파킨슨병은 알츠하이머와 함께 대표적인 퇴행성 뇌질환이다. 국내 연구진이 파킨슨병 발병에 관여하는 것으로 알려진 유전자가 난치성 위암에도 관여한다는 사실이 처음 확인하면서 맞춤형 위암 치료기술 개발이 가능할 것으로 기대된다. 한국생명공학연구원 유전체맞춤의료연구단, 연세대 의대 공동 연구팀은 국내 위암 환자의 유전자를 분석해 난치성 위암인 ‘미만형 위암’의 예후를 진단하고 치료에 활용할 수 있는 유전자 작용 메커니즘을 규명했다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의생명과학 분야 국제학술지 ‘실험 및 임상 암 연구’에 실렸다. 중앙암등록본부의 ‘2018년 국가 암등록 통계’에 따르면 위암은 국내 전체 암 발생의 12%로 가장 높은 비중을 차지할 정도로 흔한 질병이다. 최근에는 위내시경 검사를 통해 조기 진단이 가능하지만 발견 시기가 늦을수록 예후가 좋지 않다. 위암은 조직학적 분류에 따라 장형, 미만형으로 구분된다. 장형 위암은 암세포가 한곳에 모여 덩어리 형태로 자라는 것이며, 미만형 위암은 작은 암세포가 위점막 아래로 파고들어 넓게 퍼져 나가는 형태이다. 미만형 위암은 내시경을 이용한 조기 진단이 어렵고 예후가 나쁘다. 국내 위암 환자의 약 40%를 차지하고 있으며 40대 미만 젊은 여성층에서 주로 발생하고 있다. 위암이 치료가 쉽지 않고 재발이 잦은 것은 같은 종양조직 내에서도 세포들이 이질적이고 불균질성이 높아 표적치료제 개발이 어렵기 때문이다. 트라스트주맙, 라무시루맙 같은 표적치료제가 상용화돼 있지만 적용 가능 대상이 전체 위암 환자의 10% 정도에 불과하고 고가라는 단점이 있다. 연구팀은 국내 위암 환자 527명에 대한 유전자 전사체 분석과 임상 정보를 분석했다. 그 결과, 난치성 위암에서만 선택적으로 나타나는 유전자 ‘STY11’를 찾아냈다. 그런데 SYT11는 지금까지 파킨슨병에서 신경전달물질 조절자로 알려져 있었다. 이번 연구에 따르면 SYT11는 장형 위암 환자보다는 미만형 위암 환자에게서 많이 나타나고, SYT11 발현량이 높을수록 생존율은 떨어진다는 것이다. 연구팀은 위암이 발생한 생쥐에게 SYT11 발현을 억제시킨 실험을 한 결과 종양 형성과 암 전이가 되지 않는 것으로 확인됐다. SYT11 저해제가 위암 치료제로 활용 가능하다는 설명이다. 연구를 이끈 생명연 김보경 박사는 “이번 연구는 현재 표적치료제가 없고 사망 위험도 높은 미만형 위암의 작동 메커니즘과 신규 치료 타겟을 발굴했다는 점에 의미가 크다”며 “추가 연구를 통해 SYT11 저해제를 미만성 위암 같은 난치성 위암 환자에게 선택적으로 사용할 수 있는 맞춤형 치료제 개발에 도움이 될 것”이라고 말했다.

국내 연구진이 종양세포가 악성으로 변화하는 새로운 메커니즘을 제시하고, 이를 억제하기 위한 키나아제 억제 저분자 항암제를 발굴하는 데 성공했다. 광주과학기술원(지스트)연구진이 종양세포가 악성으로 변화하는 메커니즘을 규명하고 관련 저분자 항암제를 발굴했다고 25일 밝혔다. 지스트 생명과학부 남정석 교수 연구팀은 악성종양 세포에 특이적으로 발현하는 단백질인 ‘DCLK1’이 염증성 효소인자를 통해 종양미세환경 내의 친 종양형성(pro-tumor) 신호 경로를 활성화해 종양세포의 악성화를 촉진한다는 것을 규명했다. 연구팀은 이에 한국화학연구원과의 협업을 통해 가상현실(VR) 기반의 분자 모델링 연구를 해 DCLK1의 활성을 억제하는 저분자 유효화합물을 발굴했다. 연구팀은 마우스(생쥐) 실험을 통해 DCLK1의 활성을 억제하는 저분자 항암제인 유효화합물을 발굴한 것이다. 남 교수팀은 한국화학연구원 연구팀과 협력해 가상현실(VR) 기반 분자 모델링 연구를 통해 DCLK1 활성을 억제하는 저분자 유효화합물을 발굴했다. 생쥐 실험을 통해 DCLK1 키나아제 활성 억제 저분자 유효화합물이 종양세포 악성화를 효과적으로 제어하는 것을 확인했다. 이를 바탕으로 종양세포-종양미세환경 상호작용에 의한 악성화 치료기술 확립에 실험적 근거를 제시했다. 연구팀은 56만개 약물 라이브러리를 활용한 3D 가상 스크리닝을 통해 악성종양 세포에서 특이적으로 발현하는 키나아제를 억제하는 저분자 항암제를 도출했으며 이를 이용한 항암치료 전략에 대한 특허를 출원했다. 남정석 교수는 “이번 성과는 종양세포의 악성화 과정을 제어해 난치성 질병을 근본적으로 치료할 수 있는 약물을 개발하는 데 기여할 것으로 기대하고 있다”고 말했다.

무더운 여름에는 평소 먹는 것을 좋아하는 사람도 식욕이 떨어지기 십상이다. 입맛이 없을수록 덥지만 잠깐이라도 바깥에서 일광욕을 하는 게 좋은 방법일 수 있다. 이스라엘, 미국, 프랑스, 독일 4개국 국제 공동 연구팀은 햇빛이 피부 지방조직에서 섭식과 관련된 호르몬을 분비해 음식 섭취를 촉진시킨다고 19일 밝혔다. 그런데 이 같은 효과는 남자에게만 한정됐다. 이번 연구에는 이스라엘 텔아비브대, 맥스스턴에즈릴밸리대, 네타냐대, 셰바 종합병원, 메이르 메디컬센터, 텔아비브 소라스키 종합병원 등 이스라엘 연구진을 중심으로 미국 컬럼비아대, 하워드 휴즈 의학연구소, 프랑스 파리 샤클레이대, 독일 헬름홀츠 당뇨·비만연구소 등 23개 연구기관 과학자들이 참여했다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘네이처 메타볼리즘’에 실렸다. 의식주 중에서 식(食), 바로 음식은 인간의 생존에 있어서 매우 중요하다. 식욕은 중추신경과 말초신경 사이 의사소통으로 조절된다. 말초신경계는 음식의 양이나 영양소를 인식해 포만감이라는 신호를 중추신경인 뇌로 전달한다. 음식의 양에 따라 장이나 간, 지방조직에서 분비되는 호르몬이 뇌 시상하부에 신호를 보낸다는 것이다. 시상하부는 인체의 식욕 조절센터라고 할 수 있다. 연구팀은 이스라엘에 거주하는 성인남녀 3000명을 대상으로 3년 동안 식습관과 평소 생활습관을 추적 조사한 결과, 일사량이 많은 여름에 남성들의 식사량이 늘어났다는 사실을 확인했다. 반면 여성들은 일사량과 식사량의 상관관계를 보이지 않았다. 이에 연구팀은 생쥐를 이용해 햇빛과 식사량의 관계를 실험했다. 연구팀은 암컷과 수컷 생쥐 각각 6마리에게 매일 자외선(UV-B)를 규칙적으로 1시간 이상씩 10주 동안 쬐게 했다. 자외선(UV)는 A, B, C가 있는데 자외선 C는 오존층에 의해 거의 반사되고 흡수되는데 각막을 손상시키고 염색체 변이를 일으키지만 단세포 생물을 죽이는 살균 효과가 있다. UV-A는 피부노화와 피부암을 유발시킨다. UV-B는 피부를 태우지만 체내에서 비타민D를 합성하는데 도움을 준다.관찰 결과, 햇빛을 규칙적으로 쬐면 배고픔을 느끼게 하는 일명 공복 호르몬인 그렐린이 피부 지방조직에서 방출되는 것이 확인됐다. 그렐린이 많이 방출되는 수컷 생쥐는 식욕이 증가해 음식 섭취량이 늘고 체중도 증가한 것으로 관찰됐다. 이는 UV-B에 규칙적으로 노출되는 성인 남성들의 몸에서 그렐린 양이 늘어나고 이후 식사량이 늘었다는 사실과 일치한다. 반면 암컷 생쥐들은 에스트로겐이 피부 지방세포에서 나오는 그렐린을 억제해 햇빛이 식욕에 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 카르미 레비 이스라엘 텔아비브대 인간유전·생화학과 교수는 “이번 연구는 에너지와 신진대사 항상성에 대한 피부의 역할을 보여주는 것”이라며 “햇빛은 사람의 체내에 비타민D 합성을 도울 뿐만 아니라 섭식 행동 조절에도 영향을 미친다는 사실을 알게 된 만큼 섭식 장애를 겪는 사람의 치료에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

갱년기는 성호르몬 감소로 여러 증상이 나타나는 기간이다. 중년 여성에게 주로 나타나는 것으로 알려져 있지만 30대 후반부터 50대 중반까지 성호르몬 분비가 서서히 감소하는 남성에게도 나타난다. 특히 축 쳐진 어깨와 뒷모습은 갱년기가 시작된 중년 남성을 대표하는 이미지이기도 하다. 과학자들이 남성들이 나이가 들면서 성염색체의 감소로 심장병 위험이 높아진다는 사실을 밝혀내 나이들어 슬픈 남성들의 어깨를 더 쳐지게 만들었다. 미국 버지니아대 의대, 일본 오사카 메트로폴리탄대 의학전문대, 치바대 의학전문대, 스웨덴 웁살라대, 호주 뉴사우스웨일즈대 공동 연구팀은 남성은 나이가 들면서 세포에서 성결정염색체로 알려진 Y염색체가 감소하면서 심장 질환을 앓을 가능성이 여성보다 높다고 16일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 과학저널 ‘사이언스’ 7월 14일자에 실렸다. 여성도 그렇지만 남성은 나이가 들면서 머리카락과 근육의 탄력이 사라지고 무릎 연골도 약해지거나 손상되는 경우가 많다. 또 세포에서 Y염색체가 줄어들기 시작한다. 지금까지 과학자들은 남성들의 Y염색체 상실이 각종 질병 발병과 높은 사망률에 영향을 미칠 것으로 예측했을 뿐 직접적인 증거를 찾아내지 못했다. Y염색체는 X염색체의 10분의1 미만에 해당하는 71개 유전자만 갖고 있어 태어날 때 성을 결정하는 역할만 할 뿐, 인체에 미치는 영향은 거의 없는 것으로 알려져 있다. 실제로 세포 분열을 할 때도 Y염색체는 전달되지 않는 경우가 많다. Y염색체는 혈액분석을 통해 파악할 수 있는데 앞서 많은 연구들에 따르면 70세 이상 남성의 40%, 93세 이상의 남성 57%에서는 일부 백혈구에서 Y염색체를 찾을 수 없다. 또 70세 이상 남성들의 세포 80% 이상에서는 Y염색체 길이가 짧다. 특히 세포는 Y염색체 없이도 생존할 수 있지만 Y염색체가 없는 남성들은 심혈관질환, 암, 알츠하이머, 파킨슨병 등 각종 노화 관련 질환에 시달리는 경우가 많다.연구팀은 이 같은 사실에 착안해 Y염색체가 건강에 미치는 영향을 파악하기 위해 생쥐 실험을 했다. 연구팀은 크리스퍼-캐스9 유전자 가위를 이용해 생쥐 38마리의 골수세포에서 Y염색체를 제거했다. 그 다음 골수를 제거한 어린 수컷 생쥐들에게 Y염색체가 제거된 골수를 다시 이식한 뒤 2년 동안 같은 나이의 수컷 생쥐들과 비교했다. 그 결과, Y염색체 없는 골수를 이식받은 생쥐들의 40%는 600일 이내에 사망했지만 Y염색체를 가진 다른 수컷 생쥐들은 2년 이상 생존한 것으로 확인됐다. 또 Y염색체가 없는 생쥐는 골수 이식 15개월 후 심장 수축력이 20% 가까이 줄었다. Y염색체가 결핍된 생쥐의 심장을 분석한 결과 섬유증 환자들처럼 심근육이 경화된 것이 관찰됐다. 심장 근육이 경화되면서 혈액을 펌프질하는 능력이 줄어든 것이다. 이 때문에 각종 노화 관련 질환에 시달리게 되는 것이다. 연구를 이끈 미국 버지아대 의대 케네스 월시 교수(생물화학·심혈관생물학)는 “이번 연구는 Y염색체 상실이 건강에 미치는 영향을 처음으로 검증했다는데 의미가 크다”며 “이를 통해 남성이 여성보다 노화 관련 질병으로 고통 받는 경우가 많고 여성보다 평균수명, 기대수명이 짧은 이유를 설명할 수 있을 것”이라고 설명했다.

‘의학계의 음유시인’이라고 불렸던 신경의학자 올리버 색스(1933~2015)는 ‘뮤지코필리아’라는 책에서 음악이 인간의 뇌 신경에 미치는 영향과 음악과 관련된 환자들의 사례를 생생하게 보여줬다. 색스는 음악을 듣는 것은 청각적이고 정서적인 일 뿐만 아니라 운동 근육과 관련된 일이며, 뇌 기능의 거의 모든 측면에 영향을 미친다고 강조했다. 실제로 많은 사람들이 스트레스를 받거나 힘든 일을 맞닥뜨렸을 때 자기도 모르게 음악을 찾곤 한다. 1960년 미국 매사추세츠 케임브리지 지역의 치과의사들은 “치과 관련 수술을 할 때 음악을 들려주면 환자들의 고통이 줄어든다”는 연구결과를 사이언스에 발표하기도 했다. 이들 연구에 따르면 일부 환자들은 웃음가스라고 불리는 아산화질소나 국소마취가 없이 음악만으로도 비슷한 효과를 얻은 것으로 확인됐다. 그런데 이번에는 동물 실험을 통해 음악 이외의 백색소음이나 ASMR을 비롯한 의미 없는 작은 소리도 통증을 억제해준다는 사실이 밝혀졌다. 중국 중화과학기술대 1차부속병원, 안후이 중의과대 양의·중의통합의학부, 안후이 의대 1차부속병원, 미국 국립보건원(NIH) 부설 국립보완통합보건센터(NCCIH) 공동 연구팀은 음악 이외의 ‘소리’도 감각 마비 효과를 가져와 통증을 억제시켜준다고 13일 밝혔다. 이번 연구 결과는 과학저널 ‘사이언스’ 7월 8일자에 실렸다. 연구팀은 생쥐에게 염증과 통증을 유발하는 용액을 주입한 뒤 45㏈(데시벨)의 조용한 우리에 넣었다. 45㏈은 도서관이나 조용한 사무실에서 발생하는 소음 수준에 해당한다. 그 다음 하루 20분 동안 50~60㏈의 크기로 바흐의 교향곡, 불협화음, 백색소음을 각각 들려주면서 통증을 어떻게 느끼는지 관찰했다. 그 결과, 클래식 음악이든 불협화음, 백색소음이든 상관없이 50㏈ 정도의 소리가 들리는 환경에서 통증이 줄어드는 것을 확인했다. 소리를 들을 때 생쥐가 느끼는 통증은 아무런 소리를 듣지 않을 때보다 3분의1 수준으로 떨어지는 것으로 조사됐다. 그렇지만 60㏈이 넘어서면 통증 저감에 도움이 되지 않고, 소리가 커질수록 통증에 더 민감해졌다.연구팀은 적색형광염료를 이용해 소리를 들을 때 생쥐의 뇌가 어떻게 반응하는지를 관찰했다. 그 결과, 소리를 듣지 않을 때는 시상에 신경신호가 집중되지만 음악을 비롯해 여러 조용한 소리를 들을 때는 신경신호가 차단됐다. 시상은 감각신호가 집중되고 운동신호가 출력되는 입출력 중추이다. 실제로 빛을 이용해 특정 신경계를 조절하는 광유전학 기술을 이용해 청각피질과 시상간 연결을 인위적으로 차단하면 생쥐가 통증을 덜 느끼는 것으로 확인됐다. 연구팀은 클래식 같은 음악은 물론 백색소음, 잡음까지도 조용하게 들려주면 청각피질과 시상 사이에 연결돼 있는 신경신호 전달을 둔화시켜 스트레스나 통증을 덜 느끼게 해주는 것이라고 설명했다. 연구를 이끈 원원 뤼 미국 NIH 수석연구원(감각생물학·통증학)은 “이번 연구에서는 ‘음악’이라는 균형있는 음향 자극 뿐만 아니라 단순한 ‘소리’라는 자극도 통증의 강도와 지속성에 영향을 미칠 수 있음을 보여준 것”이라고 설명했다. 뤼 박사는 “추가 연구를 통해 인간에게도 마찬가지 영향을 미칠 수 있는지를 파악해 현재 통증 치료를 위해 쓰이는 마약성 진통제를 줄이는 새로운 형태의 치료제를 개발할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

습하고 더운 여름이 시작되면서 모기도 기승을 부린다. 사람 피를 빠는 모기는 암컷으로, 산란에 필요한 단백질을 얻기 위해 사람을 찾는다. 같은 장소에 있더라도 유독 모기에 잘 물리는 사람이 있다. 모기는 호흡량이 커 내뱉는 이산화탄소량이 많거나 체온이 높고 땀을 많이 흘리는 사람을 선호한다. 최근 미국 워싱턴대 연구팀은 빨간색도 모기를 유인하는 요인이라는 연구 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 발표했다. 여기에 또 하나의 요건이 추가됐다. 바이러스에 감염된 사람이 건강한 사람보다 모기에 더 많이 물린다는 것이다. 중국 칭화대 의대, 선전 감염병연구소, 루이리 중의학병원, 윈난 동물·수의학연구소, 중화질병통제예방센터, 미국 코네티컷대 의대 공동 연구팀은 뎅기열이나 지카바이러스에 감염된 숙주는 모기가 좋아하는 화학물질을 분비해 더 많이 물린다는 결과를 내놨다. 이 연구는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘셀’ 7월 1일자에 실렸다. 연구팀은 뎅기열, 지카바이러스에 감염된 사람과 일반인의 체취를 추출해 분석했다. 그 결과 바이러스에 감염된 사람들은 그렇지 않은 이들보다 ‘아세토페논’이라는 물질이 비정상적으로 높은 것으로 나타났다. 아세토페논은 과일이나 치즈, 허브, 꿀 등에 포함된 향기 화합물로 향수를 만들 때도 사용된다. 연구팀은 생쥐를 이용한 실험을 통해 모기가 비감염 생쥐보다 바이러스에 감염된 생쥐의 피를 더 많이 빠는 것을 관찰했다. 궁 청 칭화대 의대 교수(병리학·모기감염학)는 “모기는 후각이 발달한 곤충”이라며 “이소트레노인이라는 비타민A 유도체를 투여하면 모기가 좋아하는 냄새를 만들어 내는 피부 미생물 군집을 차단해 모기에 덜 물린다”고 말했다.

노로바이러스는 사람의 위와 장에 염증을 일으키는 병원균으로 다른 바이러스들과 달리 낮은 기온에서 오히려 활동이 활발해져 겨울철 식중독의 주요 원인이다. 로타바이러스 역시 위와 장에 염증을 일으키는 병원균인데 주로 영유아에게 많이 발생한다. 지금까지 이 같은 장염 바이러스는 분변에 오염된 물이나 음식으로 인해 전파되거나 직접 접촉으로 전염되는 경우가 많다. 그런데 코로나19, 독감 같은 호흡기 질환을 유발시키는 바이러스들처럼 타액으로 전염될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 결국 식중독이나 장염을 막기 위해서는 마스크 착용이 필요하다는 것이다. 미국 국립보건원(NIH) 국립심장·폐·혈액연구소, 국립치과·두개안면연구소, 국립알레르기·감염병연구소, 국립생의학영상·생명공학연구소, 코네티컷대 간호대, 메릴랜드대 의대 공동연구팀은 생쥐 실험을 통해 위장관 바이러스들도 타액으로 전염될 가능성이 높다는 것을 확인했다고 8일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 6월 30일자에 실렸다. 노로바이러스나 로타바이러스 같은 위장관 바이러스는 전염성이 강해 공동 생활을 하는 영유아나 학교에서 빠르게 확산되는 경우가 많다. 지금까지는 배설물로 배출된 바이러스가 다른 숙주의 입을 통해 전염되는 ‘대변-구강 경로’가 일반적이며, 그 이외의 방식으로도 전염되는 것으로도 알려졌지만 의외로 정확한 전파 경로를 파악하지 못했다.연구팀은 새끼 생쥐에게 장염을 유발시키는 바이러스를 먹여 장과 침샘을 감염시켰다. 새끼는 젖을 먹으면서 바이러스를 모체에 전달하는 것이 확인됐다. 바이러스를 경구로 투여한 어른 생쥐 역시 장과 침샘이 감염되는 것이 관찰됐다. 특히 노로바이러스와 로타바이러스 일부가 침샘에서 빠르게 복제되는 것이 확인됐다. 이는 바이러스가 입을 통해 들어가면서 침샘도 감염시켜 침을 통해서도 전파가 가능하다는 것이다. 연구를 주도한 니얼 알턴 보닛 NIH 수석연구원(숙주병리 동역학)은 “이번 연구는 장 바이러스가 침샘에서 복제되고 전파될 수 있음을 보여주고 있다”며 “장염 및 식중독 바이러스가 침을 통해 지역사회에 전파된다면 마스크 착용 같은 방법이 바이러스 확산을 막을 수 있는 가장 간단하고 저렴한 방법이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

국내 연구진이 뇌 속에 있는 별세포 내 물질 때문에 알츠하이머 치매의 주요 증상이 나타난다는 사실을 밝혀냈다. 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성연구단, 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 공동 연구팀은 뇌 속 반응성 별세포의 요소회로가 활성화되면서 치매를 진행시키고 기억력 감퇴를 일으킨다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀 메타볼리즘’ 6월 23일자에 실렸다. 별세포(astrocyte·성상교세포)는 뇌 세포 절반 이상을 구성하는 별 모양의 비신경세포이다. 아밀로이드 베타, 염증 같은 독성물질이 뇌에 생기면 이를 분해하는데 그 과정에서 별세포의 크기와 기능이 변한다. 이렇게 외부 자극으로 변하는 별세포를 ‘반응성 별세포’라고 한다. 반응성 별세포는 주변 정상 신경세포에 악영향을 미친다. 지금까지 알츠하이머 치매는 아밀로이드 베타 단백질이 뇌에 쌓이기 때문으로 알려졌다. 그렇지만 많은 임상실험에서 아밀로이드 베타를 제거해도 중증 치매가 지속되는 것이 관찰됐다. 이 때문에 아밀로이드 베타 단백질 제거만으로는 치매를 치료할 수 없다고 밝혀졌다. 이에 연구팀은 알츠하이머 치매의 다른 원인을 찾아 나섰다. 연구팀은 반응성 별세포가 세포 내 미토콘드리아에 존재하는 특정 단백질을 발현시키고, 억제성 신경전달물질 가바를 만들어 기억력을 감퇴시킨다는 것을 알아냈다. 간에는 암모니아를 비롯해 신체에 유해한 물질을 걸러내고 찌꺼기를 만들어 내는 요소회로가 존재한다. 연구팀은 소변의 주성분인 요소를 만들어 내는 이 요소회로가 별세포에도 존재한다는 것을 밝혀냈다.연구팀은 뇌의 별세포가 독성물질인 아밀로이드 베타를 처리하면서 요소 양이 늘어난다는 것을 확인했다. 실제 알츠하이머 환자에게서도 별세포의 요소회로가 활성화되는 것이 관찰됐다. 또 알츠하이머를 유발시킨 생쥐를 이용한 실험을 통해 요소회로가 작동할 때 ODC1이라는 물질이 나타나는 것을 억제하면 생쥐의 기억력이 회복되는 것을 확인했다. 이창준 IBS 인지 및 사회성연구단장은 “이번 연구는 반응성 별세포 요소회로와 알츠하이머 치매의 관계를 새로 밝혀냈다는데 의미가 있다”며 “반응성 별세포의 요소회로를 이루는 ODC1 효능과 독성에 대한 추가 연구를 거쳐 새로운 알츠하이머 치료제를 개발할 계획”이라고 말했다.

생명과학 분야에서 가장 활발히 연구되고 있는 크리스퍼 유전자 가위는 특정 염기서열을 인지해 해당 부위의 유전자를 절단하거나 삽입해 사람과 동식물 세포의 유전자를 교정하는 기술이다. 많은 과학자의 연구 덕분에 빠르게 발전하고 있지만, 여전히 기술적 한계가 있어 여전히 임상에서는 활용되지 못하고 있다. 카이스트 의과학대학원, 한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구센터, 강원대 화학·생화학부 공동 연구팀은 정상 세포에는 작동하지 않고 질병 세포의 유전자만 교정하는 ‘크리스퍼-캐스9 유전자 가위’ 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘핵산 연구’에 실렸다. 연구팀은 특정 염기서열을 인식해 절단한다는 유전자 가위의 특성에 주목했다. 질병 세포에서만 과하게 발생하는 ‘질병 세포 특이적 마이크로RNA’를 잘라내는 유전자 가위 시스템을 설계한 것이다. 연구팀은 유전자 가위가 스스로 작동 여부를 결정할 수 있도록 만든 이번 기술을 ‘유전자 가위 셀프 체크인 기술’이라고 이름 붙였다. 유전자 가위 셀프 체크인 기술은 질병 세포 특이적 마이크로RNA가 적은 정상 세포에서는 유전자 교정을 수행하지 않지만, 질병 세포나 문제의 마이크로RNA가 증가하면 유전자 가위가 세포핵으로 들어가 질병을 유발시킬 수 있는 유전자들을 잘라 제거한다. 실제로 사람과 생쥐의 세포로 실험한 결과 유전자 가위가 잘 작동한다는 것이 확인됐다. 또 연구팀은 다양한 폐암 세포에서 특정 마이크로RNA와 발암 단백질(Ezh2)이 함께 증가하는 것을 증명하고 유전자 가위로 폐암 세포 내 발암 유전자 교정에 성공했다. 일반적으로 화학 항암요법은 치료 기간이 길어질수록 약물 내성이 생겨 치료 효과가 떨어지는 경우가 많다. 이에 연구팀은 유전자 가위 셀프 체크인 기술과 항암제를 동시에 사용하면 약물 내성을 일으키지 않고 암을 더 효과적으로 치료할 수 있다고 밝혔다. 연구를 이끈 이지민 카이스트 교수는 “이번에 개발된 유전자 가위 셀프 체크인 기술은 기존 유전자 가위 시스템의 문제를 개선함으로써 다양한 질병 치료에 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다.

길에서 어떤 사람이 반갑게 인사를 하는데 누군지 기억이 나지 않거나 어제 외웠던 영어단어가 생각나지 않을 때, 우리는 흔히 기억력 탓을 하며 기억력이 좋아지는 방법은 없나 생각하곤 한다. 뇌과학이 빠르게 발전하고 있지만 기억에 대한 메커니즘이 완전히 풀리지 않고 있다. 한국과 미국 과학자들이 뇌 속에 기억이 저장되는 장소를 파악할 수 있는 지도를 만들었다. 카이스트 바이오및뇌공학과, 미국 매사추세츠공과대(MIT) 생물학 및 신경과학과 공동 연구팀은 동물 실험을 통해 하나의 기억이 저장되는 세포들의 위치를 찾는 방법을 개발하고 공간 공포기억을 저장하는 새로운 뇌 세포를 발견했다고 2일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 그동안 기억에 대한 연구는 특정 부위에 대해서만 수행됐다. 공포 기억은 편도체, 공간 기억은 해마에 저장된다는 식이다. 그렇지만 단일 기억이 다양한 뇌 부위에 나눠 저장될 것이라는 가설이 제기되면서 기억 저장 세포들의 분포를 확인해 검증할 필요가 있지만 기술적 한계에 부딪쳐왔다. 이 같은 상황에서 전뇌 투명화 기술(SHIELD), 초고속 전뇌 면역염색 기술(eFLASH)을 통해 공간, 공포 기억을 학습한 생쥐를 대상으로 기억을 학습하고 회상할 때 활성화되는 세포를 맵핑했다. 편도체, 해마 이외에 공간, 공포 기억을 저장하고 있을 확률이 높은 뇌 부위 세포를 생쥐 뇌 전체에서 찾아냈다. 연구팀은 해당 부위에 대해 광유전학적 방법으로 기억 저장 구조를 확인했다. 연구팀은 이를 통해 공간, 공포 기억을 저장하는 새로운 뇌 부위 7곳과 관련 세포를 찾아냈다. 이와 함께 단일 기억이 여러 뇌 부위에 나뉘어 저장된다는 것도 확인했다. 뇌의 한 부위만 자극하면 기억의 일부만 회상하지만 다양한 뇌 부위를 자극하면 기억이 완전하게 회상된다는 것을 밝혀냈다. 연구팀에 따르면 이는 다양한 뇌 부위의 기억저장 세포들 활성이 기억에 필요하다는 것을 의미한다. 연구를 이끈 박영균 카이스트 교수는 “이번 연구는 기억저장 세포의 맵핑을 처음으로 실현하고 단일 기억들도 다양한 뇌 세포에 흩어져 저장된다는 것을 증명했다는데 의미가 크다”며 “기억저장 세포의 뇌 지도는 각 뇌 부위 세포 및 세포간 상호작용이 기억에서 어떤 세부적인 기능을 하는지 연구를 도울 수 있다”라고 설명했다.

사회적 거리두기가 완화된 홍콩에서 ‘다이어트’가 새로운 관심 키워드로 떠오른 상황에서 체중 증가를 억제하는 효소가 발견돼 이목이 집중됐다.  홍콩 침례대학교 연구진은 식욕 억제와 포도당 대사 개선 등을 통해 최종적으로 체중 증가를 막는 비만 관리에 특효인 단백질 분해 효소를 발견했다고 31일 이 같이 공개했다.  이번 연구를 이끈 자비에 웡 호이륭 박사는 기질단백질분해효소(MT1-MMP)로 불리는 이 효소를 활용할 경우 인간의 뇌에 포만감에 대한 신호를 조절할 수 있고, 결과적으로 원하는 체중 조절용 약물 요법을 개발하는데 효과적인 전략을 세울 수 있게 됐다고 전망했다.  연구팀은 이번에 발견된 단백질 분해 효소를 투약한 생쥐 A그룹과 일반 생쥐 B그룹에게 16주간 고지방 식단을 주입했고, 효소를 투약한 A그룹의 생쥐들이 10% 이상 더 적은 음식을 섭취한 것을 확인했다. 또, 10% 더 적은 음식을 섭취했던 반면, 체중은 50% 이상 감소하는 놀라운 결과를 도출했다.  뿐만 아니라, 연구팀은 고지방식을 먹여 비만을 유발시킨 생쥐의 포도당과 혈장 인슐린 저항성 수치, 세포 염증 등의 문제도 크게 감소했다고 설명했다.  이는 뇌의 뉴련 수용체에 포만감 신호를 보내는 호르몬이 결정적 역할을 했기 때문인데, 이를 효과적으로 활용할 수 있을 경우 음식 섭취량을 원하는 만큼 조절할 수 있게 될 것이라는 추론이 가능한 부분이다. 특히 이번 연구 결과, 최종적으로 다이어트에 가장 기본적인 체질 개선 효과로 이전보다 건강한 다이어트를 기대할 수 있을 것이라는 분석이다.  때문에 연구팀은 향후 추가 임상 시험을 통해 단순 비만 치료 뿐만 아니라 비만성 당뇨 환자와 다양한 염증성 질환자에 대한 치료 효과도 기대하는 분위기다. 연구팀은 “효소를 활용해 비만 쥐의 포도당 내성과 체중, 음식 섭취에 대한 갈망 등을 원하는 수준에서 조절할 수 있다는 것을 확인했다”면서 “이 효소 치료가 다이어트 보조제와 비만 치료약 등에 어떻게 활용될 수 있는 지에 대해서는 연구팀의 추가 연구가 필요하다. 현재까지는 생쥐에 대한 실험만 진행됐으나, 향후 원숭이를 실험 대상으로 활용하는 등 추가 임상 시험이 있어야 할 것”이라고 기대했다.  한편, 이번 연구에는 홍콩대학, 홍콩중문대, 미국 텍사스대 보건과학센터, 헬싱키대학 등의 연구진들이 대거 참여했다. 연구 결과는 과학 전문학술지 네이처의 자매지인 네이처 메타볼리즘(Nature Metabolism)에 실렸다.

동물들에게 있어서 위기상황을 빠르게 벗어나는 것은 생존을 위해 필요하다. 비교적 단순한 환경에서는 공간 기억을 사용해 안전한 지역으로 탈출하지만 새로운 환경과 급박한 위협에서는 0.24초 이내에 탈출 방법을 결정하지 못하면 죽게 된다. 사람 역시 새로운 상황에서 당황하지 않고 빠르게 결정을 내리는 사람이 있는가 하면 그렇지 못한 사람들도 있다. 동물들이 새로운 환경에서 빠른 결정을 내릴 수 있는 메커니즘은 뭘까. 영국 런던대(UCL) 세인즈버리 웰콤 신경회로·행동연구센터, UCL 개츠비 계산신경과학센터 공동 연구팀은 진화를 통해 선천적으로 타고난 본능과 경험을 통해 습득한 지식이 잘 결합되는 경우 새로운 환경에 빠르게 적응할 수 있고 시행착오를 최소화할 수 있다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 5월 26일자에 실렸다. 연구팀은 생후 8~12주된 수컷 생쥐 112마리를 대상으로 탈출경로 실험을 했다. 연구팀은 생쥐들이 안전한 장소로 돌아갈 수 있는 경로를 3가지 이상 만든 뒤 독수리나 고양이 같은 포식자들의 소리를 들려주고 탈출 경로를 관찰했다. 일반적으로 생쥐를 비롯한 동물들은 익숙한 환경에 반복적으로 노출되는 ‘학습’ 과정을 거친 뒤 특정 상황에서 자신이 선택할 수 있는 경로를 선택하게 된다. 이에 연구팀은 생쥐들을 두 집단으로 나눈 뒤 한 그룹은 모든 경로를 반복적으로 익힐 수 있도록 하고 다른 한 그룹은 모든 경로를 한 번씩만 오갈 수 있도록 했다. 그 다음 탈출경로가 보이지 않도록 어둡게 만든 뒤 포식자들의 소리를 들려줬다. 그 결과, 경로를 반복적으로 학습한 생쥐들은 위협상황에 처하면 대피 공간까지 최단 거리를 선택해 빠르게 탈출하는 것이 관찰됐다. 그런데 경로에 대해 충분한 학습을 하지 못한 생쥐들 역시 반복학습한 생쥐들처럼 최단 거리를 선택해 탈출하는 것이 관찰됐다.연구팀은 인공지능(AI)를 이용해 똑같은 방식으로 시뮬레이션을 실시했다. 시뮬레이션에서도 탈출 경로에 익숙하지 않은 생쥐들도 경로를 충분히 학습한 생쥐들만큼 빠르게 탈출로를 찾는 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 이번 결과는 생쥐들은 선천적 휴리스틱과 공간 학습을 결합해 최적의 탈출 경로를 찾는다는 것을 보여준다. 휴리스틱은 특정 상황이나 사건에 대해 엄격한 분석보다는 제한된 정보만으로 즉흥적, 직관적으로 판단해 선택하는 의사결정 방식이다. 진화를 통해 습득한 사전 지식과 경험을 통해 학습한 지식을 통합하면 변화하는 환경에 대한 적응을 지원하고 오류가 발생할 때 시행착오를 최소화할수 있다는 설명이다. 연구팀은 이는 동물 뿐만 아니라 사람도 마찬가지일 것으로 생각하고 추가 연구를 진행하고 있다. 연구를 이끈 티아고 브랑코 UCL 교수(신경행동과학)는 “이번 연구는 새로운 환경에 놓인 동물이 시행착오를 최소화할 수 있는 방법을 보여줌으로써 뇌가 빠른 학습을 구현하기 위해 필요한 것이 무엇인지를 파악할 수 있게 해주고 있다”고 설명했다.

지루한 이야기를 듣거나 끝날 기미가 보이지 않는 회의에 참여하고 있으면 자신도 모르게 하품이 나오는 경우가 있다. 이리저리 주변을 둘러보다가 옆 사람이 입을 가리고 하품을 하는 모습을 볼 수도 있다. 내가 하품을 하는 것을 본 옆 사람이나 주변 사람의 하품을 보고 자신도 모르게 하품을 따라하는 경우가 적지 않다. 하품의 전염이라고 하는데, 이는 사람 뿐만 아니라 침팬지나 사자 같은 다른 동물들도 똑같은 행동을 보인다. 왜 그럴까. 미국 뉴욕주립대(SUNY) 폴리테크닉대 심리학·진화행동과학 프로그램, 노바 사우스이스턴대 생명과학과 연구팀은 하품은 4억 년 전 유악어류(jawed fish)의 진화와 함께 발생했으며 모든 척추동물이 체내 과정을 조절하기 위해 자발적으로 하품을 하고 따라하게 진화했을 것이라고 27일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘동물 행동’ 5월호와 과학저널 ‘사이언스’ 5월 24일자 분석기사로 실렸다. 지금까지 하품은 혈중 산소농도를 높이기 위한 행위라고 알려져 왔다. 그렇지만 연구팀은 호흡과 하품은 다른 신체 메커니즘에 의해 제어되기 때문에 오랜 통념은 사실이 아님을 확인했다. 하품은 단순히 입을 벌리고 크게 숨을 들이 마시고 내쉬는 것처럼 보이지만 복잡한 반사작용으로 다양한 맥락과 신경생리학적 변화에서 촉발된다. 최근에는 하품이 뇌 온도 상승 때문에 발생하며 하품을 함으로써 뇌 온도를 낮추고 각성을 촉진한다는 연구들도 나오고 있다. 이에 연구팀은 이 같은 주장을 검토하기 위해 생쥐 실험과 100종 이상 포유류와 조류를 대상으로 관찰을 실시했다. 그 결과, 주변 온도와 생쥐의 뇌 온도, 체온을 변화시키면 하품 횟수를 조절할 수 있다는 것을 확인했다. 또 뇌 온도가 올라가면 하품이 발생하고 하품을 하게 되면 뇌 온도가 감소한다는 것도 밝혀냈다. 하품이 나올 때 하품을 억지로 참으면 뇌 온도가 떨어지지 않아 멍한 상태가 지속될 수 있다는 것이다.연구팀은 동물의 하품 시간은 뇌의 크기·복잡성과 밀접한 상관관계가 있다는 것도 밝혀냈다. 또 척추동물 대부분은 하품을 하지만 하품의 전염성은 사람을 포함해 사회적 관계를 갖고 있는 종들에서 주로 나타난다고 연구팀은 설명했다. 그렇지만 하품의 전염성은 개체별 편차가 큰데 이는 공감의 개인차가 반영된 것이라고 연구팀은 주장했다. 누군가 하품을 하는 것을 보고 반사적으로 같은 반응이 촉발되면 타인에 대한 공감능력을 갖추고 있다고 볼 수 있다는 설명이다. 진화생물학자인 앤드류 갤럽 SUNY 폴리테크닉대 교수는 “하품은 보기와 다르게 복잡한 생리작용”이라며 “하품의 전염성이 공감 능력을 평가할 수 있는 지표라고 생각하고 있는데 추가 연구가 필요하다”고 말했다.

과거 불치병으로 알려졌던 암도 과학기술의 발달로 관리 가능한 질병이 됐다. 그렇지만 여전히 암 검진에서 발견하지 못하고 악성이 된 다음 뒤늦게 찾아내는 경우도 적지 않다. 국내 과학자들이 중심이 된 국제 공동 연구팀이 전이를 촉진하고 내성을 갖게 만드는 암을 족집게처럼 찾아내는 방법을 개발해 주목받고 있다. 한국기초과학지원연구원 바이오융합연구부, 충남대 분석과학기술대학원, 영국 런던대(UCL) 뇌과학부, 미국 텍사스 오스틴대 화학과 공동 연구팀은 세포의 저산소 상태를 감지해 암을 진단하는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘의약화학’ 5월 18일자 표지논문으로 실렸다. 혈액암을 제외한 고형암은 조직 내에서 저산소 상태가 나타난다. 암의 저산소 상태는 암 진행과 전이는 물론 항암치료 내성을 일으키는 주요 원인으로 알려져 있다. 이 때문에 저산소 상태의 조직이나 세포를 제대로 찾아내는 것은 암의 조기 진단과 치료에 있어서 유리한 고지를 점령하는 것이다. 연구팀은 종양 조직의 저산소 상태에만 선택적으로 반응해 신호를 발생시키는 분자 화합물(프로브)을 만들었다. 이번에 개발한 프로브를 체내에 주입하고 자기공명영상(MRI)을 촬영하면 저산소 상태의 암조직 위치와 형태를 쉽게 파악할 수 있다. 연구팀은 대장암 세포 실험을 통해 저산소 상태 암 조직에서는 일반 세포에 비해 프로브 광학 신호가 3배 이상 높게 나타난다는 것을 확인했다. 또 대장암 세포를 이식한 생쥐를 대상으로 MRI 촬영한 결과 2배 이상 정확도로 암 조직을 찾아냈다. 연구팀에 따르면 이번에 개발한 프로브는 기존 조영제들과는 달리 MRI 같은 검진장치는 물론 암 발생 부위의 조직을 채취해 실험실에서 검사하는 생검에도 사용할 수 있다. 연구를 주도한 홍관수 기초과학지원연구원 박사는 “이번 기술은 암 발생 부위를 다각적 관찰 방법으로 정밀 분석할 수 있게 해 항암제 내성이나 전이가 심한 난치성 암을 조기에 발견할 수 있게 도와줄 것”이라며 “새로 개발된 항암제의 효과 평가에도 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 설명했다.

실내 마스크 착용을 제외하고 코로나19 확산을 막기 위한 방역 조치 대부분이 해제됐다. 그렇지만 코로나19 감염자와 사망자는 적은 숫자지만 꾸준히 나오고 있다. 코로나19가 완전히 사라지지 않은 상황에서 코로나19 백신은 여전히 중요하다. 백신의 중요성에도 불구하고 비과학적인 이유를 들며 백신 접종을 반대하는 사람도 많다. 임신 초기에 코로나19 백신을 접종하면 태아에 문제가 생기고, 출산 이후 생식 능력을 감소시킨다는 주장도 그 중 하나이다. 이런 주장에 대해 미국 예일대 의대 면역생물학과, 하워드 휴즈 의학연구소를 중심으로 도미니카공화국, 캐나다 3개국 15개 연구기관 과학자들이 참여한 공동 연구팀은 코로나19 백신 접종이 임신부는 물론 태아에게도 도움이 되며 백신 접종이 코로나19 감염보다 훨씬 안전하고 이득이 많다는 사실을 재확인했다. 이번 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생명과학 분야 국제학술지 ‘플로스 생물학’ 5월 25일자에 실렸다. 백신 반대론자들은 항체 형성을 위해 백신 속에 포함된 스파이크 단백질이 ‘신시틴-1’이라는 단백질에 작용해 태아와 임신부의 산후 생식 능력에 악영향을 미친다고 주장하고 있다. 과학자들은 코로나19 백신 속 스파이크 단백질은 신시틴-1 단백질에 전혀 영향을 주지 않는다는 사실을 다양한 연구로 밝히고 있다. 연구팀은 백신 반대론자들의 잘못된 주장을 반박하기 위해 동물실험과 사람의 혈액 분석을 실시했다. 연구팀은 임신한 생쥐를 두 그룹으로 나눠 한 집단은 코로나19 바이러스를 감염시키고 다른 집단에는 백신을 접종하고 관찰했다. 그 결과 코로나19에 감염된 생쥐의 태아는 성장이 감소되는 것이 관찰됐지만 백신을 접종한 생쥐 집단의 태아는 정상 성장하는 것이 확인됐다. 연구팀은 백신 접종 임신부와 그렇지 않은 임신부에게서 혈액을 채취해 분석했다. 분석 결과, 백신 접종 임신부들의 신시틴-1 단백질에는 어떤 변화도 나타나지 않은 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 이번 연구 결과는 질병통제예방센터(CDC)를 비롯해 다양한 연구팀에서 발표한 임신부의 백신 접종과 관련한 데이터들과 일치한다. 또 임신 중 코로나19 백신 접종이 임신부와 태아 모두에게 안전하고 백신 반대론자들의 주장이 틀렸음을 재확인 시켜주는 것이라고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 아키코 이와사키 예일대 의대 교수(면역학)는 “이번 연구는 임신 초기 백신 접종이 태아 성장을 저해하지 않고 임신 후기에는 오히려 바이러스로부터 태아를 보호한다는 사실을 동물실험과 혈액검사로 보여줬다”며 “데이터와 실험에 근거하고 있지 않는 백신 반대론자들의 비과학적 주장은 공중 보건에 대한 심각한 위협”이라고 말했다.

음식을 소화시키는 ‘위’는 의외로 민감한 장기이다. 평소 과식이나 급하게 먹는 식습관을 갖고 있거나 매운 음식을 즐겨 먹을 경우 위에 쉽게 염증이 생긴다. 또 헬리코박터 파일로리에 감염되거나 진통제, 소염제 등 약물로도 위염은 발생한다. 스트레스, 흡연, 음주도 위염의 원인이 된다. 위염이 심해지면 위 점막에 상처가 나거나 움푹 패이는 위궤양이 발생하기도 한다. 위궤양은 위암으로 발전할 수도 있다. 그렇지만 자극을 계속 주지 않고 식습관을 바꾼다면 위는 다시 원상복구된다. 바로 위에 있는 위장주세포라는 줄기세포가 그 역할을 한다. 위장주세포는 평소 활동하지 않다가 조직에 문제가 생기면 치료를 돕는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 위장주세포가 움직이는 작동 메커니즘과 원리는 명확히 밝혀지지 않았다. 오스트리아 분자생명공학연구소, 영국 케임브리지대, 미국 밴더빌트대, 포스텍 생명과학과, 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단 공동연구팀은 특정 유전자가 위장주세포 활성을 좌우한다고 10일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀 스템 셀’에 실렸다. 연구팀은 생쥐를 이용해 실험한 결과, 위 표피 조직에 상처가 나면 p57이라는 유전자가 줄어들면서 위장주세포가 활성화된다. 위에 문제가 없을 경우 p57 유전자는 위장주세포의 활동을 억제하는 것으로도 확인됐다. 연구에 참여한 김종경 포스텍 생명과학과 교수는 “이번 연구는 위 줄기세포에 대한 이해를 높이고 새로운 연구방향을 제시했다는 평가를 받고 있다”며 “위 줄기세포 활성화가 위 점막 재생과 밀접한 관련이 있는 만큼 위장 관련 질환의 이해와 치료에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.

올해부터 제주의 식물들을 기록하느라 제주도를 자주 오가고 있다. 지난주까지 제주도는 유채꽃이 한창이었다. 유채는 기름을 만드는 유지 작물로도 유용하지만, 우리에게는 인물 사진의 배경으로 더 익숙하다. 그래서 유채는 개체 하나하나가 아니라 노란 군락을 이룬 배경으로서 비로소 존재감이 생긴다. 중요한 것은 사진을 위해 희생되는 개체다. 멋진 사진이 나오려면 노란 꽃이 잘 보이는 곳에 서야 하기에 사람들은 꽃밭 안으로 들어가고, 더 좋은 ‘인생 샷’을 남기기 위해 더 많은 유채를 밟는다. 나는 울타리를 넘어 꽃밭에 들어간 사람들에 의해 짓눌린 유채, 비어 버린 노란 땅을 보면서 문득 ‘식물이 동물처럼 움직이거나 소리를 낸다면 우리가 식물을 조금 덜 훼손하지 않을까’ 하는 생각이 들었다. 우리가 그 어떤 생물보다 식물을 함부로 여기는 이유는 이들이 살아 있는 생물임을 실감하지 못하기 때문이다. 식물이 움직이지 못할지언정 자극에 반해 소리를 낸다면 우리가 식물을 대하는 태도가 좀 달라질까? 식물이 소리를 내지 못한다는 것은 이미 널리 알려져 있는 사실이다. 그러나 식물이 스스로 소리 내지는 못하더라도 소리를 내는 매개가 돼 줄 수는 있다.경기도 광릉 국립수목원에는 특별한 정원이 있다. 만들어진 지 얼마 안 된 이 정원의 이름은 ‘소리 정원’. 이름 그대로 소리를 들을 수 있는 정원이다. 물론 이곳의 식물이 아주 특별한 종은 아니다. 버드나무류, 개나리, 주목, 산수유…. 여느 정원에서도 흔히 볼 수 있는 나무들이 긴 물줄기를 둘러싸 자란다. 이곳에 가만히 서서 정원에 귀를 기울이면 물이 흐르는 소리, 그 곁의 개구리 소리, 바람에 버드나무 가지가 흔들리는 소리, 빨간 열매를 먹으러 온 온갖 새소리가 들린다. 이곳의 식물은 스스로 소리를 내지는 못하지만 소리를 내는 다른 생물을 불러들이고, 또 다른 존재와 마찰해 소리를 낸다. 몇 해 전 백목련 꽃 소리를 들은 적이 있다. 세종시의 한 수목원을 걷는데 갑자기 어디선가 ‘퉁퉁’ 소리가 났다. 주변을 둘러보니 나 말고는 아무도 없었다. 다시 걸으니 바로 눈앞에서 백목련 꽃이 퉁 소리를 내며 떨어졌다. 꽃이 떨어지는 모습이야 수없이 봐 왔지만 꽃이 떨어지며 내는 소리를 들은 것은 처음이었다. 마침 땅은 고른 흙이었고 백목련의 큰 꽃이 떨어지면서 내는 소리는 꽤 묵직했다. 생각해 보면 꽃잎이 떨어질 때나 씨앗이 바람에 날아갈 때 식물은 내가 들을 수 없는 아주 작은 진동과 소리를 낼 수도 있다. 내가 듣지 못한다고 해서 생물이 소리를 내지 않는 것은 아니다. 그 후로 나는 숲으로 식물 조사를 나가거나, 가까운 공원을 산책할 때에도 이어폰을 귀에 꽂고 음악을 듣지 않게 됐다. 숲에서 나는 소리는 눈으로 보이는 이미지와 후각에서 느껴지는 향기보다도 생명력을 느끼게 하는 힘이 강하다. 물론 이 소리가 식물 스스로 감정을 표현하거나, 본능적으로 혼자 내는 소리는 아니지만 말이다.그러나 드디어 2019년 식물이 소리를 낸다는 사실이 밝혀졌다. 이스라엘 텔아비브대학의 식물학 연구팀은 식물이 스트레스를 받으면 인간이 감지할 수 없는 미세한 소리를 낸다는 것을 증명했다. 이 팀은 토마토와 담배를 대상으로 줄기를 절단하거나 물을 주다가 멈추는 방식으로 수분 스트레스를 유도해 식물이 방출하는 순간의 초음파를 녹음했다. 이때 아무런 스트레스를 주지 않은 상태에서는 식물이 소리를 내는 경우가 시간당 1번 미만이었으나 줄기를 자른 토마토와 담배에서는 시간당 각각 25번, 15번 소리가 났고 수분 스트레스 상태에서는 시간당 각각 35번과 11번 소리가 났다. 이것은 스트레스를 받은 식물이 공기 중에 소리를 방출한다는 것을 증명한 최초의 실험이다. 토마토와 담배가 낸 소리의 크기는 우리 청각으로는 듣지 못하는 아주 미세한 수준이지만 생쥐, 박쥐와 같은 동물은 들을 수 있다. 물론 식물에 성대나 청각 기관이 있는 것은 아니다. 연구자들은 이 소리가 물관의 수분이 이동할 때 기포가 형성돼 나는 소리로 추측한다. 이러한 소리가 식물이 본능적으로 내는 것인지, 다른 생물에게 정보를 전하는 차원에서 내는 것인지는 아직 알 수 없지만, 식물 또한 우리와 다르지 않은 ‘생물’임이 또 한 번 증명됐다. 숲에서 나는 혼자라는 생각이 들지 않는다. 숲의 생물들과 나에게는 시각과 후각에 의한 공감뿐만 아니라 청각, 소리의 공감대가 있기 때문인지도 모른다.

국내 한 유산균 음료 덕분에 잘 알려진 헬리코박터 파일로리 균은 전 세계 인구 절반 이상이 감염돼 있는 것으로 알려져 있다. 헬리코박터 균은 사람의 위에 서식하면서 위암을 포함한 다양한 위장질환의 원인이 되고 있다. 국내 연구진이 보균자의 건강 상태에 따라 헬리코박터 균이 내뿜는 독성이 달라진다는 것을 확인했다. 연세대 치과대 , 전북대 치대, 미국 캘리포니아 데이비스대(UC데이비스) 의대, 중국 광저우의대 병원 공동 연구팀은 헬리코박터 파일로리균이 숙주 면역상태에 따라 병독성이 달라진다는 사실을 확인했다고 14일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘장내 미생물’에 실렸다. 연구팀은 유전자변이 생쥐를 이용해 헬리코박터 균 감염 실험을 했다. 그 결과 헬리코박터 균의 주요 독성인자인 ‘CagA’ 유전자 숫자가 숙주의 면역능력에 따라 달라진다는 것을 확인했다. CagA 유전자는 위 상피세포층을 파괴해 헬리코박터 균이 생존에 필요한 영양분을 얻도록 하고 숙주 면역반응을 유발해 암세포 변하게 만드는 것으로 알려져 있다. 헬리코박터 균은 주사기 모양의 물질을 위 상피세포 안에 넣고 CagA 단백질을 주입해 숙주의 세포 신호전달체계를 교란해 위암을 유발시킨다는 것이다.이 과정에서 면역반응이 약한 숙주는 헬리코박터 균이 CagA 유전자를 쉽게 주입할 수 있게 되고 CagA 유전자가 증가하면서 병독성이 강해져 위암이 발생하기 쉬운 환경이 된다는 것이다. 차정헌 연세대 교수는 “면역능력이 떨어지면 헬리코박터 균의 병독성이 강하게 바뀐다는 사실을 처음 밝혀냈다”며 “한국인이 갖고 있는 헬리코박터 균이 강한 독성인자 유전형을 갖게 된 이유를 밝히는데 도움이 될 것”이라고 말했다.

영화 ‘디어헌터’, ‘택시드라이버’, ‘람보’ 등에는 베트남전쟁 참전 군인들이 전쟁 당시 겪은 참혹한 경험 때문에 삶이 피폐해진 모습들을 묘사하고 있다. 실제 전쟁 뿐만 아니라 지진, 화산폭발, 화재 등 대형 재난재해를 겪거나 사고 같은 심각한 사건을 경험한 사람들은 당시 상황에 대한 기억이 반복되면서 공포감과 고통을 느끼게 되고 정상적인 생활에 어려움을 겪게 된다. 이른바 외상후스트레스장애(PTSD)이다. 적지 않은 사람들이 PTSD에 고통스러워 하고 있기 때문에 이 문제를 해결하기 위해 과학자들은 다양한 연구를 시도하고 있다. 이 같은 상황에서 국내 연구진이 PTSD 치료 원리를 밝혀내 주목받고 있다. 미국 예일대 의대 정신과학과, 한국 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단 공동 연구팀은 동물실험을 통해 PTSD 치료제 작동 메커니즘을 처음으로 규명했다고 14일 밝혔다. 이번 연구 결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘분자 정신의학’ 4월 14일자에 실렸다. 현재 PTSD 환자를 위해 인지행동치료 같은 정신신경과 치료, 우울증 약물치료가 병행되고 있지만 호전율은 50%에 불과하다. 또 PTSD 치료제가 개발되고 있지만 치료 메커니즘이 명확하지 않은 상황이다. 연구팀은 지난해 12월부터 임상시험 2단계에 들어간 PTSD 치료제 ‘NYX-783’을 이용해 생쥐실험을 했다. 연구팀은 생쥐들에게 전기충격과 소음에 지속적으로 노출돼 공포기억이 만들어지도록 했다. 24시간이 지난 뒤 NYX-783를 주입해 변화를 관찰했다. 그 결과 변연하 내측 전전두엽 내 흥분성 신경세포의 소단위체 단백질들이 활성화되는 것이 확인됐다. 칼슘 이동 이온통로를 활성화시켜 신경기능을 조절하는 BDNF단백질 발현을 유도해 신경세포 가소성을 늘리고 결국 공포기억을 억제하는 것이 관찰됐다. NYX-783은 수컷 생쥐 뿐만 아니라 암컷에서도 PTSD 완화 효과를 보였다. 연구를 이끈 이보영 IBS 연구위원은 “이번 연구는 PTSD 치료제의 분자적 기전을 최초로 규명함으로써 PTSD 치료제 개발을 위한 이론적 토대를 마련했다”며 “여러 접근법을 적용해 다른 기전의 후보물질들을 구축해 PTSD 뿐만 아니라 다양한 정신신경과 질환 치료에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

봄의 시작은 3월이라지만 개화와 함께 공기의 냄새가 달라지는 것은 4월부터입니다. 옛 사람들은 봄이 되면 작은 소리로 노래를 읊조리며 천천히 걷는 ‘미음완보’(微吟緩步)를 했습니다. 겨우내 움츠렸던 몸을 움직여 환절기 적응을 위한 것이지요. 현대인들도 봄이 되면 운동을 시작하고 신선한 봄나물 같은 음식으로 봄을 맞습니다. 봄의 시작 때문이라곤 할 수 없지만 최근 몇 주간 음식과 건강에 관한 연구들이 쏟아졌습니다. 우선 미국 하버드 공중보건대 연구팀은 동물성 지방이나 가공육 대신 아보카도를 일주일에 2번 이상 섭취하면 뇌혈관질환, 관상동맥 심장질환 위험이 낮아진다는 연구 결과를 의학분야 국제학술지 ‘미국심장학회지’ 3월 30일자에 발표했습니다. 연구팀은 국립보건원(NIH)의 ‘간호사 건강연구’에 참여한 30~55세 여성 6만 8780명과 하버드대에서 실시한 ‘건강전문가 후속연구’에 참여한 40~75세 남성 4만 1700명에 대한 건강 관련 정보를 30년간 추적조사했습니다. 그 결과 마가린, 버터, 치즈, 소시지, 베이컨 등을 섭취하는 사람들보다 하루에 아보카도 0.5~2개를 일주일에 두 번 이상 섭취하는 사람은 뇌졸중, 관상동맥질환 발병 가능성이 16~22% 낮아지는 것을 확인했습니다. 그런가 하면 펜실베이니아주립대 연구팀은 말린 자두를 6~12개씩 매일 섭취하면 체내 염증을 줄이고 갱년기 증상을 줄일 수 있다는 연구 결과를 2~5일 필라델피아에서 열리고 있는 ‘실험 생물학 2022’ 연례 콘퍼런스 생리학 분과에서 발표했습니다. 연구팀은 골밀도가 낮은 폐경 전후 여성을 세 집단으로 나눠 한 그룹은 1년 동안 매일 건자두 50g(6개), 다른 그룹은 매일 100g(12개)을 섭취하도록 하고 나머지는 자두를 먹지 않도록 했습니다. 1년 뒤 혈액검사를 해 보니 건자두를 꾸준히 섭취한 여성들은 체내 염증 지수는 낮아지고, 골밀도는 높아진 것으로 확인됐습니다. 자두 속 폴리페놀 성분이 노화와 함께 증가하는 체내 염증을 줄여 주는 효과가 있다는 설명입니다. 또 미시간 앤아버대 의대 연구팀은 칼슘, 마그네슘, 비타민 등 영양소가 모두 포함된 종합비타민이 비알코올성 지방간 질환의 개선에 도움이 된다는 연구 결과를 ‘실험생물학 2022 콘퍼런스’ 조사병리학 분과에서 발표했습니다. 지방간은 음주 때문에 생긴다고 알고 있지만 최근에는 식생활 변화 때문에 비알코올성 지방간 환자도 늘고 있습니다. 비알코올성 지방간은 채소와 과일 중심 식단과 규칙적 운동으로만 개선이 가능한 것으로 알려져 있습니다. 연구팀은 생쥐에게 비알코올성 지방간을 유발시킨 뒤 18개월 동안 실험을 했습니다. 그 결과, 식단 개선과 함께 종합비타민제를 규칙적으로 복용한 생쥐들이 식단 개선만 한 생쥐들보다 간의 정상 회복 속도가 더 빠른 것으로 확인됐습니다. 이런 연구 성과를 보면 당장 그 음식이나 건강보조제를 구해 먹어야 될 것처럼 보입니다. 실제 그렇게 하는 사람도 많지만 연구처럼 효과가 나타나지 않는다고 중도 포기하는 경우가 종종 나옵니다. 이런 연구 결과들을 볼 때 생각해야 할 게 하나 있습니다. 과연 음식, 건강보조제만으로 건강이 좋아질까 하는 것입니다. 평소 식단을 건강한 음식들로 채우고 적은 시간이라도 매일 규칙적으로 운동을 병행해야 한다는 점을 잊어서는 안 됩니다.