㈜시지바이오(대표 유현승)가 중소기업벤처부가 주최하는 ‘중소기업 기술혁신 개발사업 시장 확대형 과제’(BIG 3)에 지원해 최종 선정됐다. 해당 사업은 민간과 시장의 선별능력을 활용해 민간 투자유치 실적이 있는 기업이나 성장 동력 창출을 위한 정책분야를 대상으로 기술 개발을 지원하는 사업이다. 시지바이오가 지원한 이번 과제의 목표는 ‘3D 프린팅 제조공정을 통한 콜라겐 계열 인공진피 대체재의 제조설비와 공정에 대한 연구개발 및 이를 이용한 시제품 제조와 국내 식약처 인허가’다. 개발된 인공 진피 대체재의 조직재생 성능을 확인하기 위해 아주대학교병원이 위탁기관으로 참여하며, 연구기간은 오는 2022년까지 2년으로 총 7억2000억원의 연구비가 투입될 예정이다. 인공 진피 대체재는 피부 조직의 손상 및 결손 부위에 이식되어 새로운 피부조직으로서 재생을 유도한 뒤 체내에 흡수되는 ‘생체유래 흡수성창상피복재’로 분류된다. 시지바이오는 지난 2007년부터 동종진피 가공을 바탕으로 한 진피 대체재 제품 개발을 지속해 왔으며, 인체조직 기증자의 피부로부터 가공된 시트형 무세포 동종진피(Acellular Dermal Matrix) ‘시지덤’(CGderm)과 ‘시지크라이오덤’(CGcryoderm), 무세포 동종진피를 입자화해 주입형으로 만든 ‘시지페이스트’(CGPaste), 시지리알로 인젝트(CG-Reallo inject)’ 등의 다양한 제품을 개발한 바 있다. 그러나 화상이나 교통사고 또는 추락으로 위한 외상 환자의 연부 조직을 재건하기 위한 동종진피는 채취 때 두께 편차가 불가피해 생착율이 떨어지는 단점으로 이를 대체하기 위한 ‘인공 진피 대체재’의 개발 필요성이 꾸준히 제기돼 왔다. 동물로부터 획득한 콜라겐 성분을 김 말리듯 그대로 건조해 시트형으로 만드는 기존 인공 진피 대체재는 기공율을 균일하게 조절할 수 없어 생착율을 크게 높일 수 없다는 한계점이 있다. 또 가교도를 올리는 데도 제한이 있기 때문에 물리적 강도가 약해 수술용 핀셋으로 잡으면 그대로 찢어질 수 있다는 단점도 있다. 이에 시지바이오는 3D 프린팅을 제조공정법으로 활용한 인공 진피 대체재의 개발을 지난해부터 진행해 왔다. 3D 프린팅 기술을 접목해 원하는 재질·두께·기공율·가교도 등을 갖고 24시간 무인 자동 생산이 가능한 인공 진피 대체재를 만들 수 있도록 할 계획이다. 동종진피 가공 기술과 조직 재생 분야의 다양한 의료기기를 상용화 한 경험을 바탕으로 본 연구에서 개발되는 인공 진피 대체재의 빠른 상용화에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 시지바이오 관계자는 “이번 연구를 통해 국산 제품의 효과가 입증될 경우 기존 외산 제품을 대체할 수 있는 과학적 근거가 마련될 것”이라며 “동종 진피에 비해 인공 진피 대체재는 해외 진출 시 각종 규제로부터 자유로운 만큼 글로벌 시장에서 승부를 걸어 볼 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

아랍에미리트(UAE)에서 가장 큰 규모의 국립병원 셰이크 칼리파 메디컬시티는 UAE 연구진이 개발한 줄기세포 흡입법이 코로나19 치료 기간을 단축하는 데 효과를 나타냈다고 11일(현지시간) 밝혔다. 이 병원의 파티마 알카비 혈액·종양학부 부장은 “줄기세포 흡입법을 중등도(moderate), 중증(severe) 단계의 환자 73명에게 적용한 결과 기존 치료법만 받은 환자보다 16일 짧은 6일 만에 완치됐다”고 말했다. UAE의 아부다비 줄기세포센터(ADSCC)는 지난달 1일 코로나19 환자의 혈액에서 추출한 줄기세포를 증식해 분무 형태로 변환한 뒤 이를 다시 환자가 흡입해 폐로 유도했을 때 치료에 효과가 있었다는 임상시험 결과를 발표했다. 파티마 알카비 부장은 “이를 적용하면 나흘 안에 임상적 호전이 나타날 만큼 효과적인 치료법”이라면서 “향후 더 많은 환자를 치료하기 위해 지적 재산권을 확보했다”고 말했다. ADSCC는 이 방법으로 환자 73명이 부작용 없이 모두 완치됐다면서, 환자가 흡입한 줄기세포가 손상된 폐 세포를 재생하고 폐 세포가 코로나19 바이러스 감염에 과민하게 반응하지 않도록 면역 체계를 조절한 덕분에 치료 효과가 있다는 가설을 세웠다. 이 연구에 참여한 알카비 부장은 당시 “줄기세포를 이용한 새로운 치료법 자체로는 코로나19 바이러스를 죽이진 못하고 감염 환자의 증상을 완화하는 데 효과를 나타낸 것”이라며 “따라서 이 치료법은 환자가 병을 극복하는 데 도움을 주는 보조 역할로 봐야 한다”라고 설명했다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

일본팀, 클로자핀 N옥사이드 주입·관찰48시간 Q뉴런 활성화, 동면상태와 유사美팀, 하루 음식 안 주고 신진대사 낮춰생쥐 신경회로서 Q뉴런의 활성화 확인“장기 동면상태에선 이식 장기 손상 막고발병 후 조직 손상 최소화 등 이익 크다” SF영화 역사상 최고의 걸작으로 꼽히는 ‘2001 스페이스 오디세이’(1968)에서 시작해 ‘멜 깁슨의 사랑이야기’(1992), 실베스터 스탤론 주연의 ‘데몰리션맨’(1993), ‘바닐라 스카이’(2001), 에일리언 시리즈, 그리고 2016년 말 개봉한 ‘패신저스’까지 공통점은 뭘까. ‘냉동인간’ 혹은 ‘인공동면’(冬眠)을 소재로 하고 있다는 점이다. SF에서는 수십~수백 광년이 떨어진 곳까지 우주여행을 하거나 불치병에 걸려 과학기술이 더 발전한 먼 미래에 깨어나 치료받기 위한 소재로 쓰인다. 그렇지만 SF에서는 전혀 다른 원리를 갖고 있는 냉동인간과 인공동면을 혼동해 사용하는 경우가 많다. 겨울잠이라고 불리는 동면은 에너지를 아끼기 위한 것이 주요 목적이고 냉동인간은 특정 목적 때문에 생체조직이 상하지 않도록 특수 처리한 상태에서 초저온으로 냉동시켜 장기 보존하는 것이다. 냉동인간 기술을 활용해 사업을 하는 기업들이 전 세계적으로 서너곳이 있지만 냉동만 가능할 뿐 조직 손상 없이 해동시키는 방법은 아직 알고 있지 못하다. 인공동면이나 냉동인간 기술이 성공한 사례는 없다는 말이다. 그렇지만 과학계에서는 냉동보존 기술의 첫 단계로 곰이나 개구리 등 겨울잠 자는 동물들의 동면 원리를 알아내기 위해 끊임없이 노력하고 있다. 이런 가운데 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 6월 11일자에는 설치류를 대상으로 동면과 비슷한 상태를 유발시킬 수 있는 신경세포 회로를 발견했다는 연구 결과 2편이 실려 주목받고 있다.사람은 추운 곳에 오래 노출될 경우 저체온증으로 서서히 의식을 잃고 사망하는 경우가 많다. 그렇지만 겨울잠을 자는 동물들은 날씨가 추워져 먹을 것을 구하기 어려워지면 에너지 소비를 낮춰 체온을 떨어뜨리고 심장도 거의 움직이지 않는 상태로 한철을 보내게 된다. 많은 과학자들이 동면은 뇌 시상하부의 ‘시각교차전(前)구역’이라는 부위에서 온도조절 작용 때문이라고 추측했을 뿐 정확한 메커니즘은 밝혀내지 못한 상태였다. 일본 쓰쿠바대 의대, 국제통합수면의학연구소, 이화학연구소(리켄) 망막재생연구소, 리켄 세포기능역학연구소, 니가타대 뇌연구소, 쓰쿠바 고등연구협회 공동연구팀은 생쥐에게 ‘클로자핀 N옥사이드’라는 화학물질을 주입한 결과 뇌 시상하부에 있는 Q뉴런이라는 지금까지 잘 알려지지 않은 부분이 활성화되면서 48시간 이상 동면 상태와 비슷하게 신진대사 활동이 느려지고 체온이 떨어지는 것을 확인했다. 또 광유전학 기술로 Q뉴런을 자극할 경우에도 동면 상태가 유도되는 것을 관찰했다. 유도동면에서 깨어난 뒤 생쥐들에게서 이상행동이나 조직이나 장기손상은 관찰되지 않았다고 연구팀은 밝혔다. 미국 하버드대 의대 신경생물학과, 신경과학부, 영상·데이터분석센터, 베스 이스라엘 디코니스 의료센터(BIDMC) 내분비·당뇨·대사질환과, 샌디에이고 소재 의료기업 뉴로포토메트릭스 공동연구팀은 일본 연구팀처럼 약물을 주입하는 대신 24시간 동안 음식과 물을 주지 않아 신진대사 활동을 낮춘 뒤 생쥐의 신경회로를 관찰한 결과 역시 Q뉴런이 활성화된다는 사실을 확인했다.이번 연구를 주도한 신경생물학 분야의 세계적 권위자 마이클 그린버그 하버드대 의대 교수는 “인간에게 장기적인 동면 상태를 유도하는 것은 이식을 위해 장기를 손상 없이 보존할 수 있게 해주거나 질병 발생 후 조직손상을 최소화시키는 등 잠재적으로 의학적 이점이 큰 기술”이라며 “이번 연구는 신경회로 자극을 통해 인공동면 유도 가능성을 보여 줬다는 데 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연구진, 사망 환자 11명 샘플 분석“직접적인 증거 없다” 신중론도 코로나19 바이러스가 남성 생식능력에 영향을 끼칠 수 있다는 우려가 나오는 가운데, 바이러스가 고환세포를 감염시키지 않고도 고환을 손상할 수 있다는 연구결과가 나왔다. 4일 홍콩매체 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 미국 보스턴 터프츠 메디컬센터의 저우밍 교수와 중국 우한 화중과기대학 녜슈 교수가 이끄는 연구팀은 최근 학술지 ‘유럽 비뇨기과 포커스’에 이런 내용을 발표했다. 논문은 후베이성 우한에서 코로나19로 사망한 환자 11명의 샘플을 이용해 고환 조직과 정액에서 코로나19 바이러스가 검출되는지 조사했다. 조사 결과 단 하나의 샘플에서 약간의 바이러스가 나왔으며 이 환자는 체내에 바이러스양이 많은 경우였다. 연구진은 이에 대해 바이러스가 고환 조직이 아닌 혈액에 있었기 때문일 가능성이 있다고 평가했다. 연구진은 80% 이상의 샘플의 경우 고환 내 정액을 만드는 부위인 정세관에 심한 손상이 있었다면서, 정세관 세포가 부풀어 오른 상태였고 일부는 정액을 만드는 데 영향이 있을 정도의 손상이었다고 설명했다. 연구진은 “바이러스가 고환 세포에 들어가지 않고 어떻게 이럴 수 있는지 불명확하다”면서도 “고환 내 ACE2(앤지오텐신 전환효소2) 수용체가 있어 바이러스가 스파이크 단백질을 이용해 결합할 수 있다”고 밝혔다. 이어 “스파이크 단백질 등 (세포막에 존재하는) 막단백질이 고환 손상에 역할을 할 가능성이 있다고 추정한다”고 설명했다. 그러면서 “코로나19 회복기에 있는 환자는 정자 기부나 임신계획에 대해 숙고할 필요가 있을 것”이라면서 또 “코로나19에 따른 고환 손상 위험을 줄일 방안을 찾는 연구가 진행돼야 한다”고 밝혔다.반면 푸단대 부속 상하이시 공공위생임상센터 연구자 장수예는 이번 연구 결과에 대해 “직접적인 과학적 증거가 없다”고 신중론을 폈다. 장수예는 “많은 바이러스가 ACE2와 결합해 정상적인 기능에 영향을 끼치고, ACE2에 의존하는 세포에 손상을 끼칠 수 있다”면서, 면역체계 문제 때문에 손상이 생길 수도 있다고 평가했다. 한편 SCMP는 코로나19가 남성 생식능력에 영향을 미칠 가능성에 대해서는 논쟁이 이어지고 있다고 전했다. 최선을 기자 csunell@seoul.co.kr

“Today Apple is going to reinvent the phone.”(오늘 애플은 전화기를 재발명할 것입니다.) 2007년 1월 미국 샌프란시스코에서 열린 ‘맥월드 콘퍼런스·엑스포’ 기조연설자로 나선 애플 CEO 스티브 잡스는 검은색 터틀넥 셔츠, 청바지, 운동화 차림으로 사람들 앞에서 이렇게 선언했습니다. 잡스의 선언 뒤 등장한 스마트폰은 더이상 통화나 문자만 하는 장치가 아니게 됐습니다. 애플의 아이폰은 휴대전화 개념과 시장 판도를 바꿔버렸습니다. 터치스크린 기능을 탑재하고 통화뿐만 아니라 음악을 내려받아 들을 수 있고 인터넷 검색까지 할 수 있는 아이폰을 처음 손에 쥐었을 때의 놀라움은 아직도 생생합니다. 스마트폰이 등장한 지 불과 13년밖에 안 됐지만 이제는 전 세계 성인 누구나 1대씩은 가지고 있을 정도로 대중화됐습니다. 물론 스마트폰의 과다 사용 때문에 나타나는 스마트폰 중독 같은 부작용이 사회적 문제가 되고 있기도 합니다. 스마트폰 화면에서 나오는 블루라이트(청색광) 때문에 생기는 건강 문제도 있습니다. 스마트폰 화면뿐만 아니라 컴퓨터, 태블릿PC 등 전자기기 디스플레이에서 방출되는 청색광에 오래 노출되면 안구건조증이 생기고 심할 경우 망막이나 수정체가 손상될 수도 있다고 합니다. 중국 중국과학기술대학 의대 뇌기능 및 질환연구소, 제1부속병원 안(眼)연구센터, 허베이대 생물·식품·환경학부, 쿤밍동물연구소 동물모델·인간질병메커니즘연구소, 안후이대 의대 기초의과학부, 상하이 고등뇌과학연구소, 줄기세포 및 재생연구소 공동연구팀은 밤에 2시간 이상 청색광에 지속적으로 노출될 경우 우울증에 빠지기 쉽다고 3일 밝혔습니다. 이번 연구 결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지인 ‘네이처 뉴로사이언스’ 2일자에 실렸습니다. 연구팀은 사람으로 치면 성인에 해당되는 생후 2~4개월 된 생쥐 20마리를 대상으로 오전 8시부터 오후 8시까지는 깨어 있고 나머지 시간은 잠을 자도록 훈련을 시켰습니다. 연구팀은 이 중 10마리는 3주 동안 잠들기 전 두 시간 동안 450㎚ 파장의 청색광에 노출시켜 깨어 있는 시간이 14시간이 되도록 했습니다. 나머지 10마리는 청색광에 노출시키지 않고 낮과 밤이 12시간씩 균형을 이루도록 했습니다. 청색광에 지속적으로 노출된 생쥐들은 일반 생쥐에 비해 미로나 밀폐된 공간에서 빠져나오는 탈출행동이 감소하고 설탕물이나 당분 함유 음식도 선호하지 않고 움직임이 줄어드는 등 전형적인 우울 증상이 늘어나는 것으로 확인됐습니다. 연구팀은 생쥐들이 청색광으로 인한 우울증에서 빠져나오는 데는 청색광에 전혀 노출되지 않는 상태가 3주 이상 이어져야 한다는 것도 확인했습니다. 어두운 밤, 인공 조명은 망막의 특정 유형 광수용체와 측좌핵 같은 뇌 부위와의 연결을 차단시키기 때문이라고 연구팀은 해석했습니다. 이불 속에 들어가 잠들기 전 ‘잠깐만’이라고 스마트폰을 만지작대다 보면 1~2시간은 금세 지나가는 경험을 누구나 했을 것입니다. 잠들기 어렵다고 스마트폰을 들었다가는 불면증은 물론 우울증까지 올 수 있으니 자제할 필요가 있을 것 같습니다. edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 퇴행성 뇌질환 치료에 단초를 마련할 것으로 기대되는 세포소기관 소통조절에 관여하는 단백질을 찾아냈다. 한국뇌연구원, 서울대, 포스텍 공동연구팀은 세포소기관인 미토콘드리와 소포체를 연결하는 막인 ‘MAM’을 만드는데 관여하는 단백질을 발견했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 실렸다. 세포 안에는 다양한 세포 소기관이 존재하면서 막으로 된 접촉부위를 통해 소통한다. 특히 세포내 에너지 공장이라고 불리는 미토콘드리아와 단백질을 만들어 세포 곳곳에 전달하는 소포체를 연결하는 MAM에 위치한 단백질은 세포 내 지질대사와 자가포식 등 기능을 조절하는 것으로 알려져 있다. 미토콘드리아와 소포체가 만나면 MAM이 만들어져 칼슘 이동통로가 되는데 이 때 미토콘드리아로 칼슘이 과도하게 유입될 경우 미토콘드리아의 기능이 떨어지면서 각종 질병이 발생한다. 특히 퇴행성뇌신경질환 환자들의 유전자 변성이 해당 부위에서 많이 발견되고 있다. 연구팀은 MAM 단백질 구조를 분석하는데 필요한 새로운 방법을 고안해 인간 세포에서 MAM을 구성하는 115개의 단백질을 발견했다. 또 대면적 3차원 전자현미경으로 세포내 MAM 부위를 3차원으로 관찰한 결과 FKBP8 단백질이 MAM에서 칼슘수송에 필수 요소라는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구로 퇴행성뇌신경질환 공통 원인으로 알려진 미토콘드리아의 칼슘 증가현상을 조절할 수 있는 단백질을 발견함으로써 알츠하이머병, 파킨슨병 등의 치료제 개발에 도움이 될 수 있을 것으로 평가받고 있다. 정민교 한국뇌연구원 박사는 “이번 연구결과는 세포소기관 사이의 네트워크가 제대로 이뤄지지 않으면 질병이 발생하는데 이에 관여하는 단백질을 정확하게 밝혀냄으로써 미토콘드리아 손상을 지연하거나 막을 수 있는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

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

집콕에 지친 요즘 딱! 마산 장어구이경남 창원시 마산합포구 마산어시장 맞은편 해변에 있는 ‘마산 장어(구이)거리’는 전국적으로 소문난 장어 음식 특화 거리다. 마산 해안대로를 사이에 두고 북쪽에는 마산어시장이 있고 맞은편 바닷가 쪽이 장어거리다. 수협 어판장에서 마산소방서까지 300m쯤 해안길을 따라 20여곳이 줄지어 몰려 있다. ●회 비수기 대타 장어 요리가 ‘명물 거리’로 음식점마다 입구에 설치한 수족관 안에서는 싱싱한 붕장어가 활발하게 움직여 지나가는 손님들의 눈길을 끈다. 수족관 안에서 힘차게 꼬리를 흔드는 장어는 보기만 해도 힘이 불끈불끈 솟게 한다. 마산 장어거리는 1990년대 중반까지 횟집거리였다. 횟집은 여름이 비수기다. 횟집이었던 동해장어구이 식당이 1994년 여름 처음으로 장어 요리를 선보여 인기를 끌었다. 주변 횟집들도 하나둘씩 장어 요리를 취급, 자연스럽게 장어거리가 형성됐다. 마산 장어거리는 거리 앞쪽 바다 매립 공사가 시작되기 전이던 5~6년 전이 전성기였다. 당시 30곳이 넘었던 장어 요리 식당이 여름 동안 해변 길가에 평상을 설치하고 밤새도록 영업했다. 현재 전망대횟집, 마산본장어, 신포장어 등 20여곳이 있다. 마산 장어거리 번영회 등에 따르면 마산만 해일 피해를 막기 위해 2013년부터 장어거리 앞쪽으로 바다를 매립해 방재언덕과 수변공간, 주차장 등을 조성하는 공사가 시작되면서 장어거리를 찾는 손님이 줄기 시작했다. 발아래 바다가 출렁이는 장어거리 해변의 낭만적인 분위기와 정취가 공사 때문에 사라진 탓이다. 전망대횟집을 운영하는 김동수(57) 장어거리 번영회장은 “장어거리 바닷가 쪽으로 공사용 울타리가 설치돼 조망권이 막히고 공사장에서 먼지가 날리는 바람에 장어거리를 찾아오는 손님이 줄어 지금은 전성기 때 반에도 미치지 못한다”고 하소연했다. 김 회장은 “창원시와 마산지방해양수산청 등 관계기관이 방재언덕 조성사업을 하루빨리 마무리해 마산 장어거리가 다시 활기를 되찾을 수 있기를 기다리고 있다”고 말했다. 장어거리 아래 바다가 방재언덕 조성으로 밀려나긴 했지만 눈앞에 펼쳐지는 마산만 해안 풍경은 그대로다. 멀리 보이는 마창대교를 비롯해 아름다운 마산만 바다 경치는 장어 요리를 더욱 감칠맛 나게 하는 자연 양념이다.●비타민A·카르노신 등 영양의 보고 몸이 긴 물고기라는 뜻의 장어(長魚)는 떨어진 기력을 돋우고 체력을 튼튼하게 하는 등 몸보신에 좋은 음식으로 꼽힌다. 우리나라뿐 아니라 일본, 중국, 유럽 등에서도 즐겨 먹는 보양 음식으로 알려졌다. 동의보감에는 장어가 허약체질이나 영양실조에 좋고 각종 상처를 치료하는 데 뛰어난 효능이 있는 것으로 기록돼 있다. 땀을 많이 흘리고 체력 소모가 큰 여름에 장어를 가장 많이 먹는다. 사계절 맛에 차이가 없어 어느 계절에 먹어도 좋은, 영양이 풍부한 식품이다. 특히 오랫동안 지속되는 코로나19로 몸과 마음이 지칠 대로 지친 요즘에 온 가족이 바닥난 체력을 끌어올리고 면역력을 강화하는 데 딱 좋은 보양식이다. 고단백 식품인 장어는 비타민A를 비롯해 불포화지방산과 마그네슘, 칼슘 등 무기질이 풍부하다. 뮤신, 카르노신, 콘드로이틴 등 다양한 영양성분을 고루 많이 함유하고 있다. 비타민A는 장과 피부 건강, 호흡기 면역력 강화에 효능이 있는 것으로 알려졌다. 카르노신은 강력한 항산화물질로 세포 손상을 막고 근육 피로를 덜어 준다. 장어 껍질에 있는 미끈미끈한 뮤신의 주성분인 콘드로이틴은 손상된 연골 회복과 세포 노화 방지 등에 효과가 있다. ●붕장어 日 영향으로 먹기 시작 마산 장어거리의 장어 주종은 붕장어와 먹장어(곰장어)다. 붕장어는 일본말로 ‘아나고’(穴子)로 부르는 바닷장어다. 붕장어가 모랫바닥을 뚫고 들어가는 습성에서 구멍 혈(穴)자가 붙어 유래된 이름으로 전해진다. 정약전(1758~1816)의 자산어보에는 붕장어를 ‘해대려’(海大)라고 해서 ‘눈이 크고 배안이 묵색(墨色)으로 맛이 좋다’고 기록해 놨다. 생김새가 뱀과 비슷해 우리나라에서는 잘 먹지 않다가 일제강점기 때 일본인들의 영향으로 먹기 시작한 것으로 알려졌다. 먹장어는 눈이 퇴화돼 피부에 흔적만 남아 있어 ‘눈이 먼 장어’라는 뜻에서 붙여진 이름이다. 먹장어는 가죽을 벗겨 내도 한참 동안 살아서 꼼지락거려 꼼장어(곰장어)라는 속칭으로도 널리 알려졌다. 먹장어는 껍질을 벗겨 가죽을 만드는 데 쓰고 고기는 버리던 것을 먹거리가 모자란 해방 직후부터 먹게 된 것으로 전해진다. 구워 먹어 보니 보기와 다르게 맛이 있어 요리로 이용하게 됐다.마산 장어거리가 전국적으로 유명한 이유는 품질 좋은 장어만 골라 쓰기 때문이다. 장어거리에서 10년 가까이 음식점을 하는 허경애(61) 마산본장어 대표는 “마산 장어거리 음식점에서는 싱싱한 최상품 붕장어만 선별해 사용하기 때문에 집집마다 품질과 가격이 비슷하다”고 말했다. 주로 통영 지역 바다에서 잡는 싱싱하고 통통한 붕장어를 쓴다. 장어거리 식당 주인들은 “마산 장어거리에서 장어를 한번 먹은 손님들은 장어 품질과 맛을 믿고 다시 찾아온다”고 자신했다. 장어거리에서 나오는 장어 요리 종류와 방식, 양념에도 큰 차이는 없다. 주요 장어 요리로는 장어소금구이, 장어양념구이, 곰장어 소금구이, 곰장어 양념볶음, 장어국밥, 장어국수 등이 있다. 소금구이는 숯불에 구워 양념장이나 기름장에 찍어 먹는다. 양념구이는 양념 바른 장어를 미리 구워서 낸다. 장어뼈튀김, 채소 등 밑반찬도 여러 가지다. 장어 요리와 복숭아는 궁합이 맞지 않는 음식으로 알려졌다. 장어에는 기름기가 많은데 복숭아에 들어 있는 유기산이 기름 소화를 방해하기 때문이다. 글 사진 창원 강원식 기자 kws@seoul.co.kr→장어의 종류 먹장어=‘눈이 먼 장어’라는 뜻으로 속칭은 곰장어다. 공격을 받거나 스트레스를 받으면 몸에서 점액을 뿜어내 수족관 안에 넣어 둘 경우 주기적으로 점액을 걷어 내야 한다. 붕장어=일본식 이름 ‘아나고’로 알려졌다. 몸 옆쪽에 38~43개의 옆줄 구멍이 있다. 우리나라에서는 회로도 먹지만 일본인들은 피에 들어 있는 이크티오톡신이란 독 때문에 날것으로는 먹지 않는다. 이 독은 60도 이상 익히면 분해돼 해가 없다. 뱀장어=민물장어라고 부르며 장어류 중 유일하게 바다와 강을 오가는 회류어종이다. 등지느러미가 가슴지느러미보다 뒤쪽에서 시작하는 게 다른 장어와 다르다. 연어와는 반대로 바다에서 태어나 강으로 가 5~12년 살다가 바다로 나가 알을 낳고 죽는다. 바람을 타고 강으로 들어가는 장어라는 뜻에서 풍천(風川)장어가 유래됐다. 갯장어=붕장어와 닮았지만 주둥이가 길고 뾰족하다. 일제강점기에 일본이 우리나라에서 잡히는 갯장어를 모두 일본으로 가져갔다. 이 때문에 일본 이름 ‘하모’로 잘 알려졌다.→마산 장어거리 위치=경남 창원시 마산합포구 마산어시장 맞은편 해변. 형성 시기=1994년 횟집이던 동해장어구이 식당이 비수기에 장어 요리를 낸 것을 계기로 현재 20여곳 영업 중. 장어 요리=붕장어와 먹장어(곰장어) 구이, 장어탕, 장어국수 등. 원산지=통영 등 인근 바다에서 잡히는 싱싱하고 통통한 품질 좋은 장어만 골라서 사용.

치료를 위해 필요한 과정이지만, 맞을 때마다 통증을 유발하는 주삿바늘은 피하고 싶은 의료 도구 중 하나다. 의료진 입장에서도 주삿바늘은 실수로 찔리면 다양한 전염병에 감염될 위험성이 있어 주의해서 다뤄야 하는 도구다. 이런 단점을 개선한 발명품이 피부 깊숙한 곳을 찌르지 않는 미세침 패치(microneedle patch)다. 생체 거부 반응이 없는 미세한 침바늘 여러 개가 통증을 느끼는 신경이 없는 얕은 피부에서 약물을 투입하기 때문에 통증이 거의 없다. 또 필요한 만큼 서서히 약물을 주입할 수 있어 장시간 약물 투입도 가능하다. 편리한 만큼 미세침 패치로 투입 가능한 약물의 종류도 점점 늘어나는 추세다. 그런데 최근 미국 매사추세츠주 공과대학(MIT) 연구팀은 식물용 미세침 패치를 발표했다. 미세침 패치의 가장 큰 장점이 통증 없는 주사제 투입이라는 점을 생각하면 엉뚱한 시도 같지만, 사실 나름 합리적인 이유가 있다. 현재 사용되는 식물용 주사 약물의 상당수는 부피도 크고 거추장스러운 수액을 사용한다. 관리나 제거도 번거롭고 미관상 보기도 흉하다. MIT의 식물용 미세침 패치는 바로 이 단점을 개선하는데 목표를 뒀다. 식물용 미세침 패치는 식물에 손상을 입히지 않는 가느다란 실크로 만든 미세침 여러 개를 통해 원하는 속도로 약물을 투여한다. 다만 피부 구조가 모두 동일한 사람과는 달리 식물은 종류에 따라 표피나 줄기가 큰 차이가 있음으로 연구팀은 나무줄기와 토마토 줄기에 사용할 수 있는 두 가지 종류의 패치를 개발했다.(사진) 그리고 식물 세포 사이에는 수분이 적기 때문에 적절한 약물 확산을 위해 친수성 소재를 사용해 물을 끌어들이는 점도 의료용 미세침 패치와 다른 점이다. 연구 결과 식물용 미세침 패치는 크기는 작지만, 의도한 대로 식물 전체에 약물을 효과적으로 전달했다. 식물 조직에 투입된 약물이 관다발을 통해 식물 전체로 확산하기 때문이다. 연구팀은 질병 치료를 위한 약물은 물론 살충제처럼 해충으로부터 식물을 보호하는 물질 투입 경로로 사용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 다만 그렇다고는 해도 비용적인 면을 생각하면 모든 식물 치료에 적용하기는 어려울 것으로 보인다. 식물용 미세침 패치가 식물이나 작물의 가격보다 더 비쌀 수 있기 때문이다. 가로수나 꽃, 기타 가격이 비싼 관상용 식물에 적용하는 것이 가장 합리적인 목표가 될 것으로 보인다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

1964년 美물리학자 겔먼 ‘쿼크 이론’ 제시 우주 구성하는 가장 작은 단위 찾아나서 가속기 종류는 가속 방식·입자 따라 구분 재료공학·의학·생물학 등 활용처도 달라 국내선 방사광·양성자·중이온가속기 운용지난주 차세대 다목적 방사광가속기 최종 입지로 충북 청주 오창 지역이 선정됐다. 신청 지역들은 유치를 위한 총력전을 벌이는 등 과열 양상을 보이기도 했다. 그렇지만 방사광가속기를 포함한 입자가속기는 만들어지기만 하면 어려운 지역경제를 단숨에 살릴 수 있는 도깨비방망이가 아니다. 입자가속기는 물리학자와 화학자가 품고 있는 “물질을 구성하는 기본 입자는 무엇일까”라는 기본적 궁금증을 풀기 위한 거대한 실험 장비다. 19세기 러시아 화학자 멘델레예프가 주기율표를 완성하면서 세상 모든 물질은 주기율표상 원자들의 조합으로 만들어지는 것으로 이해됐다. 20세기 들어 원자는 핵과 전자로 이뤄져 있으며 핵은 양성자와 중성자로 구성돼 있다는 것이 밝혀졌다. 이때까지만 해도 과학자들은 양성자, 중성자, 전자가 물질을 이루는 기본 입자라고 확신했다. 그런데 1964년 미국 물리학자 머리 겔먼이 ‘쿼크 이론’을 제시하면서 물질 구성 기본 입자는 더 작아졌다. 쿼크의 존재를 증명하고 우주를 구성하는 가장 작은 단위를 찾기 위해 입자물리학자들이 사용하는 거대한 현미경이 바로 ‘입자가속기’다. 입자가속기는 전자기장을 이용해 전자, 양성자, 이온 등 전하를 갖는 입자를 빛의 속도에 가깝게 가속시킨 뒤 물질과 충돌시키는 장치다. 가속된 입자가 원자핵과 부딪치면 핵이 깨져 양성자나 중성자가 튀어나오거나 여러 개의 원자핵으로 분열되기도 하고 새로운 소립자가 만들어지기도 한다. 최근에는 기초연구뿐만 아니라 생물학, 의학, 재료공학 등에도 입자가속기가 쓰이면서 활용 범위가 넓어지고 있는 추세다.입자가속기는 가속 방식에 따라 선형과 원형으로 나뉘고 가속 입자의 종류에 따라서 전자가속기, 방사광가속기, 양성자가속기, 중이온가속기, 중입자가속기로 구분된다. 선형가속기는 다시 저에너지 선형가속기와 고에너지 선형가속기로 구별된다. 저에너지 선형가속기는 가속시키려는 입자를 고전압에 한 번에 통과시켜 단숨에 가속시키는 방식이며, 고에너지 선형가속기는 입자를 비교적 낮은 전압에 반복적으로 통과시켜 높은 에너지를 얻도록 해 가속시키는 방식이다. 선형가속기는 원형가속기에 비해 균일하고 강한 입자빔을 얻을 수 있고 직선 형태이기 때문에 입자가 위치를 바꿀 때 나타나는 미세한 제동에 의한 에너지 손실이 적다는 장점이 있다. 그러나 가속시키려는 입자 크기가 클수록 가속기가 길어져야 하기 때문에 많은 공간을 차지한다는 단점이 있다. 원형가속기는 이런 단점을 보완하기 위해 입자를 나선(사이클로트론)이나 원(베타트론, 싱크로트론)을 그리며 가속되도록 한 장치다. 포항에서 운용되고 있는 3세대, 4세대 가속기와 오창에 만들어질 가속기는 방사광가속기다. 방사광가속기는 빛의 속도에 가깝게 가속된 전자가 강력한 자기장을 지날 때 방출되는 빛(방사광)을 활용하는 장치로 기초과학뿐만 아니라 연료전지 같은 첨단재료 기술, 세포 영상획득기술, 단백질 구조분석 등에 활용된다.한국원자력연구원이 경주에서 운용하고 있는 양성자가속기는 수소 원자에서 분리한 양성자를 가속시켜 표적에 충돌시킨 뒤 나타나는 표적의 변화와 충돌로 만들어지는 2차 입자인 중성자, 뮤온 등을 연구할 때 주로 쓰이지만 나노, 재료과학 등을 연구할 때도 쓰인다. 중이온가속기는 양성자 가속기와 비슷한 원리이지만 수소보다 무거운 탄소, 칼슘, 우라늄 같은 입자를 충돌시켜 핵반응을 일으켜 나타나는 현상을 연구하는 데 활용된다. 특히 다양한 희귀 동위원소를 만들어 우주 핵반응, 극한 핵물질 등 기초과학 연구에 주로 쓰이는데 기초과학연구원(IBS)이 2021년 대전에 구축할 예정인 ‘라온’이 중이온가속기다. 중입자가속기는 이산화탄소 가스에서 추출한 탄소이온을 가속시켜 인체를 쉽게 통과할 수 있는 중입자빔을 만드는 데 쓰인다. 이를 통해 암 치료나 DNA 손상 회복 메커니즘, 우주 방사선에 의한 인체 영향 등 주로 의학 연구에 활용된다. 국내에서는 부산 기장에 2023년을 목표로 구축 중이다. 과학자들은 “입자가속기는 지역이나 정치인들의 생각처럼 만들어 놓기만 하면 지역경제가 살아나고 산업이 활성화되는 도깨비방망이가 아니다”라며 “구축 이후 어떻게 활용할 것인지에 대한 명확한 로드맵을 세우지 못하면 비싼 실험 장비를 만들어 놓고 놀리게 되는 일이 벌어질 수 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사람의 뇌는 자는 동안에도 세포 손상을 수복하고 면역 및 감정을 제어하는 활동 등으로 분주하다. 그런데 새로운 연구에 따르면, 우리 뇌는 깨어있을 때 겪은 일들을 재현해내느라 바쁘다. 이는 일반적인 꿈과는 또 다른 것이다. 미국 매사추세츠 종합병원 등이 주도한 연구진은 사람의 뇌가 이런 활동을 일부러 하는 이유로 경험을 정리함으로써 예전 기억을 덧씌우지 않고 새로운 기억을 오랜 기간 보존하기 위한 것으로 추정한다. 이들 연구자는 깨어있을 때의 체험을 잘 때 뇌에서 재현하는 것을 ‘오프라인 리플레이’라고 말한다. 이는 오래전부터 동물들에서 관찰된 현상이지만, 사람에게서 관찰된 사례는 이번이 처음이다. 사실 이 연구의 참가자들은 사지마비 환자 두 명으로 이들은 뇌의 신호를 검출해 컴퓨터나 로봇 팔 등을 조작하도록 하는 실험에도 참여하고 있다. 따라서 이들 참가자의 대뇌피질 일부에는 전극이 이식돼 있다. 이번 연구가 가능했던 이유도 바로 이 때문이다. 이런 전극을 이용하면 이들 참가자가 깨어있는 동안과 잠든 사이에 발화(firing)한 신경세포를 검출할 수 있다. 이런 기회는 흔치 않으니만큼 전례없는 연구인 것이다. 연구진은 이 연구에서 자고 있는 동안의 오프라인 리플레이를 관찰하기 위해 이들 참가자에게 잠자기 전후 ‘사이먼’이라는 이름의 기억 놀이를 하도록 요청했다.사이먼 놀이의 규칙은 간단하다. 4가지 색의 패널이 있고 그것들이 순서대로 빛나므로 빛난 순서를 기억해 그대로 패널을 눌러 나간다. 단지 이번 참가자들은 사지마비 탓에 팔이 움직이지 않기에 뇌파로 커서를 조작해 놀이를 수행했다. 그 결과, 자고 있는 참가자들의 신경세포에서도 이 놀이를 하고 있을 때와 같은 패턴으로 발화하는 것으로 확인됐다. 이는 이들이 잠든 사이에도 머릿속으로 놀이를 하고 있었다는 점을 시사한다. 일어나 있을 때의 놀이 활동으로 생긴 발화 패턴이 신경세포 수준으로 재현되고 있던 것이다. 연구진의 견해에 따르면, 이런 오프라인 리플레이는 하루 동안의 경험을 이해하고 이를 새로운 기억으로 저장하는 데 도움을 주려는 것이다. 그리고 이 과정에는 해마와 신피질이라는 뇌 영역이 관계돼 있을 가능성이 높다. 해마는 대뇌피질 아래에 있는 작은 해마처럼 생긴 영역으로 기억과 밀접한 관계가 있다. 신피질은 뇌 표면의 주름 부분으로 감각 정보의 처리와 자발적 동작 제어 그리고 의사결정을 담당한다. 특히 해마는 가소성이 매우 높은 부위다. 이는 뉴런 사이 연결인 시냅스의 세기가 빨리 변한다는 것. 하지만 신피질의 가소성은 해마만큼은 아니다. 이는 새로운 기억을 빠르게 만드는 것이 서툴다는 것을 의미한다. 그 대신 한 번의 기억을 저장하면 그렇게 쉽게 잃지 않는다. 해마처럼 옛 기억이 새로운 기억으로 바뀌는 일도 없다. 따라서 해마는 체험이라는 스냅 사진을 찍는다고도 말할 수 있다. 무슨 일이 생기면 얼른 신경세포의 결합을 강화해 이를 기록한다. 기억은 이후 같은 신경세포가 다시 활성화됐을 때 느껴지는 체험이다. 오프라인 리플레이에서는 이런 기억이 서서히 신피질로 저장된다. 하지만 핵심은 신피질에는 이미 그동안 축적된 기억과 지식이 저장돼 있고 새로운 기억은 그 속으로 편입된다는 것이다. 이 경우 기존 정보가 새로운 정보로 덮어쓰기 돼 사라지는 일은 없다. 따라서 평소 양질의 수면이 중요하다는 것은 바로 이 점에 있다. 시험이나 중요한 면접이 있는 날의 전날 밤에는 제대로 잠을 자면 인지 능력을 끌어올리기가 쉽다. 즉 공부하고 난 뒤에 잠을 자면 배운 점을 기억하는 데 도움이 될 수 있다는 것이다. 자세한 연구 성과는 국제 학술지 셀 리포츠(Cell Reports) 최신호(5월 5일자)에 실렸다. 사진=Cell Reports 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

인간 뇌의 신경 줄기세포는 초기 뇌를 발달시킬 뿐만 아니라 평생 활성 상태를 유지한다. 이런 신경 줄기세포가 끊임없이 새로운 신경세포(뉴런)를 만들어내는 덕분에 뇌는 새로운 요구에 끊임없이 적용하고, 손상된 조직의 복구에 필요한 신경세포를 수시로 확충할 수 있다. 문제는 불시에 나타나는 돌연변이가 뇌 신경 줄기세포의 분열을 방해한다는 것이다. 이렇게 신경 줄기세포가 제대로 기능하지 못하면 뇌의 학습과 기억 능력이 감퇴한다. 이런 뇌 신경 손상이 어떤 생리적 경로를 거쳐 발생하는지는 지금까지 거의 밝혀진 게 없다. 이와 관련해 스위스 취리히대(UZH) 뇌 연구소의 제바스티안 예스베르거 교수가 이끄는 국제연구팀이 뇌의 신경 발달을 제어하는 지질 대사 효소를 처음으로 발견했다고 미국고등과학협회(AAAS)가 운영하는 비영리 뉴스 매체인 유레카얼럿이 7일(현지시간) 보도했다. 연구결과는 뇌의 신경 줄기세포 분열을 치료적 목적으로 조절하는 실마리를 찾아낸 것이다. 특정 지질 대사 효소가 뇌의 줄기세포 활동을 평생 제어한다는 사실이 밝혀진 건 처음이다. 연구팀은 이런 요지의 논문을 8일 저널 ‘셀 스템 셀(Cell Stem Cell)‘에 발표했다. 지방산 합성효소(FASN)는 말 그대로 지방산의 생성에 관여하는 효소다. 하지만 이 효소를 생성하는 특정 유전자 코드에 돌연변이가 생기면 뇌 인지 기능의 결함을 유발한다. 연구팀은 생쥐 모델과 인체 기관을 모방해 배양한 3차원 줄기세포인 인간 뇌 오르가노이드에 실험하면서 FASN의 유전적 변이를 관찰했다. 인지 기능이 손상됐을 때와 똑같은 변이가 FASN에 나타나도록 유전 정보를 조작하자, 생쥐와 오르가노이드 양쪽 모두에서 뇌 신경 줄기세포의 분열이 줄었다. 변이를 일으킨 FASN 효소는 과도한 활성 상태로 변하면서 줄기세포 내의 지방 축적을 늘렸다. 그러자 스트레스를 받은 줄기세포는 분열 능력이 떨어졌다. 아울러 FASN에 돌연변이가 생긴 생쥐도 학습과 기억 기능이 약해졌다는 게 확인됐다. 예스베르거 교수는 “FASN 지질 대사와 줄기세포 분열과 인지 능력이 기능적으로 서로 연관돼 있다는 것을 보여준다고”고 말했다. 이기철 선임기자 chuli@seoul.co.kr

과학자들은 꽤 오래전부터 바이러스의 존재를 간접적으로 인지하고 있었다. 그러던 중 성장에 제약이 있는 담배를 관찰하다가 잎에 흰색 무늬들이 모자이크 형태로 나타나는 것을 발견했다. 1883년 한 과학자는 이런 증상을 나타낸 식물의 수액을 다른 식물에 뿌린 뒤 관찰했다. 예측대로 건강했던 식물은 담배모자이크병에 걸렸다. 이를 통해 담배모자이크병 증상을 나타낸 식물의 수액 내에 전염성을 가진 병원체가 있을 것으로 추측했다. 이후 또 다른 과학자는 이 병에 걸린 식물의 수액을 추출해 세균이 통과하지 못하는 필터로 걸러 냈다. 필터를 통과한 액체를 건강한 담배에 뿌렸더니 이 담배 역시 병에 걸렸다. 세균보다 작은 이 입자는 바이러스로 명명됐다. 바이러스는 많은 시도에도 불구하고 생물 밖에서 배양되지 않았다. 나중에 담배모자이크병을 유발하는 입자를 결정화해 그 모양이 원통형임을 관찰할 수 있었다.담배모자이크바이러스의 발견 이후 수많은 바이러스가 관찰됐는데 이들의 크기는 20~200나노미터(㎚)고 모양은 공, 다면체, 막대, 복잡한 구조 등 다양하다. 그렇지만 바이러스의 구성은 단순하다. DNA나 RNA로 이뤄진 유전물질과 단백질로 구성돼 있다. 바이러스는 배지에서 배양되지 않기 때문에 과학자들은 바이러스를 숙주세포에 접종해 증식시킬 수밖에 없었다. 바이러스는 끊임없이 증식을 하면서 숙주세포에 손상을 가하거나 세포를 죽임으로써 질병 증상이 나타나게 된다. 그래서 바이러스성 질병을 이기기 위해서는 바이러스의 증식회로 과정을 상세히 밝혀내는 것이 중요하며 이는 알려진 증식회로의 각 단계를 차단할 수 있는 약을 개발하기 위한 노력으로 이어져 왔다. 어떤 바이러스든 숙주세포에 결합해야 한다. 바이러스 입자가 세포 안으로 들어가야 하며, 세포 내에서 바이러스 유전체는 자신의 유전체와 단백질 껍질을 복제하고 생산한다. 필요하다면 단백질에 가공이 일어나고 마지막으로 유전체와 단백질 껍질이 결합한다. 그러면 바이러스 입자의 수가 늘어난다. 그래서 바이러스 증식회로의 각 단계를 표적으로 삼아 차단하는 것이 방법이다. 예컨대 에이즈를 일으키는 HIV 치료를 위해서 각각의 단계를 억제하는 약이 30가지 정도 개발돼 사용되고 있다. 한 가지 약만 투여할 경우 HIV 변이들이 내성을 나타내기 때문에 3종 이상의 약을 동시에 투여해 HIV의 증식을 낮춰 치사율 100%인 에이즈를 극복하는 성과를 거두게 됐다. 코로나19 치료제 개발을 위해 미국 국립보건원(NIH)은 80여 건의 후보약물에 대한 심사를 수행하고 있다. 코로나19도 마찬가지로 증식회로와 관련해 REGN3048은 수용체와의 결합 단계, 아르비돌은 세포막과 바이러스의 융합 단계, 클로로퀸은 바이러스 입자의 세포 내 유입 단계, 렘데시비르·아비간·이버멕틴은 유전물질인 RNA 복제 단계, 칼레트라는 단백질 가공 단계 등을 각각 억제할 가능성이 있어 이들의 약효를 시험 중이다. 우리는 전대미문의 위협과 마주하고 있다. 인류 역사 속에서 우리의 조상은 눈에 보이지 않는 병원균에 대한 공포를 이성의 힘으로 극복해 왔다. 그런 노력으로 인해 현재 우리가 존재할 수 있게 됐다. 또한 우리는 바이러스의 존재와 특징, 증식 과정 그리고 질병이 유발되는 방식을 알고 있다. 인류는 코로나19와의 싸움에서도 결국 이길 것이다.

“제조사 신청하면 1주일 내 승인 지시” 일본 정부가 코로나19 치료제 후보 물질로 주목받고 있는 ‘렘데시비르’에 대한 특례승인 절차에 들어갔다고 3일 아사히신문과 마이니치신문이 보도했다. 보도에 따르면 일본 정부는 전날 열린 각의(국무회의)에서 렘데시비르를 코로나19 치료제로 조기에 사용하기 위해 특례승인에 필요한 정령 개정을 결정했다. 가토 가쓰노부 후생노동상은 각의가 끝난 뒤 기자들에게 렘데시비르 제조사인 길리어드사이언스가 사용 신청을 하면 “1주일 정도 안에 승인하도록 실무진에 지시했다”고 밝혔다. 앞서 미국 식품의약국(FDA)은 지난 1일(현지시간) 코로나19 중증 입원 환자에 대한 렘데시비르 긴급사용을 승인했다.렘데시비르는 당초 에볼라 치료제로 개발됐지만 코로나19 입원 환자를 대상으로 한 임상시험에서 긍정적 결과가 나와 주목을 받고 있다. 다만 FDA는 렘데시비르의 부작용으로 간의 염증, 세포 손상, 저혈압, 메스꺼움, 식은땀, 오한 등을 꼽았다고 아사히신문은 덧붙였다.“충분한 환자사례 분석 결과 반영돼야” 이에 대해 한국 방역당국은 환자 사례 분석 결과가 확인되면 렘데시비르 신속 도입을 추진할 계획이라고 밝혔다. 정은경 질병관리본부 중앙방역대책본부장은 이날 정례브리핑에서 “FDA가 렘데시비르 중간결과를 갖고 제한적으로 긴급사용 승인을 내렸다고 판단한다”면서 “충분한 환자사례를 모아서 분석을 하는 결과가 반영돼야 한다”고 말했다. 정 본부장은 “(중간 임상결과와 관련) 긍정적인 부분이 있다고 보고 있고, 부작용 등 부분에 대해서는 환자 투약 결과를 우선 봐야 한다”면서 “국내에서도 회사가 진행하는 임상 2건, 연구자 임상 1건 등 임상시험이 진행 중”이라고 설명했다.최선을 기자 csunell@seoul.co.kr

신약개발 업체 지엔티파마(주)는 심정지 환자의 치료제로 개발하고 있는 뇌세포 보호 신약 ‘넬로넴다즈’가 보건복지부 주관 ‘2020년도 제1차 보건의료 R&D 신규지원 대상과제’의 신약개발 임상시험 지원과제로 최종 선정됐다고 30일 밝혔다. 회사는 이번 희귀질환 신약개발 임상시험 과제 선정으로 보건복지부로부터 현재 진행중인 심정지 환자에 대한 임상 2상 시험 연구비를 지원받는다. 과학기술부, 경기도, 아주대학교 등의 지원을 받아 개발한 넬로넴다즈는 뇌세포 손상의 주 원인인 글루타메이트 신경독성과 활성산소 독성을 동시에 제어하는 다중표적약물이다. 심장정지가 발생하면 뇌졸중과 마찬가지로 뇌에서 글루타메이트가 과도하게 방출되고 과량의 활성산소가 생성되면서 뇌세포가 죽게된다. 심폐소생을 했더라도 뇌세포 손상으로 인한 심각한 뇌신경 기능 장애, 코마 등을 겪게 되며 심할 경우에는 사망으로 이어진다. 심정지 임상2상 시험은 병원 밖에서 인공 소생에 성공해 저 체온 치료를 받는 150명의 심정지 환자를 대상으로 4 시간 이내에 넬로넴다즈를 정맥투여 했을때 약물의 안전성과 뇌손상 방지 약효를 검증하는 방식으로 진행한다. 삼성서울병원과 전남대병원 등 5개 대학병원 응급의학과에서 임상연구에 참여하고 있으며 뇌손상 바이오마커, 뇌 MRI 영상 및 행동기능 등을 분석해 약효를 검증한다. 현재까지 54명의 환자에게 약물투여를 완료했다. 넬로넴다즈는 지난해 12월 식품의약품안전처로부터 개발단계 희귀의약품으로 지정 받았고, 최근에 미국FDA에 희귀질환 의약품 지정 신청서를 제출했다. 신약이 희귀의약품으로 지정되면 ▲1·2 상 완료 후에 판매가능 ▲신약승인후 10년간 독점권 부여 ▲의약품 품목허가 신속심사 ▲국가및 지방자치단체의 행정 및 재정 지원 ▲세제상 혜택 등이 주어진다. 넬로넴다즈의 개발자인 지엔티파마 곽병주 대표이사(연세대학교 생명과학부 겸임교수)는 “‘넬로넴다즈’가 심장마비 동물모델에서 24시간 이내에 투여하면 뇌세포 보호효과가 있다는 연구 결과를 뇌병리 분야 최고의 국제 학술지인 ‘악타 뉴로패쏠로지카 (Acta Neuropathologica·피인용지수 18.174)’에 발표한바 있다”면서 “임상 2상연구를 성공적으로 완료해 전 세계의 심정지 환자 치료제로 출시될수 있도록 모든 역량을 모을것 ”이라고 밝혔다. 김병철 기자 kbchul@seoul.co.kr

소음에 자주 노출될 경우 암에 걸릴 위험이 높아질 수 있다는 연구결과가 나왔다. 독일 공립 종합대학교인 마인츠대학 연구진은 실험용 건강한 쥐를 비행기가 이착륙할 때 발생하는 소음에 4일간 노출시킨 뒤 건강에 미치는 영향을 확인했다. 그 결과 건강했던 쥐는 소음에 노출된 뒤 혈압이 높아져 고혈압 증상을 보이기 시작했다. 두 번째로 이미 고혈압 증상을 보이는 쥐를 항공기 소음에 노출시킨 결과, 심혈관계 및 신경계에 염증과 스트레스 상호 작용으로 인해 심장에 이상 증상이 나타났으며, 특히 DNA 손상에도 영향을 미친 사실이 확인됐다. 연구진은 고혈압 및 DNA 손상은 암의 위험을 높일 수 있는 중요 인자이며, 결과적으로 소음이 심한 지역에 거주하거나, 소음이 있는 직장에서 근무하는 사람들은 암에 걸릴 위험이 더 높다는 것을 의미한다고 밝혔다. 연구를 이끈 마인츠대학의 마티아스 오엘제 교수는 “이번 연구결과는 특히 소음이 고혈압 및 잠재적인 암 발병과도 밀접한 관계가 있다는 사실을 보여준다”면서 “고혈압과 암은 전 세계인의 사망률을 높이는 질병인 만큼 각별한 주의가 필요하다”고 설명했다. 이어 “소음이 심혈관 계통에 영향을 미쳐 심장에도 질환을 유발할 수 있다는 사실을 밝힌 이번 연구는 소음이 건강에 미치는 영향을 더욱 면밀하게 파악하는데 도움이 될 것”이라면서 “다만 이번 연구는 동물만 대상으로 했으며, 소음의 크기에 따른 건강의 변화는 확인하지 못했으므로 추가적인 연구가 필요하다”고 덧붙였다. 또 “소음에 지속적으로 노출돼있는 사람들은 건강을 해칠 가능성이 높은 고위험 범주에 속하도록 하고, 더욱 주의깊게 건강을 살펴야 한다”고 전했다. 전문가들은 큰 소리 및 소음에 장시간 노출될 경우 청력에 이상을 주는 것은 기본이고, 신체 내부의 감각 세포를 손상시켜 불안 증세나 우울증에 더욱 쉽게 노출되게 만든다고 설명한다. 뿐만 아니라 소음이 계속될 경우 수면을 방해해 불면증으로 이어지고, 스트레스로 인한 면역체계 저하를 유발할 수 있다고 강조해왔다. 자세한 연구결과는 국제 실험생물학계의 SCI(과학기술논문인용색인)급 학술지인 `파셉 저널‘(FASEB Journal) 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

코로나19가 일으키는 폐렴의 병태생리는 여타 바이러스성 폐렴과 크게 다르지 않다. 하지만 인류에게 처음 나타난 바이러스이고 단기간에 전 세계로 확산해 다양한 양상을 보여 의학적 판단에 아직 혼선을 초래하고 있다. 코로나19 폐렴의 원인 병원체는 SARS-CoV-2며 원조 격인 SARS-CoV-1은 사스(SARS: 중증급성호흡기증후군)를 일으켰다. 사스는 10%의 치명률로 전 세계적으로 8000여명의 환자가 발생했으나 코로나19는 5% 전후의 치명률로 200만명 이상의 환자가 발생하고 있어 큰 위협이 되고 있다. 바이러스가 우리 몸에 들어올 때는 선호하는 부위가 있다. 호흡기 바이러스는 코, 인두, 폐를 침범하고, 간염 바이러스는 간, 뇌염 바이러스는 뇌를 주로 침범한다. 코로나19는 호흡기 바이러스인데 코, 인두, 폐뿐만 아니라 심장, 신장, 위장관에 침범해 매우 광범위한 장기에 병을 일으키며 후각신경의 감퇴로 냄새를 못 맡는 현상도 나타난다. 코로나19는 ACE2라는 세포 표면의 수용체와 결합해 세포 속으로 들어가서 증식하는데, ACE2 수용체는 우리 몸의 다양한 장기에 분포하며 심지어 혈관내피세포에도 수용체가 존재한다. 코로나19는 RNA 유전체와 껍질로 구성돼 있으며 생물과 무생물의 중간 형태이다. 스스로 살아갈 수 없어서 무생물 같지만, 다른 생명체를 이용해 번식하며 살아가기에 생물의 특성도 지닌다. 세포 속으로 들어간 바이러스는 우리 몸에 있는 유전자 물질을 이용해 자신의 RNA 사슬을 복제함으로써 기하급수적으로 늘어나 마침내 그 세포를 뚫고 나와 또 다른 세포를 공격한다. 바이러스가 들어오면 우리 몸은 항원제시세포, 대식세포, T세포, NK세포 등이 나서서 바이러스의 공격을 직접 막아 내는 한편 형질세포에서는 중화항체를 생산해 바이러스를 물리치는 역할을 한다. 이를 각각 세포성면역과 체액성면역이라고 한다. 세포성면역이 진행하는 과정에서 다양한 종류의 사이토카인(cytokine)이라는 물질이 방어를 위해 세포로부터 분비돼 염증반응과 항염증반응에 참여하게 된다. 우리 몸의 면역세포가 직접 또는 항체를 만들어 바이러스를 물리치면 폐렴은 끝이 난다. 그렇지 않은 경우 바이러스는 분열을 거듭해 마침내 폐를 파괴시키고, 혈관을 뚫은 후 혈류를 타고 전신으로 퍼진다. 전신에 바이러스가 퍼지지 않더라도 사이토카인의 영향만으로 주요 장기에 염증이 발생해 심부전, 신부전 등으로 진행될 수 있다. 급성호흡곤란증후군에 빠진 폐는 폐포 손상이 지속돼 산소와 이산화탄소의 교환이 불가능해 저산소증과 고이산화탄소증이 초래된다. 폐조직은 염증에 의한 분비물, 출혈, 혈관 내 응고물질의 축적 등으로 괴사 상태에 빠지게 된다. 코로나19로 인한 급성호흡곤란증후군은 인공호흡기와 체외산소공급으로 치료한다. 코로나19를 직접 물리치는 치료약제와 예방하는 백신의 개발에는 최소 1년이 걸릴 것으로 전망된다.

인간 뇌를 모방하는 핵심 전자칩의 개발이 생체 전자공학의 급격한 발전 덕분에 순조롭게 진행되고 있다. 이른바 ‘뉴로모픽 컴퓨팅 칩’으로 불리는 이 핵심 연산장치는 인간 뇌의 뉴런(신경세포)들과 이들을 연결하는 부위인 시냅스(연접부)들의 구조를 모방해 기계학습을 수행하면 기존 컴퓨터에서는 할 수 없던 복잡한 의사결정을 인간 수준으로 해낼 수 있다. 하지만 지금까지 기술로는 이 칩을 가동하는데 최소 1V 안팎의 전압이 필요했다. 이는 인간 뇌가 필요로 하는 전압인 80㎷와 비교하면 압도적으로 높은 전압이다. 하지만 뉴로모픽 컴퓨팅 칩의 최종 목표는 인간의 뇌를 완전히 대체할 수 있을만큼 발전하는 것이므로, 이렇게 높은 전압은 바람직하지 못하다. 그런데 미국 매사추세츠대 애머스트캠퍼스 연구진은 자신들이 개발하고 있는 뉴로모픽 컴퓨팅 칩을 가동하는 데 필요한 전압을 실제 뇌 수준인 40~100㎷까지 낮추는 데 성공했다고 밝혔다. 이런 성과 덕분에 이 전자칩은 실제 뇌를 재현하기 위한 마지막 관문을 돌파했다고 할 수도 있다. 또 적정 전압의 획득으로 손상됐거나 오래된 뇌세포를 대체하는 이른바 ‘뇌 바꾸기’도 실현 가능할 것이다. 그렇다면 도대체 무엇이 이번 저전압화를 가능하게 했던 것일까. 그 열쇠를 쥐고 있던 것은 뜻밖에도 세균에 있었다. 의사 시냅스의 구조 뉴로모픽 컴퓨팅 칩의 개발에 있어 가장 어려운 문제는 시냅스를 재현하는 것이다. 시냅스의 역할은 보통 전자회로의 스위치에 있는 온·오프 기능과 비슷하지만 다른 한편으로 흐르는 전류가 많거나 적음에 따라 스위치로 기능하는 유연성을 갖는다. 기존 전화회로로는 이런 성질을 재현하기가 어려웠지만, 최근 10여년간의 급격한 기술 발전 덕분에 뉴로모픽 컴퓨팅 칩은 실제 시냅스와 같이 유연한 전류 조절을 재현하는 의사 시냅스를 탑재하는 데 성공한 것이다. 저전압화 실현에 핵심이 된 부분은 금속 환원 미생물(혐기성 세균)인 지오박터 설퍼레두신스가 만들어내는 단백질로 된 나노와이어다. 이는 단면의 지름이 1나노미터 정도의 극미세선을 말한다. 생물 호흡의 본질은 체내에서 생긴 잉여 전자를 버리는 데 있다. 산소를 이용하는 호기성 호흡의 경우 체내 전자를 산소에 부여해 이산화탄소로 대체 방출한다. 반면 금속을 이용하는 혐기성 호흡은 체내에서 생긴 잉여 전자를 금속에 버리는 방식으로 호흡한다는 것이다. 연구진이 주목한 단백질 나노와이어는 혐기성 세균이 전자를 버리기 위해 금속(자연계에서는 광석)과 자신의 신체 일부를 연결하는 데 쓰인다. 이들 연구자는 의사 시냅스 사이를 이 혐기성 세균에서 채취한 나노와이어들로 채웠다. 그리고 의사 시냅스 전후 회선에 전압이 가해지면 나노와이어에 전자가 흐르고 주위에 부유시킨 은 이온을 은으로 바꿔 의사 시냅스 사이에서 은 덩어리가 생기게 했다. 분자 상태의 은이 모이면서 의사 시냅스는 접속돼 간다. 전기를 통하게 함으로써 수중의 은 이온(Ag+)이 단백질 나노와이어로부터 전자를 받아 은 덩어리를 형성하고 그 덩어리가 성장하면서 회로가 연결된다. 그리고 전기가 끊기면 집적된 은 덩어리는 다시 은 이온이 돼 수중에 녹아 연결이 끊어지는 것이다. 즉 혐기성 세균이 가지는 자연계 최소의 전선은 은과 은 이온으로부터 전자를 주고 받는 역할을 통해 생체 촉매와 같은 기능을 했다는 것이다. 생물이 지니는 촉매 작용은 매우 효율적이고 의사 시냅스의 작동에 필요한 전압을 극적으로 줄이는 과정으로 이어졌다. 따라서 이 연구를 통해 만들어진 신경 연결은 기존 기술의 비세포적 성질과 단백질 나노와이어로 이어진 세포적 성질 양측 모두를 지닌 이른바 하이브리드 뇌라고 할 수도 있다. 비세포성 뇌 만들어내나 이 연구로 생체 전압 수준의 제어가 실현돼 손상된 신경을 비세포성 전자회로로 대체할 수 있게 됐다. 배양한 세포와 달리 비세포성 회로는 거부 반응이 일어나기 어렵기 때문이다. 또 적정 전압은 대체할 신경을 중추신경으로 확대할 수도 있다. 뇌는 매우 생물학적인 조직이지만 신경 연결의 구조를 모방할 수 있으면 세포를 사용하지 않아도 모방할 수 있다. 손상됐거나 오래된 뇌세포를 이런 전자칩으로 대체할 수도 있다. 또 최신 연구에서는 쥐의 손상된 뇌를 인간의 피부세포에서 배양한 뇌세포를 사용해 대체하는 실험에도 성공했다. 이런 잠정적인 대체 기술을 통해 뇌를 모든 전자회로로 대체하는 미래도 가능해질 것이다. 어쩌면 그 때가 오기 전에 세포가 만들어내는 감정과 전자회에서 발생하는 감정의 차이가 무엇인지를 생각하기 시작해야 할지도 모른다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 네이처의 자매지인 네이처 커뮤니케이션스 최신호(20일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

DGIST는 뉴바이올로지전공 문대원 석좌교수, 에너지공학전공 인수일 교수 공동연구팀이 산화금속 나노입자를 접합시킨 항체를 이미지화시켜 마이크로미터 이하의 공간 분해능으로 단백질을 관찰하는 ‘다중 단백질 질량분석 바이오 이미징 기술’을 개발했다고 20일 밝혔다. 바이오 이미징 기술은 세포에서 일어나는 현상을 영상으로 볼 수 있게 만드는 기술이다. 질병의 조기 진단이나 신약개발 등에 필요한 핵심 기술로써 생명공학, 물리, 화학, 기계 전자와 같은 여러 분야의 융합이 필수적이다. 현재 주로 사용되는 바이오 이미징 기술은 형광 물질을 단백질에 입혀서 관찰하는 방법인데, 광학 기술의 한계 때문에 동시에 관찰 가능한 단백질은 3~4가지 정도로 분석의 한계가 있었다. 이에 DGIST 연구팀은 SIMS 분석법(Secondary Ion Mass Spectrometry, 2차 이온 질량 분석법)을 적용해 세포막에 존재하는 여러 종류의 단백질을 관찰하는데 성공했다. SIMS 분석법은 가속 이온을 이용해 주로 반도체 제조를 위한 극미량의 불순물 분석에 활용되는 기술인데, 최근에는 바이오 이미징 기술에 적용하려는 연구가 활발하다. 하지만 가속 이온의 파괴적인 특성 때문에 지질 분자 이미징 정도만 가능했고, 단백질 이미징은 불가능해 SIMS 분석법을 통한 바이오 이미징 연구가 제한적이었다. 연구팀은 SIMS 분석법이 수십 종의 산화금속을 분석하고 이미징 할 수 있다는 데 착안했다. SIMS 분석 시 감도가 매우 높은 수십 나노미터(nm) 크기의 산화금속 나노입자를 항체에 접합시킨 후, 이 항체를 단백질(항원)과 결합시켰다. 그런 다음 SIMS 분석을 통해 단백질에 결합된 산화금속 나노입자를 300 나노미터 분해능으로 이미징 해 세포막에 존재하는 여러 종류의 단백질을 동시에 볼 수 있게 했다. 연구팀은 실제 알츠하이머 모델 실험쥐의 해마 조직에 적용해 보았고, 알츠하이머 병에 관여하는 것으로 보고된 7종의 단백질 이미지를 동시 관찰할 수 있었다. 또한 알츠하이머 병이 진전되면서 여러 단백질들의 분포가 어떻게 변화하는지 규명했다. DGIST 문대원 석좌교수는 “이번에 개발한 기술을 통해 기존 형광 분광 이미징 기술보다 이미지화 할 수 있는 단백질 분자의 수를 증가시켰으며, 금속 산화물 나노입자의 높은 SIMS 감도를 활용해 시료 손상을 최소화해 세포막에서의 단백질 상호 작용 관찰을 가능하게 했다”며 “여러 단백질이 관여하는 복잡한 질병 기전 연구에 기여할 새로운 바이오 이미징 기술이 될 것이다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제과학저널 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’에 지난 15일자 표지논문으로 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

생명공학의 급속한 발전으로 손상하거나 사멸한 뇌세포를 외부에서 배양한 뇌세포와 바꿀 수 있게 됐다. 게다가 대체할 뇌세포는 반드시 환자와 같은 사람일 필요가 없어졌다. 최근 실험에서도 쥐의 뇌에 인간의 뇌세포를 이식해 장기간 생존시키는 데 성공했었다. 하지만 이식된 인간의 뇌세포가 쥐의 뇌에서 역할을 얻어 양자 간에 신경 연결이 이뤄졌는지는 알려지지 않았다. 그렇지만 이번에 스웨덴 연구진이 뇌졸중에 걸린 쥐의 뇌에 인간의 피부세포에서 이른바 유도만능줄기세포로 불리는 역분화줄기세포(iPS세포)를 생성하고 이를 뇌신경세포로 바꾼 것을 이식했는데 이런 인간의 뇌세포가 쥐의 뇌세포와 신경 연결이 이뤄진 것으로 확인됐다. 또 새롭게 확립된 이종 간의 신경 연결은 쥐의 뇌에 광범위하게 이뤄졌으며, 뇌졸중으로 인해 손실됐던 쥐의 운동능력과 감각기능을 회복시켰다는 사실도 밝혀졌다. 이는 서로 다른 뇌를 결합해 하나의 뇌로 기능하게 하는 데 성공한 최초의 사례가 된다. 이른바 ‘뇌세포 대체’로 불리는 이 기술에 의해 쥐의 두개골 내부에서 인간의 뇌세포 비율을 100%까지 늘릴 수 있을 것이다. 그리고 만일 윤리적인 문제를 극복한다면 인간의 두개골 속을 유전자를 개량한 다른 인공 세포로 채울 수도 있을지 모른다. 그렇지만 우리는 이런 생물을 지금까지와 마찬가지로 쥐 또는 인간이라고 불러도 되는 것일까? 인간의 뇌세포가 쥐의 뇌세포를 대체하다국내 뇌졸중 환자는 연간 60만 명에 달하며 사망원인은 4위일 정도로 위험도가 높다. 살아남더라도 3명 중 1명은 반신마비나 언어장애 등 장애를 평생 갖고 살아야 한다. 현재 뇌졸중에 대해 기대되는 근본적인 치료법은 iPS세포에서 분화시킨 신경세포를 뇌에 이식함으로써 잃어버린 신경 연결을 회복하는 것이다. 하지만 임상시험은 장벽이 높고 이식한 인간의 신경세포가 어떻게 동작하는지는 대부분이 수수께끼에 싸여 있다. 따라서 이들 연구자는 인위적으로 뇌졸중이 유발된 쥐에 인간의 뇌세포를 더함으로써 이식된 뇌가 어떻게 작동하는지를 알아내려고 했다. 실험에 쓰인 쥐는 대뇌피질에 뇌졸중으로 인해 손상을 입은 상태이며 인간의 신경세포가 손상 부분을 덮게 했다. 그리고 이식 실험을 하고 6개월이 지났을 무렵, 쥐의 상황에 현저한 개선을 볼 수 있었다.연구진은 무슨 일이 일어났는지를 확인하기 위해서 쥐의 뇌를 전자현미경이나 그 외의 신경 연결을 시각화하는 기술에 의해 관찰을 시작했다. 그 결과, 이식된 인간의 뇌세포가 쥐의 뇌세포와의 신경 연결을 이루고 있는 것으로 확인됐다. 또 이식된 세포로부터의 신경 축삭은 뇌의 반대편 즉 세포를 이식하지 않은 반구에까지 침식해 광범위한 신경의 연결을 만들고 있었다. 인간의 뇌세포와 생쥐의 뇌세포 연결이 확인된 것은 이번 연구가 세계 최초이다. 하지만 쥐에 일어난 뇌졸중의 개선이 인간의 뇌세포와의 연결에 의한 것인지는 아직 단언할 수 없다. 따라서 이들 연구자는 인간의 뇌세포에 미리 설정해 놓은 활동 스위치를 끄기로 했다. 이식 뇌의 활동 스위치를 꺼 봤다쥐에 이식된 인간의 뇌세포에는 빛에 의한 자극에 의해 활동 스위치를 끄는 구조가 도입돼 있었다. 만일 쥐의 개선이 인간의 뇌세포에 의한 것이라면 인간의 뇌세포 스위치를 끔으로써 쥐는 다시 뇌졸중의 증상을 재발할 것이다. 인간의 뇌세포 활동을 끈 결과, 예상대로 쥐는 뇌졸중 증상을 다시 보였고 운동능력과 감각능력을 상실했다. 이 결과로부터 인간의 뇌세포는 뇌졸중을 일으킨 쥐의 뇌에서 새로운 기능을 획득해 쥐의 건강 상태 개선에 크게 기여하고 있던 것이 밝혀진 것이다. 오래된 뇌세포는 어떻게 처리해야 하나 이번 연구를 통해 이식된 인간의 뇌세포가 뇌졸중으로 인해 발생한 쥐의 뇌 손상을 복구하고 대체한 것으로 확인됐다. 앞으로 이식된 뇌세포가 기억과 지능, 사고, 정신 그리고 성격 등에 어떤 영향을 미치는지 동물실험이나 뇌의 회춘을 바라는 지원자들에 의한 임상시험을 통해 조사할 수 있을 것이다. 또 이번 성과는 죽은 신경세포를 새로운 건강한 신경세포로 대체하는 것이 가능하게 됐음을 의미한다. 인간의 뇌에 대해 항상 신선한 뇌세포를 사용한 대체가 이뤄지게 되면 이론상 뇌와 정신은 불멸이라고 할 수 있다. 단 한 가지, 주의해야 할 것이 있다. 그것은 뇌세포 대체를 진행하는 속도와 대체된 뇌세포의 처리 문제이다. 한 번에 모든 것을 대체하는 것은 단순한 자살이다. 정신의 통일성을 유지한 채 뇌세포 대체를 진행하기 위해서는 한 번의 대체 과정을 최대 몇 %씩 한정할 필요가 있을 것이다. 특히 최신 연구에 의해 밝혀진 뇌 속 의식의 발생원과 같이 3~4㎜ 미세한 조직에 대해서는 세심한 주의가 필요하다. 또 대체된 오래된 뇌세포를 살아있는 채로 보존할지, 의료폐기물로 처리할지도 철학적이고 윤리적인 문제로 발전한다. 오래된 뇌세포를 모아 재구성하면 오래된 당신이 부활하기 때문이다. 그렇게 되면 오래된 인격과 새로운 인격 중 어느 쪽이 더욱더 정당성이 있는 당신이 되는지도 생각할 필요가 있을 것이다. 자세한 연구 결과는 미국국립과학원회보(PNAS) 4월 6일자에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr