학교성적, 취업문제, 승진문제, 건강 등 현대인은 태어나면서부터 스트레스에 둘러 싸여 산다고 할 정도로 주변 곳곳에 스트레스 요인들이 산적해 있다. 물론 ‘모든 것을 내려놓고 살아야 한다’라고 이야기하는 사람들이나 책들도 많지만 일반인들에게는 쉽지 않은 일이다. 이렇듯 생활 곳곳에서 발견되는 스트레스는 만성화돼 심각한 개인적, 사회적 문제를 야기시킨다. 암이나 우울증, 조현병 같은 각종 정신질환의 원인이 되기도 하고 싶할 경우 치명적인 퇴행성 뇌질환이나 뇌손상 위험을 높이는 것으로 알려져 있지만 스트레스와 뇌기능 손상 사이의 메커니즘이 정확히 알려져 있지 않다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 유성운 교수팀은 만성 스트레스로 인해 성체 해마신경줄기세포가 사멸되는 과정과 자가포식 사멸과정을 조절할 수 있는 방법을 찾아냈다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘오토파지’ 최신호(6월 24일자)에 실렸다. 기존 다수의 동물실험 연구에서도 스트레스를 겪는 동물은 새로운 신경세포를 생성하지 못하다는 사실은 알려져 왔다. 연구팀은 만성 스트레스로 인한 각종 뇌질환이 성체 해마신경줄기세포 사멸로 인해 성체 신경발생 감소가 나타나기 때문이라는 사실을 밝혀냈다. 성체 신경발생은 학습과 기억, 정서조절을 담당하는 해마 부위 신경줄기세포에서 가능한 것으로 퇴행성 뇌질환, 신경발달 질환과 관련이 깊은 것으로 알려져 있다. 자가포식 세포사멸은 세포가 세포 내부 물질을 자기 스스로 먹어치워 제거함으로써 자신을 보호하는 반응이다. 연구팀은 생쥐의 신경줄기세포와 유전자 조작 생쥐를 이용해 세포사멸 유전자 중 하나인 Atg7을 제거하면 신경줄기세포의 사멸이 방지되고 스트레스 증상에도 정상적인 뇌기능을 유지하는 것을 확인했다. 이와 함께 SGK3라는 유전자가 자가포식 세포사멸을 유도한다는 사실을 밝혀내고 이 유전자를 제거하면 신경줄기세포가 스트레스에도 줄어들거나 제거되지 않는다는 것을 입증했다. 유성운 DGIST 교수는 “이번 연구는 만성 스트레스로 의한 신경줄기세포의 자가포식 세포사멸 메커니즘을 명확하게 밝혀냈다는데 의미가 있다”라며 “추가적 연구를 통해 우울증, 치매 등 뇌신경질환 치료방법이나 치료제를 개발할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

엄마 뱃속 태아 시절 뇌신경세포가 발달하지 못해 뇌가 일정 크기 이상 성장하지 못하면 각종 신경질환이나 선천성 장애를 갖고 태어날 수 있다. 지금까지 대뇌의 발달 과정과 그에 따른 신경세포의 분화와 조절 과정이 명확히 밝혀지지 않았는데 국내 연구진이 그 비밀을 풀어냈다. 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소, 신경과학연구단과 중앙대 약대 공동연구팀은 신경줄기세포의 염소이온체널 중 하나인 ‘아녹타민1’이라는 단백질이 태아의 신경발달 과정에서 뇌세포를 특정 위치로 이동시키고 두뇌의 크기를 조절한다는 사실을 규명했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 실렸다. 뇌 신경세포의 선천적 발달 장애는 인지능력, 운동기능 저하는 물론 자폐스펙트럼 증후군 같은 다양한 뇌신경 질환의 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 신경줄기세포는 배아 시절 신경세포 증식 뿐만 아니라 뇌 피질을 정확한 위치로 이동시켜 두뇌 형성 과정 전체를 조절하는 역할을 한다. 이 과정은 매우 정교하게 진행되는데 지금까지는 이런 신경줄기세포 발달에 따른 뉴런의 이동, 두뇌와의 연관성이 명확하게 규명되지 않고 있다. 연구팀은 태아 신경발달 과정에서 아녹타민1이라는 단백질이 신경줄기세포에서 많이 나타난다는 사실을 확인하고 여기에 주목했다. 연구팀은 아녹타민1이 활성화되면 신경줄기세포가 늘어날 뿐만 아니라 뇌신경 발달 과정에서 대뇌 피질 내에 존재하는 뉴런의 위치와 두뇌 크기도 조절된다는 사실을 확인했다. 실제로 아녹타민1이 결핍된 생쥐의 신경줄기세포의 섬모 길이가 정상 생쥐보다 짧아 신경세포가 정상발달되지도 않고 최종 뇌의 크기도 정상 생쥐보다 작다는 사실을 관찰했다. 오우택 KIST 뇌과학연구소장은 “이번 연구는 뇌신경세포 형성과정 중 신경줄기세포에서 아녹타민1 이온채널의 역할을 재조명함으로써 동물의 뇌신경 형성과정에 대한 이해를 넓히는데 도움을 줬다”라며 “뇌형성 과정에서 나타나는 오류현상으로 나타날 수 있는 자폐증, 조현병, 뇌전증 같은 뇌신경질환의 새로운 치료법을 개발하는 단초가 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

종합병원에는 다양한 분야의 전문의들이 모여 있기에 종종 서로 의견을 구해 진료에 임한다. 정신과 의사도 예외가 아니다. 정신과 의사가 타 과 의사로부터 가장 빈번하게 요청을 받는 분야는 ‘섬망’이다. 섬망은 쉽게 말해 ‘급성 혼돈 상태’다. 갑작스럽게 인지기능에 문제가 생기고, 시간·장소·사람을 혼돈하기도 하며, 판단력에 심각한 손상을 보이고, 환청이나 환시와 같은 정신병적 증상을 동반하기도 한다. 이러한 증상은 흔히 병원에 입원할 정도로 건강 상태가 매우 안 좋을 때 잘 나타나며, 고령의 환자에게서 더 흔하다. 예를 들어 평소 정신적으로 아무 문제없이 지내던 노인이 큰 수술을 받고 나서 회복기에 갑작스럽게 병실에서 소리를 지르고, 당장 집에 가겠다고 간호사와 실랑이를 벌이며 횡설수설하는 상태라면 섬망을 의심할 수 있다. 섬망의 뇌과학적 원인은 아직 잘 모르나 몇 가지 가설이 있다. 첫째로는 신경전달체계의 문제다. 그 예로 아세틸콜린을 저하시키는 약물과 도파민을 증가시키는 파킨슨병 치료제가 모두 섬망을 유발하는 점을 감안해 아세틸콜린-도파민의 불균형이 섬망의 원인으로 지목된다. 도파민을 저해하는 약물이 섬망의 치료제로 쓰이는 것도 이 가설을 뒷받침한다. 둘째로 신체에서 발생한 염증 유발성 사이토카인이 뇌로 전달돼 뇌의 염증 세포들을 활성화시키고 신경전달물질 생산의 교란을 유발한다는 가설이다. 셋째는 심한 신체적 스트레스로 스트레스 호르몬으로 알려진 코르티졸이 지나치게 증가해 섬망이 생긴다는 가설이다. 넷째로 대사물질이나 혈액공급의 문제로 발생된 신경손상 자체가 섬망을 유발할 수도 있다는 것이다. 최근 스탠퍼드 대학교 정신과의 호세 말도나도 교수는 기존의 가설을 통합해 중추신경계의 ‘시스템 통합 실패 가설’을 제안했다. 전해질 이상, 신경질환, 영양 결핍, 고령, 외상, 감염 등의 다양한 섬망 유발 요인들이 신경노화, 신경염증, 산화 스트레스, 신경내분비장애, 일주기리듬장애 등을 유발하고, 다양한 상호작용의 네트워크 경로를 통해 결과적으로 신경전달물질의 불균형 상태를 초래한다는 것이다. 즉 아세틸콜린의 저하, 도파민의 증가, 세로토닌의 감소, 멜라토닌의 감소, 가바, 글루타메이트, 노르아드레날린 등의 감소로 인해 섬망이 발생한다. 섬망은 유발 원인에 따라 치료와 경과가 다를 수 있다. 발병 전 상태가 양호할수록 섬망이 일시적 현상에 그치고 정상 기능을 회복할 가능성이 높다. 급성 섬망 상태는 소량의 항정신병약물로 증상을 경감시킬 수 있다. 하지만 섬망의 원인이 되는 의학적 상태를 치료하는 것이 근본적으로 중요하다. 섬망을 보면 몸과 마음이 하나라는 것이 더욱 실감이 난다. 몸이 아프면 마음과 정신의 기능도 심각한 영향을 받는다. 건강한 신체와 건강한 정신은 서로 떼려야 뗄 수 없는 관계임을 다시 한번 생각해 본다.

유한양행이 미국 베링거인겔하임과 약 1조원 규모의 비알코올성 지방간염 치료제(NASH) 기술 이전 계약을 체결했다고 1일 공시했다. 비알코올성 지방간염은 술을 전혀 마시지 않거나 아주 적게 마시는데도 간에 5% 이상의 지방이 쌓이는 ‘비알코올성 지방간’이 악화해 간세포 손상이 진행되는 만성 진행성 질환이다. 아직 최종 허가 문턱을 넘은 약이 없어 치료 방법이 매우 제한적이다. 계약에 따라 유한양행은 베링거인겔하임과 내장에서 생성되는 호르몬인 GLP1과 FGF21 등 두 가지에 결합해 효과를 내는 이중작용제 NASH 혁신 신약을 공동 개발한다. 후보 물질은 융합단백질로 유한양행이 자체 개발하고 이 과정에서 바이오 기업 제넥신의 항체융합 단백질 플랫폼 기술 ‘하이브리드 FC’를 접목한다. 이번 계약의 총 기술수출 규모는 8억 7000만 달러(약 1조 53억원)다. 유한양행은 반환 의무가 없는 계약금으로 4000만 달러를 받고 개발, 허가와 매출에 따른 단계별 기술료 8억 3000만 달러를 수령한다. 유한양행은 후보물질 개발 과정에서 제넥신의 플랫폼 기술이 활용된 데 따라 총 기술 수출액의 5%는 제넥신에 지급한다. 유한양행은 1년 새 4건의 기술수출 계약을 성사시키며 되돌려 주지 않아도 되는 계약금 1억 달러 이상을 확보했다. 지난해 영업이익(501억원)보다 2배 이상 큰 규모다. 심현희 기자 macduck@seoul.co.kr

유한양행이 1조원이 넘는 신약 기술수출을 해내는 ‘잭팟’을 터뜨렸다. 유한양행은 베링거인겔하임에 비알코올성 지방간염(Nonalcoholic steatohepatitis, NASH) 치료제 기술이전 계약을 체결했다고 1일 공시했다. 만성 진행성 질환인 비알코올성 지방간염은 술을 전혀 마시지 않거나 아주 적게 마시는데도 간에 5% 이상의 지방이 쌓이는 ‘비알코올성 지방간’이 악화해 간 손상, 섬유화 등을 유발하는 간세포 손상이 진행되는 단계를 말한다. 현재 최종 허가 문턱을 넘은 약이 없어 치료 방법이 매우 제한적이라고 알려져 있다. 계약에 따라 유한양행과 베링거인겔하임은 내장에서 생성되는 호르몬인 GLP-1과 FGF21 등 두 가지에 결합해 효과를 내는 이중작용제(dual agonist) NASH 혁신 신약을 공동 개발한다. 이 후보물질은 유한양행이 자체 개발하고, 이 과정에서 바이오 기업 제넥신의 항체융합 단백질 플랫폼 기술 ‘하이브리드 FC’(Hybrid FC, Hy Fc)를 접목한 융합단백질이다. 전임상 연구에서 지방간염 해소 및 항섬유화 효과를 내 간세포 손상을 막고 간 염증을 감소시키는 것으로 나타났다. 이번 계약의 총 기술수출 규모는 8억 7000만 달러(약 1조 53억원)다. 유한양행은 반환 의무가 없는 계약금으로 4000만 달러를 수령하고, 개발과 허가 및 매출에 따른 단계별 기술료 8억 3000만 달러를 추가로 수령할 수 있다. 향후 순매출액에 따른 경상 기술료도 수령할 예정이다. 이와 함께 유한양행은 총 기술수출액의 5%를 제넥신에 지급할 예정이다. 후보물질 개발 과정에서 제넥신의 플랫폼 기술이 활용된 데 따른 것이다.베링거인겔하임 경영이사회 혁신사업 담당 이사인 미헬 페레(Michel Pairet) 박사는 “이번 협력을 바탕으로 베링거인겔하임은 NASH 환자를 위한 차세대 치료 방법에 한 단계 더 가까워지게 됐다”고 말했다. 현재 베링거인겔하임은 NASH의 특징 하나만을 표적 하는 방법으로는 중증 환자에게 효과를 내기가 어렵다고 판단하고 있다. 이에 따라 베링거인겔하임은 지방증, 염증 및 섬유증이라는 NASH의 3가지 요인을 모두 표적화하는 치료 방법 개발에 목표를 두고 유한양행과 협력할 예정이다. 이정희 유한양행 사장은 “NASH 환자에게 의미 있는 변화를 가져올 약품 개발에 베링거인겔하임의 기술이 적용될 수 있게 됐다”면서 “제넥신의 기술이 접목된 이 후보물질은 유한양행과 바이오 의약품 관련 타사와의 첫 번째 사업 협력이기도 하다”고 말했다. 유한양행이 기술수출 이전 타결 소식이 전해지자 주가도 덩달아 뛰고 있다. 이날 오전 9시 40분 현재 유한양행 주식은 25만 3000원으로 전날보다 3.48%포인트 올랐다. 강주리 기자 jurik@seoul.co.kr

미국의 과학자들이 인간 줄기세포를 이용한 쥐 실험에서 머리카락을 꾸준히 자연스럽게 자라게 하는 기술을 개발했다. 27일(현지시간) 미국 로스앤젤레스에서 열린 국제 줄기세포 연구학회(ISSCR)에서 미국 샌포드버넘프레비스(SBP)의학연구소 연구팀이 이 놀라운 기술을 발표해 메리트상을 받았다고 사이언스데일리와 텔레그래프 등 외신이 전했다. 보도에 따르면, 연구팀이 발표한 기술은 인간의 혈액 세포에서 추출한 인간유도만능줄기세포(hiPSC)로 만든 모유두 세포를 지지체(스캐폴드)를 사용해 쥐의 상피 세포와 결합한 뒤 쥐의 피부밑에 이식해 그 사이로 모발이 자라도록 한 것이다. 여기서 모유두 세포는 모발의 성장과 굵기 그리고 길이를 조절하는 모낭 속 세포다. 물론 이번 성과는 쥐 실험에서 나타난 것이지만, 앞으로 추가 연구를 통해 인간에게도 충분히 적용할 수 있어 기대감이 커지고 있다.이에 대해 연구를 이끈 알렉세이 테르스키흐 박사는 “hiPSC에서 유래한 모유두 세포의 무한한 원천을 이용한 덕분에 피부를 통해 성장하는 자연스러운 모발을 만드는 강력하고도 제어하기 쉬운 방법을 얻었다”면서 “이 기술은 세포에 기반을 둔 탈모 치료와 재생 의학 분야 발전에서도 중대한 돌파구가 될 것”이라고 말했다. 데르스키흐 박사는 2015년에도 생쥐의 피부밑에 줄기세포를 이식해 모발을 성공적으로 길러냈지만, 당시에는 성장을 전혀 제어하지 못했다. 하지만 이제 새롭게 개선한 기술 덕분에 모발을 얼마나 많이 그리고 어떤 방향으로 자라게 할지를 제어할 수 있다는 것이다. 특히 이 기술의 핵심 중 하나인 스캐폴드는 성형 수술에 쓰이는 녹는 실과 같은 성분을 가지고 3D 프린터로 만들기 때문에 이식 뒤 모낭이 제자리를 잡으면 녹아 없어진다. 이제 연구팀은 탈모 환자들을 대상으로 인간유도만능줄기세포에서 유래한 상피 세포와 모유두 세포를 결합하는 과정을 적용하기 위한 추가 연구를 진행할 계획이다. 이에 대해 연구에 의료 고문으로 참여했으며 ‘트리플 보드 의사’(3가지 전문의 자격증 보유)로 유명한 현지 성형외과 전문의 리처드 차푸 박사는 “모발 손실은 많은 사람의 삶에 커다란 영향을 준다”면서 “탈모로 고생하는 수백만 명의 삶을 개선할 수 있는 이 기술을 인간에게 적용할 수 있도록 발전시켜 나갈 것”이라고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

올해로 18회째를 맞는 ‘2019 한국 로레알-유네스코 여성과학자상’ 수상자로 이미옥(55) 서울대 약대 교수가 선정됐다. 로레알코리아와 유네스코한국위원회, 여생명과학기술포럼은 ‘제18회 한국 로레알-유네스코 여성과학자상’ 학술진흥상 수상자로 이 교수를 선정하고 신진 여성과학자에게 주어지는 펠로십 수상자로는 김필남(39), 이수현(37) 카이스트 바이오및뇌공학과 교수, 정현졍(37) 카이스트 생명과학과 및 나노과학기술대학원 교수, 진윤희(30) 연세대 생명공학과 연구교수를 선정하고 서울대 교수회관에서 시상식을 열었다고 28일 밝혔다. 학술진흥상 수상자에게는 상장과 함께 연구지원비 2000만원, 펠로십 수상자에게는 상패와 함께 연구지원비 500만원씩 수여됐다. 학술진흥상 수상자인 이미옥 교수는 지난 25년간 내분비생리, 약리 핵심조절인자인 호르몬 핵 수용체의 활성화 기전을 밝히고 대사질환의 발병 메커니즘을 규명하는데 전력해왔다. 그 과정에서 지방간을 포함한 대사질환 치료목적의 티오우레아 화합물에 대해 기술이전을 하기도 했다.펠로십 수상자인 김필남 교수는 생명체 내 기계공학적, 물리학적 힘, 구조물의 역할을 밝혀내는 새로운 개념의 융합학문 분야를 만들어내기 위한 시도를 지속적으로 해와 선도적 연구를 수행해온 공로를 인정받았다. 이수현 교수는 기억을 되살릴 때 나타나는 단백질 분해 현상이 기억 메커니즘에서 필수적이라는 점을 처음으로 밝혀내는 등 신경과학 발전에 기여해온 것을 높이 평가받았다. 정현정 교수는 나노소재로 질병을 진단하는 기술을 주도해왔으며 특히 항생제 내성을 갖는 슈퍼박테리아 감염을 신속하고 정확하게 진단할 수 있는 기술을 개발해왔다. 진윤희 교수는 약물전달 메커니즘을 바탕으로 한 치료용 세포를 제작하는 도전적 연구를 수행하고 있다는 점에서 높은 평가를 받아 이번에 수상자로 선정됐다. 한국 로레알-유네스코 여성과학자상은 2002년부터 한국 여성과학계의 진흥과 발전에 기여한 공로자를 포상하기 위해 유네스코한국위원회, 여성생명과학기술포럼과 공동으로 우수 여성과학자를 선정해 시상했다. 지금까지 총 74명의 수상자를 배출했으며 올해부터 펠로십 분야는 1명 더 추가한 4명을 선정했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

요단강을 건넜다가 다시 돌아온 기적의 사나이가 있다. 24일(현지시간) 미국 미시간주 디트로이트 지역 ABC방송은 임상적으로 사망했다가 기적처럼 다시 살아난 남성의 사연을 소개했다. 마이클 프루이트(20)는 지난 4월 30일 계부와 함께 일하던 건설 현장에서 사고를 당했다. 들고 있던 금속 사다리가 전선에 닿으면서 감전된 그는 병원 이송 도중 사망했다. 약 4분 만에 현장에 도착한 구급대원들이 응급실 도착 전까지 심폐소생술을 실시했지만 그의 심장은 여전히 멈춰 있었다. 치료를 담당한 의사 엔젤 츄들러는 “프루이트는 심정지 상태로 응급실에 도착했다. ‘활력 징후 없음’으로 임상적으로는 이미 사망한 뒤였다”고 밝혔다. 사망 선고가 내려져도 이상할 게 없었지만, 의료진은 포기하지 않고 심폐소생술을 계속했다. 츄들러 박사는 “우리는 이 젊은이를 살릴 수 있다고 의기투합했다. 눈을 감은 프루이트에게도 일어나라고 소리치며 제세동기로 압박했다”고 설명했다.그렇게 2분여가 흘렀을까. 프루이트의 심장이 다시 뛰기 시작했다. 심정지 20분 만이었다. 츄들러는 “모니터의 그래프가 움직이기 시작했다. 죽었던 남자가 다시 살아난 순간이었다”라고 밝혔다. 하지만 심장이 다시 뛰기 시작한 프루이트는 감전의 후유증으로 거세게 몸부림을 쳤다. 병원 관계자는 “마치 헐크 같았다. 난간을 움켜쥐고 엄청난 힘으로 침대를 흔들었다. 그를 진정시키는 데 의료진 전체가 투입됐다”고 말했다. 프루이트는 “감전 순간 미친 듯이 몸이 흔들리는 걸 느낄 수 있었다. 영화에서 보던 것과 비슷했다”고 사고 당시를 떠올렸다. 수천 볼트의 전압이 몸 밖으로 빠져나가면서 발가락이 타는 부상을 입긴 했지만, 그 외에 별다른 이상이 없었던 프루이트는 5일 후 퇴원했다. 전문가들은 프루이트의 소생이 기적이라고 말한다. 프루이트가 입원했던 미시간 파밍턴힐스의 버몬트 종합병원 측은 “심정지 5분 후면 산소 부족으로 뇌세포가 죽기 시작한다. 그러나 프루이트에게는 그 어떤 뇌 기능 상실도 찾아볼 수 없다. 즉각적이고 지속적인 심폐소생술의 중요성을 증명하는 것”이라고 밝혔다. 특히 감전 직후 목격자가 곧바로 프루이트에게 심폐소생술을 실시한 것이 주효했다고 병원 측은 설명했다.일반적으로 1000V 이상의 고전압에 의해 감전이 되면 즉각 심장부정맥과 호흡 정지, 경련 등이 일어난다. 특히 전류가 머리에서 발 끝을 향해 수직적으로 신체를 관통하거나, 한 손에서 다른 손으로 가슴을 수평적으로 통과하면 사망 가능성은 더욱 커진다. 예후도 좋지 않다. 장기 손상을 동반할 수 있으며 근육 괴사나 골수염, 신경마비 등의 증상이 발생해 장기간의 치료가 요구되는 경우도 있다. 억세게 운 좋은 사나이 프루이트는 그러나 발가락 부상 외에 다른 큰 부상도 없을뿐더러 죽었다가 다시 살아나 일터로 돌아갔다. 그는 방송에서 “살아있다는 사실만으로도 그저 감사할 뿐”이라며 새로운 삶에 대한 의지를 드러냈다. 사진=WXYZ-TV 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

국내 연구진이 세포 활성신호를 변화시켜 일산화질소를 마음대로 조절할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 대구경북과학기술원(DGIST) 신물질과학전공 조재흥, 서대하 교수팀은 세포 내에서 안정적인 복합체를 개발하고 이를 이용해 일산화질소의 세포내 신호전달 경로를 변화시키는데 성공했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘안게반테 케미’ 최신호(13일자)에 실렸다. 일산화질소는 체내에서 세포의 생화학적 정보가 전달될 수 있도록 돕는 물질로 혈관확장, 면역시스템 조절, 신경물질 전달 등을 통해 세포활동을 조절한다. 문제는 일산화질소가 세포로 전달되는 과정에 대해 명확히 밝혀지지 않아 일산화질소의 이동을 조절하거나 통제할 수 없다. 연구팀은 생체 내에 있는 철(Fe)과 비슷한 물질로 세포독성이 없는 코발트를 일산화질소와 결합시킨 코발드-나이트로실 복합체를 만들었다. 이 복합체를 몸 속에 주입한 뒤 외부에서 빛을 쪼이면 원하는 장소로 이동시킨 뒤 일산화질소를 분리시킬 수 있다는 사실을 확인했다. 특히 세포 내외 여러 경로마다 일산화질소가 전달되는 속도도 달라진다는 것을 확인했다. 연구팀은 이번 발견으로 일산화질소 전달속도 차이에 따라 원하는 화학반응을 원하는 시간에 특정 세포에서 일어나게 하는 프로드러그(Prodrug) 개발에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다. 조재흥 DGIST 교수는 “이번 연구는 세포 안에서 안정적이고 세포독성이 없으며 빛을 이용해 일산화질소 공급을 조절할 수 있는 물질을 개발했다는데 의미가 크다”라며 “이번 연구를 바탕으로 혈관확장과 관련된 심혈관질환 치료제와 뇌신경 가소성을 늘릴 수 있는 물질을 개발할 예정”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

종근당이 ‘혁신 신약’을 무기로 글로벌 시장 진출 준비에 한창이다. 베이스캠프는 생산기지를 구축한 인도네시아다. 종근당은 지난해 인도네시아 현지에 항암제 공장을 준공하고 9월부터 인도네시아 정부로부터 GMP(의약품제조품질관리기준) 승인을 받았다. 현재 생산 제품에 대한 허가를 받고자 시험생산 중이며, 허가가 떨어지면 올해 하반기부터 본격적인 상업생산에 돌입할 예정이다. 인도네시아를 교두보로 선택한 이유는 이 나라가 2억 5000만명에 달하는 세계 3위 인구 대국이기 때문이다. 인도네시아 제약 시장 규모는 지난해 기준 약 7조 9000억원에 달한다. 이번에 준공된 공장은 EU(유럽연합)의 GMP 수준을 갖춘 항암제 공장으로 벨록사주, 젬탄주, 베로탁셀주 등 종근당의 주요 항암제를 생산해 현지에 공급하게 된다. 종근당은 5년 내에 인도네시아 항암제 시장 점유율 30%를 달성한 뒤 이를 발판으로 아세안 10개국을 비롯해 중동, 북아프리카, 유럽 시장까지 진출할 계획이다. 종근당이 해외 시장을 공략할 ‘혁신 신약’으로는 자가면역질환 치료제인 ‘CKD-506’이 가장 먼저 꼽힌다. CKD-506은 염증을 감소시키고, 면역을 조절하는 T세포의 기능을 강화해 면역 항상성을 유지하는 치료제다. 헌팅턴 질환 치료제 ‘CKD-504’는 미국에서 임상 1상을 진행하고 있다. 종근당의 첫 번째 바이오 의약품인 ‘네스벨’은 올해 일본 정부의 품목허가를 기다리고 있다. 종근당은 또 바이오 신약인 ‘CKD-702’ 개발에도 도전하고 있다. CKD-702는 암세포 증식 신호를 차단하고 수용체의 수를 감소시켜 암을 치료하는 새로운 기전의 신약이다. 이영준 기자 the@seoul.co.kr

유전자치료제 인보사케이주(인보사)를 허위자료로 허가받은 혐의로 고발된 이웅열 전 코오롱그룹 회장이 출국금지됐다. 16일 검찰 등에 따르면 서울중앙지검 형사2부(부장 권순정)는 최근 이 전 회장에 대해 출국금지 명령을 내렸다. 지난달 한 시민단체는 이 전 회장, 손문기 전 식약처장, 이의경 현 식약처장을 위계에 의한 업무방해와 직권남용권리행사방해 혐의로 검찰에 고발했다. 또 다른 시민단체가 이우석 코오롱생명과학 대표를 약사법 위반 혐의로, 이 식약처장을 직무유기 혐의로 고발한 사건도 있다. 노문종 코오롱티슈진 대표도 사기 혐의로 고발됐다. 인보사는 수술하지 않고 손상된 연골을 다시 자라게 하는 치료제로 식약처 허가를 받았지만 종양 유발 가능성이 있어 지난달 28일 허가가 취소됐다. 주요 성분 가운데 세포 1개가 ‘신장세포’로, 허가를 받았던 ‘연골세포’와는 다른 것으로 확인됐다. 이후 식약처는 이우석 대표와 코오롱생명과학을 약사법 위반 혐의로 고발했다. 검찰은 지난 3일 코오롱생명과학 본사와 미국 자회사인 코오롱티슈진 한국지사를, 다음날에는 식약처를 압수수색한 뒤 압수물 분석을 진행 중이다. 식약처 관계자들도 불러 고발인 조사를 마쳤다. 이 전 회장은 관련자 조사를 마친 뒤 소환할 것으로 보인다. 검찰은 이달 초 약대 출신 등 검사 2명을 파견받아 총 5명으로 인보사 수사팀을 증원했다. 검찰은 코오롱생명과학이 식약처에 허가를 신청했을 당시 인보사 주요 성분이 다르다는 점을 알고 있었는지, 이를 은폐했는지를 규명하는 데 수사력을 집중할 방침이다. 이민영 기자 min@seoul.co.kr

지난해 11월 말 허젠쿠이 중국 남방과기대 교수가 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 후천성면역결핍증(AIDS)에 걸리지 않도록 유전자 편집을 한 쌍둥이 아기가 태어나게 했다고 발표해 전 세계 과학계가 발칵 뒤집혔다. 이후 중국 과학계 내에서도 비판과 자성의 목소리가 터져나오는 한편 생명과학계에서는 인간의 존엄성을 침해하지 않는 연구 지침을 마련하기 위한 모임을 갖는 등 움직임이 있었다.유전자 편집 기술 연구가 위축되는 것 아니냐는 우려도 있었지만 유전자 가위를 이용한 난치병 치료와 유전자 가위 기술의 정확도를 높이기 위한 연구는 꾸준히 이어지고 있다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 13일자에는 생명과학자들의 주목할만한 연구 두 편이 한꺼번에 실렸다. 우선 중국과학원 선전고등기술연구원, 중산대, 남중국농업대, 미국 매사추세츠공과대(MIT), 매사추세츠종합병원, 하버드-MIT 브로드연구소 등 공동연구팀은 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 마카크 원숭이의 ‘Shank3’(섕크3) 유전자를 편집해 사람에게 나타나는 자폐증과 다른 신경발달장애와 관련된 증상을 그대로 재현하는데 성공했다. 자폐스펙트럼 장애는 소아 1000명당 1명꼴로 나타나는 발달장애로 타인과 상호관계가 형성되지 않고 정서적 유대감을 형성하기 어려운 것이 특징이다. 많은 연구자들이 자폐증을 치료할 수 있는 약물 개발에 나서고 있지만 모두 실패해 현재는 행동·심리 치료법이 유일하다. 자폐증 치료약물 개발에 나선 연구자들은 생쥐를 이용해 전임상실험을 했지만 생쥐와 사람의 신경학적 구조의 차이 때문에 치료제 개발로 이어지지 않았다. 이런 문제를 극복하고자 연구팀은 영장류를 이용해 치료제 개발의 단초를 마련하려고 시도했다.섕크3 유전자는 뇌의 선조체라는 부분에 위치해 있다. 선조체는 습관적 행동, 계획, 관계형성은 물론 자전거를 타거나 수영하는 법 같은 신체 기억을 형성하는데 도움을 주는 영역이다. 연구팀은 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 섕크3 유전자에 변이를 일으킨 마카크 원숭이 배아를 착상시킨 뒤 섕크3 유전자 변이를 가진 마카크 원숭이를 태어나게 했다. 이렇게 태어난 마카크 원숭이는 자폐스펙트럼 장애를 가진 사람과 같이 강박적이고 반복적인 행동을 했고 다른 원숭이들과 상호작용이 적게 나타나는 것을 관찰됐다. 연구팀은 이들 마카크 원숭이의 뇌를 자기공명영상(MRI)으로 촬영한 결과 뇌 신경세포와 선조체 등에서 기능적 연결성이 감소되는 등 자폐스펙트럼 장애를 가진 사람의 뇌 활동 패턴과 일치하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 자폐증 치료 후보 물질들을 투여해 약물 치료가 자폐스펙트럼 장애에 미치는 영향을 추가 연구할 계획이라고 밝혔다. 저후이후이 중국 선전고등기술연구원 교수는 “생물학 분야에서 생쥐 모델은 여전히 중요하지만 자폐증과 같은 신경장애 분야에서는 영장류를 이용한 실험모델이 더 효과적이라고 생각한다”며 “이번 연구는 자폐증의 신경생물학적 메커니즘에 대한 명확한 이해와 함께 효과적인 치료제나 유전자 치료법을 찾는데 도움이 될 것”이라고 말했다. 한편 미국 컬럼비아대 생화학·생물물리학과, 약리학과 공동연구팀은 크리스퍼-캐스 유전자 가위의 정확도를 높이고 오류 가능성을 낮출 수 있는 ‘인터그레이트(INTEGRATE)’라는 방법을 개발해 ‘네이처’ 13일자에 발표했다. 기존의 크리스퍼 유전자 가위는 가이드RNA가 원하는 유전자(DNA) 지점까지 찾아간 뒤 절단효소로 목표지점을 정확하게 잘라낸 뒤 이어붙이거나 새로운 유전자를 삽입하는 방식으로 유전자를 편집한다. 문제는 ‘잘라내고 이어붙이고 삽입하는’ 과정에서 오류가 발생할 가능성이 적지 않다는 것이다. 이 때문에 연구팀은 콜레라균에서 발견한 ‘점핑 유전자’를 이용해 가이드RNA가 원하는 위치까지 새로운 DNA를 끌고간 다음 바꾸고자 하는 DNA에 덮어씌우는 방식으로 유전자를 편집하는 ‘크리스퍼 유전자 접착제’ 기술이라고 설명하고 있다. 이 방식은 오류 발생 가능성을 기존 방식보다 획기적으로 낮춤으로써 유전자 치료나 작물 재배에 곧바로 적용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

비록 우리는 인지하지 못하지만, 세상은 각종 방사선으로 가득 차 있다. 천연 방사능 물질 및 자연적으로 존재하는 방사선 때문에 누구도 피폭량이 0이 될 수 없기 때문이다. 물론 소량의 자연 방사능은 큰 문제가 되지 않는다. 문제는 인체가 감당할 수 있는 것보다 훨씬 많은 양의 방사선에 피폭되는 경우다. 예를 들어 대규모 방사선 누출 사고나 방사선 항암 치료를 받는 경우 본인도 원치 않게 고용량의 방사능에 노출된다. 전자는 매우 드문 일이지만, 후자는 드물지 않은 데다 앞으로 누구도 안 겪을 것이라고 장담할 수 없는 일이다. 물론 환자의 상태와 병변을 고려해 적절한 보호 조치가 취해지지만, 방사선 피폭에 따른 합병증 가능성은 항상 존재한다. 스페인 국립 중앙 암 연구소(Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas)는 이 문제의 해결책을 찾기 위해 URI(unconventional prefoldin RPB5 interactor)라는 물질을 연구했다. 많은 양의 방사선 피폭을 받는 경우 세포 분열 속도가 빠른 장 점막 세포는 심한 손상을 입게 된다. 위장관 증후군(gastrointestinal syndrome)은 방사선 피폭의 대표적인 합병증이다. 그런데 과거 연구에서 URI 농도가 높은 경우 손상이 덜하다는 보고가 있었다. 연구팀은 유전자를 조작한 쥐를 이용해 URI가 높게 발현된 그룹과 정상 대조군, 그리고 아예 URI가 없는 동물 모델을 만들고 방사선에 견디는 능력을 실제로 검증했다. 연구 결과 예상대로 URI가 높게 발현된 쥐는 고용량 방사선 피폭에서 모두 살아남았다. 하지만 정상 대조군과 URI가 없는 쥐는 각각 70%와 100%의 사망률을 보였다. 연구팀은 추가 연구를 통해 암 유전자인 c-MYC이 이 과정에 연관되어 있음을 알아냈다. 보통 세포는 분열할 때 방사선에 가장 취약한데, URI가 세포 분열을 촉진하는 c-MYC의 역할을 막아 방사선에 대한 내성을 높이는 것이다. 연구팀은 이 물질을 응용해 항암 방사선 치료에서 환자의 부작용을 줄이고 더 강한 방사선 치료에도 견딜 수 있게 되기를 희망하고 있다. 물론 예기치 않은 방사성 물질 누출 사고에서 많은 인명을 구할 수 있을지도 모른다. 우리가 방사능과 함께 살아가야 한다면 여기에 대한 효과적인 대비책 역시 필요할 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

최근 문제가 된 코오롱생명과학의 ‘인보사케이주’와 같은 세포·유전자치료제를 허가받으려면 앞으로 유전학적 계통분석(STR) 결과를 반드시 제출해야 한다. 식품의약품안전처는 세포·유전자치료제의 허가 신청 시 제약사가 STR 결과를 의무적으로 제출하도록 하는 ‘생물학적제제 등의 품목허가.심사규정’ 일부개정고시(안)을 행정예고 한다고 7일 밝혔다. STR은 DNA를 비교·분석해 같은 계통의 세포임을 확인하는 검사다. 이 검사로 인보사의 주요 성분이 연골세포가 아닌 신장세포임이 확인됐다. 식약처는 “최근 유전자치료제의 주성분 세포가 허가사항과 다른 것으로 확인됨에 따라 최초 제품 개발 당시와 최종 생산 제품의 일관성을 확인하기 위해 추진하는 것”이라고 설명했다 식약처는 이번 개정안이 세포·유전자치료제의 안전성 확보에 기여해 국제 경쟁력을 높이는 계기가 될 것으로 기대했다. 이현정 기자 hjlee@seoul.co.kr

‘퀸’의 리더 프레디 머큐리, 영화 ‘사이코’의 주연 앤서니 퍼킨스, 1950~60년대 대표적인 미남 배우 록 허드슨은 모두 후천선면역결핍증(에이즈)으로 인한 후유증으로 사망했다. 1980년대에는 ‘20세기 흑사병’으로 알려지면서 치료가 불가능한 질병으로 알려졌지만 최근 과학기술과 의학의 발달로 다양한 치료방법이 등장하면서 관리 가능한 질병이 되가고 있으며 미국 농구선수 매직 존슨처럼 실제로 완치된 사람들까지 나오고 있는 상황이다. 그렇지만 질병을 사전에 차단하고 예방할 수 있는 백신은 아직까지 나오고 있지 않다. 이런 가운데 네덜란드 암스테르담대 감염·면역연구소, 바이오메디컬 영장류연구센터(BPRC), 서울대 약대, 미국 스크립스연구소 통합구조·계산생물학과, 듀크대병원 외과, 영국 옥스포드대 생화학과, 임페리얼칼리지런던 의대, 이탈리아 IRCCS 산라파엘과학연구소, 스페인 카를로스3세 왕립보건연구소 공동연구팀은 에이즈를 유발시키는 인간면역결핍바이러스(HIV) 단백질의 대표적인 구조를 설계하는데 성공해 치료용 항체를 유도해 낼 수 있게 됨으로써 백신 개발 가능성을 높이게 됐다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호(5월 30일자)에 실렸다. 에이즈 치료 항체 개발이 어려운 이유는 HIV 단백질이 지속적으로 다양하게 변이된다는 점 때문이다. HIV의 외부 단백질이 사람의 면역세포에 결합해 침투하는 과정을 저해하는 치료법이 제시되기도 했지만 역시 변이가 잦아 치료제나 백신 개발로 이어지지는 못했다. 연구팀은 2017년까지 알려진 6000여개 이상의 HIV 외피 단백질의 변이를 모두 분석해 외피 단백질을 대표하도록 설계된 단백질 ‘ConM’(콘엠)을 설계하고 단백질 3차원 구조를 밝혀냈다.콘엠 단백질을 백신으로 사용할 경우는 변이가 잦은 HIV 외피 단백질을 광범위하게 중화시킬 수 있는 항체를 유도할 가능성이 큰 것으로 연구팀은 생각했다. 실제로 연구팀은 이번에 설계한 콘엠 단백질을 토끼와 짧은꼬리원숭이에 주입해 에이즈 치료 항체를 유도하는데 성공함으로써 백신 개발 가능성을 규명하기도 했다. 교신저자로 참여한 서울대 약대 한병우 교수는 “이번 연구는 인간 면역세포 침투에 있어서 가장 중요한 역할을 하는 HIV 외피 단백질을 백신으로 개발함으로써 다양한 변이 외피 단백질들을 중화시킬 수 있는 항체를 유도할 수 있게 해줄 것”이라며 “이번에 개발한 방법론은 에이즈처럼 변이가 심해 치료법 개발이 쉽지 않은 독감 바이러스, 에볼라 바이러스, C형 간염 바이러스 단백질에도 적용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

코오롱생명과학이 원료 성분에 관한 자료를 허위로 제출해 골관절염 유전자 치료제 ‘인보사케이주’(이하 인보사) 허가를 받았다는 의혹과 관련해 검찰이 식품의약품안전처(이하 식약처)를 압수수색 했다. 서울중앙지검 형사2부(권순정 부장검사)는 4일 인보사를 승인한 식품의약품안전처를 압수수색 했다. 검찰은 이날 충북 오송에 있는 식약처 청사에서 코오롱생명과학에 인보사 품목 허가를 내줄 당시 제출된 자료와 컴퓨터 하드디스크 등을 압수했다. 인보사는 사람 연골에서 추출한 ‘연골세포’(1액)와 ‘형질 전환 세포’(2액)를 섞어 관절강 내 주사하는 세포 유전자 치료제다. 지난 2017년 7월 국내 판매를 허가받았다. 그러나 최근 2액이 종양을 유발할 가능성이 있는 ‘태아의 신장에서 유래한 세포’로 확인돼 논란이 일었다. 검찰은 전날에도 코오롱생명과학과 미국 자회사인 코오롱티슈진 한국지점, 이우석 코오롱생명과학 대표의 주거지 등을 압수수색 해 인보사 연구 개발 관련 자료를 확보했다. 검찰은 이틀간 압수한 증거물을 분석해 코오롱생명과학이 식약처에 허위 자료를 제출하지 않았는지, 또 인보사 허가 결정 과정에 석연치 않은 부분이 있는지 확인할 방침이다. 앞서 식약처는 자체적으로 시험검사·현장조사 및 미국 현지실사 등을 실시했다. 이를 토대로 코오롱생명과학이 허가 당시 허위 자료를 제출했으며 이 사실을 인지하고도 은폐한 정황을 발견했다고 밝혔다. 이에 식약처는 지난달 28일 인보사의 품목허가를 취소하고, 30일 코오롱생명과학을 약사법 위반으로 고발했다. 식약처 또한 직무유기 혐의로 시민단체에 의해 검찰에 고발된 상태다. 일각에서는 인보사 허가가 식약처장이 아닌 식품의약품안전평가원 바이오생약심사부장의 전결로 처리된 점을 들어 특혜 의혹을 제기했다. 이에 대해 식약처 관계자는 “신약 허가는 원래 부장 전결 사항”이라고 해명했다. 한편 인보사를 투약한 환자 244명은 코오롱생명과학을 상대로 손해배상 공동소송을 서울중앙지법에 제기했다. 1회당 소요된 주사 비용만 700만원에 달한다. 여기에 위자료를 더한 공동소송 청구 액수는 약 25억원에 이른다. 검찰은 우선 압수물 분석을 마친 후 코오롱 측 연구개발진과 허가 결정에 관여한 식약처 관계자들을 차례로 불러 관련 의혹을 풀어갈 방침이다. 곽혜진 기자 demian@seoul.co.kr

미국의 과학자들이 새로운 연구를 통해 젊은 쥐의 혈액 속에서 뇌의 노화 과정을 되돌리는 두 가지 성분을 확인했다고 밝혔다. 뉴사이언티스트 등 외신에 따르면, 미국 스탠퍼드대 분자·세포생리학 연구진이 연구에서 생후 12~15개월 된 나이 든 쥐에게 생후 2주 된 젊은 쥐의 혈액을 주입하면 뇌의 기억력과 학습능력 등이 감퇴하는 노화 증상을 되돌릴 수 있다는 것을 발견했다. 이는 젊은 쥐의 혈액 속에 있는 두 단백질이 나이 든 쥐의 뇌 신경세포인 ‘뉴런’의 성장을 촉진하고 이들 뉴런 사이의 신경 연결인 ‘시냅스’ 수를 늘린 것이라고 연구진은 설명했다. 또 연구진은 두 단백질을 실험실에서 배양한 사람의 뉴런에도 작용하는지 검사했으며 배양된 뉴런의 성장을 촉진하고 시냅스 수를 늘리는 데 도움을 주는 등 비슷한 효과를 확인했다. 이런 결과는 앞으로 회춘 묘약뿐만 아니라 노화로 인해 발생하는 치매의 영향을 되돌리는 치료 방법을 개발하는 데도 도움이 되리라는 희망을 불러일으킨다. 연구진에 따르면, 회춘 효과가 있는 두 가지 핵심 단백질은 ‘트롬보스폰딘-4’(THBS4)와 ‘SPARC 유사 단백질 1’(SPARCL1)으로 확인됐다.미국 국립과학원회보(PNAS) 3일자에 실린 이번 연구논문에서 연구진은 두 화합물이 시냅스 수를 늘린다고 썼다. 건강한 뇌에서는 새로운 시냅스의 생성과 오래된 시냅스의 손실이 균형을 이루지만, 이런 과정은 나이가 들수록 느려져 알츠하이머병과 같은 치매를 일으키는 것으로 알려졌다. 시냅스의 손실이 무언가를 기억하기 어렵게 만들기 때문이다. 연구논문 주저자인 캐스린 간 박사후연구원과 공동저자인 토마스 쥐트호프 박사는 “우리는 젊은 쥐의 피가 시냅스 형성을 촉진하기 위해 뉴런에 직접 작용하는 요인을 강화하는지에 의문을 가졌다. 우리는 젊지만 늙지 않은 쥐의 혈청이 배양된 뉴런 사이에 시냅스 형성을 실제로 직접 촉진하는 것을 보여줬으며 어린 쥐의 혈액에서 ‘트롬보스폰딘-4’와 ‘SPARC 유사 단백질 1’이라는 두 요인의 강화와 그 효과를 확인했다”고 작성했다. 이어 “따라서 우리의 실험은 젊은 피가 뉴런 사이의 시냅스 연결을 직접적으로 촉진하는 여러 요인에서 풍부하다는 것을 보여준다”고 덧붙였다. 이렇듯 연구진은 연구를 통해 두 가지 핵심 물질을 확인할 수 있었지만, 이들 물질이 어떻게 회춘 효과를 일으키는지는 아직 정확히 알 수 없다면서 두 물질이 살아있는 사람들에게 효과가 있다는 것을 보여주기 전에 많은 추가 연구가 필요하다고 지적했다. 예를 들어 그중 하나는 두 단백질이 사람의 혈액뇌관문(BBB)을 통과해 뇌에 직접 도달할 수 있는지는 아직 확인되지 않았다는 것이다. 혈액과 뇌 조직 사이에 존재하는 혈액뇌관문은 혈액 속 큰 분자를 걸러내는 역할을 하는 것으로 알려졌다. 하지만 노화를 막거나 되돌리는 화합물에 관한 연구는 이뿐만이 아니다. 잠재적으로 가능성 있는 또 다른 물질로는 사람의 제대혈 세포가 있다. 이 세포에서 발견된 ‘TIMP 1’으로 불리는 한 화합물은 연구에서 회춘 효과가 있는 것으로 나타났다. 과학자들에게 높은 기대를 갖게 하는 또 다른 화합물들 중에는 근육의 성장을 촉진하는 ‘GDF11’과 기억을 형성하는 뇌의 일부분인 해마에서 세포 성장에 영향을 주는 성선자극호르몬분비호르몬(생식샘자극호르몬분비호르몬·GnRH)도 있는 것으로 알려졌다. 사진=123rf(위), PNAS 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 체내 일산화질소를 없애 류머티스 관절염을 치료하는 방법이 개발됐다. 포스텍 화학과 연구팀은 체내 일산화질소만을 잡아내는 류머티스 관절염 치료제를 개발했다고 4일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 최신호에 실렸다. 일산화질소는 체내에서 국부적 조절인자나 신경전달물질로 작용한다. 혈중 산소농도가 떨어지면 혈관 벽 내피세포는 일산화질소를 만들어 내 근육을 이완시켜 혈관을 확장시킴으로써 산소가 원활하게 공급될 수 있도록 만들어 준다. 당초 심혈관 치료제로 개발됐다가 발기부전 치료제로 쓰이고 있는 비아그라의 경우는 체내 일산화질소 분해를 지연시켜 혈관 확장이 유지되도록 하기도 한다. 체내 일산화질소는 발생한지 몇 초 지나지 않아 금새 분해되지만 과다하게 생성되거나 분해되지 않을 경우 루푸스나 크론병, 류머티스 관절염 같은 염증성 질환을 유발시킨다. 연구팀은 2017년에도 일산화질소에 반응하는 매크로 하이드로젤을 개발한 바 있다. 이번에 연구팀은 아크릴아마이드와 일산화질소 가교제를 중합시킨 나노 하이드로젤을 만들었다. 이번에 개발한 나노 하이드로젤은 일산화질소를 직접 포집할 수 있다는 장점이 있다. 기존에 나온 일산화질소 억제 물질들은 유전자나 생체 효소에 직접 영향을 미치기 때문에 인슐린 저항성, 심혈관 이상 같은 부작용이 나타는 경우가 많았다. 연구팀은 류머티스 관절염을 유발시킨 생쥐를 대상으로 실험한 결과 현재 염증 억제제로 사용되고 있는 ‘덱사메타손’과 비교해서도 류머티스 관절염을 더 효과적으로 억제할 수 있다는 사실을 확인했다. 김원종 포스텍 화학과 교수는 “이번에 개발한 나노젤은 생체 내 일산화질소를 직접 포집한다는 차원에서 류머티스 관절염을 효과적으로 치료하고 기존 약제의 부작용을 줄인다”라며 “특히 류머티스 관절염 이외의 염증성 질환에도 광범위하게 적용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

유전적 장애 중 낭포성 섬유증이라는 것이 있다. 점액 분비선의 이상으로 기도와 기관지 폐색을 일으키는 낭포성 섬유증을 앓고 있는 아이들은 기계를 통해 주기적으로 공기가 주입돼 부피가 늘었다 줄었다 하는 조끼를 20분 정도 입고 있어야 한다. 이 기계가 주변에 없다면 엎드리도록 한 다음 등을 두드려주어야 한다. 그러면 폐 안에 있는 걸쭉한 점액이 풀어지고 몸을 앞으로 크게 숙이면 입 밖으로 점액을 내뱉을 수 있어 꽤 오랫동안 폐에 이상이 없게 느껴진다.낭포성 섬유증이라는 유전적 장애는 7번 염색체에 위치하는 ‘CFTR’이라는 유전자에 생긴 변이가 원인이다. 이 변이 유전자는 열성이어서 양친 모두로부터 이 유전자들을 물려받아야 증세가 나타나게 된다. 원인 유전자 하나만 보유해 정상적인 삶을 사는 사람들을 보인자라고 하는데 양친이 보인자인 경우에 태어나는 아이는 4명 중 1명꼴로 낭포성 섬유증 장애가 발생한다. CFTR 유전자는 세포막에서 염소 이온의 수송을 담당하는 단백질을 만드는 정보를 가지고 있다. 이 유전자에 변이가 생기면 정상적인 염소 이온의 수송이 이루어지지 않게 된다. 그 결과 염류의 균형이 깨지고 폐 점액의 점성이 높아진다. 낭포성 섬유증을 앓는 사람의 땀은 매우 짜고 점액에 점성이 높아 세균 감염이 잘 일어나게 되면서 폐 기능이 손상되기 쉽다. 음식물을 분해하고 흡수하는 췌장 소화 효소의 분비가 방해돼 영양분 흡수가 잘 안 되고 장폐색이 일어나기도 한다. 예전에는 이 장애를 지닌 아이들은 5살을 넘기기 어려웠지만 지금은 여러 항생제가 개발되어 40대 초반까지 비교적 건강하게 살 수 있다. 그러나 아직까지 완전히 이 병을 고칠 수 있는 약이나 방법은 없다. 최근에는 바이러스를 변형시켜 정상 유전자를 몸에 주입하려는 유전자 치료법 등이 활발하게 연구되고 있는 중이다. 낭포성 섬유증은 세포막 단백질이 얼마나 중요한지를 보여주는 대표적인 사례다. 얇디얇은 세포막 단백질은 의외로 많은 일을 한다. 대중 앞에 서면 특히 심하게 불안감을 느끼는 사람들이 있는데, 이는 심장 세포막 단백질에 아드레날린이 결합하기 때문이다. 그래서 이들이 아드레날린 결합을 억제하는 베타 차단제를 복용하면 증세는 크게 호전된다. 면역 세포에서도 마찬가지로 세포막 단백질은 중요한 작용을 한다. 간이나 피부 등을 이식할 때 면역 세포의 세포막 단백질은 외부 분자를 인식하여 거부 반응을 일으키는 데 관여한다. 에이즈 원인 바이러스인 HIV는 혈액이나 체액에 있는 일종의 백혈구 세포막의 특정 단백질과 직접 결합하지 않으면 전염되지 않는다. HIV 보균자와 악수나 포옹을 하거나 술잔을 돌려도 전염이 일어나지 않는 이유이다. 전체 세포 두께의 100분의1에서 1000분의1 정도밖에 안 되는 세포막이 이렇듯 여러 가지 중요한 일을 수행한다. 요즘 언론 매체에 오르내리는 사람들은 모두 이 사회에서 꽤나 비중이 큰 사람들이다. 이들이 잘하고 있다는 소식은 거의 들어보지 못해 과연 세상이 어떻게 될까 걱정이 앞서기도 한다. 그래서 오히려 우리 주변에 미약한 비중을 차지하는 민초들을 돌아보게 된다. 이들 하나하나가 각각의 세포막 단백질처럼 각자 할 일을 묵묵히 하고 있는 덕분에 이 세상이 그나마 유지되는 것 같기도 하다.

겨자나 고추냉이를 많이 먹어도 고통을 전혀 느끼지 않는 동물이 처음 확인됐다. 미국 뉴욕타임스 등 외신에 따르면, 남아프리카공화국에서 서식하는 하이펠트 두더지쥐가 이런 특징을 지닌 것으로 확인됐다. 겨자나 고추냉이를 한꺼번에 많이 먹어봤다면 콧속과 두피 전체에 스치는 고통을 느껴봤을 것이다. 이는 세포 내 단백질을 적극적으로 손상하는 이소싸이오사이안산알릴(AITC)이라는 이름의 화학 화합물에서 비롯한다. 연구를 이끈 독일 막스델브뤼크 분자의학센터의 게리 레빈 박사는 “실제로 당신이 보는 모든 동물이 AITC를 피할 것”이라고 말했다. 세계적 학술지 ‘사이언스’ 5월 30일자에 실린 이 연구 논문에서 레빈 박사와 동료들은 하이펠트 두더지쥐가 이 물질에 완벽하게 영향을 받지 않는 것을 보여준다.사실 연구진은 겨자나 고추냉이를 잘 먹는 동물을 찾기 위해 연구를 진행한 것이 아니다. 약 10년 전, 레빈 박사와 동료들은 아프리카에 서식하며 죽을 때까지 늙지 않는 것으로 유명한 신비한 설치류 벌거숭이두더지쥐가 산성이 강한 고농도의 이산화탄소나 고추의 매운맛을 내는 성분인 캡사이신에 노출됐을 때 고통을 전혀 느끼지 않는다는 것을 발견했다. 어떤 성분에 대해 고통을 느끼지 않는다는 점은 통증 완화 및 치료 연구에 도움이 될 가능성이 있다. 따라서 연구진은 이 쥐를 포함한 근연종 9종을 대상으로 고농도의 이산화탄소에 노출된 것과 유사한 반응을 일으키는 산과 캡사이신 그리고 AITC에 노출됐을 때 어떻게 반응하는지를 살폈고, 하이펠트 두더지쥐가 AITC에 전혀 반응하지 않는 것을 발견했다. 연구진은 또 이 쥐를 대상으로 AITC 투여량을 점차 늘렸지만 이 쥐는 그래도 반응하지 않았다. 이후 연구진은 하이펠트 두더지쥐가 왜 AITC에 반응을 보이지 않는지를 살피기 위해 근연종 9종 모두를 대상으로 고통 신호와 관련한 뉴런(뇌 신경세포)을 비교 분석했다. 그 결과, 하이펠트 두더지쥐들의 뉴런은 NALCN으로 불리는 일종의 이온 채널로 독특하게 얽혀있는 것으로 나타났다. 이 채널은 그야말로 누설돼 있어 신경세포를 흥분하게 하는 것을 더 어렵게 만든다고 레빈 박사는 설명했다. 또한 연구진은 하이펠트 두더지쥐들에게 이런 채널을 차단하는 약물을 투여했다. 그러고나서 AITC를 투여하자 이들 쥐는 고통스러워하는 반응을 보였다. 하루쯤 지나 약효가 다 떨어지자 이들 쥐는 다시 아무런 반응을 보이지 않았다. 이는 연구진에게 왜 하이펠트 두더지쥐가 AITC에 반응하지 않도록 진화했는가는 의문을 남겼고 그 답은 프리토리아대학의 다니엘 하트 박사가 찾아냈다. 하트 박사는 여러 해 동안 여러 종의 두더지쥐를 연구해 왔으며 하이펠트 두더지쥐의 굴을 조사할 때마다 항상 개미들의 공격을 받고 있었다는 것을 알아차렸다. 문제의 개미들은 나탈 드룹테일이라는 이름의 독개미로, 이들이 지닌 독은 AITC처럼 작용하는 폼산을 포함하고 있을 것이라고 연구진은 설명했다. 덕분에 이들 쥐는 AITC 내성이 생겨 다른 두더지쥐들이 접근하기 꺼리는 곳에서도 살 수 있다. 이에 대해 이번 연구에 참여하지 않았지만, 연구 논문을 분석한 이완 세인트 존 스미스 케임브리지대학 박사는 이번 발견은 사람의 통증을 치료하기 위해 NALCN의 활동을 조절하기 위한 약의 활용 가능성을 보여준다고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr