유전자 가위는 특정 염기서열을 인지해 해당 부위의 DNA를 잘라내는 기술로 인간 세포와 동식물 세포의 유전자를 교정하는데 사용된다. 2020년 노벨화학상은 ‘3세대 유전자 가위’인 크리스퍼 유전자 가위를 개발한 두 명의 여성 과학자에게 돌아가기도 했다. 국내 연구진이 유전자 가위를 질병을 진단해 내는 방법을 개발해 주목받았다. 카이스트 생명화학공학과 연구진은 유전자 가위 ‘크리스퍼-캐스12a’를 이용해 RNA 분해효소를 신속하고 정확하게 검출해 내는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구 결과는 영국 왕립화학회에서 발행하는 화학 분야 국제학술지 ‘케미컬 커뮤니케이션즈’에 실렸다. RNA 분해효소 중 하나인 ‘RNA가수분해효소 H’는 에이즈 원인 바이러스인 HIV-1, B형 간염 바이러스를 비롯한 역전사 바이러스 증식에 관여하는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 RNA가수분해효소 H는 항바이러스제 개발에 있어서도 중요한 표적이다. 보통 RNA가수분해효소 H 활성을 검출하기 위해서 전기영동, 고성능 액체크로마토그래피 등 방식을 이용하고 있지만 이들 기술은 민감도가 낮고 검출과정이 복잡하며 결과가 나오기까지 시간이 오래 걸린다. 연구팀은 크리스퍼-캐스12a를 이용해 표적 유전자를 발견하면 주변의 DNA를 절단해 형광 신호가 발생하도록 설계했다. 그 결과 크리스퍼-캐스12a을 이용해 민감도를 높이고 1시간 이내에 검사 결과를 내는데 성공했다. 연구팀은 이번 기술을 활용해 암세포의 RNA가수분해효소 H 활성도 검출할 수 있었다. 연구를 이끈 박현규 카이스트 교수는 “이번 기술은 크리스퍼-캐스12a 시스템의 부수적 절단 활성을 활용해 RNA가수분해효소 H를 민감하게 검출해 항바이러스제 표적 발굴에 활용할 수 있다”며 “다양한 질병을 조기 진단하고 환자 맞춤형 치료를 구현하는데 도움을 줄 것”이라고 말했다.

암 세포에 대한 두려움과 조국을 덮친 전쟁 공포에 떨던 우크라이나 어린이 암 환자 21명이 치료를 받기 위해 영국에 도착했다고 영국 정부가 밝혔다. 사지드 자비드 영국 보건부 장관은 이들 어린이 암 환자들이 국민건강서비스(NHS) 주관으로 이 나라의 병원 가운데 가장 최선의 치료를 해줄 수 있는 병원을 추천받아 치료를 받게 된다고 말했다고 영국 BBC가 14일(이하 현지시간) 전했다. 어린 환자들과 직계 가족 일부가 폴란드 정부가 간청하고 영국 정부가 제공하는 특별 항공기 편으로 전날 영국에 무사히 도착했다는 것이다. 이들 소아 암 환우들은 먼저 의료진으로부터 몸상태 등에 대한 평가부터 다시 받는다. 자비드 장관은 “의료 처치를 받는 동안 러시아군의 침공 때문에 어쩔 수 없이 병원 밖으로 내몰리게 된 우크라이나 어린이들의 목숨을 구할 수 있는 의료 처치를 영국이 제공하는 것이 자랑스럽다”고 말했다며 NHS의믿기지 않는 직원들이 가능한 최선의 돌봄을 제공할 것이란 점을 의심치 않는다”고 말했다. 아울러 정부는 영국인들이 나중에라도 우크라이나 난민들을 집에 맞아들이도록 허용하는 구체적인 계획을 제시할 예정이라면서 특히 이번에는 긴급한 돌봄을 요하는 이들을 위해 특별히 조치한 것이라고 설명했다. 수백명의 우크라이나인들이 전쟁 때문에, 러시아군이 도시를 봉쇄하고 병원에의 의약품 공급 등을 막는 바람에 치료가 중단돼 어려움을 겪고 있다. 많은 어린이들이 폴란드로 피신하고 있으며, 그곳 당국도 이들을 돌보는 데 한계가 왔다며 도움을 간청하고 있다. 폴란드의 한 소아과 의사는 BBC 뉴스에 이 병원에 도착하는 어린이 대부분이 목숨을 위협받는 상황이라고 털어놓았다. 앞서 영국 보건부의 성명에 따르면 우크라이나에 보낸 의약품만 65만 점이 넘으며 일곱 대의 항공기가 현지에 급파됐다. 어맨다 프릿처드 NHS 잉글랜드 최고경영자(CEO)는 필수품과 어린이들에게 “결정적인 치료제”를 모두 제공하도록 최선을 다하겠다고 다짐했다.

국내 연구진이 단백질을 원격 시한폭탄처럼 제어해 체내 면역반응을 조절할 수 있는 방법을 찾았다. 고려대 신소재공학부 연구팀은 체내 세포 수용체와 결합해 여러 기능을 활성화하거나 억제하는 펩타이드를 원격 조절해 체내 면역반응을 제어할 수 있는 시스템을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국화학회에서 발행하는 화학 분야 국제학술지 ‘미국화학회지’ 3월 12일자에 실렸다. 면역 반응을 유도해 치유까지 도달하는데는 많은 단계의 체내 반응 과정이 있다. 효과적인 치유를 위해서는 각 단계에 따라 적절한 면역반응 제어가 필요하다. 기존에는 pH(산도) 조절, 초음파, 빛 같은 외부 자극을 이용해 면역 반응을 제어하고자 했지만 사용된 외부 자극이나 소재가 생체 친화적이지 않는 경우가 있고 세포 반응 제어도 쉽지 않다는 단점이 있었다. 연구팀은 이 같은 단점을 보완해 체내 면역 반응을 제어하기 위해 세포 부착성 펩타이드를 생체 재료 표면에 결합하고 수십 나노미터 길이의 폴리에틸렌 글리콜로 이뤄진 신축성 연결체를 이용해 다양한 크기로 합성이 가능한 외부 자극 감응형 무기 나노 집합체 소재를 부착했다. 무기 나노 집합체 소재는 자기장에 따라 자성을 얻거나 잃는 성질로 무기 나노 집합체 소재의 크기에 따라 펩타이드 접근성을 제어할 수 있다. 또 영구 자석으로 생체 재료 표면에 무기 나노 집합체 소재의 높낮이를 조절해 펩타이드 접근성을 제어할 수 있음을 확인했다. 이를 통해 초기 면역 반응에 중요한 역할을 하는 대식세포의 거동을 제어할 수 있다. 강희민 고려대 교수는 “이번 연구에서 개발된 펩타이드 접근성 제어 시스템은 대식세포 거동을 원하는 시간에 원하는 만큼 제어할 수 있어 면역시스템을 통한 원거리 치료에 효과적일 것”이라며 “이번 기술은 대식세포 뿐만 아니라 줄기세포, 암세포 등 다른 세포들에도 적용이 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.

코로나19를 가볍게 앓는 경우에도 기억 및 후각 등과 관련된 뇌 부위의 회백질이 감소하는 등 구조적 변화가 일어난다는 연구 결과가 나왔다. 7일(현지시간) BBC방송 등에 따르면 영국 옥스퍼드대 그웨나엘 두오드 교수팀은 국제학술지 ‘네이처’에서 코로나19 확진자 401명과 비감염자 384명의 뇌 자기공명영상(MRI)을 비교한 결과 코로나19를 경증으로 앓은 사람들도 뇌 회백질의 양이 감소하고 뇌의 노화 현상이 빨라지는 것으로 나타났다고 밝혔다. 뇌의 신경세포는 대부분 회백질에 분포해 있다. 연구 대상이 된 참여자들은 2012년 시작된 영국 건강 데이터베이스 사업 ‘바이오뱅크’(UK Biobank)에 참여한 51∼81세 노장년층이었고, 코로나19 환자 401명은 2020년 3월부터 2021년 4월 사이에 코로나19에 확진된 사람들로 입원 치료를 받은 15명 외에는 모두 경증이었다. 연구진은 코로나19 감염 전과 감염 4.5개월 후 이들의 뇌를 MRI로 촬영해 비교하고, 이를 비슷한 연령과 건강 상태, 흡연 여부, 사회경제적 배경 등을 가진 비감염자들과 비교했다. 그 결과 감염자는 기억·후각 관련 부위의 회백질 양이 비감염자보다 많이 감소한 것으로 나타났다. 건강한 사람의 경우 나이가 들면서 해마다 0.2~0.3% 감소하는 것이 정상이지만, 코로나19 확진자들은 회백질이 비감염자들보다 0.2~2% 더 많이 감소한 것으로 확인됐다. 코로나19 확진자들의 뇌에서는 냄새 및 기억과 관련된 영역인 안와전두피질과 해마곁이랑의 회백질 두께가 얇아지는 등 확진 후 4~5개월까지 다양한 변화가 나타났다. 또 후각피질 영역의 손상과 뇌 크기의 전반적 감소 경향 등도 보였다. 치매와 관련해 인지장애를 진단하고 뇌 기능 및 정보처리속도를 측정하는 신경심리 검사방법인 ‘선 추적 검사’(Trail Making Test)에서는 회백질이 많이 감소한 사람일수록 성적이 좋지 않은 것으로 나타났다. 두오드 교수는 “경증 환자들까지 뇌에 변화가 분명하게 나타난다는 데 매우 놀랐다”면서 영향은 대부분 후각 관련 부위에 나타나고 있지만 그 이유는 명확하지 않다고 말했다. 이어 “뇌에서 관찰된 비정상적 변화들은 대체로 후각 상실과 관련된 것으로 보여 시간이 흐르면서 후각을 회복하면 뇌 변화도 줄어들 것으로 보인다”며 “향후 변화는 1∼2년 후 다시 참가자들의 뇌를 촬영해 분석하면 이를 정확히 알 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구는 코로나19와 관련 없이 수집된 뇌 데이터를 코로나19 유행 이후에 추적한 데이터를 통해 비교할 수 있었다는 점에서 의미가 있다는 평가를 받았다. 이 연구에 참여하지 않은 에든버러대 뇌임상연구센터 앨런 카슨 박사는 “뇌가 감염 자체가 아니라 면역이나 염증, 혈관, 심리·행동 변화 등의 영향을 받은 것일 수 있다”며 “이 연구가 보여준 것은 신경 변화 측면의 영향일 뿐 코로나로 인한 인지변화 메커니즘을 설명해주지는 못한다”고 지적했다. 연구 저자들 역시 “회백질의 손실과 조직 손상 증가가 기억에 문제를 일으키는지 여부는 아직 확인되지 않았다”고 인정했다.

국내 연구진이 비만으로 인해 발생하는 성인당뇨를 잡을 수 있는 생체물질을 발견했다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 연구팀은 비만이 당뇨로 연결되는 고리를 차단할 수 있는 유전물질을 찾아냈다고 7일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의학 분야 국제학술지 ‘당뇨’에 실렸다. 최근 들어 당뇨 판정을 받은 환자 중에 절반이 넘는 53.2%가 비만한 것으로 알려져 있다. 20~30대 젊은 당뇨환자가 증가하는 것도 비만 때문으로 분석되고 있다. 비만과 당뇨를 연결시키는 물질은 ‘엔도트로핀’이다. 엔도트로핀은 세포를 둘러싼 콜라겐에서 잘려져 나온 신호전달물질로 지방세포 주변 환경을 변화시켜 염증을 일으키고 조직을 딱딱하게 만들어 인슐린 저항성을 높인다. 연구팀은 일반인과 비만환자의 지방조직을 분석한 결과 엔도트로핀을 분리하는 단백 분해효소를 찾아내고 miRNA-29라는 물질이 단백분해 효소 합성을 억제할 수 있다는 점을 확인했다. 또 HIF1a라는 단백질이 엔도트로핀 분비를 증가시킨다는 사실도 처음으로 밝혀냈다. HIF1a는 암처럼 세포의 과다 증식으로 산소가 부족한 환경일 때 합성된다. 연구팀은 고지방식을 먹여 비만을 유발시킨 생쥐의 지방조직에 miRNA-29를 투여하는 실험을 한 결과 세포의 염증, 섬유화, 인슐린 저항성이 개선되는 것이 관찰됐다. 특히 지방조직에서 HIF1a 단백질을 합성하지 못하도록 유전자 변형된 생쥐에게서 그 효과가 더 뚜렷하게 나타났다. 박지영 UNIST 교수는 “이 연구는 HIF1a 억제제를 miRNA-29와 병용 투여하면 세포 독성은 억제하고 치료 효과를 높일 수 있음을 보여주고 있다”며 “이 같은 치료 전략은 비만 관련 당뇨치료 뿐만 아니라 엔도트로핀 생성이 크게 증가한 간 섬유화, 간암, 유방암 등 다양한 염증성, 섬유화 질환에도 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.

고한승 사장 “변화·혁신으로 성장”시밀러 6종 판매… 4종 허가 진행6월 안질환 치료제 美 진출 예정“유전자·세포 치료제 시장 도전장”2012년 설립 첫해 0원이었던 매출이 4년 만에 1000억원을 돌파하더니 2020년에는 7774억원으로 훌쩍 뛰었다. 내년에는 매출 1조원 진입이 유력하다. 10년 전 삼성그룹이 바이오시밀러(바이오의약품 복제약) 시장 진출을 위해 삼성서울병원 별관 지하에서 출범시킨 삼성바이오에피스의 성장 기록이다. 삼성바이오에피스가 28일 창립 10주년을 맞았다. 초대 대표를 맡아 지금까지 회사를 이끌고 있는 고한승 사장은 이날 인천 송도 신사옥에서 열린 기념행사에서 “끊임없는 변화와 혁신을 통해 지속적으로 성장해 나가자”고 강조했다.삼성바이오에피스는 지난해 8500억원 안팎의 매출을 올린 것으로 추정된다. 다국적 제약사들이 ‘시장 매출 1조원’을 달성하기까지 평균 22년이 걸린 점을 고려하면 빠른 성장세다. 지난 10년간 자가면역질환 치료제와 항암제, 안과 질환 치료제 등 모두 6종의 바이오시밀러 판매 허가를 획득한 삼성바이오에피스는 향후 바이오시밀러 개수를 늘리는 한편 바이오신약 개발에도 적극적으로 나서 고성장세를 이어 간다는 전략이다. 내분비계질환, 혈액질환 치료제 등 4종이 허가 획득을 향해 나아가고 있으며 오는 6월에는 안질환 치료제 루센티스의 바이오시밀러 ‘바이오비즈’의 미국 출시가 예정돼 있다. 바이오 신약 개발도 본격화될 전망이다. 삼성바이오에피스는 2018년 일본 다케다제약과 급성 췌장염 신약 공동개발에 나섰으나 당시 삼성바이오에피스 지분 절반을 보유한 바이오젠의 견제로 추진에 한계가 있었다. 그러나 지난 1월 삼성바이오로직스가 바이오젠이 보유하고 있던 삼성바이오에피스 지분 전량을 인수하면서 상황이 달라졌다. 업계 관계자는 “삼성바이오로직스가 유전자·세포치료제 위탁개발생산 사업에 진출하기로 한 만큼 삼성바이오에피스가 유전자·세포 치료제 시장에 승부수를 띄울 가능성 있다”고 말했다. 한편 고 사장은 이날 “지난 10년간 ‘시스템’으로 일하는 조직을 만드는 데 힘써 왔다”면서 “새로운 10년을 위해 임직원 스스로 변화를 만들고 리딩하며 성장할 수 있도록 (조직도) 노력하겠다”고 말했다. 고 사장이 강조한 ‘시스템’은 개인의 능력에 의존하기보다 누가 맡아도 지속적으로 성과를 낼 수 있도록 조직 내 체계를 갖추는 개념이다. 삼성바이오에피스 관계자는 “다양한 배경의 사람들이 모여 처음부터 꾸린 조직이다 보니 시스템을 세우는 일이 특히 중시돼 왔다”고 했다. 실제 삼성바이오에피스는 지난 10년간 업무 프로세스화·정량화 등 숫자로 일하는 조직, 교육과 업무 표준화를 통해 고도화된 트레이닝 체계 등을 정착시키는 데 힘써 왔다.

2012년 설립 첫해 0원이었던 매출이 4년 만에 1000억원을 돌파하더니 2020년에는 7829억원으로 훌쩍 뛰었다. 내년에는 매출 1조원 진입이 유력하다. 10년 전 삼성그룹이 바이오시밀러(바이오의약품 복제약) 시장 진출을 위해 삼성서울병원 별관 지하에서 출범한 삼성바이오에피스의 성장 기록이다. 삼성바이오에피스가 28일 창립 10주년을 맞았다. 초대 대표를 맡아 지금까지 회사를 이끌고 있는 고한승 사장은 이날 인천 송도 신사옥에서 열린 기념행사에서 “끊임없는 변화와 혁신을 통해 지속적으로 성장해 나가자”고 강조했다. 삼성바이오에피스는 지난해 8500억원 안팎의 매출을 올린 것으로 추정된다. 다국적 제약사들이 ‘시장 매출 1조’를 달성하기까지 평균 22년이 걸린 점을 고려하면 빠른 성장세다. 지난 10년간 자가면역질환 치료제와 항암제, 안과 질환 치료제 등 모두 6종의 바이오시밀러 판매 허가 획득을 통해 안정적인 성장을 이룬 삼성바이오에피스는 바이오시밀러 개수를 늘리는 한편 바이오신약 개발에 적극적으로 나서 향후 성장세를 이어간다는 전략이다. 내분비계질환, 혈액질환 치료제 등 4종이 허가 획득을 향해 나아가고 있으며 오는 6월에는 안질환 치료제 루센티스의 바이오시밀러 ‘바이오비즈’의 미국 출시가 예정돼 있다. 바이오 신약개발도 본격화될 전망이다. 삼성바이오에피스는 2018년 일본 다케다제약과 급성 췌장염 신약 공동개발에 나섰으나 당시 삼성바이오에피스 지분 절반을 보유한 바이오젠의 견제로 추진에 한계가 있었다. 그러나 지난 1월 삼성바이오로직스가 바이오젠이 보유하고 있던 삼성바이오에피스 지분 전량을 인수하면서 상황이 달라졌다. 업계 관계자는 “삼성바이오로직스가 유전자·세포치료제 위탁개발생산 사업에 진출하기로 한 만큼 삼성바이오에피스가 유전자·세포 치료제 시장에 승부수를 띄울 가능성 있다”고 말했다. 한편 고 사장은 이날 “지난 10년간 ‘시스템’으로 일하는 조직을 만드는데 힘써왔다”면서 “새로운 10년을 위해 임직원 스스로 변화를 만들고 리딩하며 성장할 수 있도록 (조직도) 노력하겠다”고 말했다. 고 사장이 강조한 ‘시스템’은 개인의 능력에 의존하기보다 누가 맡아도 지속적으로 성과를 낼 수 있도록 조직 내 체계를 갖추는 개념이다. 삼성바이오에피스 관계자는 “다양한 배경의 사람들이 모여 처음부터 꾸린 조직이다 보니 시스템을 세우는 일이 특히 중시돼 왔다”고 했다. 실제 삼성바이오에피스는 지난 10년간 실제 업무 프로세스화·정량화 등 숫자로 일하는 조직, 교육과 업무 표준화를 통해 고도화된 트레이닝 체계 등을 정착시키는데 힘써왔다.

  전 세계 수많은 제약 회사들이 코로나19 백신 개발에 뛰어들었지만, 이 가운데 가장 큰 성공을 거둔 회사는 의심의 여지없이 mRNA 백신을 개발한 화이자와 모더나다. 예상 외로 우수한 성적에 고무된 두 회사는 mRNA 기술을 다른 질병에도 확대 적용할 계획이다. 최근 모더나의 CEO인 스테판 방셀 (Stephane Bancel)은 두 가지 종류의 바이러스 mRNA 백신과 암 백신 개발 프로젝트를 공개했다.  첫 번째 목표는 단순 포진 바이러스(HSV, herpes simplex virus)이다. 모더나의 단순 포진 바이러스 백신 후보 물질인 mRNA-1608은 주로 생식기 감염을 일으키는 HSV-2형 바이러스에 대한 것이지만, 피부 감염을 일으키는 HSV-1형에 대해서도 교차 면역을 지녀 예방 효과가 있을 것으로 기대하고 있다. 현재 단순 포진 바이러스에 대한 백신은 없기 때문에 임상에 성공한다면 첫 번째 단순포진 백신이 된다.  두 번째 목표는 수두 대상포진 바이러스 (varicella-zoster virus, VSV)이다. 수두 대상포진 바이러스는 처음에 수두를 일으킨 후 신경 세포에 잠복해 오랜 세월 우리와 함께 살아간다. 그대로 잠복만 하고 있으면 평생 아무 문제도 일으키지 않으나 나이가 들거나 질병으로 면역력이 약해지면 대상포진을 일으킨다. 대상포진은 심한 통증을 유발하는 경우가 많고 드물게는 심각한 합병증을 일으킬 수 있다. 모더나의 수두 대상포진 바이러스 백신 후보 물질 mRNA-1468은 대상포진에 대한 면역을 높여 잠복한 바이러스의 활성화를 막는다.  세 번째 목표는 진행성 혹은 전이성 흑색종 (melanoma) 및 폐암의 일종인 비소세포폐암 (NSCLC)에 대한 백신이다. 모더나의 암 백신 후보 물질 mRNA-4359은 암세포에 발현되는 단백질인 IDO(Indoleamine 2,3-dioxygenase)와 PD-L1(programmed death-ligand 1)라는 두 가지 물질을 면역 시스템에 인식시켜 공격하게 만든다. 물론 목표는 기존의 항암 치료제와 함께 면역 시스템이 효과적으로 암세포를 공격해 진행과 전이를 막는 것이다. 질병 자체의 예방보다는 치료에 초점을 맞춘 백신이라고 할 수 있다.  이 세 가지 백신 후보 물질들은 이제 개발을 시작한 신약들로 임상 시험을 거쳐 승인을 받는다고 해도 앞으로 상당한 시간이 필요하다. 그리고 상당수 신약처럼 이 과정에서 효과가 부족하거나 부작용으로 인해 개발이 취소될 수 있지만, 최근 관련 연구가 매우 활발해 새로운 mRNA 백신 및 치료제에 대한 기대가 높다.  과연 mRNA 기술이 코로나19를 넘어 여러 질병에서 인류를 도울 수 있을지 주목된다.

코로나19로 인한 우울증, 불안증 같은 신경정신질환 극복을 도와줄 ‘치료용 신경정신약물’과 신종 감염병은 물론 암과 희귀질환 예방에도 활용할 수 있는 백신 플랫폼 기술이 올해 주목해야 할 바이오 기술로 꼽혔다. 한국생명공학연구원 국가생명공학정책연구센터는 한국과학기술정보연구원(KISTI) 데이터분석본부와 함께 플랫폼, 레드, 그린, 화이트 바이오 4개 분야로 나눠 올해 주목해야 할 10대 유망기술을 선정해 28일 발표했다. 연구팀은 인공지능(AI) 머신러닝을 통해 미래에 대한 정보를 포함하고 있는 작은 신호나 이상징후를 포착해 이슈 키워드를 분석하는 ‘위크 시그널’ 기법을 활용했다. 플랫폼 바이오는 기초, 기반 생명과학 분야로는 ▲세포 정밀 이미징·시퀀싱 ▲차세대 유전체 합성 ▲후성유전체 편집이 꼽혔다. 세포 정밀 이미징·시퀀싱은 세포 속 현상을 3차원으로 정밀하게 관찰하고 특정 유전자 서열을 분석해 발현량과 위치를 파악하는 기술이고, 차세대 유전체 합성은 생명체 전체 게놈을 설계하거나 대량으로 합성해 의약품, 에너지 및 소재 생산을 위한 연구를 가속화할 수 있게 돕는 기술이다. 후성유전체 편집은 DNA절단이나 서열변화를 일으키지 않아 후대에 영향없이 유전자 발현을 조절할 수 있는 유전자 편집기법이다. 레드 바이오는 보건의료 분야로 ▲치료용 신경정신약물 ▲차세대 백신 ▲소포체 기반 약물전달 기술이 선정됐다. 치료용 신경정신약물은 기존에 활용되던 정신활성 물질의 유용한 성분을 기반으로 우울증, 외상후스트레스장애(PTSD), 중독, 뇌전증 등 만성·난치성 신경정신질환 극복할 수 있는 기술이며 차세대 백신은 화이자와 모더나에서 개발한 코로나19 백신과 같이 mRNA를 기반으로 한 칵테일 백신, 범용 백신 등 다양한 병원체와 질병에 대한 감염을 방어하는 기술이다. 식품과 종자 등 바이오농업과 관련된 그린 바이오 분야에는 사람 줄기세포를 동물에 넣어 이식 및 치료목적으로 조직이나 장기, 기관을 생산하는 ‘바이오장기 생산 키메라 기술’과 식물 광합성기구 기능 향상기술이 꼽혔다. 이 밖에 에너지, 소재 등 바이오화학 분야의 화이트 바이오는 ‘나노물질 유래 친환경 중합체 합성기술’과 ‘환경오염물질 분해 마이크로바이옴’ 기술이 선정됐다. 김홍열 국가생명공학정책연구센터 센터장은 “이번 유망기술은 지난 1년 동안 네이처, 사이언스에서 발표한 바이오 관련 뉴스와 주요 연구성과 분석을 통해 핵심 이슈를 도출한 뒤 인공지능과 전문가 토의를 거쳐 선정됐다”며 “기술 패권 경쟁 시대의 퍼스트 무버를 위한 선도 혁신기술 확보에 도움이 될 것”이라고 설명했다.

죽어서 사라져야 할 세포가 살아남아 무한 증식하면 ‘암’이 발생한다. 또 비정상적으로 신경세포가 사멸될 경우 파킨슨병이나 치매가 발병한다. 국내 연구진이 세포가 살고 죽는 것을 결정하는 핵심 물질을 발견했다. 가천대 의대 연구팀은 세포의 생존과 사멸이라는 세포의 운명을 결정하는 핵심인자를 찾아내고 이를 활용한 약물개발을 할 때 필요한 핵심 메커니즘을 규명했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘세포사멸과 분화’에 실렸다. 사멸 세포는 세포 표면에 ‘잡아먹어줘’(eat-me) 신호를 표시해 대식세포나 호중구 같은 탐식세포가 쉽게 제거할 수 있도록 한다. 탐식세포는 유해한 외부 물질이 신체 내에 침투하거나 수명이 다한 세포조직을 파괴하는 역할을 하는데 탐식세포 장애가 발생하면 감염과 염증이 자주 일어나 만성질환의 원인이 된다. 신체에서 사멸 세포를 신속하게 제거하는 것은 세포 내 잠재적 염증반응와 항원, 자가면역반응을 억제하는 것으로 알려져 있다. 지금까지는 세포 내 생체막 주요 성분인 인지질 중 포스파티딜세린(PS)이 사멸 세포 표면으로 노출돼 대식세포의 ‘eat-me’ 신호로 작용하는 것으로 알려져 있었다. 그렇지만 연구팀은 포스포이노시톨 포스페이트(PIP)도 대식세포 작용의 핵심 물질이라는 점을 밝혀냈다. PIP의 7종 중 PI(3,4,5)P3가 세포막 안에서는 세포 성장을 촉진하는 신호전달기능을 하는데 세포막 밖으로 나올 경우는 세포 사멸을 표시해 작용한다는 것이다.오병철 가천대 의대 교수는 “이번 연구는 세포의 생존과 사멸을 결정하는 핵심인자의 숨겨진 연결고리를 찾음으로써 자가면역질환, 암, 대사질환 연구에 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대한다”고 설명했다.

메디포스트의 건강기능식품 브랜드 ‘모비타’는 최근 배우 차예련(사진)과 전속모델 계약을 연장했다고 25일 밝혔다. 메디포스트 관계자는 “차예련은 식약처로부터 기능성을 인정받은 차별화한 프리미엄 질유산균이라는 이미지 형성과 인지도 상승에 기여했기에 지난해에 이어 올해도 모비타 브랜드 전속모델로 인연을 이어가게 됐다”고 전했다. 메디포스트는 최근 차예련과 함께 대표 건강기능식품 ‘지노프레쉬 건강해질 여성유산균’과, 요로의 유해균 흡착 억제로 요로 건강에 도움을 줄 수 있는 ‘크랜베리에 빠진 유산균’ 등의 광고 촬영을 진행했다. 앞으로 SNS 홍보활동과 라이브커머스 출연 등 다양한 마케팅 활동을 함께 한다는 계획이다. 메디포스트에 따르면 광고 촬영 당시 차예련은 모비타의 지노프레쉬 건강해질 여성유산균을 꾸준히 먹고 있다고 말하며 제품에 대한 남다른 애정을 드러냈다고 한다. 메디포스트 관계자는 “배우 차예련은 지난 2년간 모비타 모델로 활동하며 건강하고 세련된 이미지로 브랜드 인지도 상승에 기여했다”면서 “차예련과 함께 올해도 모비타의 우수한 제품들을 소비자들에게 적극적으로 알려가겠다”고 말했다. 한편 모비타는 동종 줄기세포 치료제를 개발한 메디포스트가 온 가족을 위한 맞춤 영양 솔루션을 제공하기 위해 출시한 건강기능식품 브랜드다.

과거 암은 ‘불치의 병’으로 알려졌지만 여전히 치료가 쉽지 않은 암종들도 있기는 하지만 과학기술의 발달로 치료 및 관리가 가능한 질환으로 자리잡고 있다. 다양한 치료법이 나오고 있지만 외과수술, 화학항암제, 항암방사선 치료가 여전히 많이 쓰이고 있다. 문제는 항암치료법들이 암 조직 뿐만 아니라 정상세포까지 공격하면서 탈모, 구토, 설사, 체중 감소 등 심각한 부작용들을 수반한다는 것이다. 이에 기초과학연구원(IBS) 유전체항상성연구단, 울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과 공동연구팀은 정상세포에서 손상을 주지 않고 부작용 없이 모든 종류의 암 치료에 적용할 수 있는 기술 ‘신델라’를 개발했다고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 2월 22일자에 실렸다. 기존 항암치료법들이 부작용을 일으키는 것은 암세포 뿐만 아니라 정상세포의 DNA 이중나선까지 손상시키기 때문이다. 연구팀이 개발한 신델라 기술은 크리스퍼-캐스9 유전자 가위를 이용해 암세포에만 존재하는 돌연변이 DNA의 이중나선을 골라서 잘라냄으로써 암세포만 선택적으로 사멸시킬 수 있다. 기존에도 유전자 가위를 이용한 암 치료 시도가 있었지만 각각의 암을 일으키는 돌연변이를 찾아 원인을 밝히고 이를 정상으로 되돌리는 유전자 가위를 제작해야 하기 때문에 과정이 복잡하고 시간이 오래 걸렸다. 연구팀은 생물정보학 분석을 통해 유방암, 결장암, 백혈병, 교모세포종 등 여러 암 세포주에서 정상세포에서는 발견되지 않는 고유의 돌연변이를 찾아냈다. 연구팀은 이 돌연변이들을 표적으로 하는 크리스퍼 유전자 가위 ‘신델라’를 만든 뒤 생쥐 실험을 실시한 결과 정상세포에는 영향을 미치지 않고 암세포만 선택적으로 죽일 수 있다는 것을 입증했다. 또 암세포의 성장도 억제할 수 있음도 증명했다. 모든 암 형성 과정에서 공통으로 만들어지는 돌연변이의 DNA 이중나선을 자르기 때문에 암종에 상관없이 치료가 가능해졌다. 명경재 IBS 단장(UNIST 특훈교수)는 “이번 기술은 부작용 없고 모든 암에 적용 가능한 환자 맞춤형 기술을 개발한 것으로 암치료의 패러다임을 전환할 것으로 기대한다”며 “실제 암 환자에게서 채취한 암세포에 신델라 기술을 적용하는 실험을 하고 있으며 추가 연구를 통해 효율성을 높이고 상용화에 박차를 가할 것”이라고 설명했다.

코로나19 바이러스가 남성의 생식 능력을 떨어뜨릴 가능성이 있다는 연구 결과가 발표됐다. 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)는 홍콩대 연구진이 전날 국제학술지 ‘감염병학회지’(Clinical Infectious Disease)에 게재한 논문에서 이러한 결과를 발표했다고 보도했다. 홍콩 전염병 연구의 권위자로 알려진 윈궉융 교수가 이끄는 연구진은 코로나19에 감염시킨 햄스터의 고환과 호르몬 변화를 관찰한 결과 코로나19 바이러스가 남성의 생식 기능을 저하할 수 있다는 결론을 얻었다.실험 대상 햄스터들이 코로나19 감염 4~7일 만에 정자 수와 남성 호르몬인 테스토스테론의 급격한 감소를 보였으며, 고환의 크기와 무게 감소도 나타났다고 연구진은 설명했다. 또 고환의 급격한 염증, 출혈, 정자 생성 기관의 조직 괴사 등이 관찰됐다. 고환 조직의 염증과 조직 괴사는 감염 이후 7~120일간 지속됐다. 감염된 햄스터들은 폐렴 증상을 보였지만 경증이었고 별다른 치료 없이도 회복됐다.연구진은 코로나19 오미크론 변이와 델타 변이가 남성 생식 기능 저하와 관련해 비슷한 작용을 하는 것으로 나타났다고 전했다. 그러면서 앞서 코로나19 환자들에서 고환의 통증이 보고된 연구 결과가 있으며, 코로나19로 사망한 한 남성을 부검한 결과 고환에서 세포 손상과 염증이 발견된 사례가 있었다고 전했다.

건강검진을 받을 때 빠지지 않는 항목 중 하나가 초음파검사이다. 한·미 과학자들이 초음파의 강도를 높여 암조직을 제거하는 방법을 개발했다. 울산과학기술원(UNIST) 도시환경공학과, 미국 일리노이대 공동연구팀은 고강도 집속 초음파 기술로 암세포를 괴사시킬 수 있는 방법을 찾았다고 17일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 실렸다. 연구팀은 초음파 진동으로 ‘메카노포어’라는 특수 설계한 화학분자를 원격 자극해 세포 안에서 활성산소가 발생하고 결국 세포가 괴사하는 원리를 활용했다. 연구팀은 암을 유발시킨 생쥐의 세포에 메카노포어가 포함된 하이드로겔을 주입하고 고강도 집속 초음파를 가했다. 그 결과 암세포 증식이 억제됐으며 초음파를 조사한지 72시간 내에 암 조직들이 괴사했다. 초음파 진동으로 메카노포어 분자 결합이 끊어져 자유 래디컬이 생기면서 산소와 반응해 활성산소가 만들어졌기 때문이다. 연구팀은 초음파로 발생하는 진동 에너지를 원하는 부위에 필요한 시간만큼만 보낼 수 있는 정밀제어 기술을 개발해 초음파 전달시간을 최소한으로 조절했다. 전달시간이 길어지면 초음파 진동이 마찰열을 발생시킬 수 있다. 기존 초음파 이용 암치료법은 열을 이용했지만 열을 이용할 경우 암 이외 정상조직도 손상될 가능성이 크다. 연구를 이끈 김건 UNIST 교수는 “이번 기술은 초음파가 의료영상 진단에만 국한되는 것이 아니라 기존 비수술 의료기술과 병행해 개복 없이 암을 치료하고 치료 효과도 높일 수 있을 것”이라고 설명했다.

한·미 연구진이 초음파로 암 조직을 제거하는 기술을 개발했다. 울산과학기술원(UNIST)은 김건 도시환경공학과 교수팀이 미국 일리노이대 연구진과 함께 암세포를 괴사시킬 수 있는 고강도 집속 초음파 기술을 개발했다고 17일 밝혔다. 연구팀에 따르면 이 기술은 특수 설계한 화학분자인 메카노포어를 초음파 진동으로 원격 자극해 암 조직 내에서 활성산소를 발생시키는 원리다. 활성산소가 과다하게 발생하면 암 조직이 괴사한다. 메카노포어는 기계적 자극으로 활성화돼 특정 화학 반응을 먼저 발생할 수 있도록 설계된 화학분자다. 연구팀이 메카노포어가 포함된 하이드로겔을 쥐의 암 조직에 주입한 뒤 고강도 집속 초음파에 노출하자 암세포 증식이 억제됐고, 72시간 이내에 암 조직이 괴사했다. 이번 연구 성과는 초음파에 의해 발생하는 기계적 에너지를 원하는 부위에 필요한 시간만큼 보낼 수 있는 정밀 제어 기술 덕분이라고 연구팀은 설명했다. 특히 전달 시간이 길게 지속되면 초음파 진동이 마찰열로 바뀌기 때문에 전달 시간을 짧게 조절하는 것이 매우 중요하다. 기존 고강도 집속 초음파 기반 치료는 마찰열을 활용하는 반면 연구팀이 개발한 기법은 초음파 진동을 활용하는 특성이 있다. 김건 교수는 “이번 연구로 초음파 기술이 건축물 안전 점검이나 의료 영상 진단에만 국한되지 않고 암 조직 제거에도 활용될 수 있음을 증명했다”며 “기존 비수술 의료 기술과 함께 개복 없이 암을 치료할 수 있는 기술로 발전할 수 있을 것”이라고 말했다. 연구 결과는 융복합 연구 국제 학술지인 미국국립과학원회보에 지난달 25일 자로 게재됐다. 연구는 미국국립보건원과 UNIST 신임교원정착과제의 지원을 받아 이뤄졌다.

고려대와 부산대 화학과 공동연구팀은 돌연변이 단백질을 이용해 알츠하이머 치매 원인 물질인 아밀로이드 베타 단백질 응집을 억제하고 세포 독성을 완화해 치매를 막아 줄 수 있는 방법을 찾았다고 13일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘미국화학회지’에 실렸다. 지금까지 알츠하이머 연구는 아밀로이드 베타, 타우 단백질이 뭉쳐 엉기는 것을 없애는 방법에 집중됐다. 알츠하이머 치료제로 최초 승인받은 ‘아두카누맙’ 역시 이 같은 원리로 만들어졌다. 연구팀은 아밀로이드 베타 단백질이 점 형태로 뇌에 엉긴다는 점에 착안했다. 이에 연구팀은 돌연변이 단백질을 만들어 아밀로이드 베타 단백질의 응집을 차단하고 세포 독성을 억제했다. 이 실험을 통해 돌연변이 단백질이 알츠하이머를 유발하는 독성 단백질의 활동을 막아 준다는 것을 확인했다.

고령화 사회가 되면서 ‘건강한 노년’에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 알츠하이머 치매를 비롯한 각종 퇴행성 뇌질환은 존엄하게 삶을 어렵게 만든다. 이 때문에 과학자들은 건강하고 존엄한 노년을 위한 알츠하이머 연구를 많이 하고 있으나 여전히 증상 완화 중심의 대증요법에 그치고 있다. 고려대 화학과, 부산대 화학과 공동연구팀은 단백질 돌연변이를 이용해 알츠하이머 치매 원인물질로 알려진 아밀로이드베타 단백질 응집을 억제하고 세포 독성을 완화함으로써 치매를 막아줄 수 있는 방법을 찾았다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘미국화학회지’에 실렸다. 아밀로이드 베타 단백질의 응집과 타우 단백질의 엉킴을 없애 알츠하이머를 근본적으로 치료하기 위한 연구들이 활발한 가운데 최근 아밀로이드 베타 응집체를 표적으로 하는 ‘아두카누맙’이라는 약물이 첫 알츠하이머 치료제로 승인받기도 했다. 이번 연구팀은 아밀로이드 베타 단백질이 응집되는 과정에서 점 형태로 뇌에 형성된다는 점에 착안해 특정 상태를 표적으로 하는 것이 아니라 단백질 점 변이체와 상호작용을 통해 독성 단백질 형성을 억제하는 방법을 시도했다. 연구팀은 아밀로이드 베타 단백질 응집 초기 과정에서 형성되는 단백질 영역을 규명하고 단백질 상호작용을 저해하는 변이체를 설계했다. 연구팀은 이번에 개발한 변이체로 세포실험을 한 결과 아밀로이드 베타 단백질 응집을 억제하고 응집으로 인한 세포독성도 완화시킨다는 것을 확인했다. 실제 임상에 활용하기 위해서는 추가 연구가 필요하겠지만 이번 기술로 아밀로이드 베타 단백질 뿐만 아니라 알파 시누클레인, 타우 등 퇴행성 뇌질환을 유발시키는 독성 단백질을 억제시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다. 김준곤 고려대 화학과 교수는 “이번 연구는 체내 독성을 갖는 병원성 아밀로이드 응집체 형성을 억제할 수 있는 최소한의 아미노산 서열 편집이 가능하다는 것을 보여줬다”며 “병원성 응집체 형성을 차단함으로써 알츠하이머 이외의 퇴행성 신경질환 치료에도 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

한국과학기술원(KAIST)는 4일 오미크론을 포함해 현재 유행 중인 모든 코로나19 변이 바이러스 대응에 뛰어난 효과를 나타내는 중화항체를 개발했다고 밝혔다. 중화항체는 병원체가 몸에 침투했을 때 생화학적으로 미치는 영향을 중화하는 방식으로 세포를 방어한다. KAIST 생명과학과 오병하 교수 연구팀은 항원 특정 부위에 결합하는 항체를 발굴하는 ‘계산적 단백질 디자인 방법’으로 바이러스 항원에서 변이가 생기지 않는 부분에 강력하게 결합하는 항체를 만들었다. 이 항체는 오미크론을 포함해 모든 코로나19 변이 바이러스뿐만 아니라 천산갑 코로나바이러스 등에도 강력한 결합력을 보이고, 중화 능력 지표 또한 우수했다고 연구팀은 밝혔다. 오병하 교수는 “이번에 개발한 항체는 아미노산 서열이 거의 바뀌지 않는 표면에 결합하기 때문에 향후 출현할 수 있는 신·변종 코로나바이러스에 즉각 대응할 수 있다.”며 “새로운 중증 호흡기증후군 유발 코로나바이러스에도 대응할 수 있는 범용 코로나 치료항체 후보가 될 것”이라고 말했다.

타미플루는 독감 치료제로 잘 알려져 있는 항바이러스제이다. 타미플루는 대표적인 시알산 합성저해제인데 장 염증과 염증성 대장암을 억제하는 효과가 있다는 것을 국내 연구진이 처음 밝혀내 화제가 되고 있다. 한국생명공학연구원 질환표적구조연구센터, 감염병연구센터 연구진은 시알산 합성저해제가 장내 유해균의 증식을 억제해 장내 미생물 불균형으로 나타나는 염증성 대장암 발생을 억제할 수 있다고 3일 밝혔다. 이번 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘마이크로바이오옴’에 실렸다. p53 유전자는 세포 이상증식을 억제하고 암세포 사멸을 유도하는 기능을 갖고 있어서 항암 유전자로 알려져 있다. 그런데 p53 유전자에 돌연변이가 생기면 비정상적으로 분열이 반복되면서 암세포로 바뀌는 것으로 알려져 있다. 실제로 p53 돌연변이는 대장 내 만성염증을 일으키고 장 상피세포를 손상시켜 대장암 발병의 중요 원인이라는 연구들이 많다. 장내 미생물 불균형도 대장암 유발의 원인 중 하나로 꼽힌다. 연구팀은 생물학 실험에 많이 쓰이는 제브라피쉬를 이용해 p53 돌연변이가 장 염증을 동반한 장내 미생물 불균형을 증가시켜 염증성 대장암을 일으킨다는 사실을 확인했다. p53 돌연변이가 장내 유기화합물 중 하나인 시알산 농도를 비정상적으로 높이고 이것이 유해균인 에로모나스의 과다증식을 유발시켜 장내 미생물 불균형을 일으키고 장염증, 심할 경우 염증성 대장암으로 발전된다는 것이다.연구팀은 이 같은 메커니즘을 이용해 시알산 분해효소 저해제 중 가장 널리 알려진 타미플루로 장내 시알산 농도를 조절하면 유해균 에로노모나스 세균의 증식을 억제하고 장내 염증반응을 획기적으로 줄일 수 있다는 사실도 확인했다. 이정수 생명연 질환표적구조연구센터 박사는 “이번 연구는 장내미생물 불균형으로 장 염증과 대장암이 발생할 수 있으며 시알산 대사 조절로 불균형을 조절할 수 있다는 것을 확인했다”며 “시알산 분해 효소 저해제를 이용해 염증성 장 질환과 염증성 대장암의 신개념 치료제 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

 1994년 록펠러 대학의 제프리 프리드만 교수는 생쥐를 뚱뚱하게 만드는 유전자 돌연변이를 발견했다. 이 생쥐들은 식욕을 억제하고 대사를 촉진하는 호르몬이 제대로 분비되지 않아 뚱뚱해졌다. 이 물질의 이름은 렙틴(leptin)으로 명명됐다. 과학자들은 렙틴이 사람에서도 식욕과 대사를 조절한다는 사실을 발견하고 비만 치료에 획기적인 돌파구가 열었다고 생각했다. 혈당을 조절하는 인슐린처럼 렙틴으로 식욕을 조절하면 체중을 쉽게 조절할 수 있다고 본 것이다.  하지만 현실은 달랐다. 비만 환자는 렙틴 자체가 부족한 것이 아니라 렙틴에 대한 저항성이 있어 제 역할을 못 하는 것이 문제였다. 당뇨 환자는 인슐린 저항성이 있더라도 인슐린을 투여하면 혈당이 떨어지는 반면 비만 환자는 렙틴 저항성이 매우 강해 렙틴만으로는 식욕을 조절하기 어려웠다.  이후 비만 치료제를 개발하기 위해 많은 연구가 이뤄지면서 새로운 신약이 개발되기는 했지만, 여전히 비만은 약물만으로 치료하기 어려운 질병으로 손꼽힌다. 따라서 과학자들은 더 효과적인 비만 치료제 개발을 위해 렙틴 저항성을 줄일 수 있는 물질을 연구했다. 최근 미시간 대학의 연구팀은 이 문제에 대한 새로운 돌파구를 발견했다.  연구팀은 렙틴이 작용하는데 필요한 물질을 연구하던 중 지방 세포에서 만들어지는 HDAC6 (histone deacetylase 6)라는 물질에 주목했다. 이 호르몬은 렙틴 저항성이 있는 쥐에서 렙틴 감수성을 높이고 체중을 줄였다. 고지방 식이로 뚱뚱하게 만든 실험용 쥐로 연구한 결과 HDAC6는 체중을 25%나 감소시켰다. 반면 유전자 조작을 통해 렙틴을 분비하지 못하게 만든 쥐는 HDAC6를 투여해도 체중이나 식욕에 변화가 없었다. 렙틴 저항성을 개선해서 체중을 조절한다는 증거다.  HDAC6가 사람에서도 특별한 부작용 없이 렙틴 저항성을 줄이고 체중도 조절할 수 있는지는 앞으로 더 많은 연구가 필요한 부분이다. 그러나 렙틴이 발견된 지 거의 30년 만에 렙틴 저항성을 해결할 수 있는 돌파구를 시사했다는 점에서 주목된다. 이 연구는 네이처 자매지인 네이처 대사 (Nature Metabolism) 최신호에 발표됐다.