2016년 세계 과학계는 연초부터 숨가쁘게 움직였다. 2월 말 아인슈타인이 상대성 이론을 발표하면서 예측했던 중력파의 존재가 발견됐다는 소식을 시작으로 3월에는 인공지능 알파고와 바둑천재 이세돌 9단의 대결, 하반기에는 지구와 가장 가까운 거리에 있는 골디락스 행성 ‘프록시마b’의 발견 등이 대표적이다. 국내 과학계는 한국과학기술연구원(KIST) 설립 50주년을 맞아 ‘대한민국 과학기술 50주년’이라는 모토로 다채로운 과학기술 관련 행사를 열었음에도 불구하고 하반기 복잡한 정국 상황 때문에 기억에 남는 행사는 없다. 그렇지만 ‘음지에서 양지를 지향한다’는 어느 기관처럼 항상 그렇듯이 연구자들은 사회의 스포트라이트와 상관없이 지금 이시간에도 묵묵히 연구현장을 지키고 있다. 올해 국내 과학계에서 선보일 새로운 연구성과는 무엇들이 있을까. ● “숨만 쉬어봐, 어떤 질병인지 알려줄께” 질병진단 정밀호흡센서 등장 현재 천식이나 만성 폐쇄성 폐질환(COPD), 폐암, 폐결핵 등을 진단하기 위해서는 혈액을 채취하거나 조직 검사, 컴퓨터 단층촬영(CT) 같은 영상 진단 등 을 거쳐야 하기 때문에 환자는 시간 및 비용 부담이 크다. 음주측정기처럼 간단하게 숨쉬는 것만으로도 각종 질환여부를 진단할 수 있다면 얼마나 편할까. 실제로 사람이 숨을 쉬면서 내뱉는 호흡 속에는 다양한 휘발성 유기화합물 가스들이 포함돼 있는데 이 중 일부는 질병과 밀접한 연관성이 있다. 예를 들어 아세톤은 당뇨, 톨루엔은 폐암, 황화수소는 구취 등과 연관돼 있다. 현재도 호흡 속 가스를 분석하는 장비가 있지만 크기가 커서 휴대가 불가능하기 때문에 의료기관에서만 사용할 수 있으며 혈액검사에 비해 정확도도 떨어진다는 단점이 있다. 올해 안에 국내 연구진이 호흡만으로도 각종 질병을 진단할 수 있는 초소형 센서가 등장할 예정이다. 이 센서는 음주측정기처럼 가벼울 뿐만 아니라 혈액 검사만큼 정확하다. 이 센서는 기체분자 1000만개 중 1개를 인식하는 ppb 수준의 유기 화합물 가스를 검출할 수 있다. 나노 촉매를 이용하기 때문에 휴대가 편리한 것은 물론 무선통신 시스템과 연결해 스마트폰과 연동돼 원격진료에도 활용할 수 있다. 원격진료와 관련해 멀리 떨어진 환자의 초음파 영상 진단과 검진이 가능한 이동식 소형 경량 의료용 로봇도 올해 등장한다. 의료기관이 멀리 떨어져 있는 산간이나 도서벽지에서 환자가 발생했을 경우 인터넷으로 연결해 초음파 영상을 촬영하고 기계 손으로 진료를 할 수 있는 일종의 의사 ’아바타 로봇’인 셈이다. 이 로봇에는 ‘햅틱 인터페이스 기술’이 적용돼 의사가 로봇과 인터넷으로 연결돼 로봇팔로 환자를 맥진했을 경우 환자를 누르거나 만지는 힘을 멀리서도 정밀하게 느껴질 수 있다. 이 때문에 오지에 있는 환자를 간단하게 진료하거나 만성질환자 관리에 도움을 줄 것으로 기대된다. 최근 미용 목적으로 무분별하게 시행되고 있어서 문제가 되고 있지만 악안면 성형수술은 윗턱과 아래턱의 기형 때문에 치아가 맞지 않아 얼굴 모양의 변형에 문제가 있는 이들을 대상으로 수행되는 외과수술이다. 특히 턱 신경과 관련돼 있기 때문에 정밀하고 복잡한 수술로 알려져 있다. 치아 임플란트 수술도 최근 많이 시행되고 있지만 자칫 치아신경을 건드려 안면마비가 생기는 경우도 종종 생긴다. 이들 수술 뿐만 아니라 두개골 함몰 재건수술 같이 근육과 신경이 복잡하게 지나가는 수술은 사전 준비가 복잡하고 어렵다. 이 때문에 3차원(3D) 환자맞춤형 모델링 영상기술을 이용해 환자의 정밀한 입체영상을 만들어 수술부위를 사전에 정확하게 파악한 뒤 수술에서 필요한 사항과 수술시 발생할 수 있는 상황을 사전에 파악할 수 있는 수술계획 소프트웨어가 올해 등장해 복잡한 수술의 성공률이 한층 높아질 것으로 예상된다. ●더 정확한 내비게이션…백색소음으로 잡는 층간소음 우리나라 인구의 65%, 대도시 인구의 80% 이상이 아파트나 연립주택 같은 공동주택에 거주하고 있다. 이 때문에 최근 가장 큰 사회적 문제가 되고 있는 것은 다름 아닌 ’층간소음’. 특히 요즘처럼 실내 활동이 많은 겨울철에는 층간소음 피해가 급증하고 있다. 심할 경우 이웃간 살인사건까지 벌어질 정도로 심각하다. 층간 소음의 50~60%는 아이들이 뛰거나 어른들이 걷는 것처럼 일상생활에서 발생하는 어쩔 수 없는 소음이 대부분이다. 층간소음을 줄이기 위해서는 건물 설계단계부터 저감기술을 적용하고 거실에 카펫처럼 흡음제를 깔아주는 것이 방법이 될 수 있지만 층간소음을 완전히 줄일 수는 없는 것이 사실이다. 이 때문에 국내 연구진은 사물인터넷(IoT)와 빅데이터 기술을 활용해 층간소음 문제를 해결할 수 있는 방안을 연구하고 있다. 소음별 크기와 지속시간, 거주자의 연령과 연령에 따라 싫어하는 소리, 소리의 주파수를 분석해 특정 주파수를 이용해 윗층에서 발생하는 소음을 중화시키는 방식이다. 이렇게 될 경우 굳이 윗층과 아래층 사이에 소리를 막는 두꺼운 마감재를 넣을 필요가 없게 돼 공사 비용도 줄이고 손쉽게 층간소음을 없앨 수 있을 것으로 예상된다. 자동차 운전자에게 필수품이 된 내비게이션의 정확도를 높이는 기술도 올해 등장한다. 현재 내비게이션 GPS 오차범위는 10m 정도 되지만 이를 70㎝ 이내로 줄이는 초정밀 GPS 위성보정 시스템이 그것이다. 현재와 같은 오차범위를 가진 시스템에서는 교차로가 복잡하게 엉켜이는 도심이나 고속도로의 진출입로가 여러 개인 곳은 헷갈려 원하는 곳이 아닌 전혀 다른 장소로 빠져나가게 돼 난감할 때가 간혹 있다. 그러나 초정밀 GPS 보정시스템은 2만2000㎞ 상공에 있는 위성이 내려보내는 위치정보 신호를 국내 7개 기지국에서 받아 중앙처리국에 보낸 뒤 보정값을 계산해 다시 위성에 쏘아올리고 내려받는 방식이다. 7개 기지국에서 받은 정보를 보정해 다시 받기 때문에 GPS 정보의 정확도는 그만큼 더 높아지게 된다. 초정밀 GPS는 일반 차량이나 항공기의 내비게이션 뿐만 아니라 자율주행차, 드론 등 무인이동체를 활용하는데 있어서 반드시 필요한 시스템이다. 이 기술이 상용화되는 2020년경이 되면 내비게이션 때문에 잘못된 길을 들어설 일은 없을 것으로 보인다. ●김치유산균으로 아토피 잡고, 슈퍼컴으로 작황 예측 영유아와 어린이들에게서 주로 나타나는 심한 가려움증을 유발하는 만성적 염증성 피부질환인 아토피 피부염은 부모들의 고민꺼리다. 환경오염, 식품첨가물, 집먼지와 진드기 등이 원인으로 알려져 있지만 정확한 발병원인이 알려지지 않은 상태다. 김치가 아토피 피부염에 효과가 있다는 이야기는 이전에도 많이 있었지만 아토피를 앓는 연령대가 대부분 김치 먹기를 어려워하는 영유아들이다. 이 때문에 김치에서 유용한 유산균만 추출해 알약 형태로 만들거나 가루형태로 만들어 우유나 물에 타먹기 좋게 만들 필요가 있었다. 최근 개발이 완료된 김치 유산균 ‘와이셀라 시바리아 WIKIM28’이 바로 그것이다. 이번에 개발한 WIKIM28은 아토피 피부염을 유발시킨 동물을 이용한 실험에서 아토피 피부염과 관련한 가려움과 붓기 등 증상을 40% 정도 줄일 뿐만 아니라 아토피 피부염을 일으키는 것으로 알려진 혈중 면역글로불린E(IgE) 생성을 절반 가까이 억제하는 것으로 나타났다. 최근 연구진이 민간기업과 기술이전 협상을 벌이고 있는 만큼 조만간 제품으로 선보일 수 있을 것으로 예상된다. 전 세계 식량전쟁에 대비한 연구도 올해 가시적인 성과가 나올 것으로 보인다. 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 식량 작물의 미래 생산성을 세계에서 가장 높은 정확도로 예측하는 기술이다. 전국 농경지를 가로 세로 각각 30m 단위로 쪼개 여기서 생산되는 작물의 생산성과 작황을 예측하려는 것. 이를 위해 과학자들은 2000년부터 2080년까지 20년 간격으로 예측을 하는 것을 목표로 기후변화 시나리오, 연도별 변동성, 작물별 특성, 농지의 특성 등 수많은 변수를 계산하기 위해 서버 640대 분량, 중앙처리장치(CPU) 3840개로 구성된 슈퍼컴퓨터를 사용하고 있다. 일반 컴퓨터를 사용할 경우 총 830만 시간, 약 947년이 걸리는 대규모 계산에 해당한다. 이번 예측기술이 완성되면 기후변화 시나리오에 따른 농업 생태계 변화와 미래 주요 식량작물 생산성을 예측해 국내 작물 수급 정책에 반영할 수 있을 것이다. 이 뿐만 아니라 아프리카나 동남아시아 같이 식량안보 위기 국가를 대상으로 식량생산 예측정보를 제공해 식량원조 정책수립에도 도움을 줄 수 있을 것으로 예상된다. ●영상인식 AI “범인 꼼짝마” 지난해 초 이세돌 9단과 구글 딥마인드의 알파고 대국 이후 인공지능(AI)에 대한 관심이 높아지고 있다. 더군다나 AI와 빅데이터가 ‘4차 산업혁명’의 핵심으로 주목받으면서 기업들도 연구에 적극 나서고 있는 형세다. 국내에서는 사람의 말을 그대로 인식할 수 있는 AI ‘엑소브레인’이 대표적이다. 엑소브레인은 지난해 11월 국내 퀴즈왕들과 장학퀴즈 대결을 펼쳐 압도적 승리를 거두기도 했다. 여기에 최근에는 CCTV 동영상 속 대상을 분석해 추적할 수 있는 시각인식 AI ‘딥뷰’(DeepView)도 조만간 등장할 계획이다. 엑소브레인과 함께 토종 AI인 딥뷰는 CCTV 동영상 속 인물이나 차량을 파악한 뒤 다른 동영상 속에 나타나는 대상이 같은 사람이나 물체임을 인식하는 방식이다. 이전에는 CCTV를 이용해 건물 칩입자나 뺑소니 차량을 찾기 위해서는 동영상을 일일이 돌려보면서 사람이 직접 조사해야 하지만 딥뷰 기술을 활용하면 순식간에 원하는 정보를 찾을 수 있게 된다. 이 밖에도 세계적인 과학저널 ‘네이처’와 ‘사이언스’에서 지난해 미국 대선을 앞두고 차기 대통령이 반드시 알아야할 과학 이슈 중 하나로 꼽힌 유전자 가위 기술 역시 올해 우리가 주목해야 할 연구 중 하나로 예상된다. 최신 유전자 가위기술로 주목받고 있는 ‘크리스퍼 유전자 가위’를 이용해 유전 질환 뿐만 아니라 비유전성 질환 치료 가능성에 국내 연구진이 본격 나설 예정이다. 실제로 생쥐를 이용해 노인성 황반변성 질환을 유전자 가위를 이용해 치료하는 것에 성공하기도 했다. 과학자들은 VEGF라는 성장인자가 망막에 과도하게 증가하면서 노인성 황반변성이 나타난다는 것을 밝혀내고 유전자가위를 주입해 VEGF 유전자 일부를 제거해 치료하는데 성공한 것이다. 이번 연구가 성공할 경우 다양한 유전성 난치병 치료 뿐만 아니라 비유전성 난치병 치료도 가능해질 것으로 예상된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

새해가 되면 많은 사람들이 ‘담배를 끊겠다’ ‘술을 줄이겠다’ 같은 다양한 결심을 하지만 사흘 이상 지속되는 경우가 거의 없다. 특히 ‘다이어트에 성공하겠다’는 결심처럼 지키기 어려운 새해 결심은 없는 것 같다. 살집이 있는 사람들은 몸을 움직이는 것을 꺼리는 경향이 강하기 때문에 이런 결심을 지키기는 더 어려워 보이는 것이 사실이다. 이 때문에 ‘뚱뚱한 사람은 의지가 약하다’라는 말이 있지만 최근 과학자들이 몸을 움직이기 싫어하는 사람은 의지 문제가 아니라 뇌 호르몬 이상 때문일 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 미국 국립보건원 산하 국립당뇨·소화기 및 신장질환연구소(NIDDKD) 알렉세이 크래비츠 박사팀은 신체활동을 꺼리는 것은 뇌 도파민 신호이상과 관련 있다는 동물실험 결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 메타볼리즘’ 최신호에 발표했다. 이전에도 쾌락과 보상에 관여하는 뇌 호르몬인 도파민 신호에 이상이 발생할 경우 음식 섭취량에 영향을 미쳐 살이 찌게 된다는 연구는 있었다. 연구팀은 실험용 생쥐를 두 그룹으로 나눠 한 쪽은 고지방식을, 다른 한쪽은 일반식을 먹이며 18주 동안 관찰했다. 그 결과 2주째부터 고지방식 섭취 생쥐들은 일반식을 먹는 쥐들보다 눈에 띄게 살이 찌기 시작했고 4주째부터는 움직임이 적은 비만 쥐들의 움직임이 그렇지 않은 쥐들보다 현저하게 느려졌다. 연구팀은 움직임 감소와 체중 증가에 대한 연관관계를 분석했다. 고지방식을 섭취한 쥐들은 실제 체중이 늘기 전부터 이미 움직임이 줄어드는 모습이 관찰됐다. 비만쥐는 대뇌 선조체에서 D2R이라는 단백질이 줄어든 것이 발견됐다. 파킨슨 환자들에게서도 D2R이 줄고 운동능력이 떨어지는데 비슷한 현상이 나타난 것이다. 실제로 날씬한 쥐의 뇌 선조체에서 D2R을 제거한 결과 신체 움직임이 줄어든 것이 확인됐다. 이 때문에 연구진은 신체활동 감소는 비만의 원인이 아닌 비만의 결과일 가능성이 높다고 설명했다. 크래비츠 박사는 “비만에 영향을 주는 다른 요인들도 많지만 이번 연구는 살이 찌면 도파민 신호 시스템을 교란시켜 신체를 덜 움직이게 되고 더 비만에 걸리게 한다는 사실을 보여주는 것”이라며 “이번 연구결과는 의지력이 행동을 좌우한다는 말로 비만인들을 낙인찍는 일을 줄여줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

당뇨약과 혈압약을 합치면 강력한 약효를 가진 항암제가 될 수 있다는 연구결과가 나와 주목받고 있다. 스위스 바젤대 생명과학센터 마이클 홀 박사팀은 혈당을 낮춰줄 뿐만 아니라 일부 항암효과를 갖는 당뇨약인 메트포르민과 혈압약인 시로시고핀을 더하면 항암작용이 강해진다는 연구결과를 27일 발표했다. 이번 연구결과는 미국 과학진흥협회(AAAS)에서 발행하는 학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 최신호에 실렸다. 연구팀은 메트로포르민의 항암효과를 높이기 위한 연구를 진행하는 실험을 진행했다. 메트포르민은 성인 당뇨환자에게 가장 많이 쓰이는 당뇨 표준치료제로 항암효과가 있다는 연구결과가 꾸준히 나오고 있었다. 연구진은 이 약품의 항암효과를 높이기 위해서는 당뇨치료에 쓰는 용량보다 많아야 하는데 그럴 경우 체내 부작용이 커진다는 단점이 있다. 이 때문에 메트포르민의 용량을 늘리지 않고 항암효과를 높일 수 있도록 1000여 가지의 약물과 혼합시키는 실험을 한 결과 혈압강하제인 시로신고핀을 찾아 낸 것. 실제로 연구팀은 백혈병 환자에게서 채취한 암세포에 이 두 가지 약을 혼합한 성분을 정상 세포에 독성을 미치지 않을 정도 용량으로 투여한 결과 암세포들이 사멸하는 것이 관찰됐다. 또 간암을 유발시킨 생쥐에게 투여하면 종양이 줄어들면서 종양결절의 수가 줄고 일부 쥐에게서는 종양이 완전히 사라져 암이 치료되는 모습이 보이기도 했다. 홀 박사는 “메트포르민은 세포 에너지공장인 미토콘드리아의 호흡을 차단하고 시로신고핀은 에너지원인 포도당 분해를 억제하는 기능을 갖고 있다”며 “이번에 만든 혼합약물은 정상세포보다 대사활동이 왕성하고 증식속도가 빠른 암세포의 호흡과 먹을 것을 차단하기 때문에 암세포에 당연히 치명적일 수 밖에 없을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

앞으로 10년 뒤, 노화의 시계 바늘을 원점으로 되돌릴 수 있는 세상을 맞이하게 될지도 모른다. 15일(현지시간) 영국 일간지 텔레그래프에 따르면, 미국 캘리포니아 소크(Salk)연구소가 쥐를 이용한 동물 실험에서 성체 세포를 초기 배아 단계로 되돌리는 새로운 치료 기술을 사용해, 쥐의 신체 나이를 젊게 하고 수명을 30% 연장시키는 데도 성공했다고 한다. 향후 10년 내에 사람을 대상으로 하는 임상실험도 가능할 것으로 내다보고 있다. 연구팀의 주안 카를로스 교수는 “노화는 단 한 가지 방향으로 진행되지 않는다”며 “신중한 조절을 통해 노화를 되돌릴 수 있다”고 말했다. 또한 “쥐 보다 사람을 다시 젊어지도록 만드는 일이 훨씬 더 복잡하지만, 생각보다 앞으로의 치료적 개입에 호의적으로 받아들여질 수 있다”고 답했다. 새 기술에 포함된 핵심 유전자 4개는 ‘야마니카 인자(Yamanike factor)’라 불린다. 10년 전 일본의 생물학자인 신야 야마니카에 의해 처음 발견됐고, 피부나 내장 세포의 유전자를 태아상태로 바꿀 수 있다. 그러나 그 과정에서 장기에 손상을 입히거나 암을 유발할 수 있어 문제가 됐었다. 다행스럽게도 이번 연구는 야마니카 인자를 간헐적으로 자극할 경우, 아무런 부작용도 발생시키지 않는 것으로 나타났다. 오히려 건강한 쥐의 손상된 장기가 빠르게 회복되도록 도왔다. 조로증을 앓는 생쥐에게도 이 치료술을 적용하자 수명이 30%까지 늘어났는데, 이 치료가 사람에게도 비슷한 효과를 일으키면 100세 이상까지 수명을 연장할 수 있을 것으로 보인다. 앞으로도 이런 의학적 약진이 가속화 된다면, 우리의 몸은 젊음을 유지하고 수명도 길어져서 치매, 암, 심장병과 같은 치명적인 질병들을 예방할 수 있다. 사진 = 포토리아(@transurfer) 안정은 기자 netineri@seoul.co.kr

인류의 시선이 달을 넘어 화성으로 향하고 있다. 지난 9월 멕시코 과달라하라에서 열린 국제우주대회(IAC)에서 테슬라·스페이스X의 최고경영자인 일론 머스크는 ‘화성 식민지 개척’을 선언했다. 2018년 무인 화성탐사선을 발사하고 2022년 유인 화성 탐사선을 보내겠다는 계획이었다. 이어 10월에는 ‘100년 안에 100만명을 화성으로 보내겠다’는 구체적인 목표까지 제시했다. 비단 머스크뿐 아니라 미국과 유럽, 중국, 일본, 러시아 같은 전통적 우주선진국들이 지금 화성 탐사에 앞을 다투고 있다. 단순한 과학적 호기심을 넘어 ‘제2의 지구’를 찾겠다는 게 목표다. 그런데 화성으로 가는 길이 생각만큼 쉽지는 않을 모양이다. 세계적인 과학저널 ‘사이언스’가 이달 초 화성과 그 너머 우주공간을 여행할 때 발생할 수 있는 5가지 걸림돌을 지적했다. 바로 ▲우주방사선 ▲고독감 ▲우주곰팡이 ▲미세중력 ▲인적 오류다. 1 우주방사선대기권 등 보호막 없어 피폭 우주방사선은 태양 흑점폭발로 인해 발생하는 태양방사선(SEP)과 초신성 폭발과 같이 태양계 밖에서 생기는 은하방사선(GCR)을 말한다. 지구는 지자기와 대기권으로 감싸여 있기 때문에 지표면과 사람에게 미치는 영향은 미미하지만 우주 밖에서는 이런 보호막이 전혀 없기 때문에 우주방사선에 그대로 노출될 수밖에 없다. 실제로 미국 캘리포니아 어바인대(UC어바인) 의대 연구진은 지난 10월 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’에 생쥐를 이용한 실험을 통해 6개월 이상 우주방사선에 노출될 경우 전두엽 피질의 뉴런 연결과 중추신경계의 밀도가 약해지고 뇌세포에 변형이 발생해 기억력 저하와 치매 같은 각종 인지기능 장애를 겪을 수 있다는 연구결과를 발표했다. 2 고독감고립된 공간·장시간 여행 탓 좁은 공간에 갇혀 먼 거리를 오랜 시간 여행할 경우 생기는 고독감도 큰 걸림돌이다. 미국항공우주국(NASA)의 지원으로 국제우주정거장(ISS)에서 우주비행사들과 함께 생활하며 그들의 행동을 관찰한 미국의 문화인류학자 잭 스투스터 박사는 “우주선에서는 행동과 심리적 제약으로 인해 지구에서라면 하찮았을 것조차 사람을 괴롭히고 미치게 만드는 요인이 될 수 있다”는 보고서를 발표하기도 했다. 러시아와 유럽우주기구, 중국이 공동으로 2007년부터 2011년까지 우주공간과 유사한 환경을 만들어 실험자들을 생활하도록 한 ‘마스 500’ 프로젝트나 나사가 하와이에 화성 기지를 모방한 돔 모양 구조물을 설치하고 과학자 6명을 상주시킨 ‘하이 시즈’ 프로젝트도 고립된 공간에서는 나타날 수 있는 인간의 변화를 관찰하기 위한 것이었다. 3 곰팡이면역력 약화돼 병원균 감염 높아 또 다른 우주여행의 문제는 ‘곰팡이’다. 달 탐사를 위한 아폴로 계획이 시작될 때 이미 일부 미생물이 극저온과 고온, 높은 방사선 환경에서도 살아남을 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 우주공간에서는 인체 면역력도 약화하기 때문에 바이러스나 박테리아 같은 병원균에 쉽게 감염될 수 있는 만큼 우주선은 청정공간으로 설계돼야 한다. 이와 관련, 미국 위스콘신메디슨대 연구진은 국제우주정거장(ISS) 내에서도 지구에서 쉽게 발견되는 ‘아스페르길루스 푸미가투스’라는 곰팡이가 서식할 수 있다는 사실을 밝혀내고 지난 10월 말 미국 생물학회에서 발간하는 학술지에 발표했다. 호흡기관을 통해 침투해 폐렴을 비롯한 각종 호흡기 질환을 유발시키는 것으로 알려진 이 곰팡이는 우주 공간 내에서 변이를 일으켜 인체에 더 심각한 영향을 미칠 수 있다는 것이다. 4 미세중력뼈·근육 약화시켜 디스크 우려 무중력에 가까운 미세중력은 우주비행사의 뼈와 근육을 약화시켜 각종 디스크 질환을 쉽게 일으킬 뿐만 아니라 시신경과 안구에도 영향을 미쳐 시력 약화를 가져온다는 사실도 우주여행의 걸림돌 중 하나다. 우주인들은 근육 손실을 막기 위해 매일 2시간 정도 운동을 하도록 권고받지만 골밀도가 낮아지는 것은 운동으로도 막지 못한다. 5 인적 오류예측가능한 위험 철저한 대비를 이와 함께 우주여행 과정에서 발생할 수 있는 각종 위험에 대한 사소한 판단오류 또한 화성탐사에 있어서 가장 치명적이면서 예측하기 어려운 문제라고 사이언스는 지적했다. 우주 과학자들은 “영화 ‘마션’의 주인공처럼 예측 가능한 위험에 철저히 대비하고 과거의 자료를 통해 오류를 줄일 수 있다면 화성 탐사뿐만 아니라 그 너머의 공간 여행까지도 안전하게 떠날 수 있을 것”이라고 말했다. 문제는 ‘마션’의 주인공이 현실이 아니라 스크린 속에 존재한다는 점일 것이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내에서 유행하는 조류인플루엔자(AI)의 인체감염 가능성 없을까? 질병관리본부와 국립보건연구원은 “현재 확인된 H5N6형 AI의 유전자를 다른 나라에서 확인된 AI 유전자와 비교한 결과 인체감염 위험성을 높일만한 추가 변이는 없었다”고 30일 밝혔다. 보건당국은 국내 가금류와 야생철새 분변에서 분리된 H5N6형 AI 유전자를 중국, 베트남 등에서 발견된 AI 유전자와 비교해 이 같은 결과를 얻었다. 또 AI를 예방, 치료하기 위해 투여하는 항바이러스제(오셀타미비어, 자나미비어, 아만타딘)에 내성이 생길 때 나타나는 유전자 변이도 없었다고 보건당국은 밝혔다. 보건당국은 국내에서 유행 중인 AI 유전자의 인체감염 위험성을 직접 평가하기 위해 동물 감염 실험을 진행하고 있다. 동물 감염 실험은 병원체가 외부로 빠져나올 수 없도록 유지되는 BL3(생물안전 3등급) 실험실에서 생쥐, 족제비 등 포유동물을 이용해 감염 바이러스 특성 분석, 바이러스 변이 분석 등을 진행하며 최종 결과는 약 3개월 뒤에 나올 예정이다. 질병관리본부는 AI 인체감염 가능성을 철저히 차단하기 위해 지난 11일부터 ‘중앙 H5N6 AI 인체감염 대책반’을 운영해 지방자치단체에 전문 기술을 지원하고 있다. 현재 국내 AI 확산으로 가금류 도살처분 지역이 늘어남에 따라 지난 29일 AI 인체감염 가능성 고위험군으로 분류된 도살처분 참가자, 농장 종사자는 1천549명에 이른다. 지역 보건소는 이들에게 항바이러스제를 예방적으로 투약하고 AI 노출 후 잠복 기간(10일) 동안 능동감시를 통해 발열 등의 증상이 있는지 확인하고 있다. 하지만 질병관리본부는 “혹시 모를 AI 인체감염 예방을 위해 국민의 협조가 중요하다”며 “축산농가와 철새도래지 방문을 자제하고 30초 이상 손 씻기 등 개인위생 수칙을 철저히 지켜달라”고 당부했다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

국내 연구진이 외과수술 없이 초음파를 이용해 암 덩어리를 효과적으로 제거할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 성균관대 화학공학과 박재형 교수팀은 초음파로 원격조종을 해 부작용 없이 종양을 치료할 수 있는 스마트 나노로봇을 개발하고 나노 분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 최신호에 발표했다. 기존에도 나노로봇은 빛으로 원격조종이 가능했다. 그러나 빛의 체내 투과율이 낮아 암 치료 효과도 떨어졌다. 연구팀이 금·티타늄 나노입자로 만든 스마트 나노로봇은 체내에서 초음파를 따라 암이 발생한 부위로 이동한 뒤 활성산소를 만들어 종양을 괴사시킨다. 실제로 연구팀은 간, 폐, 비장, 신장, 심장 등 주요 장기에 종양이 있는 생쥐에게 정맥주사로 스마트 나노로봇을 주입해 실험한 결과 종양만 효과적으로 제거된 것을 확인했다. 박 교수는 “이 스마트 나노로봇은 종양 치료에 새로운 패러다임을 제시한 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

수전 서랜던과 닉 놀테가 주연한 1992년 영화 ‘로렌조 오일’은 ‘부신백질이영양증’(ALD)이라는 불치병에 걸린 아들을 낫게 하는 방법을 찾기 위해 동분서주한 아우구스토 오도네와 미카엘라 부부의 실화를 바탕으로 했다. 국내 연구진이 역분화줄기세포(iPSC) 기술을 활용해 영화의 소재로 쓰인 ALD의 원인을 최초로 밝혀냈다. ●원인 몰라 2년 내 식물인간 돼 사망 줄기세포기반 신약개발연구단 김동욱 단장(연세대 의대 교수)과 유제욱 연세대 의대 교수 공동연구팀은 ALD 환자에게서 체세포를 떼어내 처음으로 역분화줄기세포를 만들고 이 줄기세포를 이용해 질병의 발병 과정과 핵심 물질을 찾아내는 데 성공, 기초과학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 25일자에 발표했다. ALD는 염색체 이상으로 인해 몸속에서 긴사슬지방산이라는 물질이 분해되지 않고 뇌로 들어가 염증을 일으켜 신경세포를 파괴하는 희귀질환이다. 보통 10세 이하 남자아이에게서 주로 발생하고 첫 증세가 나타난 지 6개월 만에 시력과 청력을 잃고 2년 내에 식물인간이 돼 사망하게 된다. 지금까지는 긴사슬지방산이 어떻게 뇌 염증을 유발하는지 정확한 메커니즘이 밝혀지지 않아 치료제를 개발하는 데 어려움을 겪었다. 연구팀이 ALD 환자의 체세포에서 역분화줄기세포를 만들어 세포 변화를 관찰한 결과 이들 세포는 긴사슬지방산을 분해하지 못하고 축적하는 것을 알 수 있었다. 또 연구팀은 ALD 환자의 뇌에 염증이 발생하는 직접적인 원인은 긴사슬지방산이 아니라는 것도 밝혀냈다. 긴사슬지방산이 분해되지 못하고 축적되면서 과다 생성된 ‘25-HC’이란 물질이 뇌에 염증을 일으킨다는 것이다. ●뇌 염증 원인 찾아 치료제 개발 기대 실제로 연구팀은 실험용 생쥐에게 25-HC를 과다 투입하면 ALD 현상이 나타나고 이 물질을 차단하면 뇌 염증이 줄어드는 것도 관찰했다. 김동욱 교수는 “이번 연구를 통해 ALD의 핵심 증상인 뇌 염증이 25-HC에 의해 생긴다는 것을 확인한 만큼 이를 차단하는 물질을 찾으면 효과적인 ALD 치료제로 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

불필요한 말을 흔히 ‘사족’(蛇足)이라고 부른다. 뱀에 발이 없듯이 쓸데없는 군더더기를 붙였다는 뜻이다. 그런데 최근 미국 과학자들은 ‘사족’이 실제로 있다는 재미있는 연구결과를 발표했다. ●1억 5000만년 전 다양한 발 존재 미국 플로리다대 하워드 휴즈 의학연구소 연구팀은 뱀의 유전자 분석 결과 약 1억 5000만년 전까지만 해도 뱀이 다양한 형태의 발을 갖고 있었다는 사실을 밝혀내고 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 20일자에 실었다. 또 미국 스탠퍼드대와 로런스 버클리 국립연구소 연구진은 ‘크리스퍼-캐스9’ 유전자가위 기술을 이용, 뱀으로부터 다리가 만들어지지 않도록 하는 유전자를 추출해 실험용 생쥐에게 주입한 결과 생쥐들도 뱀처럼 발이 생기지 않고 작은 마디 형태로 나타나거나 다리가 생기지 않는다는 사실을 확인했다. 이 연구는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 20일자에 실렸다. ●유전자 변이로 다리 생기지 않아 이들 연구진은 현재도 뱀이 발을 만들 수 있는 유전자를 갖고 있지만 유전자 변이로 인해 해당 DNA가 활성화되지 않도록 변했다는 사실도 확인했다. 실제로 비단뱀과 보아뱀은 지금도 몸속에 작은 다리뼈를 갖고 있는 것으로 알려졌다. 로런스 버클리 연구소의 악셀 비젤 박사는 “이번 연구 결과는 유전자가 몸속에 남아 있다면 지금은 다리가 없더라도 특정 상황에서는 다시 생겨날 수 있음을 의미한다”고 주장했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

바이러스 단백질 ‘신사이틴’ 제거한 수컷 생쥐 작고 허약 프랑스 연구팀, 태반·면역세포·근육모세포 활성화 확인 가마솥 속에 있는 듯한 더위가 언제 있었냐는 듯 아침저녁 일교차도 크고 하늘도 훨씬 높아졌습니다. 확실히 가을입니다. 수확의 계절, 가을은 뭘 해도 좋은 때인 듯 싶습니다. ‘독서의 계절’이란 말처럼 시집이나 수필집을 집어드는 감성적인 사람도 있고 선선해진 날씨 덕분에 등산이나 배드민턴, 테니스, 근력운동 등을 시작한 이들도 있습니다. 운동하기 좋은 날씨를 맞았으니 오늘은 근육에 대해 이야기해 볼까 합니다. 생물학 분야의 오랜 수수께끼 중 하나가 바로 “포유류의 경우 왜 수컷들의 근육이 암컷보다 더 크고 쉽게 발달할까”라는 것입니다. 아직까지도 성공적인 해답을 찾지는 못한 상태입니다. 그런데 최근 프랑스 남(南)파리대, 파리6대학, 파리12대학, 국립과학연구센터(CNRS) 공동연구진이 ‘신사이틴’이라는 바이러스 단백질과 근육량의 상관관계를 밝혔습니다. 신사이틴이 수컷 생쥐의 근육량을 증가시키는 데 결정적인 영향을 미친다는 겁니다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관이 발행하는 분자유전학 분야 국제학술지 ‘플로스 제네틱스’ 최신호에 실렸습니다. 흔히 바이러스라고 하면 감기나 독감, 지카 등 각종 감염병을 유발하는 물질로만 알고 있습니다. 바이러스는 질병을 일으키기도 하지만 아직 규명되지 않은 다양한 방식으로 생명체에 영향을 미친다고 과학자들은 추정하고 있습니다. 사람의 경우 DNA를 구성하는 약 30억개의 염기쌍 중 8% 정도가 바이러스에서 유래됐습니다. 이 중 일부만 면역계와 발육 등에 영향력을 행사하고 있습니다. 그중 ‘신사이틴’이란 바이러스 단백질은 태반을 형성하는 데 도움을 주는 것으로 알려져 있습니다. 연구진은 생쥐를 이용해 유전자에서 신사이틴을 제거한 뒤 어떤 일이 일어나는지를 관찰했습니다. 신사이틴이 제거된 수컷 새끼들은 그렇지 않은 수컷들에 비해 작고 허약했으며 몸무게도 평균 18% 정도 가벼운 것으로 나타났습니다. 재미있는 것은 신사이틴이 암컷의 근육량에는 전혀 영향을 미치지 않았다는 것입니다. 연구진은 후속실험을 통해 신사이틴이 태반의 형성뿐만 아니라 면역세포와 근육모세포를 활성화시키는 데 영향을 준다는 사실을 알아냈습니다. 또 생쥐의 근육모세포가 근육세포로 변하는 과정에서 신사이틴을 차단하면 세포융합이 40% 이상 줄어든다는 것도 확인했습니다. 양과 개, 사람의 세포를 떼내 연구했을 때도 비슷한 결과를 얻었다고 합니다. 이 때문에 연구진은 “이번 연구는 신사이틴 같은 레트로바이러스의 외피 단백질이 태반 이외에도 중요한 역할을 수행한다는 것을 입증했다”고 주장합니다. 모든 과학자들이 이번 연구 결과에 동의하지는 않습니다. 일부에선 “신사이틴 하나만 근육 합성에 중요한 역할을 하는 것이 아니며 신사이틴이 유독 수컷에게서만 근육 성장을 촉진하는 이유도 아직 확실하지 않다”며 “생쥐에게 신사이틴을 물려준 바이러스와 인간에게 신사이틴을 전달한 바이러스는 근본적으로 다른 것으로 알려져 있으니 신사이틴이 인간 근육 발달 과정에서도 중요한 역할을 할 것이라고 단정하기는 어렵다”고 반박합니다. 물론 이 연구는 의미 있습니다. 3000만년 전 포유류의 몸속으로 침투한 바이러스가 남겨 놓은 단백질이 세포 형성에 관여한다니 정말 놀라운 일 아닌가요. 더군다나 바이러스 단백질들이 포유류의 유전자 곳곳에 숨어서 활동하고 있다고 하니 바이러스가 우리 몸속에 남겨 놓은 흔적이 또 무엇인지 새삼 궁금해집니다. edmondy@seoul.co.kr

그리스 철학자 아리스토텔레스는 개똥벌레가 영롱한 아침이슬에서 생겨났을 것이라 했고, 가톨릭의 한 추기경은 오리가 조개껍질에서 태어난다고도 했다. 심지어 데카르트도 생물을 만드는 데에는 많은 것이 필요하지 않아 자연스레 생물이 형성된다고 생각했다. 뉴턴은 혜성 꼬리에서 식물이 나왔을 것이라고 했다. 이렇게 무생물로부터 특정 생물이 생긴다는 주장을 ‘자연발생설’이라고 한다. 이런 생각들이 말도 안 된다는 것을 요즘은 초등학생들도 안다. 그렇지만 오래된 고깃덩어리에서 구더기가 나오고 창고 한 구석에 말아 둔 넝마에서 생쥐가 나타나는 것은 어떻게 설명할 수 있을까. 생물은 자연발생을 할까? 그렇지 않다. 이 답을 얻기 위해 많은 과학자들이 연구를 했는데 프랑스의 과학자 파스퇴르가 결정적 증거를 제시했다. 그는 백조 목처럼 구부러진 긴 관이 연결된 플라스크를 만들었다. 이 플라스크와 관이 없는 플라스크에 각각 고기 국물을 넣고 팔팔 끓였다. 며칠 후 관이 없는 플라스크에서는 세균과 곰팡이가 자라 고기 국물이 썩었지만 관을 부착한 플라스크에서는 고기 국물이 처음 그대로였다. 고기 국물을 끓일 때 생긴 수증기가 관 아래쪽에 물로 응결돼 세균을 비롯한 미생물들이 통과할 수 없었기 때문이다. 외부로부터 생물들의 침입을 원천적으로 차단했더니 생물들이 출현하지 않았다는 사실과 함께 생물의 자연발생설이 틀렸음을 명확하게 보여 준 실험이었다. 던져 둔 고깃덩어리에서 구더기가 생기는 것 같은 현상은 눈으로 볼 수 없는 세균, 포자, 씨, 알, 애벌레 등이 붙어서 성장해 눈으로 관찰할 수 있을 정도로 큰 생물체가 된 것이다. 그럼 자연발생설은 전혀 의미가 없는 것일까? 지난주는 햇과일과 햇곡식으로 조상들에게 차례를 지내는 추석이었다. 우리는 부모에게서, 부모는 또 그 부모에게서 태어났다. 이렇게 계속해 거슬러 올라가 추적하다 보면 약 20만년 전의 호모 사피엔스 조상, 약 600만년 전의 다양한 호미닌 종들의 조상, 유인원의 조상, 영장류의 조상, 포유류의 조상, 양서류의 조상, 바다동물의 조상, 동물의 조상, 진핵생물의 조상, 결국 약 37억년 전의 세균 조상에까지 이르게 된다. 이 조상 세균들도 조상이 있었을 것이라 추측하는데 과학자들은 이 조상을 원시세포라 명명했다. 그렇다면 이 원시세포는 어떻게 생겨났을까? 46억년 전에 막 탄생한 지구는 수많은 운석이 떨어지고 지각활동이 활발한 ‘뜨겁고 격렬한’ 행성이었다. 그러다가 39억년 전 이후 운석의 충돌이 멈췄고 지구는 암모니아, 수소, 황화합물, 메탄, 이산화탄소와 질소 등 가스로 가득 차게 됐다. 이런 조건에서 생명체가 나타날 수 있을까? 1953년 밀러는 원시지구 성분을 사용한 실험에서 생물을 구성하는 많은 종류의 단순한 유기분자를 합성할 수 있었다. 그 결과는 2008년에 더 발전된 분석기술에 의해 다시 확인됐고, 생물 합성이 심해 열수구에서 일어났을 가능성도 설득력 있게 제기됐다. 지구로 떨어진 탄산질 운석을 분석해 보면 단순한 유기분자들이 발견된다. 이는 생물을 구성하는 유기분자가 지구 내에서만 생기는 특별한 것이 아님을 의미한다. 작고 간단한 유기분자는 단백질, 핵산 등 크고 복잡한 거대 분자 합성에 쓰이고 이 거대 분자들은 인지질 막 속에 모여 원시세포를 형성했을 것이다. 이런 가상 시나리오는 많은 연구자들의 실험 결과를 통해 증거로 축적되고 있다. 게다가 염색체를 이용해 세균을 합성하는 현대의 연구들은 물질의 합성에서 생명의 탄생이 연결될 수 있음을 강하게 시사한다. 결론적으로 ‘자연발생설’도 초기 지구에서 최대 수억년 동안 이루어진 화합물의 합성과 원시세포 탄생이라는 측면에서는 참이라 할 수 있다. 현재의 지구에서 생물의 자연발생은 불가능하지만 원시의 지구에서는 가능했다고 볼 수 있다는 말이다. 생물의 출현을 위해서는 적어도 한 번의 자연발생은 반드시 일어날 수밖에 없는 일이다.

인간은 일생의 3분의1을 잠을 자면서 보낸다. 현재 60세 노인이라면 약 20년은 잠을 자면서 보냈다는 의미다. 그래서 우리는 때로 잠을 부담스러운 짐으로 느끼기도 한다. 적게 잘 수 있다면 돈을 더 많이 벌고, 공부도 더 잘하고, 삶이 더 풍요로울지 모른다고 생각한다. 잠이란 그렇게 불필요하고 거추장스러운 멍에 같다. 과연 그럴까. 잠의 목적을 거론하기 전에 먼저 잠의 원리부터 알아보자. 우선 뇌과학자들은 오랫동안 깨어 있으면 왜 졸리는지에 대해 궁금해했다. 아침이면 한 잔의 커피로 잠을 쫓고 정신을 차리려는 현대인의 모습을 상상하기란 그다지 어렵지 않다. 그렇다면 졸리는 이유도 커피에 함유된 카페인의 작용기전과 관련돼 있지 않을까. 로버트 매컬리 미국 하버드의대 교수는 카페인이 ‘아데노신’이라는 물질의 작용을 방해한다는 점에 착안했다. 깨어 있는 동안 뇌활동의 부산물로서 아데노신이 증가하는데, 이 물질이 뇌 속에 쌓이면서 졸음과 수면을 유발한다는 사실을 실험적으로 증명했다. 이로써 뇌 속에 존재하는 수면유발 물질 중에서 아데노신이 중요한 물질로 알려지게 됐다. 두 번째로 규명된 사실은 수면이 뇌세포 간의 연결에 영향을 준다는 점이다. 뇌는 깨어 있는 동안 여러 가지 감각기관으로부터 수많은 신호를 받아들여 처리하며 이런 정보를 저장하기 위해 뇌세포 사이에 ‘시냅스’라는 것을 만들어 낸다. 줄리오 토노니 미국 위스콘신대 교수는 깨어 있는 동안 시냅스가 증가하고 잠을 자는 동안 시냅스가 줄어 전체적으로 일정하게 유지된다는 ‘시냅스 평형 가설’을 주장했다. 만약 이 작용이 없다면 우리 뇌는 어느 순간 시냅스로 가득 차 더이상 새로운 정보를 저장할 수 없게 될 것이다. 시냅스 평형을 정상적으로 유지하기 위해 잠이 필수적인 것이다. 이런 설명은 잠을 통해 기억이 증진된다는 사실과도 밀접하게 연관된다. 깨어 있는 동안의 경험은 여러 경로를 통해 뉴런을 자극하고, 자극에 반응한 뉴런들은 새로운 시냅스를 생성하고 기억을 만든다. 이때 강력하고 반복된 자극은 강한 시냅스를 만들고 약하고 덜 중요한 자극은 상대적으로 약한 시냅스를 만든다. 하지만 잠을 자면 일정한 비율로 시냅스가 줄어 결과적으로는 강한 시냅스만 연결이 유지되고 약한 시냅스는 연결을 잃고 만다. 때문에 중요한 기억은 선명해지고, 불필요한 기억은 희미해진다. 세 번째로 수면은 뇌세포 주변 환경에도 깊은 영향을 미친다는 사실에 주목할 필요가 있다. 2013년 마이켄 네더가드 미국 로체스터대 박사는 깨어 있는 동안 뇌 속에 쌓인 부산물이 잠을 자는 동안 뇌에서 배출된다는 사실을 발견했다. 대표적인 부산물로는 치매를 일으키는 물질로 알려진 ‘베타아밀로이드’를 들 수 있다. 연구팀은 이 물질이 수면 중 효과적으로 제거된다는 것을 실험적으로 규명했다. 비록 생쥐를 대상으로 한 실험이긴 하지만, 불면증이나 다른 수면 장애가 뇌 속을 ‘대청소’하는 시간을 빼앗아 감으로써 우리 뇌에 중대한 문제를 일으킬 수 있다는 점을 시사하는 획기적인 연구임에는 틀림없다. 인간은 누구나 하나의 뇌를 갖고 평생 살아가야 한다. 그래서 뇌 건강은 우리 몸 어떤 장기의 건강보다도 중요하다고 할 수 있다. ‘잠이 보약’이라는 옛말이 틀리지 않았음을 뇌과학이 하나씩 밝혀 나가고 있다. 또 수면의학은 건강한 수면이 우리의 뇌건강뿐만 아니라 신체건강에도 중요한 역할을 한다는 것을 이야기하고 있다. 수면건강을 지키는 것이 뇌와 정신과 신체 모두의 건강을 지키는 것임을 잊지 말아야겠다. 광주과학기술원 융합기술원 의생명공학과 교수

신약 개발자나 생물학 연구자들에게 가장 친근한 동물은 뭘까요. 바로 ‘쥐’입니다. 실제로 전 세계 동물실험의 97~99%가 쥐를 이용하고 있습니다.●세계 동물실험 97% 이상 쥐 이용 가장 큰 이유는 쥐 한 마리 값이 2만~3만원 안팎으로 비교적 저렴하기 때문입니다. 물론 특이한 유전자를 지니도록 유전자를 변형한 쥐는 수천만원이 넘는 경우도 있다고 합니다. 실험실에서 사용하는 쥐는 주로 시궁쥐로 불리는 집쥐(rat)와 생쥐(mouse)인데 쥐를 실험에 많이 사용하는 가장 큰 이유는 왕성한 번식력 때문입니다. 쥐는 한번에 5~10마리의 새끼를 낳고, 이들 2세가 다시 3세를 낳기까지 9주 정도밖에 걸리지 않습니다. 사람으로 치면 수백년에 걸쳐 이뤄져야 하는 후대에 대한 영향 실험을 1~2년 정도로 단축할 수 있다는 장점이 있지요. 그런데 최근 들어 임상실험에 쥐 대신 개나 고양이 같은 반려동물들을 이용하려는 움직임이 활발합니다. 이와 관련해 세계적인 과학 저널 ‘사이언스’도 최근 ‘개나 고양이를 이용한 임상실험이 사람을 도울 수 있을까’라는 제목으로 심층 분석을 내놨습니다. 일반적인 신약개발 과정에서 연구자들은 쥐를 이용해 최초 신약 테스트를 한 뒤 원숭이 같은 대형 동물을 대상으로 동물실험을 하고 사람에게 임상실험을 하게 됩니다. 신약후보물질이 생쥐-대형동물-사람의 실험 과정을 거쳐 시장에 출시될 때까지 평균 16년 이상 걸리고 20억 달러(약 2조 2090억원) 정도의 연구비가 투입되는데도 약으로 만들어져 환자에게 도달하는 것은 거의 손에 꼽을 정도입니다. 항암제의 경우 쥐에게 효과가 있었지만 미국 식품의약국(FDA)으로부터 사람에게 사용 허가를 받은 것은 11% 정도에 불과합니다. 암을 금방이라도 정복할 것처럼 알려진 물질들이 수 없이 쏟아지다가도 대개 조용히 사라지는 이유이기도 합니다. 반려동물을 임상실험에 쓰자고 찬성하는 사람들은 쥐보다 고양이나 개가 사람이 앓는 질병을 더 잘 드러낸다고 주장합니다. 인간과 똑같은 환경에서 살고 간혹 똑같은 음식을 먹고 비슷한 질병을 앓는 경우가 많기 때문에 신약 개발 기간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 반려동물을 위한 신약과 의학기법까지 개발할 수 있다는 것입니다. 실제로 반려동물들은 사람과 비슷한 관절염, 근육퇴행위축증, 각종 암에 걸립니다. 고양이가 앓는 유방암 중 하나는 사람과 똑같은 유전자가 관여돼 있고 개가 앓는 골육종은 임상적으로나 유전적으로 사람과 거의 유사하다고 합니다. ●개·고양이 생애 길고 새끼 적어 단점 더군다나 수의과학의 비약적 발달로 신장이식은 물론 줄기세포치료까지 다양한 치료가 가능할 뿐만 아니라 개와 고양이의 유전체 염기서열도 발표돼 있기 때문에 반려동물을 이용하면 보다 깊이 있는 연구를 수행할 수 있다는 것입니다. 그렇지만 생쥐 실험을 찬성하는 측에서는 상당히 흥미로운 아이디어이기는 하지만 여전히 증명해야 할 사안들이 많다고 주장하고 있습니다. 특히 세대 간 나타날 수 있는 신약의 부작용을 알아보기에는 개나 고양이의 생애주기가 길고 낳을 수 있는 새끼가 많지 않아 충분한 연구를 하기에 부족하다는 것이죠. 생명과학 분야에서 동물실험을 최소화하기 위해 사람에게서 추출해 배양한 세포나 동물에게서 추출한 장기나 조직, 세포를 실험에 이용하는 동물대체시험법도 활발하게 연구되고 있기는 하지만 동물실험을 완전히 대체하기는 어려운 상태입니다. 동물들의 희생을 최소화하면서도 인류가 현재 누리고 있는 건강한 삶을 유지하기 위한 연구를 계속할 수 있는 방법을 찾는다는 것, 생각만큼 쉽지 않은 문제 같습니다. edmondy@seoul.co.kr

의약과 음식은 근원이 같다는 뜻의 의식동원(醫食同源). 생약으로 병을 다스리는 한의학의 뿌리가 되는 사상이다. “밥이 곧 보약”이라는 말과도 뜻이 통한다. 잘만 먹으면 아픈 병도 고칠 수 있다는 게 옛사람들의 믿음이었다. 오늘날 농식품은 더이상 먹는 용도에만 머물지 않는다. 진짜 의약품 구실을 한다. 성인병을 잡고 아토피도 낫게 한다. 암 세포를 빨리 찾는 조영제로도 쓰인다. 옷감으로 쓰던 누에고치는 수술용 의료 제품으로 거듭났다. 의식동원의 진화다. 농식품에 생명공학 기술이 더해졌기에 가능한 일이다. 산업구조 변화로 어려움을 겪는 농가 소득 증대에 도움이 돼 일거양득이다. 연구개발을 거쳐 의약품으로 화려하게 변신한 농식품을 소개한다. ●당뇨 억제 ‘슈퍼 홍미’ 고혈압·위염 치료 성분 함유 윤기가 잘잘 흐르는 흰 쌀밥이 부유함의 상징인 때가 있었다. 건강을 생각하는 요즘엔 피해야 할 음식으로 꼽힌다. 탄수화물인 흰 쌀밥은 과도하게 섭취하면 당뇨와 비만의 원인이 된다. 그런데 당뇨를 잡는 쌀이 개발됐다. 강렬한 빨간색이 특징인 ‘슈퍼 홍미’다. 지난해 1월 개발된 슈퍼 홍미는 고혈압, 당뇨, 위염 치료 효과가 뛰어나고 혈관 보호 성분이 있는 ‘탁시폴린’을 함유했다. 유전자 조작 없이 다양한 쌀 품종을 교배해 탁시폴린 함량을 100g당 67.72㎎으로 끌어올렸다. 약용식물인 천년초, 양파 껍질에 있는 것으로 알려졌던 탁시폴린을 쌀에 적용한 것은 세계 최초다. 류수노 방송통신대 교수는 “설탕만 먹은 쥐와 설탕과 함께 슈퍼 홍미를 먹은 쥐의 혈당을 30분 후 비교 실험했다”면서 “슈퍼 홍미를 먹은 쥐의 혈당이 160㎎/㎗로, 설탕만 먹은 쥐(205㎎/㎗)의 78% 수준에 머물러 당뇨 억제 효과가 입증됐다”고 설명했다. 농진청과 경북대병원은 슈퍼 홍미가 혈당 조절에 도움을 주는 건강기능성 소재로 인정받을 수 있도록 임상 시험을 진행하고 있다. ●‘네오 한천 올리고당’ 비만 치료물질 체내 생산 유도 해조류인 우뭇가사리(한천)는 다이어트 식품이다. 열량이 거의 없어 묵처럼 굳혀서 여름에 냉국으로 먹는 게 일반적이었다. 우뭇가사리는 매년 국내 연안에서 4000t가량 수확된다. 이 중 6.5%만 단순 가공을 거쳐 활용된다. 그런 우뭇가사리가 콜레스테롤을 낮춰 주는 기능성 식품 반열에 올라섰다. ‘네오 한천 올리고당’이 주인공이다. 우뭇가사리로 올리고당을 만드는 기술은 있었지만 화학적인 산(酸) 처리를 거치는 탓에 식품으로 쓰지 못했다. 공업용으로만 제한적으로 사용됐다. 농진청은 농생물자원인 토양 미생물 ‘방선균’을 한천을 분해하는 요소로 활용하는 기술을 개발했다. 인체에 해가 없는 가공 방식이기에 식품 첨가물, 기능성 식품, 천연의약품으로 쓸 수 있다. 연구팀은 네오 한천 올리고당이 ‘아디포넥틴’(지방세포에서 분비되는 단백질로 비만과 당뇨병 치료 물질로 추정)의 체내 생산을 유도한다는 사실을 밝혀냈다. 이 기술은 벤처기업인 다인바이오 주식회사에 1억 2000여만원에 이전됐다. 서주원 농생명바이오식의약소재개발사업단장은 “한천 올리고당은 항비만, 항당뇨 등 다양한 식·의약 소재로 거듭날 것”이라면서 “건강기능성 식품 원료로 사업화하면 연간 500억~1000억원의 매출을 기대할 수 있다”고 내다봤다. ●새싹보리, 알코올 분해 촉진… 숙취 해소제로 유망 보리의 어린 잎인 새싹보리는 술 깨는 데 특효로 알려진 헛개나무와 밀크시슬의 뒤를 이을 차세대 숙취 해소제로 주목받고 있다. 새싹보리를 섭취하면 알코올 분해 효소의 발현이 2.4배 증가해 혈중 알코올 농도가 24% 감소하고, 술 먹을 때 생기는 유해 활성산소를 제거하는 단백질 합성이 촉진된다고 서우덕 국립식량과학원 박사는 설명했다. 헛개나무 대비 1.5배, 밀크시슬 추출물 대비 2.3배 우수한 효능이다. 그뿐만 아니라 고지혈증과 당뇨병 등 대사증후군 질환을 예방·개선하는 효과도 확인됐다. 인체 시험에서 새싹보리를 섭취한 사람은 위약(가짜약)을 투입한 비교군에 비해 나쁜 콜레스테롤과 혈당이 각각 16%와 10% 줄어든 것으로 나타났다. 지난해 11개 업체가 새싹보리 관련 특허 기술을 3억 5800만원을 주고 넘겨받았다. 이들은 녹즙, 분말, 환, 차 등으로 가공된 새싹보리 제품을 판매하고 있다. 국내 소비량 감소와 2012년 농협의 수매 중단으로 이중고를 겪은 보리 재배 농가들은 새싹보리의 등장이 반갑다. 농협 수매가보다 약 28% 높은 농가 소득이 예상되며 일본, 홍콩 등의 수출 계약도 진행 중이라고 농진청은 전했다. ●‘식물 씨앗 조영제’는 암세포에만 반응… 수출 추진 농진청과 오병철 가천대 기초의과학부 교수팀은 2013년 ‘씨앗 조영제’를 개발했다. 식물 씨앗에 존재하는 자연물질을 추출해 크기가 0.2㎜에 불과한 전이암(처음 암이 발생한 부위에서 다른 곳으로 옮겨 생긴 암 종양)을 진단하는 자기공명영상(MRI) 조영제다. 조영제는 MRI, 컴퓨터단층촬영(CT) 등 영상진단을 받을 때 엑스선의 투과도를 높이거나 낮춰 특정 병을 관찰할 수 있도록 돕는 약제다. 국산 기술이 없어 연 3000억원어치의 암 진단 조영제가 전량 수입되는 실정이다. 문제는 수입 조영제의 안전성과 성능이 떨어진다는 것이다. 요오드 등 화학물질로 만든 기존 조영제는 혈관에 머무는 시간이 짧아 200μ㏖e/㎏의 고농도로 주입해야 한다. 그래서 신체 거부감이 컸다. 사람에 따라 두드러기, 구토, 신부전 등 부작용을 일으키고 심하면 사망에 이르기도 한다. 암세포뿐 아니라 다른 장기에 달라붙기도 해 진단 정확도도 떨어진다. 반면 천연물에서 추출한 씨앗조영제는 신장에 무리를 주는 독성이 적다. 조직과 세포 내에 장시간 체류하고 암세포에만 명확하게 반응하기 때문에 기존보다 20~50배 낮은 농도인 1~4μ㏖e/㎏만 주입하면 된다. 대웅제약이 10억원에 이 기술을 넘겨받았고 해외 수출도 바라보고 있다. ●왕지네서 항생물질 추출… 아토피 완화 화장품 나와 왕지네는 한방에서 중풍, 관절염 등의 약재로 많이 쓰였다. 농진청과 삼육대는 왕지네에서 분리한 항생물질이 아토피성 피부염 치료에 도움이 된다는 사실을 밝혀냈다. 왕지네 등 곤충은 세균에 맞서기 위해 항균 펩타이드를 분비한다. 연구진은 이 물질을 왕지네의 학명을 따서 ‘스콜로펜드라신Ⅰ’이라고 이름 지었다. 생쥐 실험 결과 이 성분은 아토피 증상인 가려움, 부종, 짓무름을 다스리는 효능이 탁월했다. 아토피 증상 완화제인 면역조절제와 비교해 스콜로펜드라신Ⅰ을 저농도로 투입했을 때는 약 15%, 고농도로 투입했을 때는 42%의 개선 효과를 보였다. 2014년 특허 출원된 이 기술은 이지함화장품 등 6개 업체에 이전됐다. 지난달에는 피앤에스생명과학이 왕지네를 활용한 아토피 증상 완화용 기능성 화장품을 출시했다. 아토피 치료제 개발을 위해 제약회사와의 기술 이전 계약도 추진 중이다. 황재삼 국립농업과학원 박사는 “우리나라 아토피 환자는 약 100만명으로 추정되고 관련 제약시장 규모는 400억원 정도인데 이 가운데 88%가 스테로이드 제품”이라면서 “왕지네 유래 천연물질 치료제가 개발되면 기존 제품을 상당 부분 대체할 것”이라고 말했다. ●‘누에고치 실크’는 임플란트 차폐막 등 의료용 소재 농식품은 의료용 소재로도 쓰인다. 누에고치에서 뽑아낸 실크로 만든 차폐막(유착방지제)이 대표적이다. 체내 공간을 분리시켜 원하는 뼈 조직이 자리잡게 시간을 벌어 주거나 잇몸 뼈가 생성되도록 돕는다. 예를 들어 잇몸 뼈가 손실돼 인공치아(임플란트)를 심기 어려울 때 뼈를 이식하고 차폐막을 넣은 다음 잇몸을 덮어 주면 그 공간에 잇몸 뼈가 자라 임플란트를 단단히 잡아 주게 된다. 생체용으로 가공된 실크는 인체에 흡수되기 때문에 일부러 제거 수술을 할 필요가 없다. 봉합 수술에 쓰이는 실도 실크로 만든다. 이런 특징을 살려 고막재생용 실크막, 인공점막, 혈관 패치, 피부 창상 드레싱 제재 등도 개발될 예정이다. 한발 더 나아가 의료용 실크 소재를 3D 입체 프린터로 찍어 내 수술용 생체막과 인공장기에 적용하는 기술도 개발됐다. 국내산 누에고치에서 뽑은 실크섬유 단백질과 생분해성 고분자를 혼합해 의료용 3D 프린터 원료로 사용하는 것이다. 조유영 국립농업과학원 박사는 “누에고치가 의료 소재로 활용되면 침체된 국내 양잠산업의 부활이 가능하다”면서 “600억원 규모의 국내 유착 방지제 시장과 100억원 규모 차폐막 시장에서 300억원 이상의 수입 대체 효과가 나타날 것”이라고 기대했다. 세종 오달란 기자 dallan@seoul.co.kr

명문대에 진학한, 일명 ‘공부의 신’들은 배운 것을 잊지 않기 위해서는 상황이나 그림을 연상해 기억하는 것이 좋고 복습이 중요하다고 입을 모은다. 실제로 기억을 잘하려면 비슷한 상황을 연결시켜 기억하고 짧은 시간 내에 반복학습하는 것이 필요하다는 연구결과가 나왔다. 미국·캐나다 공동연구진은 두 개의 기억이 뇌의 같은 부위에 저장되면 나중에 기억해 낼 때 도움이 된다는 연구결과를 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 최신호에 발표했다. 캐나다 토론토 아동병원, 토론토대 의과학연구소, 미국 스탠퍼드대 행동과학과 연구자들이 함께한 이번 연구에는 한국 출신 과학자인 박성모 토론토아동병원 신경과 박사와 이수연 스탠퍼드대 박사도 참여했다. 연구진은 생쥐에게 전기충격을 주거나 생쥐가 두려워하는 소리를 반복적으로 들려주는 두 가지 형태의 공포자극 실험을 했다. 연구진은 두 자극의 시간 간격에 변화를 주기도 했다. 그 결과 두 가지 공포학습이 12시간 이내에 이뤄진 경우 뇌의 같은 부위에 저장돼 하나의 자극이 다른 자극을 연상시키면서 동시에 두 가지 공포자극을 떠올린다는 사실을 발견했다. 기억은 신경세포 덩어리인 ‘인그램’에 담긴다. 기억이 저장되는 수 시간 동안 공유한 기억들은 같은 인그램에 들어간다. 기억들이 한곳에 저장되니 어느 하나만 끄집어내면 고구마 줄기처럼 다른 기억들도 쉽게 연상된다는 설명이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

의학자 중에는 ‘쥐 박사’라는 별명을 듣는 이가 많다. 암 치료법 개발과 같은 질병 극복을 위한 연구에는 인간과 공존하는 쥐를 이용하는 방식이 일반적이다. 쥐 박사라는 말은 그만큼 의학 연구에서 많은 쥐를 다룬다는 방증이기도 하다. 최근 들어서는 쥐를 이용한 의학연구가 더욱 활발하게 진행되고 있다. 국내에서 연구에 활용하는 쥐만 1년에 310만 마리가 넘는 것으로 알려져 있다. 인간 게놈프로젝트가 진행되면 인류의 질병을 단번에 해결할 수 있다고 믿는 사람이 많았다. 하지만 인간 DNA 염기서열을 알아낸 지 10년이 더 지났지만 기대한 만큼 생명현상에 대한 이해가 비약적으로 발전하지는 못했다. DNA 염기서열이란 것이 유전자에 대한 일종의 암호에 불과하기 때문이다. 특정 유전자가 생명체 내에서 어떻게 발현되고 조절되는지 그 기능은 무엇인지에 대해 우리가 알아낸 것은 아주 일부분에 불과하다. 암 연구에서 쥐를 이용하는 이유는 면역시스템이 파괴돼 인간 암세포에 거부반응이 없는 ‘면역부전 생쥐’ 모델이 있기 때문이다. 면역부전 생쥐는 털이 없어 흔히 ‘누드 마우스’라고 불린다. 이 쥐는 가슴뼈의 뒤, 심장과 대동맥의 앞에 위치하는 림프기관인 ‘흉선’이 없어서 외부 병원체에 대항하는 백혈구의 일종인 ‘T-림프구’가 없다. 이 쥐는 자연발생적으로 생긴 돌연변이를 우연히 발견하면서 탄생했다. T-림프구 외에 다른 면역세포들은 모두 존재하기 때문에 모든 종류의 인간 유래 암세포를 이식하지는 못하는 단점이 있다. 그래도 지금까지 수많은 의학 연구에서 중추적인 역할을 해 왔다. 최근 유전자 조작에 의해 새로 개발된 쥐가 있다. ‘NSG’라는 이름의 생쥐인데 T-림프구뿐만 아니라 ‘B-림프구’와 정상적 기능을 하는 ‘NK-세포’가 없는 독특한 신체구조를 갖고 있다. 그래서 인간 유래 암세포뿐만 아니라, 암수술 중 절제한 암세포 조직의 일부를 이 쥐에 이식하면 대부분 종양으로 자란다. 의학자들이 이런 특별한 쥐를 만드는 이유는 특정 환자의 종양세포에 대한 개별 특성을 연구할 수 있기 때문이다. 치료 효과가 좋을 것으로 예상되는 항암제를 선별해 환자별 맞춤형 치료에 이용하기도 한다. 이런 종양을 가진 쥐는 환자 치료를 대신할 수 있기에 ‘아바타 쥐’라고 부른다. 개인적으로 가장 아쉬운 부분은 NSG 쥐는 수입에 의존할 수밖에 없다는 점이다. 미국 잭슨랩에서 구입할 경우 한 마리당 30만원 정도 하기 때문에 비용이 만만치 않다. 국내 바이오산업의 발전과 글로벌 경쟁력 확보를 위해 실험동물 모델의 국산화가 매우 중요한 과제가 된 것이다. 앞으로는 ‘인간화 쥐’가 등장해 또 다른 대세를 이루게 될 것이다. 인간화 쥐는 인간의 조직을 이식해 인간과 유사한 환경을 만들어 주는 것을 의미한다. 예를 들어 쥐의 혈관 속에 인간의 혈액이 흐르게 하거나, 쥐의 간에서 간세포를 제거하고 그 빈자리에 인간의 간세포가 자라게 하는 기술이다. 실제로 최근 이런 방식에 성공한 연구 결과가 속속 발표되고 있다. 인간의 간세포 독성을 연구하거나, 개발된 신약의 부작용을 연구하는 데 실제 인간을 대상으로 임상시험을 하지 않거나 임상시험 대상을 크게 줄일 수 있는 획기적인 기술이라고 할 수 있다. 의학연구에 필요한 쥐를 예전보다 쉽게 만들 수 있게 된 데는 ‘유전자 가위’ 기술이 큰 영향을 미쳤다. 인간이 유전자 염기서열을 직접 바꾸는 ‘유전자 편집’ 기술이 크게 발전하면서 이런 일들이 가능해진 것이다. 연구실에서 쥐를 보면 한편으로는 마음이 아프기도 하고 ‘인간이 이런 기술을 생명체에 적용해도 되나’라는 의문이 들기도 한다. 하지만 진료실에서 새로운 치료법 개발에 실낱같은 희망을 걸고 있는 암환자들을 만나게 되면 쥐의 희생은 더없이 값진 것이라는 생각을 굳히게 된다.

美 매년 1만 1000명 숨지는 황색포도상구균 제거에 특효슈퍼박테리아와 코. 이 둘을 연결할 무언가, 있을까요. 아무런 관계가 생각나지 않는 것이 당연합니다. 두 단어의 연관성이 밝혀진 것이 아주 최근 일이니까요. 독일 연구팀이 우리 콧속에 어마어마한 물질이 있다는 걸 알아냈는데, 그 물질로 슈퍼박테리아를 때려잡을 수 있다는 겁니다. ●독일 연구진 ‘루그두닌’ 발견 독일 튀빙겐대 미생물학 및 면역의학연구소와 유기화학연구소 소속 연구진은 사람의 콧속에 항생물질이 있다는 연구결과를 세계적인 과학 저널 ‘네이처’ 지난달 27일자에 발표했습니다. 연구진에 따르면 사람의 콧속에 살고 있는 세균이 만들어 내는 물질이 치명적인 슈퍼박테리아 중 하나인 ‘메티실린 내성 황색포도상구균’(MRSA)을 제거하는 데 특효약이라는 것입니다. 포도상구균은 1878년 하인리히 로베르트 코흐 박사가 처음으로 찾아냈습니다. 코흐 박사는 결핵균을 발견한 것으로도 유명하죠. 포도상구균은 자연계에 널리 분포하고 있으며 환경에 저항성이 강하기 때문에 생물체에 달라붙어 기생하지 않더라도 장기간 생존할 수 있다는 특징이 있습니다. 더군다나 건강한 사람의 피부, 점막, 상(上)기도, 비뇨기, 소화기 등 다양한 곳에도 존재하고 주변 환경에서 쉽게 발견할 수 있습니다. 문제가 되는 것은 황색포도상구균입니다. 황색포도상구균은 피부에 고름을 만들고 독소를 뿜어내면서 사람을 앓게 만듭니다. 대표적인 증상이 패혈증, 뇌수막염, 폐렴, 골수염 등입니다. 황색포도상구균의 대부분은 페니실린 계열의 항생제에 내성을 갖고 있어서 일단 감염되면 치료가 쉽지 않습니다. 특히 슈퍼박테리아인 MRSA는 미국에서만도 매년 1만 1000명의 목숨을 앗아갑니다. 이번에 독일 연구진이 개발한 MRSA 대응 신무기의 이름은 ‘루그두닌’으로 콧속에 상존하는 ‘스타필로코커스 루그두넨시스’라는 세균에서 내뿜는 항생물질이라고 합니다. 연구진은 생쥐에게 MRSA를 감염시킨 뒤 루그두닌으로 만든 연고를 발라주자 피부 표면의 농양은 물론 피부 깊이 감염된 증상까지 치료되는 것을 확인했다고 합니다. 또 생쥐의 콧속에 스타필로코커스 루그두넨시스를 직접 주입하자 MRSA를 유발시키는 세균의 개체 수가 감소하는 것도 발견했다네요. 연구진이 주목하는 것은 MRSA뿐만 아니라 또 다른 슈퍼박테리아인 반코마이신 내성 장구균(VRE)에도 효과적이라는 점이었습니다. 여기에 30일 동안 실험실에서 다양한 방식으로 배양해봤는데 내성물질도 생기지 않았다니 놀라운 ‘슈퍼 항생제’가 나온 게 아닌가 싶습니다. 과학계가 주목하는 이유는 루그더닌을 이용해 콧속에 분무하는 방식의 약을 만들어 낼 수 있다면 간단하게 슈퍼박테리아를 치료하는 것도 가능하다고 보기 때문입니다. 지금까지 새로운 항생물질은 주로 토양에서 발견돼 왔는데 이렇게 사람의 몸에 살고 있는 ‘인체공생미생물’(microbiome)에서 항생물질을 발견한 것은 이례적이라는 게 과학계의 반응입니다. ●콧속 세균 분석 중 우연히 찾아 재미있는 것은 루그더닌이 콧속에서 찾은 90여가지 세균의 기능을 분석하는 과정에서 우연히 드러났다는 점입니다. 역시 놀라운 과학적 발견은 ‘호기심’에서 비롯된 연구의 ‘우연한’ 결과가 많습니다. 어린아이들이 코를 후빈다고 혼내는 부모님들이 많습니다. 그런데 이번 연구를 보고는, 이런 코파기가 항생물질을 활성화시키는 본능적 행동이 아닐까 하는 엉뚱한 생각도 떠오릅니다. edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 설탕을 대신하는 한편 체중과 체지방까지 줄일 수 있는 물질을 쌀이나 고구마, 감자 등 곡물에서 추출하는 데 성공했다. 최명숙 경북대 식품영양학과 교수팀은 ‘알룰로오스’라는 물질이 체중과 체지방을 줄여 비만을 개선할 수 있다는 사실을 규명해 영양화학 분야 국제학술지 ‘몰레큘러 뉴트리션&푸드 리서치’ 최신호에 발표했다고 20일 밝혔다. 알룰로오스는 흔히 녹말로 불리는 전분에 효소 처리를 해 추출한 것으로 단맛이 설탕의 70% 수준에 달하지만 칼로리는 ‘제로’(0)에 가까운 것으로 나타났다. 또 감자나 고구마, 쌀과 같은 곡물류에서 추출한 전분으로 만든 천연 감미료라는 특징을 갖고 있다. 연구진은 생쥐를 두 그룹으로 나눠 한쪽은 비만유도용 사료만 먹이고 다른 쪽은 비만유도용 사료와 알룰로오스를 함께 먹이는 실험을 했다. 그 결과 알룰로오스를 함께 먹은 생쥐들은 비만을 유발시키는 기름진 음식을 먹더라도 체중과 체지방량이 정상 수준을 유지하는 것을 확인했다. 비만한 생쥐에게 알룰로오스를 먹이면 체중과 체지방량, 혈액 속 지질농도가 떨어지는 것도 발견했다. 알룰로오스가 지방이 분해되도록 유도하는 한편 지방질을 몸 밖으로 배출하도록 한다는 게 연구진의 설명이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

반갑네, 난 ‘멘로파크의 마법사’ 토머스 에디슨(1847~1931)일세. 1000여건이 넘는 발명과 제품 개선 때문에 흔히 ‘발명왕’이라고 부르지. 오늘은 나에게 가장 큰 영광과 함께 몰락을 가져다 준 인공조명에 대해 얘기해 보려고 하네.인공조명은 18세기 중엽 유럽에서 산업이 발달하면서 대량 생산을 위해 밤에도 공장을 가동해야 하는 필요성 때문에 생겼지. 처음 등장한 것은 가스등이었는데 불빛이 그리 밝지 않고 자칫 가스폭발로 이어질 가능성이 커서 새로운 조명이 필요했지. 그러던 중 1808년 영국의 화학자 험프리 데이비 경이 탄소에 전류를 흘리면 빛이 발생한다는 사실을 발견하고 아크등을 만들었어. 빛이 강해 공장에서 쓰기는 좋지만 가정에서까지 활용하기엔 무리가 있었지. 그래서 나는 집에서도 쓸 수 있는 안전한 인공조명 개발에 집중했어. 마침내 1879년 유난히 눈이 많이 내리던 12월 3일 미국 뉴저지에 있는 멘로파크 연구소에서 백열전구가 처음 빛을 내도록 하는 데 성공했어. 진공의 유리구 속에 실을 태운 필라멘트를 이용해 전류를 흘려 빛을 내도록 한 거야. 10시간을 못 갈 것이라고 예상했는데 40시간이나 지속하는 데 성공했지. ●신체적 건강·노화 속도 빨라져 독일의 역사학자 에밀 루트비히는 내 전구 발명 소식을 듣고 “프로테메우스가 불을 인간에게 가져다준 이후 인류는 두 번째 불을 얻게 됐다”고 평가했다더군. 백열전구의 대중화를 위해 에디슨전기회사(제너럴 일렉트릭의 전신)을 설립했지만 특허권을 둘러싼 소송으로 많은 경제적 손실을 보고 결국 내가 만든 회사에서 쫓겨나기까지 했지. 어쨌든 백열전구 이후 인공조명은 널리 보급돼 사람의 활동시간을 획기적으로 늘리는 데 크게 기여했지. 그런데 내가 미처 생각하지 못한 게 있었어. 야근이나 각종 야간생활로 인해 이런 인공조명에 지나치게 노출되면 신체적 건강은 물론 노화속도까지 빨라진다는 최신 연구결과를 보고 깜짝 놀랐지. 생물학 분야에서 저명한 국제학술지인 ‘커런트 바이올로지’ 15일자에 실린 네덜란드 레이던대 의대 연구진이 생쥐 실험을 통해 밝혀낸 사실이라는데 좀 충격적이네. 밝은 빛이 비추는 우리 속에서 24주 동안 생활한 생쥐의 생체시계는 24시간이 아닌 25.5시간으로 바뀌고 골밀도가 감소하고 뼈를 지탱해주는 골격근이 약화하는 한편 체내 만성 염증까지 생겼다더군. ●실험 쥐 골밀도 감소·만성 염증 생쥐들은 깨어 있는 동안에는 계속 밝은 빛에 노출되고 잠을 자는 동안에도 깨어 있을 때 빛의 7분의1 수준에 해당하는 빛에 지속적으로 노출시켰으니 사람이 빛에 노출되는 패턴과는 좀 다르다고 할 수 있겠지. 그렇지만 최근 대도시에는 밤새 켜 있는 네온사인과 개인이 사용하는 스마트폰이나 태블릿PC에서 나오는 블루라이트 등으로 24시간 빛에 노출된다고 볼 수도 있겠지. 사실 그동안 야간교대 근무가 잦은 사람에게 유방암이나 대사증후군, 골다공증 위험이 증가된다는 보고는 여러 차례 있었지만 뇌의 생체주기에 직접적인 영향을 미친다는 사실을 밝혀낸 것은 이번이 처음이라더군. 지난달 미국 의학협회 산하 ‘과학과 공중보건 위원회’는 인공광선이 암, 당뇨, 심혈관 질환의 발병 위험을 증가시킬 수 있는 만큼 인공광선의 노출을 줄이라는 권고를 내놓기도 했다지. 얼마 전 이탈리아, 독일, 미국, 이스라엘 국제공동연구진이 기초과학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴스’에 발표한 ‘전 세계 빛 공해 실태’에서 한국은 ‘세계에서 가장 심각한 빛 공해 국가’라는 지적을 받았더군. 밤낮없이 부지런히 일하며 역동적인 삶을 사는 것도 좋겠지만 밤에는 불을 끄고 다음날을 위해 좀 쉬는 것도 좋지 않을까. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

항원 접종하는 DNA백신 실험 쥐에게 투여… 예방 효능 확인 전 세계를 공포로 몰아넣은 지카바이러스를 잡을 백신 개발이 눈앞에 다가왔다. 이르면 오는 8월 브라질 리우 올림픽 이전에 백신을 상용화할 가능성도 크다. 미국 하버드대 의대, 월터리드 육군연구소, 하버드·MIT 라건병리학연구소, 브라질 상파울로대 공동연구진이 지카바이러스에 대항할 수 있는 백신 개발에 사실상 성공했다고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 29일자에 발표했다. 연구진은 DNA백신과 사(死)백신 두 종류의 백신을 만들어 임신한 생쥐와 일반 생쥐 15마리에 주사한 다음 지카바이러스를 감염시키는 전임상실험(동물실험)을 실시했다. 비활성 백신으로 불리는 사백신은 소아마비, A형 간염, 광견병 주사를 만들 때 사용하는 방식이다. 가열하거나 포르말린 같은 화학물질로 세균의 병원성을 제거해 만든다. 독성을 약화시키고 유전자 돌연변이를 막아 안전하기는 하지만 여러 차례 주사를 맞아야 한다. DNA백신은 현재 연구단계에 있는 백신으로 사백신이나 생백신처럼 병원균 전체를 이용하는 것이 아니라 병원균 중 일부 항원정보를 담고 있는 부분만을 추출해 접종하는 방식이다. 백신을 접종한 뒤 생쥐들을 관찰한 결과 DNA백신을 맞은 생쥐 10마리 전체와 사백신을 접종한 5마리 생쥐 모두에 소두증이나 발열 같은 지카바이러스의 대표적인 증상이 나타나지 않았다. 동물실험을 마친 연구진은 지난주 미국 식품의약국(FDA)으로부터 건강한 성인 40명을 대상으로 한 임상 1상 시험을 허가받았다. 임신부가 지카바이러스에 감염되면 태아에게 소두증을 유발한다. 지카바이러스는 성인들에게는 말초신경 이상 증세인 ‘갈랑바레 증후군’을 일으키는 것으로 알려져 있다. 지카바이러스의 진앙으로 여겨진 브라질에서 세계 각국 선수들이 모이는 올림픽이 예정돼 있어 불안감이 더욱 커진 상태다. 백신 전문가들은 이번 결과를 주목하면서 “사람을 대상으로 한 임상 1상 시험에서도 항체가 만들어지는 것이 확인된다면 지카바이러스에 대항할 수 있는 백신이 올림픽 이전에도 나올 수 있을 것”이라고 전망했다. 그렇지만 “이번 동물실험에서는 백신접종으로 만들어진 항체가 소두증 이외에 성인의 말초신경 이상을 보이는 갈랑바레 증후군 같은 다른 증상이나 부작용을 일으키지 않는다는 것은 확인하지 못한 만큼 이에 대한 데이터 확보도 필요하다”고 지적했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr