질환을 제외한 다른 어떤 요인들보다 개인의 행복감을 떨어뜨리는 직접적 원인이 될 수 있다는 연구결과를 발표하기도 했다. 반면 호주 퀸즐랜드공대 보건학과 연구진은 사람들의 식사장면을 촬영하고 인터뷰 조사를 실시한 결과 혼밥은 건강상 문제나 개인적 성향, 사회경제적 상황 등에 따라 선택되는 것이며 건강에 영향을 미친다고 단정하기는 어렵다는 주장의 연구를 내놓기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 젊은 수학자가 같은 약인데도 사람마다 약효가 다르게 나타나는 이유와 동물실험 결과와 사람을 대상으로 한 임상시험 결과가 달라지는 이유를 미분방정식으로 풀어내 화제가 되고 있다. 카이스트 수리과학과 김재경 교수와 글로벌 제약사 화이자의 청 장 박사 공동연구팀은 동물실험과 임상시험간 차이가 발생하는 원인과 사람마다 발생하는 약효의 차이를 보이는 이유를 수학적으로 풀어내고 그 해결책을 마련했다고 9일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘분자시스템 생물학’ 8일자에 실리고 7월호 표지논문으로도 선정됐다. 이번 연구를 주도한 김 교수는 2016년 화이자가 개발 중인 생체리듬 조절과 관련된 신약 효과를 예측하고 검증하는 연구를 맡아 3년 동안 6000만원씩의 연구비를 지원받기로 알려지면서 이미 화제가 된 바 있다. 보통 신약 개발을 위해서는 약효가 있는 후보물질을 찾은 뒤 쥐나 원숭이 등 동물을 대상으로 한 전임상실험을 실시한다. 전임상실험에서 문제가 없는 경우 사람을 대상으로 한 임상시험을 3차례 실시하고 약으로 만들어져 상용화되는 과정을 거치게 된다. 문제는 동물에서는 약효가 나타났지만 사람에게서 나타나지 않거나 사람마다 효과가 다르게 나타나는 경우가 있어서 신약 개발 과정이 중단되는 경우가 많다. 연구팀은 수면장애와 관련한 치료제 개발에 초점을 맞춰 연구를 실시했다. 수면 장애는 맞춤형 치료 분야에서 의외로 개발 속도가 느리다. 쥐는 사람과 수면시간이 정반대인 야행성 동물이기 때문에 수면시간 조절 치료제가 생쥐에게는 맞더라도 사람에게는 효과가 없는 경우가 많다. 이 같은 현상의 원인을 밝혀내면 신약개발이 중단되지 않지만 이를 해석해 내지 못하면 신약개발에 어려움을 겪게 된다.연구팀은 미분방정식을 이용해 가상 실험과 실제 실험을 결합시켜 비교분석했다. 미분방정식은 고등학교 때 배우는 미분으로 만들어지는 방정식으로 시간에 따라 변화하는 현상을 설명하고 예측되는데 많이 활용된다. 분석 결과 주행성인 사람은 야행성 쥐에 비해 빛 노출 때문에 약효가 더 많이 반감된다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 또 사람마다 약효가 달라지는 원인이 수면시간을 결정하는 생체시계 단백질 ‘PER2’ 발현량이 달라지기 때문이라고 밝혀냈다. PER2 양이 낮에는 증가하고 밤에는 감소하기 때문에 투약 시간에 따라 약효가 바뀐다는 것이다. 연구팀은 이를 바탕으로 웨어러블 기기를 이용해 환자의 수면 패턴과 투약에 따라 수면패턴이 어떻게 달라지는지 추적해 최적화된 투약시간을 찾아내 정상적 수면이 가능하도록 한 ‘환자 맞춤형 시간치료법’을 개발했다.김재경 교수는 “이번 연구는 개인별 맞춤형 치료가 가능하도록 한 시간치료법을 수학적으로 개발했다는데 의미가 크다”라며 “외국에서는 수학이 의약학 분야에서도 활발히 사용되고 있는데 이번 연구를 계기로 국내에서도 수학과 다른 분야와의 통합 연구가 활발해졌으면 한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인간의 세포는 모두 30조개 정도지만 인체에 사는 미생물은 39조 마리에 이른다. 이 중 절대 다수를 차지하는 것은 박테리아, 즉 세균이다. 대부분 대장에 살고 있으며 종류는 약 1000종, 무게는 1.5㎏ 남짓이다. 대변에서 수분을 제외한 고형물 중 60%를 차지한다. 인간의 유전자가 2만 1000개에 불과한 반면 체내 세균의 유전자는 최대 300만개에 이르는 것으로 추정된다. 미생물은 인체에 기생한다기보다는 하나의 통합된 초유기체로서 함께 살아간다. 장내 세균은 사람의 생존과 건강에 결정적 역할을 한다. 무엇보다 우리는 음식을 소화하는 데 필요한 효소를 모두 가지고 있지 못하다. 미생물이 단백질·지질·탄수화물 중 많은 부분을 분해한 다음에야 인체는 이들 영양소를 흡수할 수 있다. 우리가 섬유질을 소화할 수 있는 것은 그 덕분이다. 또한 미생물은 일부 비타민B, 비타민K와 장내 염증을 억제하는 화합물 등 인간이 생산하지 못하는 유익한 물질을 만들어 낸다. ‘제2의 장기’라고도 불리는 이유다. 그뿐만 아니라 중추신경계, 면역계, 자율신경계 등을 통해 뇌의 활동에 직접적으로 영향을 미친다. 장은 이미 ‘제2의 뇌’로 불렸는데 이제는 ‘장-장내세균-뇌 축’(gut-microbiome-brain axis)이라는 용어가 생길 정도로 세균의 역할이 중요하게 평가받고 있다. 장내 세균은 바이러스에 대항하는 인체 능력에도 큰 도움을 준다는 최근 연구가 있다. 영국 프랜시스크릭연구소가 ‘셀 보고서’에 발표한 논문에서 건강한 장내 박테리아를 보유한 생쥐는 인플루엔자 바이러스에 감염돼도 80%가 살아남았다. 하지만 사전에 항생제를 투여해 박테리아를 제거한 생쥐의 생존율은 3분의1에 불과했다. 조사 결과 장내 박테리아는 폐의 표면을 구성하는 상피세포에 경계태세를 유지하라는 신호를 보내는 것으로 확인됐다. 면역반응을 조절하는 제1형 인터페론이 계속 생성되도록 유도하는 것이다. 이 물질은 바이러스의 증식을 막는 단백질을 생산하도록 유전자를 자극한다. 폐의 상피세포가 바이러스의 1차 방어막으로서 결정적 역할을 한다는 사실도 이번에 밝혀졌다. 2차 방어막인 면역세포가 바이러스 감염에 대응을 시작하는 데는 이틀 걸린다. 그동안 바이러스는 상피세포에서 증식한다. 감염 후 이틀이 지나자 항생제를 투여한 생쥐의 폐 바이러스 숫자는 그렇지 않은 생쥐의 5배에 이르렀다. 연구팀은 항생제를 투여한 생쥐에게 건강한 생쥐의 대변을 이식하는 실험도 수행했다. 그 결과 인터페론 신호가 회복되고 바이러스 저항력도 다시 살아난 것으로 나타났다. 연구팀은 “장내 박테리아가 신체의 비면역 세포로 하여금 대비태세를 유지하도록 돕는다는 사실을 우리의 실험은 보여 준다”고 밝혔다. 장내 세균은 식품 알레르기를 치료하는 데도 희망을 주는 것으로 나타났다. 지난달 미국의 브리검 여성병원과 보스턴 어린이병원 연구팀이 ‘네이처 의학’에 발표한 논문을 보자. 이들은 음식 알레르기가 있는 2세 이하 유아 56명에게서 4~6개월 간격으로 대변 표본을 계속 채취했다. 이를 건강한 유아 98명의 대변과 비교한 결과 세균의 종류에 차이가 많은 것으로 나타났다. 연구팀은 이 표본들을 달걀에 알레르기를 쉽게 일으키도록 민감하게 만든 생쥐들의 장에 이식했다. 건강한 유아의 대변을 이식한 생쥐들은 알레르기 유아의 것을 받은 생쥐들보다 달걀에 알레르기를 덜 일으켰다. 이어 컴퓨터 모델을 통해 식품 알레르기가 있는 어린이와 그렇지 않은 어린이의 장내 세균 차이를 분석했다. 그 결과 연구팀은 식품 알레르기를 억제할 수 있는 두 종류의 세균 군집을 조합해 낼 수 있었다. 각각 클로스트리디움균이나 박테로이데테스균에 속하는 5, 6종의 박테리아로 구성됐다. 이들 군집을 투여한 생쥐는 달걀 알레르기가 사라진 것으로 나타났다. 다른 종류의 박테리아는 효과가 없었다. 조사 결과 치료용 박테리아 군집은 두 종류의 중요한 면역학적 경로에 작용하는 것으로 나타났다. 면역계를 조절하는 특정한 T세포를 자극한다. 이런 효과는 생쥐와 유아에게서 모두 발견됐다. 공저자 대부분은 청소년 식품 알레르기에 대한 임상시험을 준비 중인 회사(ConsortiaTX)의 창업자다.

학교성적, 취업문제, 승진문제, 건강 등 현대인은 태어나면서부터 스트레스에 둘러 싸여 산다고 할 정도로 주변 곳곳에 스트레스 요인들이 산적해 있다. 물론 ‘모든 것을 내려놓고 살아야 한다’라고 이야기하는 사람들이나 책들도 많지만 일반인들에게는 쉽지 않은 일이다. 이렇듯 생활 곳곳에서 발견되는 스트레스는 만성화돼 심각한 개인적, 사회적 문제를 야기시킨다. 암이나 우울증, 조현병 같은 각종 정신질환의 원인이 되기도 하고 싶할 경우 치명적인 퇴행성 뇌질환이나 뇌손상 위험을 높이는 것으로 알려져 있지만 스트레스와 뇌기능 손상 사이의 메커니즘이 정확히 알려져 있지 않다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 유성운 교수팀은 만성 스트레스로 인해 성체 해마신경줄기세포가 사멸되는 과정과 자가포식 사멸과정을 조절할 수 있는 방법을 찾아냈다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘오토파지’ 최신호(6월 24일자)에 실렸다. 기존 다수의 동물실험 연구에서도 스트레스를 겪는 동물은 새로운 신경세포를 생성하지 못하다는 사실은 알려져 왔다. 연구팀은 만성 스트레스로 인한 각종 뇌질환이 성체 해마신경줄기세포 사멸로 인해 성체 신경발생 감소가 나타나기 때문이라는 사실을 밝혀냈다. 성체 신경발생은 학습과 기억, 정서조절을 담당하는 해마 부위 신경줄기세포에서 가능한 것으로 퇴행성 뇌질환, 신경발달 질환과 관련이 깊은 것으로 알려져 있다. 자가포식 세포사멸은 세포가 세포 내부 물질을 자기 스스로 먹어치워 제거함으로써 자신을 보호하는 반응이다. 연구팀은 생쥐의 신경줄기세포와 유전자 조작 생쥐를 이용해 세포사멸 유전자 중 하나인 Atg7을 제거하면 신경줄기세포의 사멸이 방지되고 스트레스 증상에도 정상적인 뇌기능을 유지하는 것을 확인했다. 이와 함께 SGK3라는 유전자가 자가포식 세포사멸을 유도한다는 사실을 밝혀내고 이 유전자를 제거하면 신경줄기세포가 스트레스에도 줄어들거나 제거되지 않는다는 것을 입증했다. 유성운 DGIST 교수는 “이번 연구는 만성 스트레스로 의한 신경줄기세포의 자가포식 세포사멸 메커니즘을 명확하게 밝혀냈다는데 의미가 있다”라며 “추가적 연구를 통해 우울증, 치매 등 뇌신경질환 치료방법이나 치료제를 개발할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국의 과학자들이 인간 줄기세포를 이용한 쥐 실험에서 머리카락을 꾸준히 자연스럽게 자라게 하는 기술을 개발했다. 27일(현지시간) 미국 로스앤젤레스에서 열린 국제 줄기세포 연구학회(ISSCR)에서 미국 샌포드버넘프레비스(SBP)의학연구소 연구팀이 이 놀라운 기술을 발표해 메리트상을 받았다고 사이언스데일리와 텔레그래프 등 외신이 전했다. 보도에 따르면, 연구팀이 발표한 기술은 인간의 혈액 세포에서 추출한 인간유도만능줄기세포(hiPSC)로 만든 모유두 세포를 지지체(스캐폴드)를 사용해 쥐의 상피 세포와 결합한 뒤 쥐의 피부밑에 이식해 그 사이로 모발이 자라도록 한 것이다. 여기서 모유두 세포는 모발의 성장과 굵기 그리고 길이를 조절하는 모낭 속 세포다. 물론 이번 성과는 쥐 실험에서 나타난 것이지만, 앞으로 추가 연구를 통해 인간에게도 충분히 적용할 수 있어 기대감이 커지고 있다.이에 대해 연구를 이끈 알렉세이 테르스키흐 박사는 “hiPSC에서 유래한 모유두 세포의 무한한 원천을 이용한 덕분에 피부를 통해 성장하는 자연스러운 모발을 만드는 강력하고도 제어하기 쉬운 방법을 얻었다”면서 “이 기술은 세포에 기반을 둔 탈모 치료와 재생 의학 분야 발전에서도 중대한 돌파구가 될 것”이라고 말했다. 데르스키흐 박사는 2015년에도 생쥐의 피부밑에 줄기세포를 이식해 모발을 성공적으로 길러냈지만, 당시에는 성장을 전혀 제어하지 못했다. 하지만 이제 새롭게 개선한 기술 덕분에 모발을 얼마나 많이 그리고 어떤 방향으로 자라게 할지를 제어할 수 있다는 것이다. 특히 이 기술의 핵심 중 하나인 스캐폴드는 성형 수술에 쓰이는 녹는 실과 같은 성분을 가지고 3D 프린터로 만들기 때문에 이식 뒤 모낭이 제자리를 잡으면 녹아 없어진다. 이제 연구팀은 탈모 환자들을 대상으로 인간유도만능줄기세포에서 유래한 상피 세포와 모유두 세포를 결합하는 과정을 적용하기 위한 추가 연구를 진행할 계획이다. 이에 대해 연구에 의료 고문으로 참여했으며 ‘트리플 보드 의사’(3가지 전문의 자격증 보유)로 유명한 현지 성형외과 전문의 리처드 차푸 박사는 “모발 손실은 많은 사람의 삶에 커다란 영향을 준다”면서 “탈모로 고생하는 수백만 명의 삶을 개선할 수 있는 이 기술을 인간에게 적용할 수 있도록 발전시켜 나갈 것”이라고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

인간의 존엄할 권리를 빼앗아가는 노년의 질병 ‘치매’. 지난 3월 중앙치매센터가 발표한 통계에 따르면 지난해 기준 국내 65세 이상 치매환자는 70만 5437명으로 노인 10명 중 1명 꼴로 치매로 고생하고 있다. 고령화 사회가 되면서 치매환자는 더욱 늘어날 것으로 예상되지만 아직까지 치매를 근본적으로 치료할 수 있는 방법이나 약은 나오지 않고 있다. 국내 연구진이 최근 한의학적 방법으로 치매 증상을 완화시킴으로써 치료효과를 갖는다는 사실을 발표해 주목받고 있다. 특히 행동치료와 양방치료를 함께 병행할 경우 치료효과는 더욱 높아질 수 있을 것으로 기대되고 있다. 한국한의학연구원 임상의학부, 충남대 약대 공동연구팀이 한약 처방을 통해 알츠하이머 치매와 혈관성 치매 증상 완화에 효과가 있다는 사실을 확인했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 식품학 분야 국제학술지 ‘뉴트리언츠’와 약학 분야 국제학술지 ‘몰레큘스’에 각각 실렸다. 한의학에서 치매는 허(虛)와 실(實)로 나뉘 판단한다. 허증 치매는 뇌의 노화로 인해 발생하고 실증 치매는 몸 속 기의 흐름이 순조롭지 못해 수분대사 장애로 인해 나타나는 수독 등으로 갑자기 발생한다고 보는 것이다. 한의학계에서 알츠하이머 치매는 허증 치매, 혈관성 치매는 실증 치매와 연관성이 있는 것으로 보고 있다. 연구팀은 베타아밀로이드 응집체를 쥐의 뇌에 주입해 알츠하이머 치매를 유발시킨 뒤 두 그룹으로 나눠 한 그룹에는 허증 치매 처방약인 보중익기탕을 투여하고 나머지 그룹은 약물을 투여하지 않은 상태에서 미로시험과 수동회피시험을 실시했다. 수동회피시험은 생쥐가 특정 공간으로 이동하지 않는 행동 지연시간을 측정하는 기억력 측정법이다. 그 결과 미로시험에서는 보중익기탕을 처방받은 생쥐의 행동비율은 37% 정도 향상됐고, 수동회피시험에서 처방을 받지 않은 생쥐의 행동지연시간은 12초인데 반해 실험군은 220초까지 늘어난 것으로 확인됐다. 또 경동맥을 묶어 혈관성 치매를 유발시킨 생쥐도 두 그룹으로 나눠 한 그룹에는 황련해독탕을 투여하고 똑같은 실험을 실시했다. 그 결과 행동비율이 20% 이상 향상됐고 뇌 조직에 염증발생도 억제되는 것을 관찰할 수 있었다. 정수진 한의학연구원 박사는 “이번 연구는 치매 유형에 따라 서로 다른 한의학적 처방이 효과가 있음을 보여준 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난해 11월 말 허젠쿠이 중국 남방과기대 교수가 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 후천성면역결핍증(AIDS)에 걸리지 않도록 유전자 편집을 한 쌍둥이 아기가 태어나게 했다고 발표해 전 세계 과학계가 발칵 뒤집혔다. 이후 중국 과학계 내에서도 비판과 자성의 목소리가 터져나오는 한편 생명과학계에서는 인간의 존엄성을 침해하지 않는 연구 지침을 마련하기 위한 모임을 갖는 등 움직임이 있었다.유전자 편집 기술 연구가 위축되는 것 아니냐는 우려도 있었지만 유전자 가위를 이용한 난치병 치료와 유전자 가위 기술의 정확도를 높이기 위한 연구는 꾸준히 이어지고 있다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 13일자에는 생명과학자들의 주목할만한 연구 두 편이 한꺼번에 실렸다. 우선 중국과학원 선전고등기술연구원, 중산대, 남중국농업대, 미국 매사추세츠공과대(MIT), 매사추세츠종합병원, 하버드-MIT 브로드연구소 등 공동연구팀은 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 마카크 원숭이의 ‘Shank3’(섕크3) 유전자를 편집해 사람에게 나타나는 자폐증과 다른 신경발달장애와 관련된 증상을 그대로 재현하는데 성공했다. 자폐스펙트럼 장애는 소아 1000명당 1명꼴로 나타나는 발달장애로 타인과 상호관계가 형성되지 않고 정서적 유대감을 형성하기 어려운 것이 특징이다. 많은 연구자들이 자폐증을 치료할 수 있는 약물 개발에 나서고 있지만 모두 실패해 현재는 행동·심리 치료법이 유일하다. 자폐증 치료약물 개발에 나선 연구자들은 생쥐를 이용해 전임상실험을 했지만 생쥐와 사람의 신경학적 구조의 차이 때문에 치료제 개발로 이어지지 않았다. 이런 문제를 극복하고자 연구팀은 영장류를 이용해 치료제 개발의 단초를 마련하려고 시도했다.섕크3 유전자는 뇌의 선조체라는 부분에 위치해 있다. 선조체는 습관적 행동, 계획, 관계형성은 물론 자전거를 타거나 수영하는 법 같은 신체 기억을 형성하는데 도움을 주는 영역이다. 연구팀은 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 섕크3 유전자에 변이를 일으킨 마카크 원숭이 배아를 착상시킨 뒤 섕크3 유전자 변이를 가진 마카크 원숭이를 태어나게 했다. 이렇게 태어난 마카크 원숭이는 자폐스펙트럼 장애를 가진 사람과 같이 강박적이고 반복적인 행동을 했고 다른 원숭이들과 상호작용이 적게 나타나는 것을 관찰됐다. 연구팀은 이들 마카크 원숭이의 뇌를 자기공명영상(MRI)으로 촬영한 결과 뇌 신경세포와 선조체 등에서 기능적 연결성이 감소되는 등 자폐스펙트럼 장애를 가진 사람의 뇌 활동 패턴과 일치하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 자폐증 치료 후보 물질들을 투여해 약물 치료가 자폐스펙트럼 장애에 미치는 영향을 추가 연구할 계획이라고 밝혔다. 저후이후이 중국 선전고등기술연구원 교수는 “생물학 분야에서 생쥐 모델은 여전히 중요하지만 자폐증과 같은 신경장애 분야에서는 영장류를 이용한 실험모델이 더 효과적이라고 생각한다”며 “이번 연구는 자폐증의 신경생물학적 메커니즘에 대한 명확한 이해와 함께 효과적인 치료제나 유전자 치료법을 찾는데 도움이 될 것”이라고 말했다. 한편 미국 컬럼비아대 생화학·생물물리학과, 약리학과 공동연구팀은 크리스퍼-캐스 유전자 가위의 정확도를 높이고 오류 가능성을 낮출 수 있는 ‘인터그레이트(INTEGRATE)’라는 방법을 개발해 ‘네이처’ 13일자에 발표했다. 기존의 크리스퍼 유전자 가위는 가이드RNA가 원하는 유전자(DNA) 지점까지 찾아간 뒤 절단효소로 목표지점을 정확하게 잘라낸 뒤 이어붙이거나 새로운 유전자를 삽입하는 방식으로 유전자를 편집한다. 문제는 ‘잘라내고 이어붙이고 삽입하는’ 과정에서 오류가 발생할 가능성이 적지 않다는 것이다. 이 때문에 연구팀은 콜레라균에서 발견한 ‘점핑 유전자’를 이용해 가이드RNA가 원하는 위치까지 새로운 DNA를 끌고간 다음 바꾸고자 하는 DNA에 덮어씌우는 방식으로 유전자를 편집하는 ‘크리스퍼 유전자 접착제’ 기술이라고 설명하고 있다. 이 방식은 오류 발생 가능성을 기존 방식보다 획기적으로 낮춤으로써 유전자 치료나 작물 재배에 곧바로 적용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 체내 일산화질소를 없애 류머티스 관절염을 치료하는 방법이 개발됐다. 포스텍 화학과 연구팀은 체내 일산화질소만을 잡아내는 류머티스 관절염 치료제를 개발했다고 4일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 최신호에 실렸다. 일산화질소는 체내에서 국부적 조절인자나 신경전달물질로 작용한다. 혈중 산소농도가 떨어지면 혈관 벽 내피세포는 일산화질소를 만들어 내 근육을 이완시켜 혈관을 확장시킴으로써 산소가 원활하게 공급될 수 있도록 만들어 준다. 당초 심혈관 치료제로 개발됐다가 발기부전 치료제로 쓰이고 있는 비아그라의 경우는 체내 일산화질소 분해를 지연시켜 혈관 확장이 유지되도록 하기도 한다. 체내 일산화질소는 발생한지 몇 초 지나지 않아 금새 분해되지만 과다하게 생성되거나 분해되지 않을 경우 루푸스나 크론병, 류머티스 관절염 같은 염증성 질환을 유발시킨다. 연구팀은 2017년에도 일산화질소에 반응하는 매크로 하이드로젤을 개발한 바 있다. 이번에 연구팀은 아크릴아마이드와 일산화질소 가교제를 중합시킨 나노 하이드로젤을 만들었다. 이번에 개발한 나노 하이드로젤은 일산화질소를 직접 포집할 수 있다는 장점이 있다. 기존에 나온 일산화질소 억제 물질들은 유전자나 생체 효소에 직접 영향을 미치기 때문에 인슐린 저항성, 심혈관 이상 같은 부작용이 나타는 경우가 많았다. 연구팀은 류머티스 관절염을 유발시킨 생쥐를 대상으로 실험한 결과 현재 염증 억제제로 사용되고 있는 ‘덱사메타손’과 비교해서도 류머티스 관절염을 더 효과적으로 억제할 수 있다는 사실을 확인했다. 김원종 포스텍 화학과 교수는 “이번에 개발한 나노젤은 생체 내 일산화질소를 직접 포집한다는 차원에서 류머티스 관절염을 효과적으로 치료하고 기존 약제의 부작용을 줄인다”라며 “특히 류머티스 관절염 이외의 염증성 질환에도 광범위하게 적용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아침에는 깨어나고 밤이 되면 잠이 드는 것은 사람의 몸 속에 존재하는 생체시계 시스템 때문이다. 사람 뿐만 아니라 많은 동물들은 먹고 자는 시간, 번식기, 동면기 등의 활동이 주기적으로 나타나는데 이런 주기성이 나타나는 것도 생체시계 덕분이다. 2017년에는 이 같은 생체리듬과 체내 시계의 비밀을 분자수준에서 연구해 온 세 명의 미국 유전학자들에게 노벨 생리의학상이 돌아가기도 했다. 그런데 몸을 움직일 수 없을 정도로 피곤하고 힘든데도 막상 잠자리에 누웠는데 의외로 눈이 말똥말똥 잠이 들지 않아 곤란했던 경험이 한 두 번 정도 있을 것이다. 스페인과 미국 연구팀이 몸이 피곤하지만 잠이 오지 않는 원인을 밝혀내 주목받고 있다. 스페인 바르셀로나 과학기술연구원(BIST) 바이오의약연구소, 왕립 카를로스3세 심혈관연구소 발달및세포생물학부, 미국 캘리포니아 어바인대(UC어바인) 후생유전학및대사연구센터 공동연구팀은 사람의 24시간 일(日)주기 조절에 관여하는 생체시계가 뇌 뿐만 아니라 신체 다양한 부분에 존재한다는 것을 규명했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 세계적인 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 31일자에 두 편의 논문으로 발표됐다. 생체 시계는 뇌의 시상하부에서 관장하는 것으로 알려져 있지만 많은 연구자들은 신체에는 다양한 일주기 시계가 존재할 가능성이 있음을 의심해 왔다. 밤 늦게까지 TV나 스마트폰을 보면 생체시계가 교란돼 불면증을 유발시킬 수 있다는 것이 대표적이다. 그렇지만 여전히 많은 과학자들은 눈을 통해 들어온 자극이 뇌의 시상하부에 영향을 미쳐 생체시계가 교란되는 것으로 이해해 왔다.연구팀은 생쥐를 이용해 뇌의 시상하부에 있는 생체시계와 별도로 신체 여러 부분에 일주기 시스템이 따로 작동할 수 있다는 실험을 실시했다. 연구팀은 유전자를 조작해 생쥐의 24시간 일주기 시스템을 초기화 시킨 다음 빛을 이용해 피부, 간, 뇌의 생체시계를 다르게 활성화되도록 했다. 빛을 뇌 부위에만 쬐도록 하거나 뇌를 제외하고 피부나 간에만 빛을 조사하는 등의 방식으로 실험을 한 것이다. 그 결과 뇌의 시상하부에서 통제하는 24시간 일주기 시스템과 별도로 피부나 간 등 그 밖의 신체부위도 다른 형태의 일주기 시스템을 갖고 작동한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 생체리듬에 맞지 않는 다이어트나 운동, 수면 직전 TV나 스마트폰 시청은 생체 시계를 교란시킬 가능성이 크다고 우려를 표했다. 파올로 사손코르시 UC어바인 교수는 “이번 연구를 통해 생체내 각각의 일주기 리듬이 각종 질병과 노화과정에 영향을 미칠 수 있음을 확인했다”라며 “뇌 속 생체시계와 다른 생체 기관과의 생체시계가 정렬되지 않을 경우 불면증은 물론 우울증, 알레르기, 노화, 암을 비롯한 각종 건강문제를 유발시킬 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

봄이 짧아지기는 했지만 직장인이나 학생들은 점심 먹고 난 직후 이른바 춘곤증 때문에 졸음이 쏟아지는 것을 참기 쉽지 않다. 식곤증을 해결하기 위해서는 제철 야채 특히 새싹야채가 도움이 된다. 새싹야채는 각종 효소와 비타민, 아미노산 등이 풍부한 것으로 알려져 있다. 춘곤증 뿐만 아니라 항암효과가 우수한 브로콜리 싹이 뇌 속 화학물질의 불균형도 해결해줄 수 있다는 연구결과가 나와 주목받고 있다. 미국 존스홉킨스대 의대 연구진은 동물과 사람 대상 실험을 통해 브로콜리 새싹야채가 조현병(정신분열증) 환자의 뇌 속 화학 불균형을 조절해 증상을 완화하는데 도움이 된다는 연구결과를 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘JAMA 정신의학’, ‘분자신경정신과학’, 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNSA’ 등 최신호에 실렸다. 조현병은 사고, 감정, 지각, 행동 등에 문제가 발생해 환각, 망상, 무질서한 사고, 언어 장애 증상이 나타난다. 연구팀은 발병 2년이 지난 81명의 조현병 환자와 일반인 91명을 대상으로 뇌의 5개 영역을 자기공명분광기술(MRS)로 측정했다. MRS는 뇌 속 화학대사물질과 그 양을 확인할 수 있게 해주는 장치이다. 그 결과 조현병 환자들에게는 전뇌 피질 부분에서 신경전달물질인 글루탐산염 농도가 평균 4% 정도 낮다는 사실이 확인됐다. 글루탐산염은 뇌 세포들 사이에 신호를 전달해주는 역할을 해 우울증과 조현병과 밀접한 관계가 있는 뇌 속 물질로 알려져 있다. 연구팀은 쥐의 뇌 세포를 이용해 글루탐산염 농도를 조절할 수 있는지에 대한 실험을 실시했다. 이들이 실험에 사용한 물질은 브로콜리 새싹에 많은 설포라판이다. 설포라판은 새싹채소, 브로콜리, 양배추 등에 풍부한 물질로 암이나 심장질환, 당뇨를 막는데 도움이 되는 것으로도 알려져 있다. 생쥐실험 결과 설포라판이 뇌 속 비정상적인 글루탐산염 농도의 균형을 맞춰주는 것이 확인됐다. 이에 연구진은 9명의 건강한 성인남녀를 대상으로 100마이크로몰의 설포라판 캡슐을 하루 2알씩 일주일 동안 복용하도록 한 뒤 MRS로 5개 뇌 영역의 화학물질 조성을 확인했다. 그 결과 설포라판을 복용하면 뇌 속 평균 글루탐산염 수치가 약 30% 정도 증가한 것으로 나타났다. 연구팀은 설포라판이 부족한 뇌 신호전달물질을 보충해주는 것으로 확인됐지만 조현병 환자의 망상이나 환각 증상을 완화시킬 수 있는지에 대해서는 추가 연구가 필요하다고 밝혔다. 존스홉킨스대 의대 조현병연구센터를 총괄하고 있는 아키라 사와 교수(정신과 및 행동과학)는 “이번 연구결과에 따르면 브로콜리 새싹야채는 뇌 속 화학물질 균형을 이뤄 정신적 안정을 가져올 수 있을 뿐만 아니라 정신질환자의 경우는 항정신질환 약물의 복용량을 낮춰 약물 부작용을 줄일 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

단백질 보충제를 과하게 먹으면 체중이 늘고 기분이 나빠지며 심지어 기대수명이 줄일 수 있어 좋은 점보다 나쁜 점이 더 많을 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 호주 시드니대 찰스퍼킨스센터(CPC) 연구진이 장기간의 고단백 섭취나 특정 유형의 아미노산 섭취로 인한 지속적이거나 잠재적인 부작용이 있는지를 조사해 이런 결론에 이르렀다고 국제학술지 ‘네이처 메터볼리즘’(Nature Metabolism) 최신호(1일자)에 발표했다. 시드니대 생명·환경과학대학원 교수이기도 한 스티븐 심프슨 센터장과 연구원인 서맨사 솔런비트 박사가 이끄는 연구팀은 이번 연구에서 ‘분지사슬아미노산’(이하 BCAA)으로 불리는 특정 유형의 아미노산이 근육 형성에 큰 혜택을 줄 수 있지만, 과다 섭취하면 체중을 늘리고 기분을 나쁘게 하며 수명을 줄일 수 있는 부작용을 발견했다. BCAA는 근육량(근매스)을 키우는 데 매우 효과가 있다고 알려졌다. 하지만 연구진은 이렇게 키운 근육량은 나중에 큰 대가를 치를 수 있다고 말한다. 솔런비트 박사는 이번 연구에서 (신진)대사적인 건강(metabolic health)과 생식(reproduction), 식욕 그리고 노화 등 다양한 측면에 영향을 주는 이 영양소의 복잡한 역할을 조사했다.이에 대해 솔런비트 박사는 “단백질이 풍부하고 탄수화물이 적은 식단은 생식 기능에 이로운 것으로 나타났으나 이는 중년 후기의 건강에 해로운 영향을 미쳤을 뿐만 아니라 수명을 줄였다. 이번 연구는 아미노산의 균형이 중요하다는 것을 보여줬다”며 “아미노산 균형을 최상으로 유지할 수 있도록 단백질 공급원을 바꿔나가는 것이 가장 좋다”고 설명했다. 이 연구는 이 대학의 핵심연구시설인 시드니 이미징(Sydney Imaging)의 각종 장비를 사용해 실험쥐들에게 먹인 BCAA와 트립토판 등 필수 아미노산이 이들 쥐의 건강과 체지방, 체수분 등 신체조성비에 미치는 영향을 조사한 것이다. 스티븐 심프슨 교수는 “BCAA의 보충으로, 혈중 BCAA 수치가 높아지게 되는 데 이 성분은 뇌로 가는 트립토판과도 경쟁한다. 트립토판은 기분을 좋게하는 효과와 수면을 촉진하는 역할로 흔히 행복 화학물질로 불리는 세로토닌 호르몬의 유일한 전구물질이지만, 세로토닌은 그보다 더 많읂 역할을 하므로 거기에서 문제가 생기는 것”이라면서 “즉 BCAA는 뇌의 세로토닌 수치를 나췄고 이로 인해 BCAA는 식욕을 높이는 강력한 신호가 된다”고 말했다. 이어 “BCAA의 과다섭취로 인한 세로토닌의 감소는 우리 쥐들에게 엄청난 과식을 초래했고 엄청난 비만이 돼 수명이 단축됐다”고 덧붙였다. 연구팀은 이들 생쥐에게 평생 BCAA의 정상량(200%)과 표준량(100%), 그리고 절반(50%), 5분의 1(20%)를 먹였다. 그 결과 BCAA를 200% 먹은 쥐들은 음식섭취가 늘어 비만이 됐으며 수명이 단축됐다. 이에 대해 시드니대 생명환경과학대학원의 공인영양사이자 공중보건영양사인 로슬린 리베이로 박사는 다음과 같이 말하며 다양한 단백질을 섭취할 것을 권장했다. 첫째, 섬유질과 비타민, 미네랄이 풍부한 건강하고 균형잡힌 식단을 통해 다양한 필수 아미노산을 얻기 위해서는 단백질 공급원을 바꾸는 것이 중요하다. 둘째, BCAA는 단백질이 함유된 식품에 존재하는 필수 아미노산이며 붉은고기와 유제품이 가장 풍부한 공급원이 된다. 닭과 생선 그리고 달걀 역시 BCAA의 영양 공급원이다. 셋째, 채식주의자들은 콩과 렌즈콩, 견과류 그리고 콩 단백질로부터 BCAA를 얻을 수 있다. 트립토판이 풍부한 음식에는 씨앗과 견과류, 콩, 치즈, 닭, 칠면조 그리고 악어고기가 있다. 한편 BCAA는 류신과 이소류신 그리고 발린이라는 세 가지 필수 아미노산으로 이뤄져 있으며 붉은고기와 유제품에서 가장 흔히 발견된다. 가장 인기 있는 단백질 보충제 성분 중 하나인 유청단백질 역시 유제품 부산물로 만들어지므로, 높은 수준의 BCAA를 함유한다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

세월호 5주기를 맞아 개봉한 영화 ‘생일’을 본 사람들은 자신도 모르게 흐르는 눈물을 주체할 수 없었다고 입을 모은다. 그러나 진상규명을 요구하며 단식을 하고 있는 유가족들 앞에서 갖가지 음식을 사들고 가서 먹어댄 사람들이나 여전히 교통사고 운운하면서 유가족들의 아픔을 공감하지 못하는 사람들도 있다. “아프냐, 나도 아프다”라는 문장으로 대변될 수 있는 타인의 감정에 대한 공감능력이 이렇게 차이를 보이는 이유는 뭘까. 최근 과학자들이 타인의 감정과 고통에 공명하는 뇌신경을 발견해 주목받고 있다. 네덜란드 왕립신경과학연구소 소셜브레인실험실, 라이덴대 심리학연구소 인지심리학실험실, 암스테르담대 심리학과 공동연구팀은 타인의 고통을 관찰할 때 스스로 고통을 경험할 때와 똑같은 세포를 활성화시킨다는 것을 규명했다고 15일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 11일자에 실렸다. 뇌과학이 발달하면서 감정에 대한 이해도 깊어지고 있다. 그렇지만 다른 사람이 슬퍼하는 것을 볼 때 함께 슬프고 친구가 손가락을 베는 것을 보면 움찔하는 느낌을 갖는 공감능력은 여전히 미지의 부분이다. 특히 대부분의 정신질환이 감정이입이나 공감 능력이 부족 때문에 나타나거나 질환이 발생할 경우 감정결핍이 결과로 나타나기도 해 이 부분에 대한 이해는 필수적이다. 연구팀은 생쥐를 이용해 공감능력을 처음 실험했다. 연구팀은 생쥐들에게 전기충격이나 날카로운 물질로 찔러 고통을 느끼도록 하면서 다른 생쥐들이 그 장면을 지켜보도록 하면서 쥐의 뇌 움직임과 행동을 관찰했다. 그 결과 쥐들은 공포감을 느끼면 얼어붙는 경우가 많은데 다른 생쥐의 고통스러움을 지켜본 생쥐들이 얼어붙는 모습이 관찰됐다. 가장 늦게 진화한 뇌 부위이자 감정을 관장하는 신피질 영역이 활성화되는 것을 확인했다. 다른 쥐가 고통스러워하는 것을 보면 신피질 부분의 뉴런이 활발히 움직인다는 것이다.연구팀은 약물을 주입해 신피질의 뉴런 활동을 억제한 뒤 똑같은 실험을 했다. 그러나 약물을 주입받은 생쥐는 타인의 고통을 보면서도 전혀 반응하지 않는 것이 확인됐다. 연구팀은 자신의 고통을 느끼고 타인의 고통을 볼 때 활성화되는 뉴런을 ‘공감 거울 뉴런’이라고 명명했다. 쥐의 뇌는 피질구조나 뉴런 형태가 인간의 뇌와 매우 유사해 쥐에게서 나타난 부분은 사람에게서도 똑같이 나타날 것이라고 연구팀은 설명했다. 크리스티앙 케이저스 왕립신경과학연구소 교수는 “이번에 발견한 공감 거울뉴런은 지금까지 해석되지 않았던 불가사의한 정신장애에 대해 어느 정도 설명해줄 뿐만 아니라 우리 진화와 깊이 관계가 있음을 보여준다”라며 “쥐 같은 동물들에게도 공감이라는 근본적 감정이 있는데 사람에게서는 왜 나타나지 않는 경우가 있는지에 대한 추가 연구를 진행할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

특정 기생충이 몸 속에서 체중 감량 효과를 일으킨다는 사실이 세계 최초로 규명됐다고 일본 언론이 보도했다. 조모신문(군마현 기반 지역신문)은 10일 “군마대·국립감염증연구소 합동 연구팀이 체내에 특정 기생충이 서식하면 지방 연소가 촉진돼 살이 빠지기 쉬운 체질로 바뀐다는 사실을 처음으로 규명했다”고 전했다.조모신문은 “기생충에 의한 다이어트 효과는 그동안 속설로는 전해져 왔으나 과학적 근거는 분명치 않았다”며 “앞으로 추가적인 연구를 통해 새로운 다이어트 보조제 등 개발이 가능해졌다”고 설명했다. 이번 연구성과는 미국의 과학잡지 ‘인펙션 앤드 이뮤니티’(감염과 면역) 전자판에 게재됐다. 연구팀은 먹이를 많이 줘서 일부러 살을 찌운 쥐들을 이용해 4주간 장내 기생충 감염 실험을 했다. 그 결과 기생충에 감염된 쥐들은 체중 증가가 억제돼 감염되지 않은 대조군 쥐들에 비해 평균 20% 정도 가벼웠다. 혈중 중성지방 수치도 낮았다. 실험군과 대조군 모두 먹이 섭취량이나 건강상태에 차이가 없었다는 점에서 에너지 대사량의 차이 때문으로 분석됐다. 연구팀은 “기생충이 생쥐의 장내에 사는 특정 세균을 증가시키는 것으로 확인됐다”며 “이 세균의 작용으로 지방세포 내에 에너지 대사를 높이는 유전자가 많이 발현된 것으로 나타났다”고 설명했다. 연구를 주도한 군마대 대학원 시모카와 지카코 준교수는 “어떤 물질이 작용해 기생충의 숙주에 체중감량을 발생시키는 지를 앞으로 확인해 나아갈 계획”이라면서 “이를 통해 사람의 다이어트 보조제나 약품으로 실용화가 가능할 것”이라고 말했다. 도쿄 김태균 특파원 windsea@seoul.co.kr

경쾌한 소리를 내며 입안에서 부서지는 짭짤한 감자칩은 한 번 손대면 멈출 수 없게 만든다. 설탕과 함께 사람들을 매혹시키는 마성의 맛을 갖고 있는 소금은 신체기능 유지에 중요한 역할을 하지만 많이 섭취하면 심혈관질환은 물론 인지장애까지 유발시킬 수 있다. 이 때문에 싱겁게 먹으려고 하지만 쉽지 않다. 과연 우리를 짠맛에 길들이게 하는 것은 뭘까. 미국 캘리포니아공과대(칼텍) 생물학·생명공학부, 터프츠대 의대 신경과학과 공동연구팀이 소금의 짭짤한 맛을 자꾸 찾도록 만드는 신경회로를 발견했다고 밝혔다. 한국인 과학자인 이상준 칼텍 연구원이 제1저자로 참여해 주도한 이번 연구는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 28일자에 실렸다. 인체에서 나트륨이 부족해지면 뇌는 나트륨 소비 촉진 신호를 보내는데 지금까지는 소금 섭취와 관련된 신호 메커니즘이 완전히 파악되지는 못했다. 연구팀은 광유전학 기술의 하나인 ‘칼슘이미징’을 이용해 동물실험을 한 결과 생쥐의 후뇌 부위에서 나트륨 섭취를 조절하는 ‘염분섭취 뉴런’이라는 신경세포를 발견했다. 후뇌는 척수 쪽에 가까운 뇌의 뒤쪽 부분이다. 연구팀은 생쥐가 소금물을 마시면 염분섭취 뉴런의 신호가 점점 줄어들면서 소금물 마시는 것을 멈춘다는 사실을 확인했다. 그렇지만 충분히 소금물을 마신 뒤에도 염분섭취 뉴런을 인 위적으로 자극할 경우 소금물이나 소금덩어리를 계속 찾아는다는 것도 발견했다. 반면 소금물을 위에 직접 주입할 경우에는 염분섭취 뉴런 신호에 영향을 미치지 못한다는 것도 관찰됐다. 이는 소금 섭취를 조절하는데 핵심은 위가 아닌 혀의 미각세포에 있음을 보여준 것이라고 연구팀은 설명했다. 오카 유키 칼텍 교수는 “이번 연구결과는 소금의 맛만으로도 염분섭취 뉴런의 활동을 제어할 수 있음을 보여주고 있다”며 “짠맛을 느끼게 하는 미각만 자극하는 방법을 찾는다면 건강상 소금 섭취를 줄여야 하는 사람들에게도 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

어릴 적 누구나 한 번은 들었던 한국 고전 ‘심청전’ 마지막 장면에는 앞을 못보는 심봉사가 죽은 줄만 알았던 딸 심청의 목소리를 듣고 깜짝 놀라 앞을 보게 된다는 이야기가 나온다. 과학자들은 심봉사가 눈을 뜰 수 있었던 것은 심리적 요인으로 인해 앞을 보지 못했기 때문에 가능한 것이라고 분석하기도 한다. 실제 망막 이상 등 다양한 생물학적, 신체적 요인으로 앞을 보는 사람이 갑자기 정상으로 돌아오기는 쉽지 않은 일이다. 그런데 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 분자세포생물학과, 로렌스버클리 미국립연구소, 오레곤대 의대, 코넬대 의대, 스위스 취리히연방공과대(ETH Zurich) 생명공학과 공동연구팀이 망막 이상으로 앞을 보지 못하는 생쥐에게 광수용체 유전자를 삽입한 결과 시력을 되찾았다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 16일자에 실렸다. 전세계 55세 이상 성인남녀 10명 중 1명꼴인 약 1억 7000만명이 노인성 황반변성 현상을 앓고 있으며 170만명 정도는 40세를 전후해 시력을 잃을 수 있는 유전병인 망막색소변성증에 시달리고 있다. 특히 망막색소변성증에 대해서는 현재로서는 마땅한 치료방법이 없다. 안경 형태의 인공망막 기술이 있지만 사용이 불편할 뿐만 아니라 시력 확보에는 도움이 되지 않고 장비 자체의 비용이 비싸다. 유전적 치료법들도 시도되고 있지만 망막색소변성증의 원인이 되는 유전적 돌연변이만도 250개 이상이 되기 때문에 쉽지 않다.이런 돌연변이 유전자가 망막의 광수용체 세포를 공격해 빛을 받아들일 수 없게 만드는 것이다. 시력을 완전히 잃더라도 10% 정도의 망막과 망막신경절 세포 일부가 남는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 이번에 생쥐실험을 통해 시각정보를 받아 뇌로 전달하는 신경세포인 망막 신경절세포 90%를 회복시키는데 성공한 것이다. 연구팀은 동물의 생체에 영향을 미치지 않는 무해한 바이러스(아데노 관련 바이러스)에 생명공학적으로 변형시킨 녹색광 수용체를 실어 생쥐에게 주입했다. 그 결과 한 달 뒤 생쥐들은 일반 생쥐와 마찬가지로 장애물을 아무런 문제 없이 통과하고 빛 자극에도 반응하는 것이 확인됐다. 연구팀은 일단 사람에게도 이 같은 치료법이 적용될 수 있는지를 확인하기 위해 추가 연구를 진행 중이다. 에우드 이사코프 UC버클리대 교수는 “이번 기술이 사람에게도 적용가능하다는 결론이 나온다면 망막색소변성증의 진행을 멈추거나 늦출 수 있을 것”이라며 “시력을 잃어 빛에 대한 민감성이 떨어진 사람이 시력을 회복했을 때 나타날 수 있는 현상에 대해서도 추가 연구가 필요하다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영화 속 전투장면에서 군인들이 깜깜한 야간 작전을 수행하기 위해 특수 장비를 착용하는 모습을 흔히 볼 수 있다. 바로 야간투시경이다. 야간투시경은 밤에도 존재하는 적은 양의 빛을 광전자 방출효과로 증폭시키거나 사람이나 동물처럼 열을 발산하는 물체에서 나오는 적외선을 가시광선으로 전환시켜 볼 수 있게 해주는 장치이다. 특히 적외선 투시경은 가시광선의 바깥쪽, 사람의 눈으로는 감지되지 않는 빛을 이용하기 위한 것이다. 그런데 최근 과학자들이 적외선을 감지할 수 있는 시력을 가진 슈퍼생쥐를 개발해 주목받고 있다. 눈에 적외선 투시경을 장착시킨 것과 같은 원리이다. 중국 허베이 중국과학기술대 의학 및 생명과학부, 미국 매사추세츠대 의대 생화학 및 분자약리학과 공동연구팀은 적외선을 가시광선 파장으로 전환시킬 수 있는 나노입자를 생쥐의 눈에 이식해 적외선을 볼 수 있게 하는데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 3월 1일자에 실렸다. 과학자들은 시각에 문제가 있는 사람들에게도 이 기술을 적용할 수 있을 것인지에 대해 관심을 갖고 있다. 열선이라고도 불리는 적외선은 가시광선의 붉은색보다 더 바깥쪽에 있는 전자기파로 700㎚(나노미터)~1㎜의 파장을 갖고 있는데 사람을 비롯한 대부분의 포유류는 적외선을 볼 수 없다. 연구팀은 980㎚ 파장의 적외선 광자를 흡수해 포유류의 눈이 인식할 수 있는 535㎚ 파장의 녹색광으로 전환해 방출할 수 있는 나노입자를 개발했다. 연구팀은 이 나노입자를 눈의 광수용체와 결합할 수 있는 단백질에 부착시킨 뒤 생쥐의 눈에 주입했다. 그 결과 나노입자는 생쥐의 광수용체와 성공적으로 결합됐으며 나노입자가 주입된 생쥐에게 적외선을 쬐어주자 뇌의 시각처리 영역이 활성화되는 것을 연구진은 관찰했다. 연구팀은 나노입자가 주입된 생쥐와 일반 생쥐를 대상으로 어두운 상자와 적외선이 비치는 상자 중 한 곳에 들어가도록 하는 실험을 했다. 야행성인 생쥐는 일반적으로 어두운 상자를 찾아간다. 일반 생쥐는 적외선을 볼 수가 없기 때문에 적외선의 조사여부와 상관없이 아무데나 무작위로 들어가는 반면 나노입자 주입 생쥐는 어두운 상자만 찾아가는 것을 확인했다. 적외선이 조사되는 상자는 밝게 보이기 때문이다. 연구진은 생쥐들을 물 속 미로에 넣고 통로를 찾아가도록 하는 실험을 실시했다. 미로에는 두 개의 출구가 있는데 그 중 하나만 제대로된 출구였는데 일반 생쥐는 제대로 된 통로에 가시광선을 비출 때만 찾아갔는데 나노입자 주입 생쥐는 적외선으로 알려줘도 쉽게 찾아가는 모습을 보였다. 티엔 쉐(Tian Xue) 중국과기대 교수는 “눈에 보이지 않는 빛을 비췄는데도 생쥐가 안전한 통로를 정확하게 선택하는 모습을 보면서 소름이 돋는 느낌”이었다며 “이번에 개발한 기술은 군사안보분야에 활용할 수 있을 것으로 보이지만 실제로 사람의 시력을 향상시킬 수 있는지에 대해서는 추가 연구가 필요하다”고 말했다. 그러나 영국 런던대 시각신경학자인 글렌 제프리 교수는 “사람의 시각 시스템은 수 백만년 동안 특정 부분에 민감하게 진화해온 만큼 망막이 적외선을 보는데 익숙치 않을 것”이라며 “기술 자체는 인상적이지만 이 기술을 사람에게 직접 적용하면 지나치게 밝고 선명하게 보이며 이미지가 압도적으로 인식될 수 있어 뇌에서 처리하기 쉽지 않을 것으로 본다”고 지적했다. 더군다나 이번에 활용된 나노입자는 중금속을 포함하고 있어서 중금속이 포함된 나노입자를 인간에게 사용하는 것은 사실상 불가능할 것이라고 과학자들은 지적했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

류머티스 관절염, 패혈증, 루푸스, 아토피성 피부염, 천식…. 이것들은 우리 몸을 보호해야 할 면역시스템이 스스로를 공격하면서 염증을 유발하면서 나타나는 질병이다. 자가면역질환은 면역기능의 오작동으로 관절이나 피부, 근육, 심장 등 인체 모든 부위에서 나타날 수 있는 질병으로 종류가 셀 수 없을 정도로 다양하다. 문제는 자가면역질환을 일으키는 원인으로 유전적 요인, 환경적 요인 등이 복합적으로 작용하기 때문이라고 보고 있지만 면역체계 오작동 원인에 대해서는 아직 명확하게 밝혀내지 못하고 있다. 국내 연구진이 자가면역질환이 발생하는 원인 중 하나로 ‘방관자T세포’ 역할을 밝혀냈다. 한양대 생명과학과 최제민 교수팀은 체내에 병원균이 침입했을 때 반응하지 않는 면역세포인 ‘방관자 T세포’가 자가면역질환의 핵심 원인이라는 사실을 규명했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 실렸다.우리 몸 속에는 10억~100억개 가량의 T세포 클론이 있다. 병원균이 침투했을 때 T세포는 병원균을 몰아내기 위해 반응하지만 항원 특이적으로 반응하는 T세포를 제외한 나머지 대부분은 면역세포에 적극적으로 참여하지 않는 것으로 알려져 있다. 이렇게 항원에 반응하지 않는 T세포를 ‘방관자T세포’라고 한다. 연구팀은 뇌, 척수, 시신경을 포함한 중추신경계에 발생하는 만성 신경면역계질환인 다발성경화증을 유발시킨 생쥐를 이용해 실험한 결과 인터루킨-1베타, 인터루킨-23이라는 신호물질에 의해 방관자T세포가 활성화된다는 사실을 발견했다. 이렇게 활성화된 방관자T세포는 척수 조직으로 이동해 또 다른 신호물질을 분비해 중추신경계 손상을 일으키고 다발성 경화증의 발병과 진행에 관여한다는 설명이다.이름과 달리 방관자T세포는 면역반응을 방관하는 것이 아니라 오히려 자신의 몸을 공격하는 자가면역반응에 적극 참여한다는 것이다. 최제민 교수는 “이번 연구는 항원반응에 관련이 없는 것으로 알려졌던 방관자T세포의 자가면역질환에서의 역할과 메커니즘을 새롭게 밝혀냈다는데 큰 의미가 있다”며 “방관자T세포 기능 조절을 통한 새로운 개념의 자가면역질환 치료제 개발에 도움이 될 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

성기능 개선치료제로 잘 알려진 ‘비아그라’는 심혈관질환 치료제를 개발하던 중 발견된 일종의 부작용 때문에 탄생한 약이다. 신약개발 과정에서는 이렇듯 원래 개발목적과는 전혀 다른 약물이 개발되는 경우가 잦다. 국내 연구진이 고지혈증 치료제가 암치료에도 도움을 준다는 사실을 밝혀내 주목받고 있다. 한국원자력의학원 김진수 박사팀은 고지혈증 치료제를 항암제와 병행 사용할 경우 항암치료 중 나타나는 대표적인 부작용 중 하나인 인지기능 저하를 막을 수 있을 뿐만 아니라 암 치료효과도 높일 수 있다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘임상의학’ 11일자에 실렸다. 고지혈증 치료제는 나쁜 콜레스테롤이라고 불리는 체내 LDL 수치를 낮춰주는 역할을 한다. LDL을 낮춰 심혈관계 질환을 예방하는 효과도 입증됐다. 이번 연구는 콜레스테롤 축적이 직접적 원인이 되는 심혈관계 질환 이외의 질병에도 도움이 된다는 사실을 밝혀낸 것이다. 연구팀은 암을 유발시킨 생쥐에게 암 표적치료제인 ‘트라스투주맙’과 고지혈증 치료제인 ‘아토르바스타틴’을 투약한 뒤에 양전자방출단층촬영(PET-CT)과 자기공명영상(MRI)를 촬영해 뇌 전두엽의 포도당 대사와 암 조직 변화를 관찰했다. 그 결과 트라스투주맙만 투여했을 때보다 아토르바스타틴을 동시에 투여한 생쥐의 뇌 포도당 대사와 부피가 정상수준을 유지하는 것으로 나타났다. 실제 쥐의 기억력 측정 행동실험에서도 암 표적치료제와 고지혈증 치료제를 동시에 투여했을 때 일반 생쥐와 똑같은 수준의 기억력을 유지하는 것으로 나타났다. 이와 함께 아토르바스타틴을 표적치료제와 함께 투여했을 때 항암제가 암 조직에 더 깊숙이 침투해 항암제만 썼을 때보다 종양크기가 36% 정도 더 줄어드는 효과가 나타난 것을 연구진은 발견했다. 김진수 박사는 “이번 연구결과는 항암제와 함께 고지혈증 치료제를 병용할 경우 암 치료효과와 함께 부작용을 줄일 수 있다는 사실을 밝혀낸 것”이라며 “현재 원자력의학원에서 연구 중인 알파입자 표지 방사성의약품을 함께 이용한다면 난치성 암을 훨씬 더 효과적으로 치료할 수 있게 될 것으로 기대된다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr