2018년 노벨 생리의학상은 면역 항암제 개발의 기틀을 마련한 미국과 일본 과학자에게 돌아갔다. 스웨덴 카롤린스카연구소 노벨위원회는 1일(현지시간) 올해 노벨 생리의학상 수상자로 제임스 앨리슨(70) 미국 텍사스대 MD앤더슨 암센터 교수와 혼조 타스쿠(76·本庶 佑) 일본 교토대 명예교수가 선정됐다고 밝혔다. 노벨위원회는 “이들 2명의 과학자는 면역세포의 작동을 막는 생체 내 제동장치를 제거해 면역세포로 암 조직을 공격할 수 있도록 함으로써 인류와 암과의 싸움에 새로운 이정표를 세웠다”고 평가했다. 앨리슨 교수는 2015년에 ‘예비 노벨상’으로 알려진 래스커상 임상의학부문에서 수상했으며 2016년에는 학술정보 서비스 기업인 톰슨로이터(현 클래리베이트 애널리틱스)에서 선정한 노벨 생리의학상 유력후보 중 한 명으로 이름을 올리기도 했다. 일본은 혼조 교수의 이번 수상으로 노벨과학상 수상자가 23명으로 늘어나 기초과학 강국의 면모를 다시 한 번 과시했다. 앨리슨 교수는 인체 면역세포 중 하나인 T세포에 붙어있는 ‘CTLA-4’라는 단백질이 면역세포의 활성을 조절한다는 사실을 발견하고 CTLA-4를 억제하는 ‘안티 CTLA-4’를 만들어 T세포를 이용한 암 살상력을 증강시키는 방법을 찾았다. 혼조 교수는 면역 활동을 억제하는 ‘PD-1’이라는 단백질을 발견하고 PD-1 활동을 억제함으로써 인체 면역시스템을 활성화시켜 암을 치료하는 면역 항암 치료법을 개발했다. 이들의 연구를 바탕으로 만들어진 면역 항암제인 ‘옵디보’와 ‘여보이’는 다양한 암 치료에서 단짝처럼 병행사용되고 있다.서울아산병원 종양내과 이대호 교수는 “앨리슨과 혼조 교수가 발견한 면역관문수용체와 이를 이용한 면역 항암제는 기존 암치료법들보다 부작용이 적고 효과가 장기간 지속돼 암의 완치나 장기생존을 바라볼 수 있게 함으로써 인류의 건강에 크게 기여했다”라고 설명했다. 이번 생리의학상 수상자들에게는 상금 900만 스웨덴크로나(11억 2491만원)가 주어지는데 각각 450만 스웨덴크로나씩을 나눠 갖게된다. 노벨위원회는 2일 물리학상, 3일 화학상, 5일 평화상, 8일 경제학상 수상자를 차례로 발표한다. 시상식은 노벨상을 만든 알프레드 노벨 기일인 12월 10일 스웨덴 스톡홀름과 노르웨이 오슬로에서 열린다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국에서는 평균 기대수명이 줄어드는 경향이 있는데 그 원인 중 하나가 바로 마약성 진통제인 오피오이드 남용이 꼽힌다. 하지만 이 문제는 불과 몇 년 뒤면 해결할 수 있을지도 모르겠다. 미국의 과학자들이 모르핀보다 훨씬 강력하지만 부작용이나 의존성이 전혀 없는 새로운 유형의 진통제를 개발하고 있다는 소식이 전해졌기 때문이다. 호주 과학 매체 사이언스얼러트 보도에 따르면, 미국 웨이크 포레스트대학 뱁티스트 의료원에서 약리학자 메이-추안 코 박사가 이끄는 연구팀이 ‘AT-121’이라는 약물을 개발했다. 연구팀은 오피오이드 등 처방 약물이 표적으로 삼는 뮤 오피오이드 수용체와 의존성 등 뇌의 다양한 활동을 제어하는 노시세틴 수용체에 모두 작용하는 분자를 찾기 위한 연구를 진행해 왔다. 두 수용체에 결합하는 물질은 이론적으로 오피오이드에서 볼 수 있는 심각한 의존성을 일으키지 않기 때문이다. 이에 대해 연구팀은 AT-121이야말로 적절한 균형으로 두 수용체에 작용할 수 있는 물질이라고 말한다. 미국 등 여러 국가에서는 복수의 약물 조합으로 통증을 없애기도 하지만 하나의 분자가 문제를 해결하는 AT-121이야말로 최적의 전략이라는 것이 코 박사의 설명. 현재 AT-121은 동물 시험 단계에 있는데 히말라야 원숭이들을 대상으로 한 실험에서 모르핀의 100분의 1 정도 양을 투여해도 같은 진통 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한 이 약물은 의존성이 없을 뿐만 아니라 오피오이드계 진통제인 옥시코돈에 의존성이 있는 원숭이에게 투여한 결과 중독 수준 저하가 관찰됐다. 이런 점에서 AT-121은 통증을 치료하면서도 환자를 중독에서 해방해줄 수 있는 것이 아니겠냐는 것이다. 이밖에도 AT-121은 지나치게 복용해도 오피오이드의 부작용으로 알려진 호흡 억제와 심혈관계 질환을 일으키지 않는 등의 특징도 보였다. 물론 이런 효과는 어디까지나 동물들에게서 나타난 것으로 사람들에게도 같은 효과가 있는지는 아직 알 수 없다. 하지만 사람과 가까운 원숭이들에서 효과가 나타난 것은 매우 중요하다고 연구팀은 말한다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 중개 의학’(Science Translational Medicine) 최근호(8월 29일자)에 실렸다. 사진=5second / 123RF 스톡 콘텐츠 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

한국 프로레슬링 대부 故 이왕표가 별세한 가운데 그의 유언인 안구기증이 사실상 불가능한 것으로 알려져 안타까움을 더하고 있다. 4일 오랜 시간 담도암 투병으로 힘든 시간을 겪은 故 이왕표가 생을 마감했다. 이왕표는 2013년 담도암 수술을 받고 상태가 호전됐으나 암이 재발하면서 최근 치료를 다시 시작했다가 결국 숨을 거뒀다. 이왕표는 생전 유서를 통해 사망 후 안구를 개그맨 이동우에게 기증하겠다는 뜻을 전한 바 있다. 하지만 고인의 뜻에도 불구하고 안구 기증이 사실상 불가능한 것으로 전해져 안타까움을 주고 있다. 이동우 측근은 이날 다수 매체에 “이동우가 과거 수술을 통해 시력 회복이 어렵다는 사실을 여러 차례 밝혔다”며 “현대의학으로는 불가능하다고 한다”고 전했다. 이어 “이왕표 선생님 유언이 알려졌을 당시에도 이동우는 그저 감사하다고만 할 뿐 더는 이야기 할 수가 없었다”고 덧붙였다. 한편 이동우는 지난 2004년 희소병인 망막색소변성증을 진단받고 2010년 시력을 완전히 잃었다. 망막색소변성증은 빛을 받아들이는 광수용체 기능장애로 발생하는 진행성 망막변성 질환으로, 녹내장, 당뇨병망막증과 함께 후천성 3대 실명 원인 중 하나로 알려져 있다. 이는 약물치료, 유전자치료, 줄기세포치료, 인공 망막 이식 등 4가지 치료 방법이 있는데, 이 중 근본적으로 이동우가 걸린 망막색소변성증을 치료하는 방법은 ‘유전자치료’ 밖에 없는 것으로 알려졌다. 과거 영화 ‘시소’ 모델인 근육병 환자 임재신 씨도 이동우에게 하나 남은 눈을 기증하겠다는 뜻을 밝혔으나, 현대 의술로는 불가능해 수술하지 못했다. 뉴스팀 seoulen@seoul.co.kr

국내 연구진이 한국인 당뇨병 환자에게만 나타나는 유전자 변이를 처음으로 규명했다. 곽수헌·박경수 서울대병원 내분비내과 교수팀은 2012~2017년 한국인 당뇨병 환자 7850명과 정상 혈당을 유지하는 한국인 9215명의 유전자 변이를 비교·분석해 특정 유전자 변이를 확인했다고 4일 밝혔다. 한국인 당뇨병 유전자 연구 중 최대 규모다. 연구팀은 차세대 염기서열 분석을 통해 73만개의 유전자 변이를 확인했다. 이 가운데 단백질의 아미노산 서열 변화를 일으키는 변이를 중점적으로 살폈다. 아미노산 서열 구조에 변형이 생기면 단백질의 구조와 기능에 이상이 생겨 당뇨병, 치매, 암 등 각종 질환을 유발할 수 있기 때문이다. 그 결과 인슐린을 분비하는 췌장 세포 분화에 관여하는 ‘PAX4’ 유전자 변이와 당뇨병 치료제로 사용하는 인크레틴 호르몬 수용체인 ‘GLP1R’ 유전자의 변이가 한국인 당뇨병 발병에 영향을 미친다는 사실을 확인했다. PAX4 유전자의 192번째 단백질 아미노산이 ‘아르지닌’에서 ‘히스티딘’이나 ‘세린’으로 치환되면 당뇨병 위험이 약 1.5배 높아졌다. 이 변이는 한국인에서 빈도가 각각 8%(히스티딘)와 4%(세린)였지만 유럽인에서는 나타나지 않았다. GLP1R 유전자의 131번째 단백질 아미노산이 ‘아르지닌’에서 ‘글루타민’으로 치환됐을 때는 당뇨병 위험이 0.86배로 낮아졌다. 이 변이도 한국인에서는 빈도가 21.1%였지만 유럽인에서는 나타나지 않았다. 또 한국인 당뇨병 환자 가운데 PAX4 유전자 변이가 있으면 당뇨병이 발병하는 연령이 낮았다. GLP1R 유전자 변이가 있으면 심장, 뇌혈관질환이 적게 발생했다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘당뇨병’ 9월호에 게재됐다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

기록적인 더위가 기승을 부리고 있다. 더위에도 불구하고 우리의 체온은 일정하게 유지된다. 흥미로운 점은 체온을 유지하기 위한 몸의 반응이 뇌에서 시작된다는 것이다. 뇌는 어떻게 우리의 체온을 조절하고 있는 것일까.온도에 대한 감각은 피부에 있는 수용체에서 출발한다. 영국 킹스칼리지런던의 피터 맥노튼 교수는 더위에 반응하는 특별한 체내 단백질을 발견해 보고했다. ‘TRPM2’라는 이온통로단백질은 34~42도 범위에서 열리면서 양이온을 통과시켜 신경세포를 활성화시킨다. 피부 신경말단에서 신경이 활성화되면 이 신호는 척수의 감각 경로를 통해 뇌로 전달되고 최종적으로 ‘시각교차앞핵’에 도달해 더위를 인지하게 한다. 실험적으로 TRPM2 유전자의 발현을 억제한 생쥐는 38도인 곳에서도 벗어나려고 하지 않고 더위에 둔감했다. 일단 시각교차앞핵이 더위를 감지하면 ‘숨뇌’로 신호를 전달해 자율신경계를 통해 체온을 낮출 수 있는 반응을 유발한다. 첫째는 혈관확장 반응이다. 쥐는 꼬리에서, 토끼는 귀에서, 사람은 손·발 등에서 혈관확장 반응을 통해 열을 발산한다. 열발산이 늘어나면 중심부 체온을 낮춰 더위 속에서 일정한 체온을 유지하는 데 도움이 된다. 둘째는 땀이다. 자율신경계 중 교감신경계가 땀샘을 자극해 땀을 분비한다. 피부로 올라온 수분은 곧이어 증발하면서 주변의 열을 제거하는 기능을 한다. 추위에 대한 몸의 반응도 비슷한 경로를 거친다. 낮은 온도를 감지하는 데는 ‘TRPM8’이라는 이온통로단백질이 필요하다. 26~28도부터 TRPM8이 작동하기 시작한다. TRPM8에 의해 발생한 신호는 동일한 경로를 통해 시각교차앞핵으로 전달돼 반응을 일으킨다. 첫째는 오한 반응으로, 근육을 떨게 해 열을 발생시킨다. 둘째로 갈색지방을 연소시켜 열을 발생시킨다. 셋째는 혈관수축 반응으로 열손실을 줄여 주는 역할을 한다. 열발생을 늘리고 열손실을 막아 체온 저하를 막아 주는 것이다. 한편 세균이나 바이러스에 감염되면 정상보다 체온이 높아지게 되는데 이때도 시각교차앞핵의 역할이 중요하다. 감염에 의해 염증 유발 물질들이 증가하면 혈관 내피세포에서 ‘프로스타글란딘 E2’의 생산이 늘어나고 ‘중앙 시각교차앞핵’에 작용해 체온을 떨어뜨리지 못하게 한다. 결과적으로 체온은 상승하고 열이 감염질환을 극복하는 데 도움이 되는 것으로 알려져 있다. 또 최근 중국 상하이기술대의 션웨이 교수는 ‘복측시각앞핵’ 안의 억제성 신경세포를 활성화시킬 때 체온 저하가 일어난다고 보고했다. 이 부위는 수면을 유발하는 부위로도 잘 알려져 있어 흥미롭다. 이 신경세포가 활성화되면 체온저하와 수면유발이라는 두 가지 현상이 동시에 일어난다. 체온이 떨어지는 것과 잠이 드는 것이 서로 밀접한 연관성이 있다는 것을 보여 주는 연구결과다. 열대야가 일상이 돼버린 요즘 이 신경세포를 활성화하면 좀더 편한 밤이 될 수도 있겠다는 상상을 해 본다.

백악기 시대에 살았던 공룡과 고대 곤충도 꽃향기를 즐겼을 가능성이 높다는 내용의 연구결과가 나왔다. 미국 오리건주립대학의 곤충학자 조지 포이나르 주니어 박사와 향수 수집가인 그의 아들 그레그 포이나르는 고대 화석을 통해 꽃향기와 고대 생명체의 연관관계를 파헤쳤다. 일반적으로 꽃은 곤충과 같은 꽃가루 매개체를 유인하기 위해 특유의 향기를 이용한다. 현대인들이 즐기는 향수에는 꽃에서 추출한 향기와 다양한 화학 물질을 혼합한 원료가 사용된다. 연구진은 백악기 중반, 지구상에 피었던 것으로 추정되는 멸종 꽃 2종의 호박 화석을 정밀 분석했다. 그 결과 해당 화석에서는 식물의 잎에 나 있는 미세한 털인 분비모, 꽃에서 당을 포함한 점액을 분비하며 곤충이나 새를 유인하는 꿀샘, 냄새 수용체와 결합하는 부위인 발향단 등의 조직이 발견됐다. 이 조직들은 현대 꽃식물과 마찬가지로, 곤충과 같은 매개체를 유인하기 위해 향기가 있는 액체 및 휘발성 물질을 매우 활발하게 분비했던 것으로 추정된다. 이러한 형태학적 특징은 오늘날의 꽃식물과 매우 유사하며, 연구진은 이를 통해 1억 년 전에도 꽃식물이 향긋한 꽃냄새를 풍겼을 것으로 보인다고 추측했다. 또 연구진은 도미니카 공화국에서 발견된 2000만~3000만 년 전 아카시아 꽃의 호박 화석을 연구한 결과, 꿀과 같은 향기가 나는 노란색 수술이 고스란히 보존돼 있는 것을 확인했다. 연구를 이끈 포이나르 박사는 “인류가 향수를 사용하기 훨씬 이전부터, 꽃은 꽃가루 매개체를 유인하기 위한 매력적인 향기를 만들어냈다”면서 “당시 서식했던 일부 공룡들은 고대 초기의 꽃식물의 향을 맡을 수 있었으며, 고대의 꽃에서 나는 향기는 거대한 공룡들에게도 매력적으로 느껴졌을 것”이라고 전했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 역사생물학(Historical Biology) 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지구온난화가 물고기의 후각 능력에도 큰 영향을 미치면서 물고기의 생존을 위협하고 있다는 연구결과가 나왔다. 어류는 외형적으로 튀어나온 코를 가지고 있지는 않지만 비강 내에 감각 세포가 있어 냄새를 감지할 수 있다. 물고기는 후각을 이용해 먹잇감을 찾거나 안전한 서식지를 찾으며, 포식자를 피하거나 물고기끼리 서로 알아보는데도 후각을 이용한다. 영국 잉글랜드 엑서터대학 연구진에 따르면 지구온난화의 영향으로 전 세계 바다의 이산화탄소 농도가 짙어지고 있으며, 이것이 물고기의 후각 상실 현상을 유발하고 있다. 일반적으로 이산화탄소는 가스의 형태지만, 물에도 흡수될 수 있다. 바다 밑으로 내려갈수록 이산화탄소 농도가 높아지며 바닷물의 산성화가 심해지는데, 연구진에 따르면 산업혁명 이후 해양의 이산화탄소 농도는 43% 상승했다. 이산화탄소가 어류에 미치는 영향을 알아보기 위한 실험에서 연구진은 농어를 사용했다. 농어의 개체수가 많고 경제적으로도 중요한 어류로 꼽히기 때문이다. 연구진은 농어를 두 그룹으로 나눈 뒤 A그룹은 현재 해양의 이산화탄소 농도와 같은 물에 풀어놓고, B그룹은 약 20년 전인 세기말(1990년대 후반) 당시의 해양 이산화탄소 농도와 같은 물에 풀어놓았다. 이후 농어의 움직임을 관찰한 결과 산성이 더 높은 물에 있는 A그룹은 B그룹에 비해 움직임이 덜했고, 먹잇감의 냄새가 나타났을 때에도 반응이 더뎠다. 또 B그룹에 비해 불안감이 더 높은 모습을 보이기도 했다. 연구진은 산성화 된 물이 물고기 코 앞쪽의 후각 수용체와 냄새 분자가 결합하는데 영향을 미치며, 이것이 물고기의 후각을 둔하게 만드는 결과로 이어진다고 분석했다. 과거 연구에 따르면 이산화탄소 수치는 어류의 뇌 활동을 저해할 수 있으며, 이산화탄소 농도와 어류 후각의 연관관계를 밝힌 연구가 진행된 것은 이번이 처음이다. 연구를 이끈 로드 윌슨 엑서터대학 교수는 “이산화탄소가 물고기의 후각에 직접적인 영향을 미친다는 사실을 입증했다. 이는 이산화탄소가 중추신경계뿐만 아니라 뇌 자체에서 정보처리가 원활하지 못하도록 하기 때문”이라면서 “미래에 이산화탄소가 증가함에 따라 어류가 얼마나 빨리 이러한 문제점들을 극복할 수 있을지 알 수 없다”고 밝혔다. 자세한 연구결과는 과학저널 ‘네이처 기후변화‘(Nature Climate Change) 최신호에 게재됐다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지구온난화가 물고기의 후각 능력에도 큰 영향을 미치면서 물고기의 생존을 위협하고 있다는 연구결과가 나왔다. 어류는 외형적으로 튀어나온 코를 가지고 있지는 않지만 비강 내에 감각 세포가 있어 냄새를 감지할 수 있다. 물고기는 후각을 이용해 먹잇감을 찾거나 안전한 서식지를 찾으며, 포식자를 피하거나 물고기끼리 서로 알아보는데도 후각을 이용한다. 영국 잉글랜드 엑서터대학 연구진에 따르면 지구온난화의 영향으로 전 세계 바다의 이산화탄소 농도가 짙어지고 있으며, 이것이 물고기의 후각 상실 현상을 유발하고 있다. 일반적으로 이산화탄소는 가스의 형태지만, 물에도 흡수될 수 있다. 바다 밑으로 내려갈수록 이산화탄소 농도가 높아지며 바닷물의 산성화가 심해지는데, 연구진에 따르면 산업혁명 이후 해양의 이산화탄소 농도는 43% 상승했다. 이산화탄소가 어류에 미치는 영향을 알아보기 위한 실험에서 연구진은 농어를 사용했다. 농어의 개체수가 많고 경제적으로도 중요한 어류로 꼽히기 때문이다. 연구진은 농어를 두 그룹으로 나눈 뒤 A그룹은 현재 해양의 이산화탄소 농도와 같은 물에 풀어놓고, B그룹은 약 20년 전인 세기말(1990년대 후반) 당시의 해양 이산화탄소 농도와 같은 물에 풀어놓았다. 이후 농어의 움직임을 관찰한 결과 산성이 더 높은 물에 있는 A그룹은 B그룹에 비해 움직임이 덜했고, 먹잇감의 냄새가 나타났을 때에도 반응이 더뎠다. 또 B그룹에 비해 불안감이 더 높은 모습을 보이기도 했다. 연구진은 산성화 된 물이 물고기 코 앞쪽의 후각 수용체와 냄새 분자가 결합하는데 영향을 미치며, 이것이 물고기의 후각을 둔하게 만드는 결과로 이어진다고 분석했다. 과거 연구에 따르면 이산화탄소 수치는 어류의 뇌 활동을 저해할 수 있으며, 이산화탄소 농도와 어류 후각의 연관관계를 밝힌 연구가 진행된 것은 이번이 처음이다. 연구를 이끈 로드 윌슨 엑서터대학 교수는 “이산화탄소가 물고기의 후각에 직접적인 영향을 미친다는 사실을 입증했다. 이는 이산화탄소가 중추신경계뿐만 아니라 뇌 자체에서 정보처리가 원활하지 못하도록 하기 때문”이라면서 “미래에 이산화탄소가 증가함에 따라 어류가 얼마나 빨리 이러한 문제점들을 극복할 수 있을지 알 수 없다”고 밝혔다. 자세한 연구결과는 과학저널 ‘네이처 기후변화‘(Nature Climate Change) 최신호에 게재됐다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

우리는 흔히 ‘사회성이 좋다’, ‘사회성이 부족하다’는 이야기를 한다. 국립국어원 표준국어대사전은 사회성에 대해 ‘사회생활을 하려고 하는 인간의 근본 성질. 사회에 적응하는 개인의 소질이나 능력, 대인 관계의 원만성’으로 정의한다. 타인과 상호 작용을 잘 하기 위해서는 다양한 뇌기능이 사용된다. 뇌의 어떤 기능이 사회성에 영향을 주는 것일까.사회성과 관계된 것으로 먼저 알려진 뇌 부위는 이마 안쪽에 자리잡은 전두엽 중에서도 안구를 싸고 있는 ‘안와’ 바로 위에 있는 ‘안와 전두엽’이다. 안와 전두엽이 손상된 환자들은 충동적이고 사회적 규칙을 무시하며 다른 사람의 감정을 읽지 못해 반사회적 인격 장애와 같은 행동 양상을 나타내는 것으로 알려져 있다. 최근 바이오젠사의 애니어벤 고시 박사는 사회성 행동과 관련된 부위를 확장하고자 했다. 연구팀은 ‘화학유전학’이라는 첨단 연구 방법론을 활용해 전두엽을 활성화시켰을 때 오히려 사회성 행동이 감소하는 것을 발견했다. 대신 등쪽 시상에 위치한 ‘하베눌라’라는 뇌 부위가 사회성에 중요한 역할을 한다는 사실을 규명했다. 하베눌라의 뉴런을 억제하면서 전두엽을 활성화시키자 사회성 행동이 증가한다는 것을 발견했다. 한편 사회성을 조절하는 호르몬으로 ‘옥시토신’이 있다. 원래 옥시토신은 출산 후 모체의 뇌하수체 후엽에서 분비돼 자궁수축과 유즙분비 기능을 하는 것으로 알려져 있다. 최근 미국 스탠퍼드대의 로버트 말렌카 교수는 옥시토신의 기능이 ‘보상 회로’로 알려진 중뇌의 복측피개영역을 통해 일어난다는 사실을 발견해 사이언스지에 보고한 바 있다. 이들은 옥시토신이 작용하는 수용체가 보상 회로에 많이 존재한다는 점에 주목했다. ‘광유전학’을 활용해 옥시토신 수용체가 존재하는 뉴런을 선택적으로 자극하자 사회성 행동 반응이 현저하게 증가하는 것을 확인한 것이다. 옥시토신은 사회적인 의사소통을 인지하는 방식을 변화시키기도 한다. 중국과학원대 연구팀은 실험 대상자에게 몇 개의 점으로만 표시된 두 사람의 상호 작용을 나타내는 동영상을 보여 줬다. 한 종류는 서로 의사소통을 하는 모습이고, 다른 한 종류는 의사소통이 전혀 없는 모습을 모사한 것이었다. 그리고 실험 대상자에게 어느 쪽 동영상이 더 길었는지 묻자 실험 대상자는 의사소통을 하는 동영상이 더 짧다고 답했다. 사회적 상호작용 시간에 대해 짧게 느끼는 현상을 ‘시간 응축’이라고 한다. 연구팀은 시간 응축이 잘 일어나지 않았던 참가자에게 옥시토신을 투여하면 시간 응축이 촉진되고, 반대로 시간 응축이 잘 일어나던 참가자에게 옥시토신 길항제를 투여하면 시간 응축이 감소하는 것을 발견했다. 이는 옥시토신이 사회적 상호 작용을 인지하는 능력과 관련돼 있다는 것을 시사한다. ‘자폐스펙트럼 장애’는 사회적 상호작용에 어려움을 겪는 대표적인 질환이다. 일상생활 자체에 큰 걸림돌이 되는 안타까운 질환이다. 이런 문제점를 해결하기 위한 뇌과학적 근거가 차근차근 쌓이고 있다. 안타깝게도 아직까지는 임상 연구에서 뚜렷한 치료 효과를 거두지 못하고 있다. 하지만 이런 사회성이 ‘보상 회로’와 연결돼 있다는 점은 눈여겨볼 필요가 있다. 사회적 경험을 통해 기쁨을 느끼고 만족을 경험한다면 이런 회로들이 강화될 수 있다는 사실이다. 긍정적인 사회 경험이 다시 사회적 경험을 원하게 한다는 사실이 나를 포함해 사회성이 부족하다고 느끼는 모든 사람에게 희망적인 메시지가 되길 바란다.

대학종합병원이나 대형병원에서 심혈관센터를 보기란 그리 어렵지 않다. 얼마 되지 않은 짧은 기간에 많은 심혈관센터가 생겨났거나 증축됐다. 초등학생이라도 알다시피 심혈관에 문제를 일으키는 가장 큰 원인은 지질의 일종인 바로 ‘콜레스테롤’이다.우리 몸에서 콜레스테롤은 일정 정도는 반드시 필요하다. 인체 세포는 주로 인지질로 이루어진 막으로 둘러싸여 있다. 세포가 필요로 하는 물질을 세포 안으로 들여오거나 신진대사 결과 생긴 쓸데없는 부산물을 세포 밖으로 내보낼 때는 반드시 세포막을 통과해야 한다. 이런 수송이 제대로 수행되려면 인지질로 이루어진 세포막이 너무 딱딱하지도, 너무 부드럽지도 않은 적절한 수준에서 유동성이 유지돼야 한다. 그러지 않으면 세포는 생존할 수 없다. 콜레스테롤은 바로 이 유동성을 일정 범위에서 유지하는 데 관여한다.우리 몸에 콜레스테롤이 어느 정도 있는지는 혈중 콜레스테롤 수치로 정하는데 혈액 100㎖에 들어 있는 양으로 표시한다. 일반적으로 200㎎ 이하이면 정상으로 간주하고 있다. 혈중 콜레스테롤에는 LDL, 중성지방, HDL 등이 포함된다. 상대적으로 단백질이 많은 고밀도 지질 단백질인 HDL은 LDL을 제거하는 ‘좋은’ 콜레스테롤로 알려져 있다. 정작 우리가 관심을 가져야 할 것은 LDL 수치다. 단백질 밀도가 상대적으로 낮은 지질 단백질인 LDL은 ‘나쁜’ 콜레스테롤로 그 수치가 130㎎ 이하일 때 정상으로 본다. LDL이 정상 수준 이상이 되면 혈관 내에 쌓이면서 혈액이 통과할 수 있는 공간을 좁게 만들어 고혈압, 동맥경화 등 각종 심혈관 질환을 일으킨다. 뇌로 가는 혈관이 막혀 버릴 경우 뇌졸중을 일으키고 관상동맥이 막히면 심장마비 등이 발생하는 것이다. LDL을 포함한 혈중 콜레스테롤의 양은 콜레스테롤의 합성에 사용되는 지방(특히 포화지방)을 많이 섭취할수록 증가한다. 그래서 의사들이 먹는 것에 주의를 기울이고 규칙적인 운동으로 지방을 태우라고 하는 것이다. 고(高)콜레스테롤증은 치명적인 유전병 중 하나다. 혈중 LDL 수용체의 유전자가 잘못되면 이 유전병이 발생한다. 잘못된 유전자를 부모 중 한 명으로부터 물려받을 경우 자손은 혈중 콜레스테롤 수치가 300~400㎎까지 올라가 30대 중반에 목숨을 잃게 된다. 만약 부모 양쪽에서 이 유전자를 물려받으면 콜레스테롤 수치는 무려 800㎎까지 오르게 되고 5세 전후로 심장마비를 일으키는 것으로 알려져 있다. 다행히 의학계에서는 LDL 수용체를 증가시켜 혈중 콜레스테롤 수치를 조절할 수 있는 약을 개발해 사용 중이다. 그런데 왜 HDL이나 LDL 같은 콜레스테롤은 단백질과 결합한 형태를 가지는 걸까? 콜레스테롤은 스테로이드의 일종이다. 스테로이드는 지방, 인지질, 왁스 등과 함께 지질에 속한다. 다른 지질과 마찬가지로 스테로이드도 물에 잘 녹지 않는 성질을 갖고 있기 때문에 혈액 속에서 운반될 때 물에 녹는 단백질의 도움을 받게 된다. 그래서 콜레스테롤은 LDL, HDL 등 형태를 갖게 되는 것이다. 우리가 많이 들어 본 에스트로겐이나 테스토스테론은 성(性)에 따른 성장과 발달을 조절하는 호르몬이다. 성 호르몬도 스테로이드의 일종으로 구조적인 면에서 콜레스테롤의 사촌 격이다. 에스트로겐은 여성성의 발달과 성숙, 그리고 배란을 조절하고 기억과 감정에 영향을 미친다. 테스토스테론은 남성 생식기의 형성과 남성성의 발달, 정자 생산을 조절하고 근육 발달을 자극한다. 그런데 에스트로겐과 테스토스테론은 동일한 구조에 OH, O, CO, CH※ 등 원자나 원자들의 결합 형태만 약간 다를 뿐 거의 유사하다. 요즘 우리 사회는 여성과 남성이 마치 전혀 다른 종족같이 대립하고 있다. ‘여혐’과 ‘남혐’이라는 혐오스럽고 공포스러운 말들이 난무한다. 생물학적으로는 거의 다르지 않은데 말이다.

어릴 때 미세먼지(PM10)에 많이 노출될수록 초경 나이가 빨라진다는 연구결과가 나왔다. 하은희 이화여대 의대 직업환경의학교실 교수팀은 2010~2012년 국민건강영양조사에 참여한 13~17세 소녀 639명을 대상으로 미세먼지 노출이 초경 연령에 미치는 영향을 분석한 결과 이같이 나타났다고 29일 밝혔다. 조사 대상자 중 155명이 조기에 초경을 한 것으로 분석됐다. PM10은 지름 10㎛ 이하의 먼지를 의미한다. 연구팀은 조사 대상자의 초경 시작 날짜를 기준으로 3년 동안의 거주 지역 연평균 미세먼지 농도를 추적해 조기 초경에 미치는 영향을 분석했다. 그 결과 아이들이 사는 지역의 1년 전 평균 미세먼지 농도가 1㎍/㎥ 증가할 때마다 초경 연령이 0.046세 빨라지는 특징을 보였다. 또 2년 전 노출 0.038세, 3년 전 노출 0.031세 등으로 최근 1년 전의 미세먼지 노출 증가가 초경에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 평가됐다. 연구팀은 이런 분석을 바탕으로 초경 전 1년 동안의 미세먼지 농도가 1㎍/㎥ 증가하면 조기 초경 위험이 1.08배 높아지는 것으로 추정했다. 2년 전과 3년 전의 미세먼지 노출에 따른 조기 초경 위험도는 각각 1.06배, 1.05배였다. 하 교수는 “전국 대표 인구표본을 이용해 미세먼지 노출과 초경 연령 사이의 연관성을 밝힌 첫 연구”라며 “초경 시기의 신경내분비시스템이 미세먼지 노출에 매우 취약하다는 사실을 보여주는 연구결과”라고 설명했다. 이어 “미세먼지에 여성호르몬인 에스트로겐 수용체와 상호작용을 할 수 있는 화합물이 들어있다는 보고가 있다”며 “미세먼지의 내분비 교란 가능성을 시사하는 것이어서 초미세먼지(PM2.5)로 연구를 확대할 필요가 있다”고 말했다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘국제 환경’ 최신호에 발표됐다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

국내 연구진이 사람의 눈과 똑같이 작동하는 인공 소자를 개발하는데 성공했다. 이번 연구는 각종 망막 질환으로 손상된 망막을 대체해 환자들이 정상적인 생활을 하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다.서울대 화학생물공학부 박태현 교수, 한국과학기술연구원(KIST) 센서시스템연구센터 김재헌 박사, 한국기초과학지원연구원 송현석 박사 공동연구팀은 빛과 색까지 구분할 수 있는 인공 망막을 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스트 머티리얼스’ 최신호에 실렸다. 눈은 사람의 가장 중요한 감각 기관 중 하나로 사고나 황반변성, 당뇨성 망막증 등으로 손상될 경우 자칫 시력을 잃게 되는 경우가 많다. 이 때문에 많은 과학자들이 손상된 망막을 대체하기 위한 인공 망막 연구를 활발히 하고 있다. 망막은 원추세포와 간상세포로 구성돼 있다. 여기에는 광수용체 단백질이 있어 가시광선을 흡수해 사물의 색과 명암, 윤곽을 구분할 수 있게 된다. 기존 인공 망막 기술들은 사물의 색이나 명암, 윤곽 등 어느 한쪽 기능에만 치우쳐 실제 사람의 눈과 똑같은 기능을 하지는 못하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 원추세포에 있는 인간 광수용체 단백질 4종류를 세포 내에서 인공 배양하는데 성공했다. 이렇게 만들어진 광수용체 단백질을 연구팀은 전기화학적 성능이 우수한 ‘꿈의 신소재’ 그래핀 위에 겹겹이 쌓아올리는 방식으로 접합시켜 인간 광수용체 단백질을 기반으로 한 인공 생체 소재를 세계 최초로 구현했다. 연구팀이 만든 인공 망막 소자는 가시광선 빛에 대해 사람의 눈이 빛을 감지하는 것과 똑같은 반응을 보이는 것으로 확인됐다. 빛의 삼원색인 빨간색, 초록색, 파란색 빛과 명암을 인지하는 사람의 눈처럼 가시광선을 색깔별로 구분할 수 있다는 설명이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사람들은 어떤 일이 우연히 생긴 것이라 하면 그 가치를 낮추는 경향이 있다. 비록 바라던 방향으로 일이 잘 풀린 것이었다 해도 내가 노력해 얻은 것이 아니니 얻어걸린 행운의 영역으로 본다. 성실하게 노력하고 애를 써서 얻은 것이어야 진짜 내 것으로 본다. 우연이라면 다음에 노력해도 같은 것을 얻을 수 없기 때문이다. 나쁜 일이 일어나는 경우에도 우연으로 보지 않고 어떻게든 원인을 찾으려 한다. 도둑이 들었다면 수많은 집 중에서 왜 내 집을 선택했는지 알고 싶다. 창문을 열고 다닌 것인지, 1층이라 들어오기 쉬웠는지 분명히 납득이 갈 만한 이유를 찾아내야 안심한다. 그래야 같은 일을 또 당하지 않을 수 있기 때문이다. 도둑의 ‘별 생각 없이 선택했어요’란 말은 설득력이 없다. 이처럼 우리는 세상사에서 벌어지는 일들에서 우연의 가능성을 과소평가하고, 어떻게든 이유를 설명하고 싶고, 개인의 계획과 노력을 훨씬 중요하게 여긴다. 하지만 나는 세상에는 너무나 많은 이유를 설명할 수 없는 우연들이 존재한다고 믿는다. 사람들은 오직 사랑의 영역에서만 우연의 존재를 인정하며 세렌디피티(serendipity)라고 부르지만, 훨씬 많은 영역에 우연은 존재하고, 의외로 많이 결정적인 부분에 영향을 미친다. 진화론은 환경에 잘 적응하기 위해 더 나은 기능을 가진 존재가 자연선택을 받는 합목적적 선형 발전 모델로 설명한다. 그런데 수많은 유인원 중에서 인간이 지금의 인간이 될 수 있었던 것은 우연적 돌연변이 덕분이라고 볼 증거가 밝혀지고 있다. 과학저술가 클레어 윌슨은 ‘우연의 설계’라는 책에서 침팬지에서 인간으로 도약할 수 있었던 것은 몇 개의 우연한 돌연변이 덕분이라고 설명하며 흥미로운 증거들을 제시했다. 먼저 MYH16이라는 유전자의 단일 돌연변이로 침팬지와 달리 인간의 턱 근육이 작아졌다. 침팬지만큼 물어뜯는 강한 힘은 잃었지만, 강한 턱 근육을 지지하고자 두개골 뒤쪽의 뼈가 두꺼울 수밖에 없었는데 돌연변이로 근육의 크기가 줄었다. 그 결과 뼈의 크기도 작아져서 뇌가 급격히 성장을 해도 두개골이란 껍데기의 제약을 덜 받아 충분히 커질 수 있었다. 다음은 포도당 수용체의 돌연변이로 뇌의 모세혈관에 많이 생기고 근육에는 덜 생겨 섭취한 포도당을 뇌가 훨씬 많이 사용할 수 있게 돼 뇌의 기능이 좋아질 수 있게 됐다. 한마디로 근육을 포기하고 지능을 키운 것이다. 더 나아가 인간의 언어 능력은 FOXP2가, 엄지손가락을 포함한 정교한 손의 발달은 HACNS1이란 DNA의 돌연변이 결과다. 약 십만 년 전 인간은 농업을 시작했는데, 같은 시기에 곡물을 잘 소화시킬 수 있는 효소가 침팬지에 비해 몇 배 늘어나는 돌연변이가 발생했다. 농업으로 사람들은 모여 살면서 지금과 같은 사회를 구성할 수 있게 됐는데 이 역시 사실은 우연한 유전자 돌연변이가 동시에 일어난 덕분이다. 결국 지금의 인간다움을 이루는 많은 것의 진화가 사실은 몇 가지 ‘우연’이 참으로 연속적으로 시기마다 딱딱 일어나 생긴 것이다. 이와 같이 지구에서 최상급 종으로 군림하고 있는 인간의 존재조차도 우연의 연속선상의 결과물일 뿐이다. 우연의 역할이 이렇게 크다. 개인의 목표 달성을 위한 부단한 노력과 내 앞의 위험을 통제하려는 시도는 세상을 살아가는 데 중요한 요소다. 그러나 목표에 맞춰 노력해서 얻은 것만 진정한 가치가 있고, 공정한 것이라 여기면 세상은 너무 빡빡해질지 모른다. 안 좋은 일이 벌어졌는데 이유를 찾지 못할 때 심한 좌절을 하거나, 또 내게 같은 일이 반복될까 불안에서 자유로워지기 어렵기 쉽다. 이런 불안에서 벗어나는 길은 우연의 역할을 더 인정하는 것이다. 우리의 삶에서 우연히 일어나는 일이 꽤 많고, 의외의 결과들을 가져온다는 것을 받아들이면 살아가는 데 숨통이 트이지 않을까. 무엇보다 노력이 부족했다고 나를 자책하는 일을 줄일 수 있을 것이다. 또 세상의 모든 것이 계획대로 될 수 없으며 그 안에는 우연의 영역이 촘촘히 존재한다는 것을 믿었으면 한다. 그래야 내가 얻어 낸 것을 행운이 포함됐다 여기며 온전히 내 것으로 자만하지 않고 겸손하게 감사할 수 있고, 타인의 안 좋은 일을 연민의 감정으로 공감할 수 있을 것이니 말이다.

“잠 못 이루는 불면의 밤, 쌀겨를 드세요.” 국내 연구진이 쌀을 도정하고 나서 남는 쌀겨(미강)가 빨리 잠들게 하고 숙면을 돕는다는 연구 결과를 발표했다. 한국식품연구원 기능성식품연구본부 조승목 박사팀은 미강의 수면 증진 효과와 작용 메커니즘을 규명하고 최근 식품의약품안전처로부터 개별인정형 건강기능식품으로 인정받았다고 30일 밝혔다. 지금까지는 식약처가 인증한 수면질 개선 기능성 원료로는 감태 추출물이 유일했다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘분자 영양 및 식품연구’와 ‘영양학’에 실렸다. 연구팀은 불면증이 있는 18세 이상 성인 남녀 50명을 두 그룹으로 나눈 뒤 한 그룹에게는 미강 주정 추출물 1000㎎을, 다른 그룹에게는 일반 영양제 1000㎎을 복용하도록 한 뒤 수면 효율, 총 수면 시간, 숙면 정도, 잠드는 시간 등을 측정했다. 그 결과 미강 주정 추출물 복용 그룹이 다른 그룹보다 수면 전체 상태가 개선되는 것을 확인했다고 연구팀은 밝혔다. 연구팀은 생쥐 실험을 통해 미강의 이같은 수면 유도 효과가 각성 효과를 나타내는 히스타민 수용체를 억제하기 때문이며 감마오리자놀을 비롯한 파이토스테롤 성분 때문이라는 것을 확인했다. 파이토스테롤은 동물성 콜레스테롤과 구조는 비슷하게 생겼지만 식물 성분에서 유래해 호르몬 조절 등 신체에 유익한 기능을 하는 것으로 알려진 물질이다. 식품연구원은 이번 연구성과를 바탕으로 오는 8~9월 중에 연구소 기업을 설립하고 올 하반기 중에 건강기능식품을 출시할 예정이다. 조 박사는 “미강의 수면질 개선 효과는 현재 수면에 도움을 주는 것으로 알려진 쥐오줌풀인 밸러리안보다 효과가 1.5배 정도 우수한 것으로 나타났다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

동물은 식이행동, 즉 먹는 행위를 통해 다른 유기물을 섭취·소화해 영양분을 얻고 생명을 유지한다. 태어나자마나 누가 가르쳐 주지 않아도 뭔가를 먹을 수 있다는 것은 신비롭게 느껴지기까지 한다. 대부분의 행동이 뇌의 활동으로부터 발생하고 조절되듯이 식이행동도 뇌의 작용에 의해 일어난다. 우리 몸에 에너지가 부족한지 과잉인지 뇌는 어떻게 알아내 음식을 그만 먹거나 더 먹도록 명령을 내리는 걸까. ‘렙틴’이라는 물질은 식이행동을 조절하는 주요 인자다. 1994년 더글러스 콜먼 교수와 제프리 프리드먼 교수는 고도비만 생쥐에게서 ‘ob’라는 유전자에 돌연변이가 있다는 사실을 발견하고 ob 유전자가 지방세포에서 만드는 단백질을 렙틴으로 명명했다. ‘얇다’는 뜻의 그리스어 ‘렙토스’에서 유래된 용어다. 렙틴이 부족한 생쥐에게 렙틴을 투여했더니 먹는 양이 줄어들고 정상 체중으로 돌아왔다. 렙틴 유전자 이상이 원인인 고도 비만 환자에게 렙틴을 투여해 체중 감량 효과를 확인하는 증례보고도 이어졌다. 콜먼 교수와 프리드먼 교수는 렙틴을 발견한 공로로 2010년 미국의 노벨상이라고 불리는 래스커상을 수상했다. 그러나 대부분의 비만환자에게 렙틴을 투여해도 효과가 미미하다는 것이 문제다. 비만한 사람에게서는 렙틴이 결여된 것이 아니라 오히려 증가돼 있다. 이것을 ‘렙틴 저항성’이라 하는데 렙틴이 결합하는 수용체에 변화가 생기거나 세포 내 렙틴 신호전달체계의 문제가 발생해 일어난다. 렙틴 저항성을 회복하려면 가공식품을 적게 먹고 식이섬유를 많이 먹으면서 운동량을 늘리고 잠을 충분히 자는 것이 중요하다. 중성지방은 렙틴이 뇌 속으로 전달되는 것을 가속화한다. 탄수화물을 적게 먹고 단백질 섭취를 늘리는 것이 도움이 된다. 반대로 식이행동 문제 중에는 비정상적으로 잘 먹지 않으려고 하는 ‘신경성 식욕부진’이라는 질병이 있다. 신경성 식욕부진 환자에게서는 식욕을 촉진하는 그렐린 양이 비정상적으로 높아 ‘그렐린 저항성’ 가설이 나오고 있다. 렙틴과 그렐린 모두 뇌 시상하부의 ‘궁상핵’이라는 부위에 작용한다. 이곳에 있는 식욕증진세포는 그렐린에 의해 활성화되고 식욕억제세포는 렙틴에 의해 활성화된다. 궁상핵의 뉴런들은 최종적으로 뇌실곁핵의 ‘Y1 수용체’(식욕증진)나 ‘MC4 수용체’(식욕억제)에 신호를 보내 식욕을 조절하게 된다. 최근 MC4 수용체에 작용하는 물질이 발견돼 네이처지에 보고됐다. 스타브로울라 코우스테니 미국 컬럼비아대 교수팀은 뼈를 합성하는 세포인 조골모세포가 분비하는 ‘리포칼린2’라는 물질이 뇌실곁핵의 MC4 수용체에 작용해 식욕을 억제한다는 것을 발견했다. 비슷한 시기에 사이언스지에는 지방세포에서 분비되는 ‘유리딘’의 역할이 보고됐다. 셔러 텍사스주립대 교수팀은 음식을 먹으면 렙틴이 증가하고 금식하면 유리딘이 증가하는 현상을 발견했다. 혈중 유리딘이 증가하면 체온과 산소 사용량을 낮춰 에너지 소비를 최소화하고 렙틴의 분비를 억제해 식욕이 늘도록 조절하는 것이다. 지방세포는 뇌 안에서 식욕을 쥐락펴락하는 중요한 내분비 기관이기도 한 것이다. 다이어트 결심 한번쯤 안 해본 사람이 없을 정도로 현대인에게 비만과 건강한 식이행동은 중요한 화두임과 동시에 어려운 문제다. 다행히 뇌과학은 비만이나 비정상적 식이행동에 대한 이해를 급속히 넓혀가고 있다. 아직은 밝혀지지 않은 미지의 부분도 많지만 언젠가 퍼즐이 좀더 맞춰져 누구나 건강하게 먹고 건강하게 지낼 수 있는 뇌과학적 해결책을 찾길 기대해본다.

박테리아는 매우 작고 단순한 생명체지만, 놀랄 만큼 복잡한 행동을 할 수 있다. 주변 환경을 감지해 생존에 최적화된 온도, 빛, 염분 등 알맞은 조건을 찾아가는 것은 물론 먹이를 잡거나 천적을 피하는 행동을 할 수 있다. 뇌세포도 없고 눈, 코, 귀 같은 감각 신경도 없지만, 박테리아는 독특한 감각 수용체와 세포 내 신호 전달체계를 통해 상황에 알맞은 행동을 할 수 있다. 미국 ULCA의 캘빈 리와 그의 동료들은 인체 감염균 가운데 하나인 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)의 독특한 행동을 조사했다. 녹농균은 낭포성 섬유증(Cystic fibrosis)환자의 기도 점막에 달라붙어 생물막(biofilm, 세균과 유기물이 모인 막)을 형성해 잘 치료되지 않는 감염을 일으킨다. 사실 감염의 가장 중요한 단계 가운데 하나는 감염을 일으키고자 하는 목표 조직에 달라붙어 증식하는 것이다. 달라붙지 못한 세균은 그냥 점액과 같이 제거되어 염증을 일으킬 수 없다. 따라서 과학자들은 이들이 어떻게 달라붙는지 그 기전을 이해해 감염을 억제할 방법을 찾고 있다. 녹농균이 일정단계 증식하면 비가역적으로 표면에 달라붙어 생물막을 형성한다는 것은 90년 전부터 알려진 사실이다. 하지만 그 이유는 잘 몰랐다. 연구팀은 이 과정을 연구하던 중 흥미로운 사실을 발견했다. 녹농균이 한 번 표면에 달라붙으면 여기서 증식한 후손들도 마치 '기억'(memory)을 공유하는 것처럼 같은 행동을 보여 생물막을 형성한다는 것이다. 연구팀은 이 과정에 크게 두 가지 기전이 관여함을 밝혀냈다. 하나는 cAMP라는 세포 내 신호 시스템이고 다른 하나는 세포가 이동하는 데 관여하는 type IV pili의 활성이다. 비록 녹농균이 기억을 저장할 수 있는 뇌세포는 없지만, 이 세포 내 신호 시스템과 운동 기관의 활성이 분열과 복제를 통해 자식들에게도 복사하듯이 전해지므로 기억을 공유하는 것처럼 같은 행동을 할 수 있다. 박테리아도 혼자서 번식하는 것보다 서로 뭉쳐서 생물막을 형성할 때 생존에 유리한 경우가 많다. 하지만 개별적인 박테리아가 서로 협동해 하나의 유기체를 만들기는 쉽지 않다. 따라서 이와 같은 능력을 갖추게 된 것으로 풀이된다. 다만 생물막은 박테리아의 입장에서 보면 공존과 상생의 상징이지만, 인간 관점에서는 환자의 몸속이나 혹은 의료기기 표면에 감염성 세균이 생존하는 공간이기 때문에 이를 억제할 방법이 필요하다. 이번 연구는 감염과 세균 증식을 억제할 새로운 치료 방법을 개발하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

우리 뇌는 캄캄한 두개골 안에 갇혀 있지만 시시각각 외부환경을 파악하고 그에 적절한 반응과 전략을 명령하며 생명을 유지하는 사령탑 역할을 하고 있다. 이것은 오감(五感)이 있기 때문에 가능하다. 우리 몸의 감각기관인 눈, 귀, 코, 혀, 피부는 뇌가 외부 세상과 소통하는 창문과 같다. 이 가운데 피부는 어떻게 촉감을 감지하는 것일까. 피부에는 촉각 정보를 인지하는 네 가지 수용기가 있다. ‘메르켈 원반’은 가벼운 터치 등에 반응하며 적응이 느리다. ‘마이스너소체’는 느린 진동이나 미세한 감촉에 반응하는데 주로 털이 없는 손가락 말단이나 눈꺼풀에 존재한다. ‘루피니 말단’은 피부가 당겨지는 것을 감지하고, ‘파치니 소체’는 꾹 누르는 압력과 빠른 진동을 감지한다. 이런 다양한 촉감은 고속도로와 같은 척수를 통해 전달되고 감각 신호의 관문인 시상을 통과한 뒤 대뇌피질로 간다. 최근 표피 속 메르켈 세포가 외부 자극에 반응해 감각 뉴런에 신호를 전달한다는 사실이 밝혀져 촉감 발생 기전의 전통적인 개념이 변화하고 있다. 더 나아가 전체 표피 세포의 3~6%인 메르켈 세포 외에 표피의 94~97%를 이루고 있는 ‘각질형성세포’가 촉감 전달에 어떤 역할을 하지 않을까 의문을 갖는 연구자들이 생겨났다. 이와 관련해 체릴 스터키 위스콘신대 밀워키 캠퍼스 교수팀은 지난달 흥미로운 연구 결과를 발표했다. 그는 전신을 덮고 있는 피부세포 자체도 어떤 역할을 할 것이라는 가설을 세우고 정교한 실험을 계획했다. 먼저 광유전학을 이용해 각질형성세포의 활성을 억제하자 놀랍게도 실험동물의 촉각 반응이 감소했다. 연구팀은 각질형성세포가 분비하는 ‘ATP’라는 물질이 감각 반응을 유발한다고 밝혔다. ATP가 신경세포 외벽에 있는 ‘P2X4’라는 단백질 수용체에 달라붙어 신경신호를 유발한다는 사실까지 규명했다. 단순히 외부 환경으로부터 방어하는 장벽 역할만 하는 줄 알았던 각질형성세포가 촉감 생성의 주역임이 밝혀진 것이다. 통증이나 가려움증 같은 증상을 국소적인 치료로 개선할 수 있는 방법을 열어준 것이다. 촉각이 뇌와 상호작용하는 범위는 상당히 넓다. 데이비드 린든 미국 존스홉킨스대 교수는 그의 저서 ‘터치: 손, 마음, 정신의 과학’에서 촉각과 관련한 유전자, 세포, 신경회로가 인간 고유의 경험을 창조해낸다고 했다. 그는 다음과 같은 촉각의 특징과 의미를 설명했다. 촉각을 처리하는 경로는 첫째 접촉 정보를 전달하는 감각 경로다. 진동, 압력, 위치, 섬세한 결 등을 전달하는 것이다. 두 번째는 사회적, 감정적 정보를 처리하는 경로다. 이를 통해 감정적 의미를 해석해 사회적 유대감, 쾌락, 통증과 연관된 부위를 활성화시킨다. 촉각의 독특한 측면은 감정적 맥락이 촉각 경험 자체를 바꾸기도 한다는 점이다. 누군가 어깨에 손을 올리면 상대가 친한 친구인지, 연인인지, 싫어하는 사람인지에 따라 느낌이 다르다는 것을 쉽게 알 수 있다. 우리는 어떤 사실이나 경험을 현실감 있게 느꼈을 때 ‘피부에 와닿는다’는 표현을 쓴다. 보고 듣는 것보다 우리 피부에 와닿을 때 비로소 진짜로 느끼게 된다. 촉각은 우리 신체와 외부 세상이 만나는 방법 중 가장 큰 인터페이스다. 오감 중에 중요하지 않은 것이 하나도 없지만 우리 뇌가 가장 현장감 있는 판단을 할 때 촉각이 빠져서는 안 되는 이유가 여기에 있다. 깜깜한 두개골 속 뇌가 현장에서 송신하는 촉각을 민감하게 느낄 때 개인도 사회도 현명한 판단을 할 수 있으리라 믿는다.

햄버거와 감자튀김 같은 패스트푸드를 계속해서 먹으면 생명을 위협하는 질병에 걸린 것만큼이나 건강이 나빠질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 영국 일간 데일리메일에 따르면, 독일 본대학 연구진이 이런 정크푸드가 심각한 질병에 걸린 것처럼 면역체계를 잘못되게 하는 원인임을 발견했다. 패스트푸드를 꾸준히 먹으면 시간이 지날수록 면역 세포를 더욱 공격적으로 변하게 해 주요 질환의 발병 위험을 키우고 그 영향은 과일과 채소로 이뤄진 건강한 식단으로 바뀐 뒤에도 오랫동안 이어진다고 연구진은 설명했다. 연구진은 이번 결과가 패스트푸드와 동맥경화증 사이의 연관성을 설명할 수 있다고 말한다. 동맥경화의 전형적인 원인이 되는 혈관 침전물은 주로 지질과 면역 세포로 이뤄져 있기 때문이다. 연구를 이끈 아이케 라츠 교수는 “면역 체계는 선천적으로 일종의 기억 기능을 지니고 있다는 게 최근 밝혀졌다”면서 “감염 뒤에도 신체의 이런 방어력은 일종의 경보 상태로 남아 새로운 공격에 더 빨리 대응할 수 있다”고 설명했다. 패스트푸드는 전형적으로 지방과 당분, 그리고 나트륨을 과다 섭취하게 한다. 따라서 이런 음식은 당뇨병과 심혈관계 질환, 그리고 대장암 발병 위험을 포함한 여러 부작용과 관련됐다. 사실 이런 나쁜 식단이 면역체계를 약화할 수 있다는 건 2014년 선행 연구에서 발견됐다. 이 연구에서 설탕 100g을 소비하면 해로운 미생물을 파괴하는 백혈구의 기능을 제한할 수 있는 것으로 나타났다. 이에 따라 연구진은 쥐와 인간을 대상으로 실험을 진행했다. 이들은 쥐들을 대상으로 한 실험에서 한 달 동안 지방과 설탕이 많으며 식이섬유가 적은 ‘서양식 식단’ 먹이를 제공했다. 그 결과 이들 쥐는 신체 전반에 걸쳐 강력한 염증 반응을 일으키는 것으로 나타났다. 이는 위험한 세균에 감염돼서 나타나는 결과와 거의 같았다. 심지어 이들 쥐에게 다시 4주 동안 건강식을 제공한 뒤에도 급성 염증은 사라졌지만, 면역 세포와 그 전구체의 유전자들은 여전히 활성화 돼 있는 것으로 나타났다. 연구에 참여한 아네트 크리스트 박사는 “이처럼 건강하지 못한 식습관으로 쥐들의 혈액 속 특히 과립성 백혈구와 단핵 백혈구 같은 면역 세포의 수가 예기치 않게 증가했다”면서 “이는 면역 전구세포가 골수에 관여한다는 증거였다”고 말했다. 또 연구진은 면역 세포에서 일종의 ‘패스트푸드 센서’의 존재를 확인할 수 있었다. 이들은 패스트푸드를 섭취한 참가자 120명의 혈액 세포를 검사했다. 그런데 일부 참가자에게서 염증을 조절하는 수용체인 인플라마좀에 관여하는 유전적 증거가 나타났다. 라츠 교수는 “결과적으로 면역 체계는 더 강력한 염증 반응을 지니게 돼 작은 자극에도 반응한다”고 설명했다. 연구진은 이번 발견에 기초해 정크푸드가 DNA 변화를 일으킨다고 결론지었다. 이번 연구 결과는 세계적 학술지 셀(Cell) 최신호에 실렸다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

햄버거와 감자튀김 같은 패스트푸드를 계속해서 먹으면 생명을 위협하는 질병에 걸린 것만큼이나 건강이 나빠질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 영국 일간 데일리메일에 따르면, 독일 본대학 연구진이 이런 정크푸드가 심각한 질병에 걸린 것처럼 면역체계를 잘못되게 하는 원인임을 발견했다. 패스트푸드를 꾸준히 먹으면 시간이 지날수록 면역 세포를 더욱 공격적으로 변하게 해 주요 질환의 발병 위험을 키우고 그 영향은 과일과 채소로 이뤄진 건강한 식단으로 바뀐 뒤에도 오랫동안 이어진다고 연구진은 설명했다. 연구진은 이번 결과가 패스트푸드와 동맥경화증 사이의 연관성을 설명할 수 있다고 말한다. 동맥경화의 전형적인 원인이 되는 혈관 침전물은 주로 지질과 면역 세포로 이뤄져 있기 때문이다. 연구를 이끈 아이케 라츠 교수는 “면역 체계는 선천적으로 일종의 기억 기능을 지니고 있다는 게 최근 밝혀졌다”면서 “감염 뒤에도 신체의 이런 방어력은 일종의 경보 상태로 남아 새로운 공격에 더 빨리 대응할 수 있다”고 설명했다. 패스트푸드는 전형적으로 지방과 당분, 그리고 나트륨을 과다 섭취하게 한다. 따라서 이런 음식은 당뇨병과 심혈관계 질환, 그리고 대장암 발병 위험을 포함한 여러 부작용과 관련됐다. 사실 이런 나쁜 식단이 면역체계를 약화할 수 있다는 건 2014년 선행 연구에서 발견됐다. 이 연구에서 설탕 100g을 소비하면 해로운 미생물을 파괴하는 백혈구의 기능을 제한할 수 있는 것으로 나타났다. 이에 따라 연구진은 쥐와 인간을 대상으로 실험을 진행했다. 이들은 쥐들을 대상으로 한 실험에서 한 달 동안 지방과 설탕이 많으며 식이섬유가 적은 ‘서양식 식단’ 먹이를 제공했다. 그 결과 이들 쥐는 신체 전반에 걸쳐 강력한 염증 반응을 일으키는 것으로 나타났다. 이는 위험한 세균에 감염돼서 나타나는 결과와 거의 같았다. 심지어 이들 쥐에게 다시 4주 동안 건강식을 제공한 뒤에도 급성 염증은 사라졌지만, 면역 세포와 그 전구체의 유전자들은 여전히 활성화 돼 있는 것으로 나타났다. 연구에 참여한 아네트 크리스트 박사는 “이처럼 건강하지 못한 식습관으로 쥐들의 혈액 속 특히 과립성 백혈구와 단핵 백혈구 같은 면역 세포의 수가 예기치 않게 증가했다”면서 “이는 면역 전구세포가 골수에 관여한다는 증거였다”고 말했다. 또 연구진은 면역 세포에서 일종의 ‘패스트푸드 센서’의 존재를 확인할 수 있었다. 이들은 패스트푸드를 섭취한 참가자 120명의 혈액 세포를 검사했다. 그런데 일부 참가자에게서 염증을 조절하는 수용체인 인플라마좀에 관여하는 유전적 증거가 나타났다. 라츠 교수는 “결과적으로 면역 체계는 더 강력한 염증 반응을 지니게 돼 작은 자극에도 반응한다”고 설명했다. 연구진은 이번 발견에 기초해 정크푸드가 DNA 변화를 일으킨다고 결론지었다. 이번 연구 결과는 세계적 학술지 셀(Cell) 최신호에 실렸다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

아산사회복지재단은 제11회 아산의학상 수상자로 기초의학 부문에 김은준(왼쪽) 한국과학기술원(KAIST) 생명과학과 석좌교수, 임상의학 부문에 방영주(오른쪽) 서울대 의대 종양내과 교수를 선정했다고 10일 밝혔다. 김 교수는 인간 뇌 속의 신경세포를 연결하는 ‘시냅스’가 만들어지고 작동하는 원리를 1995년 세계 최초로 규명했다. 이후 주의력결핍과잉행동장애(ADHD)가 뇌의 신경 시냅스 단백질이 부족해 발생한다는 사실과 특정 신경전달 수용체가 과도하게 증가하면 사회성 결여로 연결될 수 있다는 사실을 입증했다. 방 교수는 위암에 대한 새로운 항암치료 연구를 수행해 표적항암제와 면역항암제의 치료 효과를 입증한 공로를 인정받았다. 방 교수가 개발한 위암 수술 후 보조화학요법은 위암 재발률을 44% 줄여 우리나라와 미국 등 여러 나라의 표준치료법으로 자리잡았다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr