나이가 들면서 신체 기능 저하와 함께 인지기능 저하는 어쩌면 당연한 순서인지 모른다. 그렇지만, 노년을 위협하는 알츠하이머 치매가 발병하면 기억의 상실 속도는 급속도로 빨라진다. 특히 가까운 시점의 기억부터 사라지는 알츠하이머 치매의 기억력 저하의 원인이 무엇인지 국내 연구진이 밝혀내 눈길을 끈다. 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단은 뇌 속 별세포가 발현하는 시트루인2(SIRT2)라는 단백질이 기억력 손상을 일으키는 신경전달물질의 생성을 조절한다는 사실을 발견하고, 이를 억제하면 단기 기억력 회복이 가능하다는 사실을 입증했다고 14일 밝혔다. 이 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘분자 신경퇴화’에 실렸다. 별세포는 별 모양의 비신경세포로 전체 뇌세포의 절반 이상을 차지하고 있다. 신경세포 간 신호전달을 조율하고 뇌 기능을 안정적으로 유지하는 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 알츠하이머나 뇌 염증 관련 질병 환경에서는 별세포 수와 크기가 증가해 ‘반응성 별세포’로 변하는데, 질병 초기부터 염증 반응을 유도하고 신경 퇴행의 시작과 진행에 깊게 관여하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 이번 연구에 앞서 유해 암모니아를 해독해 요소를 만드는 ‘요소회로’가 간뿐만 아니라 뇌 속 별세포에도 존재함을 밝히고, 그 대사 경로를 규명했다. 반응성 별세포에서 요소회로가 활성화되면 중간 대사물질인 푸트레신을 생성하고, 푸트레신은 ‘모노아민 산화효소-B’(MAO-B)를 거쳐 억제성 신경전달물질인 가바와 활성산소인 과산화수소를 과도하게 생성한다. 이렇게 과생성된 가바는 뇌의 신호전달을 억제해 기억력 감퇴를 유발하며, 과산화수소는 신경세포를 손상해 알츠하이머 증상을 악화시킨다. 이번에 연구팀은 가바 생성을 조절할 수 있는 핵심 열쇠로 SIRT2에 주목했다. 연구팀은 SIRT2가 가바 생성과 뇌 기능에 미치는 영향을 분석하기 위해 별세포에서 SIRT2를 유전자 수준에서 억제하거나, 약물을 처리해 활성을 억제하는 실험을 했다. 별세포의 SIRT2를 억제한 결과, 별세포 내 가바 생성이 절반 가까이 감소했으며, 신경세포에 대한 억제 작용도 약 30~40% 줄었다. 또, SIRT2 억제가 실제 기억력 회복으로 이어지는지 확인하기 위해, 생쥐가 새로운 경로를 기억하고 탐색하는 능력을 평가하는 미로 실험도 진행했는데, 손상된 단기 기억이 정상 수준 가까이 회복되는 효과를 보였다. 연구를 이끈 이창준 IBS 단장은 “이번 연구는 별세포의 대사 경로를 조절해 알츠하이머 치매의 기억력 저하를 완화할 가능성을 제시했다”며 “SIRT2는 가바 생성을 선택적으로 조절하는 핵심 표적으로, 정밀한 치매 치료제 개발을 위한 유효 표적이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

국내 연구진이 면역 항암치료를 방해하는 핵심인자를 처음으로 찾아내 폐암 치료의 새로운 장을 열었다. 조광현 카이스트 바이오및뇌공학과 교수팀은 폐암 세포의 면역 회피 능력을 결정짓는 핵심인자 ‘DDX54’를 찾아내는 데 성공했고, 이를 억제하면 암 조직으로 면역세포가 쉽게 침투할 수 있어 면역 항암치료 효과가 크게 개선된다는 사실을 확인했다고 8일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 4월 2일 자에 실렸다. 면역항암제는 인체 면역세포의 공격을 돕는 항체를 이용해 암을 치료하는 기술로, 화학 항암제와 달리 약물 부작용이 적어 주목받고 있다. 문제는 면역 항암치료 반응률이 낮아 실제 치료 혜택을 받는 환자가 많지 않다는 점이다. 연구팀은 폐암을 일으킨 생쥐를 대상으로 면역세포 침투를 막는 원인을 찾아내는 실험을 한 결과, DDX54가 면역세포의 암 조직 공격을 막는다는 점을 발견했다. 조광현 교수는 “폐암 세포가 면역 회피 능력을 갖게 만드는 핵심인자를 처음 찾아내고 이를 제어하면 면역 항암치료 효과를 높일 수 있다는 점을 확인했다는 점이 이번 연구의 핵심”이라고 설명했다. 이번 기술은 카이스트 내 교원창업기업인 바이오리트버로 기술 이전돼 면역 항암치료제의 동반 치료제로 개발 중이며, 2028년 임상시험에 투입될 예정이다.

체중 감량과 각종 건강지표 개선에 효과적인 것으로 알려져 주목받고 있는 ‘간헐적 단식’이 성욕 증진에도 효과가 있다는 연구 결과가 나왔다. 지난 28일(현지시간) 유명 과학 저널 ‘셀 메타볼리즘(Cell Metabolism)’에는 독일 신경퇴행성질환 센터와 중국 칭다오대 공동 연구팀이 실시한 ‘생쥐 실험을 통한 간헐적 단식과 성적 행동 촉진의 연관성’이라는 연구가 실렸다. 해당 연구에 따르면 간헐적 단식은 뇌의 세로토닌 수치를 낮춰 성적 행동에 대한 억제 효과를 감소시키는 것으로 나타났다. 이 연구는 처음에는 단식이 수컷 쥐의 새끼에 어떤 영향을 미치는지 살펴보기 위해 시작됐지만, 연구자들은 단식을 한 나이 든 수컷 쥐가 더 많은 새끼를 낳은 것을 발견했다. 이는 정자 질이나 호르몬 수치의 영향이 아닌 성 활동의 극적인 증가 때문이었다. 연구팀은 생후 2개월부터 수컷 생쥐들에게 24시간 동안 자유롭게 먹게 하고, 다음 24시간은 물만 먹게 하는 간헐적 단식을 최장 22개월 동안 실시한 다음 단식하지 않은 생후 3개월 된 암컷과 만나게 했다. 그 결과 최소 6개월 동안 간헐적 단식을 한 쥐들은 자유롭게 먹은 대조군보다 짝짓기 행동이 크게 증가했다. 다만 간헐적 단식 기간이 6주 이하인 경우엔 이런 효과가 나타나지 않았다. 연구팀이 성적으로 활동적인 수컷 생쥐들을 조사했더니 세로토닌이 비정상적으로 낮아 성적으로 억제되지 않은 상태였고 조절 기능이 약화돼 있는 것으로 나타났다. 행복감을 포함한 광범위한 감정을 느끼는 데 기여하는 것으로 알려진 신경전달물질 세로토닌은 수치가 높을 수록 성욕을 감소케 하는 것으로 알려져 있다. 세로토닌은 주로 음식에서 섭취하는 아미노산인 트립토판에서 생성된다. 단식은 트립토판의 결핍을 초래하고 그로 인해 세로토닌 수치가 감소한 것이다. 연구를 이끈 독일 신경퇴행성질환 센터 댄 에닝거 박사는 “이런 관점에서 볼 때 인간의 성적 욕망도 단식에 의해 영향을 받을 수 있다고 생각한다. 남성 뿐만 아니라 여성의 경우도 마찬가지”라면서 “간헐적 단식이 성욕감소 장애에 대한 치료법이 될 가능성이 있다”고 기대했다.

한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 손상된 망막 신경을 살려 시력을 회복하는 방법을 찾아냈다. 김진우 KAIST 생명과학과 교수 연구팀은 망막 신경을 재생시켜 망막질환자의 시력을 회복할 수 있는 치료법을 개발했다고 지난 30일 밝혔다. 이번에 개발된 물질은 손상된 망막 자체를 재생시켜 망막질환의 종류에 관계없이 시력을 회복시킨다. 눈을 감싸는 얇은 막이 손상되면 시력을 떨어뜨리거나 사물이 왜곡되어 보인다. 망막질환에는 여러 종류가 있는데 한국망막학회는 망막박리, 당뇨망막병증, 망막정맥폐쇄, 황반변성을 4대 망막질환으로 꼽는다. 병증이 심해지면 실명까지도 이를 수 있는 무서운 질환이다. 이번 KAIST 연구 성과는 포유류 망막에서 신경 재생을 유도하고 시력까지 회복시킨 세계 최초의 사례다. 이미 시중에 유통되는 망막질환 치료제들이 있으나, 병증이 심해지는 걸 막아줄 뿐 이미 손상된 시력을 회복시키지는 못했다. 연구진은 이번 기술을 활용한 치료제를 개발할 예정이며, 2028년에는 임상시험에 돌입하는 것을 목표로 하고 있다. 건강보험심사평가원에 따르면, 국내 4대 망막질환자는 매년 증가해 2023년 기준 110만 명이 넘었다. 이번 연구는 어류와 포유류의 차이에 착안해 시작됐다. 어류는 망막이 손상되어도 재생이 활발하다. 어류의 망막에는 뮬러글리아라는 세포가 있는데, 이 세포는 역분화해 새로운 신경세포를 생성해낸다. 인간의 망막에도 똑같은 세포가 있지만 망막을 재생시키지는 못한다. 인간의 망막이 재생되지 못하는 건 ‘프록스원’(PROX1)이라는 단백질 때문이었다. 이 단백질은 원래 줄기세포를 분화시켜 다양한 역할을 하게 만든다. 그러다 보니 세포의 시계를 거꾸로 되돌려 회복시키는 데는 걸림돌로 작용한다. 연구 결과, 망막에서 만들어지는 프록스원 단백질이 세포에 축적되기 때문에 망막이 재생되지 않는 것으로 나타났다. 프록스원 단백질에 결합하는 항체를 생쥐에 투여하니 망막의 신경세포가 재생되고 시력이 회복됐다. 주변에서 만들어진 프록스원이 세포로 들어가기 전 항체로 제거하는 것이다. 이 항체는 김 교수가 창업한 연구실 벤처 ‘셀리아즈’에서 발굴한 물질이다. 연구진은 생쥐의 눈에 강한 빛을 쬐어 생쥐의 망막을 훼손했다. 이후 항체 물질을 안구에 주사하고 2주가 지나자 시력이 회복됐다. 실험에서 시력 회복 효과는 6개월 이상 지속됐다. 김 교수는 “올해 안으로 인간에 더 가까운 개를 대상으로도 실험할 예정이고, 사람에게 적용할 수 있는 형태로 만들어 나갈 것”이라고 밝혔다. 이은정 박사는 “여러 동물 실험으로 시력 회복 효능과 안전성 평가를 마친 후 망막질환자에게 투여하는 것이 목표”라며 “적절한 치료제가 없이 실명의 위험에 노출된 환자들에게 실질적 도움이 되도록 연구를 진행하겠다”라고 말했다.

정상적인 정자를 형성하는 데 중요한 역할을 하는 단백질을 일본 연구진이 발견해 눈길을 끈다. 현지에서는 “남성용 경구 피임약 개발 가능성을 보여줬다”는 평가가 나왔다. 도쿄신문 등 일본 언론에 따르면 오사카대 연구팀은 생쥐 실험을 통해 정자의 정상적인 형성에는 ‘Tex38’라고 하는 유전자로 만들어진 단백질이 필요하다는 것을 밝혀냈다고 지난 26일 발표했다. 연구팀이 쥐의 여러 유전자를 조작해본 결과, Tex38 유전자로 만들어진 단백질이 만드는 복합체가 정자의 정상적인 형태를 유지하는 데 필수적인 것을 확인했다. 연구팀은 이 복합체가 다른 단백질을 자극해 불필요한 세포질을 제거하고, 정자의 모양을 안정적으로 변화시키고 있다고 추정했다. 특히 Tex38을 만들지 못하게 된 쥐는 정자 머리 부분이 구부러진 형태의 이상정자가 생겨 제대로 된 수정이 불가능해 불임을 초래하는 것으로 나타났다. 전자현미경으로 관찰한 결과 초승달 모양인 머리 부분이 180도 구부러지고 움직임도 악화했다. 연구진은 “Tex38 유전자로 만든 단백질은 다른 단백질과 결합함으로써 안정화됐으며, 정자 형성에 빠질 수 없는 요소인 것으로 확인됐다”며 “이번 연구로 단백질 기능을 저해하는 남성용 경구 피임약 개발을 기대할 수 있게 됐다”고 전했다. 일본에서는 연간 약 10만건의 인공임신중절이 행해지고 있다. 한편 이번 연구 결과는 ‘미국 국립과학원 회보’(PNAS)에 게재됐다.

학창 시절, 간혹 영유아기 때 있었던 일을 기억한다는 친구들을 볼 수 있었습니다. 물론 아주 어린 시절을 기억하는 사람들도 전혀 없지는 않겠지만, 부모나 친인척들의 이야기를 본인의 기억으로 착각하는 경우가 대부분입니다. 전생을 기억하게 해준다는 최면술로도 말 못하고 기어다니던 생후 몇 달, 몇 년까지 기억해 내지 못합니다. 기억을 저장하는 뇌의 해마가 충분히 발달하지 않았기 때문인지, 기억을 불러낼 수 없기 때문인지는 뇌 과학이 발달한 요즘도 완전히 풀어내지 못한 수수께끼 중 하나였습니다. 미국 컬럼비아대, 뉴욕 사회연구대학(NSSR), 예일대, 스탠퍼드대 공동 연구팀은 우리가 어린 시절을 기억하지 못하는 것은 기억을 만들지 못하기 때문이 아니라 기억을 회상·복구하는 데 어려움이 있기 때문이라고 26일 밝혔습니다. 이 연구는 과학 저널 ‘사이언스’ 3월 20일 자에 실렸습니다. 연구팀은 2016년 뉴욕대와 마운트 시나이 아이컨 의대 연구팀이 광유전학 기술로 어른 생쥐의 특정 신경세포를 활성화해 영유아기 시절 기억이 여전히 존재한다는 사실을 밝혀낸 연구 결과를 근거로 사람도 영유아기 기억이 존재한다는 가정을 하고 실험에 착수했습니다. 연구팀은 생후 4개월에서 2세 사이 영유아 26명에게 새로운 얼굴, 사물, 장면의 이미지를 2초 동안 보여 주고 1분이 지난 뒤 같은 이미지를 다시 보여 주면서 각각 기억에 관여하는 해마의 활동을 기능성 자기공명영상(fMRI)으로 촬영했습니다. 그 결과 아기가 새로운 이미지를 볼 때 해마 활동이 활발할수록 같은 이미지를 다시 보여 줄 때 더 오래 보는 것을 확인했습니다. 아기들은 익숙한 것을 보는 데 더 많은 시간을 보내는 경향이 있기 때문에, 이 연구 결과는 아기가 이전에 본 것을 기억하고 있다는 것을 의미합니다. 실제로 똑같은 사진을 다시 볼 때 아기들의 해마 뒤쪽 부분이 활발하게 움직이는 것이 fMRI로 관찰됐습니다. 해마 뒤쪽 부분은 기억을 회상하는 데 중요한 역할을 하는 부위입니다. 연구팀은 성인이 생후 첫 몇 년을 기억하지 못하는 ‘영아기 기억상실증’이 나타나는 것은 회상 문제 때문이라고 설명했습니다. 기억이 처음 저장된 방식과 뇌가 기억을 되살리기 위해 사용하는 검색 단서 사이의 불일치로 인해 발생한다는 것이지요. 아기 때 경험이 나중에 성장하면서 뇌가 보고 들은 것을 맥락에 맞춰 분류하고 범주화할 수 있을 때와 매우 다르기 때문이라는 말이기도 합니다. 기어다니다가 걷는 것만으로도 세상을 바라보는 관점이 달라지는 것처럼 말이지요. 연구를 이끈 니컬러스 터크 브라운 예일대 교수는 “이번 연구에서 중요한 부분은 말 못 하는 아기들도 기억을 형성하는 능력이 있음을 증명했다는 점”이라면서 “성인이 돼서도 아기 때 기억이 남아 있을 수 있다는 것은 확실하지만, 그 기억에 접근할 수 없을 뿐”이라고 말했습니다.

2013년 개봉한 영화 ‘월터의 상상은 현실이 된다’를 좋아하는 분이 많습니다. 여행이라곤 한 번도 해 본 적 없는 잡지사 직원 월터 미티는 반복되는 일상에서 ‘상상’을 통해 특별한 순간을 꿈꾸는 사람입니다. 그러다 라이프지 마지막 호 표지 사진을 찾기 위해 그린란드, 아이슬란드 등을 오가며 자신의 상상을 뛰어넘는 모험을 하는 내용입니다. 표준국어대사전에 ‘상상력’은 ‘실제로 경험하지 않은 현상이나 사물에 대해 마음속으로 그려 보는 힘’이라고 설명돼 있습니다. 월터처럼 완전히 새로운 생각을 해내는 것은 물론 과거 경험을 재구성해 실제로 존재하지 않는 것을 떠올리는 것도 포함됩니다. 상상력은 뇌의 여러 부위가 협력해 만드는 복잡한 인지 과정입니다. 여기서 궁금한 점 하나가 생깁니다. 뇌는 현실과 상상을 어떻게 구별해 낼 수 있을까요. 12일 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 정신·행동과학과, 의대 신경외과, 심리학과, 생체공학과, 보스턴대 의·생명공학과, 정신·뇌과학과, 스탠퍼드대 의대 신경외과, 펜실베이니아 대학병원 신경외과, 로스앤젤레스 보훈병원, 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 신경학과 공동 연구팀은 실제 환경을 통한 물리적 이동과 상상 속 이동이 뇌에서 같은 신경 회로를 사용한다고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 인간 행동’ 3월 11일 자에 실렸습니다. 뇌가 공간 기억을 형성하고 회상하는 능력은 새로운 공간으로 이동하고 그곳을 탐색하거나 미래의 일을 상상하는 데 중요합니다. 생쥐를 이용한 연구에서 뇌의 한 영역인 해마에 나타나는 특정 뇌파인 세타 진동이 공간을 탐색하고 이동 경로를 기억하거나 상상하는 데 도움이 된다는 것이 밝혀졌습니다. 그렇지만 인간에게도 유사한 메커니즘이 존재하는지, 실제 환경에서 활성화되는지는 명확히 밝혀지지 않았습니다. 이에 연구팀은 뇌전증을 앓고 있는 24~40세 남녀 5명의 뇌 활동을 측정했습니다. 실험에 참여한 이들은 뇌전증 치료와 검사를 위해 내측 측두엽에 전극을 삽입하고 있었습니다. 연구팀은 일반 도로를 걸을 때와 러닝머신 위를 걸으며 일반 도로 상황을 상상할 때의 세타 진동을 비교했습니다. 그 결과 실제 탐색과 상상 속 탐색 시 유사한 뇌파 패턴이 나타난다는 것을 확인했습니다. 연구를 이끈 난티아 수타나 UCLA 교수는 “이번 연구는 현실 탐색과 상상이 공통된 신경 틀을 공유한다는 사실을 보여 주며 실제 환경에서 사람의 기억이 어떻게 형성되는지 이해하는 데 도움을 준다”고 설명했습니다. 이번 연구를 보면 뇌는 생각하는 것을 실현할 수 있는 원동력을 만들며 원하는 바를 상상하면 이뤄진다는 자기계발서의 이야기가 허황한 것만은 아니라는 생각이 듭니다. 알베르트 아인슈타인이 “상상력이 지식보다 위대하다”고 말한 이유도 어렴풋이 이해될 것 같습니다.

최근 넷플릭스에서 공개한 드라마 ‘폭싹 속았수다’를 보고 “부모님 생각이 나서 펑펑 울었다”든지 “담담하지만 가슴을 울리는 대사에 무너졌다”는 반응들이 쏟아지고 있다. ‘나의 아저씨’나 ‘나의 해방일지’ 같은 드라마를 보면서 주인공에 감정을 이입해 함께 아파하며 슬퍼하는 경우가 적지 않다. 단순히 감정이 풍부해서라거나, 갱년기라서 그런 것은 아니다. 뇌가 타인의 감정을 반영하는 공감 회로를 갖고 있기 때문이다. 그동안 이런 정서적 공감이 뇌에서 어떻게 이뤄지는지 명확히 밝혀지지 않았다. 그런데, 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단은 타인의 고통을 인식하고 정서적으로 공유하는 뇌의 핵심 신경회로를 찾았다고 11일 밝혔다. 이 연구 결과는 기초 과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 전측대상회피질(ACC)는 고차원 감정 처리, 의사결정, 사회적 행동과 공감 등 다양한 기능과 관련된 뇌 영역이다. 연구팀은 생쥐를 이용한 실험과 고해상도 미세 내시경 칼슘 이미징 기술을 활용해 ACC 신경세포 활동을 실시간으로 측정, 분석했다. 미세 내시경 칼슘 이미징은 칼슘 지표 단백질을 이용해 살아있는 동물의 깊은 뇌 영역에서 신경세포 활동을 실시간으로 관찰할 수 있는 기술이다. 연구팀은 투명한 아크릴 상자에 생쥐 두 마리를 넣은 뒤 한 마리에게는 전기 자극을 가해 공포 반응을 유도하고, 다른 한 마리는 신체적 자극 없이 상대의 고통을 관찰하도록 한 뒤 뇌의 활동을 살펴봤다. 그 결과, 관찰자 생쥐는 직접 자극 없이 다른 개체의 고통을 목격하는 것만으로도 공포로 인해 움직임이 줄어드는 ‘공감적 동결 행동’을 보이는 것이 확인됐다. 이를 통해 타인의 고통을 목격할 때 활성화되는 특정 신경세포 집단을 확인하고, 이것들이 정서적 공감 처리에 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 또 기존 연구와 달리 고통에 대한 경험이 전혀 없는 생쥐를 관찰자로 정했는데, 이를 통해 경험의 영향을 배제한 ‘순수한 감정 전염’ 현상을 확인했다. 연구팀은 ACC에서 중뇌수도관주위회색질(PAG)로 연결되는 신경회로 활성을 억제하면 공감적 동결 행동과 정서적 회피 행동이 눈에 띄게 감소하는 것도 발견했다. 이를 통해 ACC-PAG 신경 회로가 타인의 고통을 인식하고 공감적 행동을 끌어내는 데 필수적이라는 것을 밝혀냈다. 연구를 이끈 금세훈 연구위원은 “이번 연구는 타인의 고통을 공감하는 과정이 단순 학습이 아닌 뇌에서 특정 신경 회로를 통해 정서적으로 처리된다는 것을 보여준 첫 연구”라며 “자폐 스펙트럼 장애, 반사회적 행동 장애 등 공감 능력의 장애를 보이는 신경정신질환 연구와 치료에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.

‘일반 실험실 생쥐보다 3배 길게 자라는 물결 모양의 밝은 털, 곱슬곱슬한 수염....’ 4일(현지시간) CNN 등 외신에 따르면 미국 생명과학기업 콜로설 바이오사이언스는 유전자공학 기술을 활용해 약 4000년 전 멸종한 매머드 털과 유사한 특성을 지닌 ‘양모 생쥐’를 만드는 데 성공했다. 텍사스주 댈러스에 본사를 둔 이 기업은 2021년 유전자 공학 기술로 매머드, 도도새 등 멸종 동물을 되살리겠다고 발표해 화제를 모은 바 있다. 콜로설 바이오사이언스 연구진은 생쥐 배아에서 7개 유전자를 동시에 편집해 ‘양모 생쥐’를 탄생시켰다. 연구자들이 표적으로 삼은 유전자는 모발 성장 주기에 관여해 더 길고 풍성한 털을 만들어내는 FGF5와 멜라닌 생성을 조절하는 MC1R 등이다. 콜로설 바이오사이언스는 이번에 선보인 ‘양모 생쥐’가 추운 기후에서 매머드의 생존을 가능하게 했던 특정 DNA 염기 서열을 검증하는 데 도움이 될 것이라고 주장했다. 베스 샤피로 최고과학책임자(CSO)는 “멸종된 동물의 특성을 복원하는 기술 검증에 중요한 단계”라고 평가했다. 회사는 아직 심사 과정을 완료하지 않은 미발표 논문도 함께 공개했다. 그러나 이번 연구 결과에 대한 학계의 평가는 엇갈린다. 이 회사의 자문위원으로서 이번 실험 논문에 공동 저자로 참여한 스톡홀름대 교수 러브 달렌은 “생쥐에서 여러 유전자를 동시에 편집해 양모 외관을 얻는 능력은 매우 중요하다”며 “회사가 이러한 종류의 유전자 편집 노하우를 보유하고 있으며, 매머드 유전자도 포함할 수 있음을 증명했다”고 주장했다. 반면 런던 프랜시스크릭 연구소의 로빈 러벨 배지는 “기술적으로는 인상적”이라면서도 “이 논문의 가장 큰 문제점은 매머드의 특성이 생쥐에게 실제로 도입됐는지를 다루지 않았다는 점”이라고 지적했다. 그는 “현재로서는 털이 많은 귀여운 생쥐들만 있을 뿐이며, 우리는 이번 연구 결과에서 거의 배운 것이 없다”고 덧붙였다.

김치 등 발효식품이 불안감이나 우울증을 완화하고 정신 건강을 개선하는 데 도움이 될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 지난 19일(현지시간) 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 듀크-NUS 의과대학과 싱가포르 국립신경과학연구소 연구원들은 “프로바이오틱스(장내 유익균)과 불안 관련 행동 사이에 중요한 연관성이 있다”고 밝혔다. 학술지 ‘EMBO 분자의학(EMBO Molecular Medicine)’ 2월호를 통해 발표한 연구 결과에 따르면 장내 미생물에 의해 생성되는 ‘인돌(Indole)’이라는 분자가 불안과 관련된 뇌 활동을 조절하는 데 직접적인 역할을 하는 것으로 나타났다. 연구팀은 장내 미생물을 제거해 무균 상태로 만든 생쥐 실험을 통해 장내 미생물과 불안 사이의 연관성을 조사했다. 행동 검사를 통해 불안을 포함한 감정 반응을 평가했는데, 놀랍게도 무균 생쥐의 불안이 증가했다고 연구팀은 전했다. 이어진 추가 검사 결과 이러한 불안 증가가 기저외측 편도체(Basolateral amygdala)의 활성 증가와 연관돼 있음을 확인했다. 기저외측 편도체는 감정, 특히 공포와 불안을 느끼고 조절하는 데 관여하는 뇌 영역으로 뇌의 경보 시스템처럼 작동한다. 나아가 연구팀은 무균 생쥐를 미생물 대사물질인 인돌로 치료했을 때 불안에 어떤 영향을 끼치는지 관찰했다. 그 결과 인돌을 먹은 생쥐는 불안 관련 행동이 감소했다. 이 연구의 주저자 중 한명인 싱가포르 국립신경과학연구소 연구부의 스벤 페터슨 교수는 “인돌의 불안 감소 기능은 인간의 출생 직후부터 이루어진다”며 “출생 뒤 신생아는 배고픔 등으로 인한 불안감에 노출되는데, 이때 모유에 섞여 있는 미생물이 인돌 생산을 돕는다”고 설명했다. 이를 통해 아이의 불안감이 감소한다는 것이다. 연구진은 이번 연구 결과로 ‘프로바이오틱스로 불안감을 치료할 수 있는 길’이 열릴 가능성이 높아진 것으로 내다봤다. 인돌을 식이 보충제로 섭취하거나 인돌을 생성하는 장내 미생물을 섭취하면, 인돌 성분이 미주신경을 통해 뇌에 전해짐으로써 불안 관련 장애를 치료할 수 있게 될 수도 있다는 것이다. 프로바이오틱스 식품에는 발효유, 콤부차, 사우어크라프트(양배추절임), 피클, 된장, 김치, 사워도우빵 등이 있다고 SCMP는 소개했다. 듀크-NUS의 연구 담당 수석 부학장인 패트릭 탄은 “연구 결과는 정신과 약물을 견딜 수 없는 사람 등이 불안 관련 질환을 앓고 있을 때 큰 치료효과를 볼 수 있다는 가능성을 보여준다”며 “정신 건강은 뇌에만 있는 것이 아니라 장에도 있다는 것을 상기시켜준다”고 설명했다. 연구진은 앞으로 ‘인돌 기반 프로바이오틱스나 보충제’가 인간에게 불안 치료제로 효과적으로 사용될 수 있는지 확인하기 위해 임상 실험을 계속해나갈 계획이라고 밝혔다. 앞서 지난 1월 하버드 대학교 연구팀도 장내 미생물이 우울증에 중요한 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다고 발표한 바 있다.

체중 감량과 건강 유지를 위해 ‘간헐적 단식’이 유행이다. 간헐적 단식은 일정 시간 식사를 제한하거나 금식하는 방식으로, 하루 16시간 동안 금식하고 8시간은 식사를 하는 방식이다. 금식 시간에 신체가 지방을 에너지원으로 사용하기 때문에 체중 감소에 도움이 되고 체내 염증을 줄여 대사질환 예방에도 도움이 되는 것으로 알려져 있다. 그렇지만, 독일 헬름홀츠 당뇨·암 연구소(IDC), 뮌헨 루트비히-막시밀리안대 의대, 하이델베르크 대학병원, 독일 당뇨 연구센터, 헬름홀츠 당뇨·재생 연구소, 뮌헨 기술대(TUM) 의대, 뮌헨대 공동 연구팀은 청소년이 간헐적 단식을 하는 것은 신진대사에 부정적 영향을 미칠 수 있다고 17일 밝혔다. 이 연구 결과는 생명 과학 분야 국제 학술지 ‘셀 리포츠’ 2월 14일 자에 실렸다. 연구팀은 청소년기, 성인기, 노년기의 생쥐들을 대상으로 실험했다. 연구팀은 생쥐들에게 하루 동안 먹이를 주지 않고, 이틀 동안은 정상적으로 먹이를 먹이는 방식으로 간헐적 단식을 시켰다. 10주 후, 성체 쥐와 노령 생쥐는 모두 인슐린 감수성이 개선된 것이 관찰됐다. 이는 췌장에서 생성되는 인슐린에 대한 신진대사가 더 잘 반응한다는 것을 의미한다. 즉, 혈당 조절이 잘 돼 성인 당뇨로 알려진 제2형 당뇨와 같은 질환 예방에 도움이 된다는 말이다. 그렇지만, 청소년기 생쥐는 췌장의 인슐린 생산 세포인 베타 세포 기능이 심각하게 떨어진 것이 확인됐다. 간헐적 단식은 일반적으로 베타 세포에 도움이 되는 것으로 알려져 있었는데, 어린 생쥐는 기존에 알려진 것과 달리 간헐적 단식 후 인슐린 생산이 심각하게 떨어진 것이 관찰됐다. 인슐린 생산 능력 저하는 당뇨와 신진대사 장애를 일으키는데, 간헐적 단식으로 결함이 발생한 청소년기 생쥐의 베타 세포는 제1형 당뇨 환자와 유사한 것으로 관찰됐다. 연구팀은 베타 세포 손상 원인을 밝히기 위해 단일 세포 시퀀싱 기술로 분석했다. 그 결과, 간헐적 단식을 한 어린 생쥐의 베타 세포는 발달을 멈춰 인슐린 생산을 제대로 하지 못한 것으로 확인됐다. 그렇지만 간헐적 단식을 하기 전에 베타 세포가 이미 성숙한 나이 든 생쥐들은 영향을 받지 않았다는 것이다. 연구팀은 생쥐 실험 결과를 인간 세포와 비교한 결과, 베타 세포가 자가 면역 반응으로 파괴되는 제1형 당뇨 환자도 간헐적 단식을 한 어린 생쥐의 베타 세포와 비슷한 세포 성숙 장애 상태라는 것을 확인했다. 이는 생쥐 실험 결과가 인간에게도 적용될 수 있음을 의미하며, 간헐적 단식의 결과는 나이가 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다고 설명했다. 이에 관해 연구를 이끈 스테판 헤르지그 TUM 교수는 “간헐적 단식이 신진대사를 촉진하고 체중 감량과 심장병에 도움이 되는 등 이점만 알려져 있고 잠재적 부작용에 대해 잘 알려지지 않았다”라며 “이번 연구는 간헐적 단식이 성인에게는 유익하지만 어린이와 청소년에게는 위험 요소가 크다는 점을 보여준다”라고 말했다.

소리 들을 때 신경 활동에 잔영 남겨 입력된 자극과 비교해 강하게 반응외부서 동시다발적 감각 신호 올 때우선순위 정해 의사결정 과정 확인 과학기술 발전으로 거대 우주와 극소 미립자의 비밀이 속속 밝혀지고 있지만, 우리 양쪽 귀 사이에 존재하는 1.4㎏짜리 물체의 수수께끼는 여전히 베일에 싸여 있다. 단단한 머리뼈 속에 자리잡은 말랑말랑한 순두부 같은 형태의 ‘뇌’는 우리 몸무게의 2% 정도에 불과하다. 그렇지만 몸속으로 들어오는 산소 15%와 포도당 50%를 사용하고 1000억개의 신경세포로 연결돼 있으며 여러 가지 형태로 얽혀 1000조개에 이르는 시냅스를 구성하고 있는 뇌는 사람을 사람답게 만드는 기관이자 작은 우주다. 뇌과학 연구가 활발해지면서 수수께끼의 소우주 ‘뇌’의 비밀이 하나둘씩 풀리고 있다. 미국 컬럼비아대 생명과학과 연구팀은 대뇌피질이 외부 세계에서 받은 새로운 정보를 식별하고 부호화해 이전 정보와의 차이를 이해하는 과정에 관한 메커니즘을 규명했다고 12일 밝혔다. 이 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘뉴런’ 2월 11일자에 실렸다. 대뇌피질은 포유류 뇌에서 가장 넓은 표면적을 가진 부분이다. 인간의 경우 지각, 사고, 기억 저장, 의사 결정 등 우리가 흔히 뇌에서 한다고 생각하는 것들을 모두 관장하는 부분이다. 연구팀은 지난해 노벨물리학상 수상자 중 한 명인 존 홉필드가 제시한 신경망 모델을 바탕으로 생쥐가 익숙한 감각 자극과 새로운 감각 자극을 어떻게 구분하고 반응하는지 실험했다. 연구팀은 생쥐에게 다양한 음높이에서 재생되는 소리를 들려주면서 대뇌피질 중 청각 피질의 변화를 측정했다. 그 결과 하나의 뉴런이 아니라 뉴런 뭉치가 어떤 소리가 재생되는지, 그리고 얼마나 새로운 소리인지에 대해 반응하는 것을 발견했다. 또 각 소리 자극은 신경 활동에 잔영(에코)을 남기고 단기 기억을 형성한다는 사실도 확인했다. 기억 중추에 새겨진 활동 에코는 이후 입력되는 자극과 비교해 새로운 것인지 이전 자극인지를 구분하고, 새로운 자극에 대해서는 더 강하게 반응한다는 점도 밝혀 냈다. 그런가 하면 프린스턴대 신경과학연구소와 콜드스프링하버 연구소 공동 연구팀은 뇌가 눈이나 귀 등 감각기관을 통해 입력되는 정보를 어떻게 의사 결정 과정에서 활용하는지 설명할 수 있는 수학 모델을 개발했다고 12일 밝혔다. 이 연구 결과는 뇌과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 신경과학’ 2월 10일자에 발표됐다. 깨어 있을 때는 다양한 감각 신호가 입력돼 뇌로 전달된다. 일반적으로 뇌는 입력 신호를 인식하고 구분해 상황에 대한 정확한 판단을 할 수 있게 돕는다. 의사 결정과 같은 고등 인지능력 발휘에서 중요한 뇌 영역은 눈 바로 뒤에 있는 전전두엽 피질이다. 그렇지만 이 부분이 어떤 식으로 작동하는지는 오랫동안 수수께끼로 남아 있었다. 이에 연구팀은 원숭이와 사람을 대상으로 실험한 결과 외부에서 처리해야 할 감각 신호가 동시다발적으로 입력되면 전전두엽 피질 세포는 우선순위를 정해 하나의 정보를 처리한다는 사실을 확인했다. 하나의 정보를 처리하는 동안 다른 정보를 처리하는 인접 세포는 차단한다는 사실도 발견했다. 이번 연구 결과는 알츠하이머 치매와 같은 퇴행성 뇌 질환으로 인한 뇌 회로 오류를 개선하고 인공 두뇌를 더 유용하게 사용할 수 있는 방법을 개발하는 데 도움을 줄 것이라고 연구팀은 설명했다.

살이 찌는 것은 에너지 소비 없이 과식하는 것이 원인이다. 살이 찐 사람들은 포만감을 느끼는 신경 회로가 둔감한 경우가 많다. 이 때문에 다이어트 관련 약들은 뇌를 속여 포만감을 느끼게 해 음식 섭취를 줄이는 방식이 주로 사용된다. 최근 의학자들이 동물의 뇌 속에는 식사 중단을 명령하는 신경회로가 있다는 사실을 새로 발견했다. 해당 신경 회로를 자극하면 음식 섭취를 중단할 수 있기 때문에 새로운 비만 치료법으로 개발될 가능성도 크다. 미국 컬럼비아대 의대 연구팀은 생쥐 실험에서 식사를 중단하도록 명령하는 특수한 뇌신경 세포와 회로를 발견했다고 8일 밝혔다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘셀’ 2월 6일 자에 실렸다. 뇌 속 많은 섭식 회로는 음식 섭취를 감시하는 역할을 하지만, 이들 섭식 회로의 신경 세포가 식사를 중단하라고 명령을 내리지는 않는다. 연구팀은 뇌간에서 세포의 위치와 분자 구성을 구분할 수 있는 ‘공간 분해 분자 프로파일링’이라는 기술을 사용해 지금까지는 구분해 내지 못했던 다양한 유형의 세포를 식별해 냈다. 이를 통해 식욕 조절에 관여하는 다른 뉴런과 유사해 보이지만, 다른 특징을 가진 신경세포를 발견했다. 호흡과 혈압, 체온, 혈당을 조절하고 무의식적 반사운동에 관여하는 뇌간은 뇌에서 가장 오래된 부위로 5억년 이전부터 진화됐다. 파충류의 뇌를 닮았기 때문에 ‘파충류 뇌’라고도 불린다. 연구팀은 광(光)유전학 기술을 이용해 이번에 발견한 뇌간의 신경세포가 식사에 어떤 영향을 미치는지 알아봤다. 빛으로 이번에 발견된 뉴런을 활성화하면 생쥐는 평소 먹는 양보다 훨씬 적은 음식만 섭취하는 것이 확인됐다. 또 빛의 강도에 따라 식사 중단뿐만 아니라 식사 속도도 늦추는 것이 확인됐다. 연구팀에 따르면 이 뉴런은 최근 비만과 당뇨 치료에 널리 사용되는 GLP-1 호르몬에 의해 활성화된다. 생쥐에서 발견됐지만 모든 척추동물에서 본질적으로 같은 뇌의 일부분인 뇌간에 있는다는 사실을 미뤄 인간도 같은 뉴런을 가지고 있을 가능성이 크다. 연구를 이끈 알렉산더 넥토우 수석연구원은 “이번에 발견된 뉴런은 포만감 조절에 관여하는 기존 뉴런들과 다르다”며 “기존에 발견된 뉴런들은 입에 넣은 음식이나 음식이 장을 채우고 있다는 것만 인식하는 수준이지만, 이번에 발견한 뉴런은 다양한 정보를 모두 통합해 식사 자체를 차단할 수 있다는 것을 확인한 만큼 부작용 없는 새로운 비만 치료법 개발에 도움이 될 것”이라고 말했다.

2000년대 중반 미국 작가 존 그레이가 쓴 ‘화성에서 온 남자 금성에서 온 여자’라는 책이 인기를 끌었던 적이 있다. 남자는 화성인이고, 여자는 금성인이기 때문에 서로의 언어와 사고방식은 전혀 다르다는 전제하에 남녀 사이 갈등을 해결하는 방법을 제시해 독자들이 열광했다. 그렇지만, 많은 연구자는 책에서 이야기된 것처럼 생물학적으로 남녀 간 차이가 있는 것은 아니라는 연구 결과를 내놓기도 했다. 그런데, 뇌 면역 세포만은 남녀가 화성인과 금성인처럼 다를 수 있다는 분석이 나와 눈길을 끈다. 미국 로체스터대 신경과학 연구소, 백신 생물학 및 면역학 연구센터, 환경의학과, 의과학 교육센터, 시각 과학 연구센터 공동 연구팀은 중추 신경계의 면역 세포인 ‘미세아교세포’가 성별에 따라 차이가 있다고 30일 밝혔다. 이 연구 결과는 생명 과학 분야 국제 학술지 ‘셀 리포츠’ 1월 21일 자에 실렸다. 일반적으로 뇌진탕처럼 뇌에 손상이 가해지면 뇌 속 면역세포인 미세아교세포는 손상된 조직을 제거하고, 복구하는 기능을 한다. 뇌와 중추신경계에서 발생한 독소를 제거해 신경세포 기능을 유지하는 데 필수적인 역할을 하는 것이 미세아교세포다. 그렇지만, 미세아교세포가 과다 발현될 경우 알츠하이머나 파킨슨병 같은 퇴행성 신경질환이 발생하기도 한다. 연구팀은 알츠하이머는 여성에게, 파킨슨병은 남성에게 더 많이 발생한다는 사실에 주목했다. 퇴행성 뇌신경 질환의 발병률에 차이를 나타내는 원인을 찾아 나선 것이다. 뇌신경 과학자들은 성장 과정에서 미세아교세포가 기능하는 방식에는 성별에 따른 차이가 있을 수 있지만, 성인이 된 뒤에는 차이가 없다고 인식해왔다. 연구팀은 과다하게 활성화된 미세아교세포를 제거하는 데 사용되는 효소 억제제인 펙사티닙(PLX3397)으로 생쥐 실험을 했다. 펙시다티닙은 뇌 건강과 기능, 질병에서 미세아교세포의 역할을 이해하는 데 사용되기도 하지만, 손가락 관절의 건초 부위에 종양이 빠르게 자라는 희소 질환 ‘건초 거대 세포종’(TGCT)을 치료하는 데 이용되기도 한다. 연구팀은 수컷과 암컷에서 미세아교세포가 약물에 어떻게 반응하는지 살펴봤다. 그 결과 수컷 쥐에서는 PLX3397이 미세아교세포 수용체를 차단하고 미세야교세포를 고갈시키는 등 예상했던 반응을 보이지만, 암컷 쥐에서는 수컷과 전혀 다른 반응을 보인다는 것을 확인했다. 암컷은 약물을 투여했을 때, 다른 신호를 보내 미세야교세포 생존율이 늘어나는 것이 관찰됐다. 연구를 이끈 안나 마제프스키 로체스터대 의대 교수는 “이번 연구 결과는 미세아교세포의 기능이 성별에 따라 차이를 보인다는 점을 알려준다”라며 “이번 연구를 바탕으로 알츠하이머나 파킨슨병 진단과 치료, 예방에 새로운 전략을 세울 수 있을 것”이라고 말했다.

눈부신 과학기술의 발전에도 불구하고 암은 여전히 정복되지 못하고 있다. 다양한 암 치료법이 나오고 있지만, 유방암은 여전히 여성 암 사망 원인 1위다. 유방암 치료에는 외과 수술과 수술 후 호르몬 요법이 가장 많이 쓰이지만, 이들 치료 후에는 골다공증, 성기능 장애, 혈전 발생 등 후유증이 생길 수도 있다. 이런 가운데, 미국 일리노이 어바나-샴페인대 화학과, 생화학과, 통합 생명과학과, 분자·통합 생리학과, 임상 수의학과, 게놈 생물학 연구소, 일리노이 암 연구센터, 고등과학연구소 공동 연구팀은 단 한 번의 투여로 작은 크기의 종양은 제거하고 큰 것은 축소하는 유방암 치료 후보 물질을 개발했다고 24일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 화학회에서 발행하는 자연과학 분야 국제 학술지 ‘ACS 센트럴 사이언스’ 1월 22일 자에 실렸다. 유방암은 여성호르몬 수용체인 에스트로젠과 프로게스테론, 사람 표피 성장 인자 수용체인 HER2를 기준으로 구분하는데, 가장 많이 발생하는 것은 에스트로겐 수용체 양성(ER+) 타입이다. 예후도 좋고 치료도 쉽다고 하지만 수년 동안 호르몬 치료가 필요하다. 독성이 강한 화학 치료법보다 효과는 좋지만, 삶의 질을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 치료 내성 문제가 생길 수 있다. 이 때문에 많은 연구자는 종양 세포만 선택적이고 공격적으로 죽이면서 부작용은 최소화할 수 있는 치료법을 찾는다. 이에 연구팀은 앞서 ER+ 유방암 세포를 죽일 수 있는 ErSO라는 물질을 개발했다. 문제는 원치 않는 부작용도 있어, 암세포만 선택적으로 제거하고 효과는 좋은 ErSO-TFPy라는 물질을 추가로 합성하는 데 성공했다. 이 물질은 사람의 ER+ 유방암 세포를 효과적으로 사멸시키고, 유방암을 일으킨 다양한 종류의 쥐에게도 투여해 본 결과 암 치료 효과가 큰 것으로 연구팀은 확인했다. 또 사람의 유방암 세포를 이식받아 암이 생긴 생쥐들도 암세포가 제거된 것을 발견했다. 특히, 생쥐에게 ErSO-TFPy를 단 한 번 투여했는데도 종양 크기에 상관없이 줄어들거나 제거되는 것이 관찰됐다. 연구를 이끈 폴 헤르젠로터 교수(천연물 화학)는 “기존 항암제는 장기간에 걸쳐 여러 번 투여해야 하지만 이번에 개발한 물질은 한 번 투여로 암을 치료할 수 있어 부작용을 최소화할 수 있다”라며 “현재로서는 세포 실험과 동물 실험 단계이기 때문에 사람에게 적용하기 위해서는 추가 연구가 필요하지만, 안전성이 확보돼 사람에게 적용될 수 있다면 유방암 치료에 획기적 변화를 가져올 것”이라고 말했다.

비만은 지방이 정상보다 더 많이 축적된 상태를 말한다. 전 세계 약 6억 5000만 명이 정상 범위를 벗어난 비만 상태인 것으로 알려졌다. 비만은 고혈압, 고지혈증, 각종 심혈관 질환 등의 직접적 원인이자 암 발병 위험을 높이는 요인으로 지목되고 있다. 이 때문에 다양한 다이어트 방법이 유행하고, 체중 조절을 돕는 각종 영양제도 불티나게 팔리고 있다. 이런 상황에서 스페인 국립 암연구센터(CNIO)와 국립 심혈관연구센터(CNI) 공동 연구팀은 갈색 지방이 열로 전환되고, 지방을 태우면서 비만과 관련한 각종 질병을 예방할 수 있는 새로운 메커니즘을 밝혀냈다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 1월 13일 자에 실렸다. 비만은 과도한 음식 섭취와 이를 제대로 소비하지 못하면서 나타나는 증상 중 하나로 꼽힌다. 지방 조직은 에너지 저장 이외에 신체의 신진대사를 조절하는 역할을 하기도 한다. 이 때문에 연구팀은 지방의 신진대사 조절 기능에 주목했다. 앞서 많은 연구에서 밝혀진 바와 같이 백색 지방은 에너지를 저장하는 역할, 세포에 미토콘드리아가 많아 갈색을 띠는 갈색 지방은 체온을 유지하고 추위나 다른 외부 자극으로 촉발되는 열 생성을 담당한다. 바로 이 갈색 지방을 활성화하면 비만과 대사성 질환을 예방할 수 있다고 알려져 있다. 지금까지는 갈색 지방이 열을 발생시켜 더 많은 에너지를 소비하도록 유도해 비만을 예방하는 데 초점을 맞췄다. 연구팀은 고열량의 음식을 제공해 비만을 일으킨 생쥐를 대상으로 실험했다. 그 결과, 세포의 에너지 공장으로 불리는 미토콘드리아에 존재하는 ‘메틸화 조절 J 단백질’(MCJ)이 많을수록 체지방을 제거하기 어렵다는 사실을 밝혀냈다. 비만 생쥐에서 MCJ 단백질을 제거하면 더 많은 열을 생산하고 체중이 감소하며, 비만 쥐에게 MCJ를 이식하는 것만으로도 체중을 줄일 수 있다는 것을 확인했다. 연구를 이끈 과달루페 사비오 CNI 교수는 “갈색 지방에서 열을 생성하는 새로운 메커니즘을 발견하는 것이 최근 비만 연구에서 흥미로운 목표 중 하나”라며 “이번 연구로 MJC가 비만 관련 질병을 예방하는데 새로운 표적이 될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

적게 먹는 것은 여러 가지 건강상 장점이 있다. 평상시 먹는 것보다 적게 먹으면 체내 염증 반응이 줄어들고, 살이 찐 사람은 체중 조절에도 도움이 된다. 실제로 세계보건기구(WHO)는 매일 500㎉ 덜 먹으면 일주일에 체중을 0.5㎏ 정도 뺄 수 있고, 6개월 동안 지속하면 처음 체중의 10%까지 줄일 수 있다고 조언한다. 실제로 전 세계 장수 마을에 사는 사람들은 대부분 소식을 한다. 칼로리 섭취를 장기간 줄이면 많은 동물의 수명이 연장되는 것이 확인되기도 했다. 그런데, 적게 먹는 것이 어떻게 노화를 늦춰주는지 명확히 밝혀지지 않았다. 이런 상황에서 중국 푸젠 샤먼대 생명과학부, 동물연구 실험실, 약학부, 의학·생명과학부, 창저우 리피드올 테크놀로지, 베이징대 부속 제3병원, 다롄 화학물리학 연구소, 베이징대 기초의과학부, 베이징 유전학·발달생물학 연구소 공동 연구팀과 푸젠 샤먼대, 다롄 화학물리학 연구소, 미국 텍사스대 사우스웨스턴 메디컬센터 공동 연구팀은 장내미생물에 의해 만들어지는 ‘리토콜산’이라고 불리는 분자가 지방의 소화를 돕고 칼로리 제한에 도움을 주는 분자라는 것을 발견했다고 27일 밝혔다. 리토콜산이 선충과 초파리의 수명을 연장하고, 늙은 생쥐를 다시 원기 왕성하게 할 수 있다는 것이다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 12월 18일 자에 각각 두 편의 논문으로 실렸다. 칼로리 제한은 선충류, 파리, 생쥐, 일부 영장류를 포함한 다양한 동물의 수명을 연장할 수 있다는 사실이 여러 연구에서 밝혀졌다. AMPK라는 단백질은 칼로리 제한으로 켜지고, 칼로리 제한에 영향을 도움을 주는 것으로 나타났다. 문제는 칼로리 섭취량을 절반 이상 줄인다면 지속적인 허기와 근육량 감소, 체온 조절의 어려움, 감염 위험 증가가 나타난다. 연구팀은 생쥐에게 칼로리를 제한할 때 수치가 증가한 200개 이상의 화합물을 자세히 분석해, AMPK를 활성화할 수 있는 화합물을 찾았다. 그 중 특히 눈에 띄는 것은 담즙 내 발견뇌는 화학 물질 중 하나인 리토콜산이었다. 이에 연구팀은 선충류, 초파리, 생쥐에게 리토콜산을 먹였다. 그 결과, 리토콜산을 섭취한 초파리와 선충은 그렇지 않은 개체들보다 훨씬 더 오래 살았다. 리토콜산이 생쥐의 수명에 영향을 미치는지는 명확하게 드러나지 않았지만, 리토콜산을 먹은 생쥐는 악력, 근육 구성, 기타 다양한 측면에서 더 젊다는 것이 확인됐다. 연구팀은 리토콜산 수용체 역할을 하는 TULP3라는 또 다른 단백질을 발견했다. 연구를 이끈 솅카이 린 샤먼대 교수는 “일본 장수 마을에 사는 100세 이상 노인들의 혈액에서 고농도의 리토콜산이 발견됐다”라며 “담즙의 리토콜산과 유사 화합물이 칼로리 제한에 도움을 준다는 사실을 바탕으로 체중 조절에 도움을 주는 신약을 개발할 수 있을 것”이라고 말했다.

거리를 다니다 보면 많은 사람이 이어폰이나 헤드폰을 사용하고 있음을 알 수 있다. 그렇지만 음량을 지나치게 높이거나 사용 시간이 길어질 경우 청력이 손상되기 십상이다. 문제는 청력이 한 번 손상되면 원래대로 회복하기가 쉽지 않다는 점이다. 이런 상황에서 미국 서던 캘리포니아대(USC) 의대 줄기세포 연구팀은 물고기와 도마뱀 등 일부 동물들이 청각이 손상됐을 때 자연적으로 청력을 재생할 수 있는 핵심 유전자 조절 인자를 발견했다고 14일 밝혔다. 청력 손실과 청력 이상으로 인한 균형 장애가 있는 환자의 청각 세포 재생에 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 12월 9일 자에 실렸다. 내이(內耳)에는 소리를 감지하는 감각 세포와 감각 세포가 활성화될 수 있는 환경을 조성하는 지원 세포, 두 종류의 세포가 있다. 물고기나 도마뱀과 같이 재생 능력이 뛰어난 종은 감각 세포가 손상되면 지원 세포가 대체 감각 세포로 변하는 데, 이는 사람을 비롯한 포유류는 갖지 못한 능력이다. 연구팀은 물고기와 도마뱀의 청각 재생 능력의 비결을 파악하기 위해 제브라 피시와 녹색 아놀 도마뱀의 내이 감각 세포와 지원 세포의 게놈을 정밀 분석해 재생 능력이 없는 생쥐의 유전자와 비교했다. 그 결과, 실험을 통해 손상 후 내이 감각 세포 만드는 데 필요한 유전자를 유도하는 ‘ATOH1’이라는 단백질 생산을 증폭시키는 인헨서라는 DNA 제어 단백질을 발견했다. 연구팀은 유전자 편집 도구인 크리스퍼 유전자 가위를 사용해 제브라피시에서 이런 인헨서 5개를 조절해 감각 청각 세포 손상 후 재생에도 성공했다. 그리고, 생쥐 내이의 감각 및 지원 세포를 생성하는 전구 세포에서 배아 발달 중에 활성화되는 같은 강화 인자를 갖고 있기는 하지만 성체가 된 뒤에는 그런 강화 인자가 드러나지 않는다는 점을 확인했다. 게이지 그럼프 USC 의대 교수는 “이번 연구는 두 종류의 재생 척추동물과 생쥐 같은 비재생 척추동물을 비교함으로써 청력 회복을 위한 감각 세포를 대체할 수 있는 근본적 방법을 발견했다”라고 “사람의 내이에서 이런 인핸서를 활성화하는 표적 전략을 사용해 자연 재생 능력을 높이고 난청을 되돌릴 수 있을 것”이라고 말했다.

하루 중 일정 시간 동안만 식사하고 나머지 시간은 금식하는 방식으로 칼로리 섭취를 줄여 체내 염증 수준도 낮춰 살을 빼는 ‘간헐적 단식’이 유행이다. 다이어트에는 효과적이지만, 자칫 탈모에 시달릴 수 있다는 분석이 나왔다. 중국 저장대, 항저우 서호대(Westlake University), 항저우 미래 산업 연구센터, 서호대 부설 항저우 제1 인민병원 공동 연구팀은 간헐적 단식이 신진대사 건강에 도움이 되는 것으로 입증됐지만, 모발 성장과 재생을 늦출 수 있다고 밝혔다. 이 연구는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘셀’ 12월 14일 자에 실렸다. 이전 많은 연구에 따르면 간헐적 단식은 신진대사는 물론 혈액, 장, 근육 조직과 관련된 줄기세포의 스트레스 저항성을 높인다. 그렇지만 피부, 모발 등 말초 조직에 미치는 영향은 명확히 밝혀지지 않았다. 이에 연구팀은 털을 완전히 깎은 생쥐들을 대상으로 다양한 형태의 간헐적 단식을 시키고 쥐의 모발 성장에 미치는 영향을 관찰했다. 연구팀은 한 그룹은 매일 8시간 동안에는 먹이를 먹을 수 있게 하고 16시간을 금식하는 시간 제한적 금식, 다른 집단에는 격일제 금식을 실시했다. 이들과 비교하기 위해 또 다른 집단에는 일반적 식사를 시키고 비교했다. 그 결과, 일반식을 한 생쥐들은 30일 뒤 몸 전체에서 털이 다시 자랐지만, 간헐적 단식을 한 쥐는 60일이나 늦은 96일 뒤 부분적으로만 털이 자라는 것이 관찰됐다. 이는 모낭 줄기세포(HFSC)가 간헐적 단식으로 인해 포도당에서 지방을 사용하는 과정에서 나타나는 산화 스트레스에 대처할 수 없기 때문으로 해석됐다. 모낭 줄기세포는 활동과 휴면 단계를 거치는데, 모발 재성장은 이런 세포가 활성화되는지에 따라 달라진다. 일반식을 한 생쥐의 HFSC는 면도 후 20일째부터 활성화되기 시작해 모발이 다시 자랄 때까지 활성 상태를 보였지만, 간헐적 단식 식단을 한 생쥐의 HFSC는 단식 동안 세포 사멸을 겪은 것으로 확인됐다. 연구팀에 따르면 공복 중에 지방 조직은 유리 지방산을 방출하기 시작하고, 이런 지방산은 활성화된 HFSC에 들어가지만, 모낭 줄기세포가 이를 활용하지 못하면서 모발 성장과 재생에 어려움을 겪는다. 생쥐를 대상으로 한 실험 결과가 사람에게도 적용되는지 살펴보기 위해 연구팀은 건강한 성인 남녀 49명을 대상으로 같은 실험을 했다. 그 결과, 하루 18시간씩 금식을 하는 시간제한 식단을 한 사람은 그렇지 않은 사람에 비해 평균 모발 성장 속도가 18% 정도 늦어지는 것으로 확인됐다. 연구팀은 이런 부 효과가 실제로 나타나는지확인하기 위해 대규모 임상 시험을 준비 중이라고 밝혔다. 연구를 이끈 빙 장 서호대 교수(재생 생물학)는 “이번 연구는 간헐적 단식은 건강에 도움을 주는 다양한 효과를 가진 것은 분명하지만 의도하지 않은 부 효과가 나타날 수도 있다는 점을 보여준다”라며 “사람은 생쥐에 비해 신진대사 속도가 훨씬 느리고 모발 성장 패턴이 다르기 때문에 생쥐에게서 나타나는 것만큼 심하지는 않을 것”이라고 말했다.

술을 사랑하는 사람을 일명 ‘애주가’(愛酒家)라 부른다. 하지만 과도한 음주 사랑은 알코올의존증으로 발전할 수 있으며, 자칫 판단력이 흐려지고 기억이 자주 끊기는 알코올성 치매로도 이어질 수 있다. 이를 우려한 보건복지부는 주류 판매용 용기(술병) 경고 문구를 ‘과음’에서 ‘음주’로 개정하는 방안을 추진하고 있다. 방송통신심의위원회도 출연자들의 음주 장면을 반복적으로 방송하며 ‘음주 미화’ 논란을 일으킨 MBC ‘나 혼자 산다’에 대해 법정제재인 ‘주의’를 의결했다. 하지만 한국 사회는 여전히 음주에 관대하다. 질병관리청의 ‘국민건강영양조사 제9기 1차 연도(2022년) 결과’를 보면 고위험 음주율은 남성 21.3%, 여성 7.0%로 남성은 전년보다 1.6% 포인트 높아졌고 여성은 비슷한 수준을 유지했다. 고위험 음주율은 1회 평균 남성은 7잔(또는 맥주 5캔), 여성 5잔(또는 맥주 3캔) 이상을 최소 주 2회 마시는 비율이다. 최근 1년간 월 1회 이상 한 번의 술자리에서 남성은 7잔(또는 맥주 5캔), 여성은 5잔(또는 맥주 3캔) 이상 음주한 비율을 뜻하는 월간 폭음률은 남성 48.8%, 여성 25.9%로 전년보다 모두 1.8% 포인트 증가했다. 세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구소(IARC)가 지정한 1급 발암물질인 술이 치매로까지 이어질 수 있다는 사실을 간과한 탓이다. ‘블랙아웃’ 반복되면 ‘뇌실’ 가속화…판단력 저하·성격 변화 알코올의존증은 알코올을 장기간 사용하여 알코올과 관련된 문제 행동이 빈번히 나타나고, 알코올 금단 또는 내성 등의 신체적 증상이 나타나는 경우를 말한다. 의존증이 심화하면 알코올성 치매 증상의 일종인 ‘블랙아웃’ 즉 필름이 끊기는 현상이 반복되기도 한다. 체내에 흡수된 알코올을 분해하는 과정에서 아세트알데히드가 발생하는데, 이것이 해마의 신경세포 재생을 억제하기 때문이다. 영구 기억으로 저장하기 전의 기억이 임시로 머무는 장소인 해마가 손상되면, 영구 기억 자체가 존재하지 않게 된다. 초기에는 이런 뇌의 기능에만 문제가 생겼다가 바로 복구되지만 블랙아웃이 이어지면 뇌의 광범위한 구조 변화가 일어난다. 뇌가 쪼그라들면서 뇌의 텅 빈 공간인 ‘뇌실’이 늘어난다. 실제 미국 웨슬리대 연구 결과 하루 소주 3잔에 해당하는 알코올을 30년 이상 마시면 뇌세포 파괴 속도가 빨라져 뇌의 용량이 평균 1.3% 줄어들고 하루 1잔씩만 마셔도 0.5% 줄어드는 것으로 조사됐다. 뇌의 기능이 떨어지면 음주 조절 능력이 낮아져 더 많은 양의 술을 마시게 되고 폭음의 악순환을 낳는다. 또 뇌의 위축이 기억력과 판단력 저하, 성격의 변화가 동시에 나타난다. 미국 텍사스대 의대 신경과학 및 세포생물학과 연구진에 따르면 잦은 음주는 새로운 신경세포를 만드는 뇌의 성체 줄기세포 성장을 차단하고 사멸시켜 판단력이나 기억력 같은 뇌 기능을 저하시킨다. 장기간의 알코올 섭취가 기억 중추와 함께 사람의 성격이나 감정, 행동을 조절하는 ‘전두엽’을 손상시키기 때문이다. 알코올성 치매 환자는 감정과 충동을 조절하는 능력에도 심각한 문제가 나타나는 이유다. 실제로 연구팀이 생쥐를 이용해 실험한 결과, 알코올에 자주 노출된 쥐들은 뇌실의 밑부분인 뇌실하대(subventricular zone)의 성체줄기세포가 크게 망가졌다. 뇌실하대는 동물의 뇌에는 종양과 신경퇴행질환으로부터 뇌를 보호하기 위해 새로운 뇌세포가 만들어지는 2개의 뇌 영역 중 하나다. 연구팀은 “성인의 뇌에는 줄기세포가 있어서 새로운 신경세포를 만들어 내지만 알코올로 인해 뇌 줄기세포 자체가 파괴되면 뇌 손상을 보호할 수 있는 방법이 없다”고 전했다. 블랙아웃과 뇌위축, 알코올성 치매로 연결되는 과정을 끊으려면 결국 절주 또는 금주밖에는 방법이 없다. 6개월에 2회 이상 블랙아웃을 경험하고 이후 그 빈도가 잦아진다면, 정신건강의학과 전문의 상담을 고려해 볼 필요가 있다.