뇌 항상성·축삭 퇴화·기억 흔적 등 연구난치성 뇌질환 새 메커니즘 규명 모색 삼성전자가 21일 ‘세계 알츠하이머의 날´을 맞아 알츠하이머 극복을 위해 힘쓰는 연구자들을 소개하는 영상을 20일 공개했다. 이날 삼성전자 뉴스룸에 게재된 ‘알츠하이머를 쫓는 사람들´ 영상은 삼성의 지원을 받아 세계인들을 알츠하이머로부터 구하기 위해 노력하는 국내 연구진의 연구 성과를 담았다. 정원석 카이스트 교수는 수면과 노화에서 뇌의 항상성을 조절하는 새로운 메커니즘을 연구하고 있다. 뇌 노화를 억제하고 알츠하이머와 같은 질환을 예방·치료하는 데 새로운 방법을 제시할 것으로 기대된다. 박성홍 카이스트 바이오·뇌공학과 교수는 ‘새로운 뇌 영상화 기법 MRI’를 연구한다. 뇌막 림프관을 통해 뇌의 노폐물이 배출되는 경로를 밝힐 예정이다. 정호성 연세대 의대 교수는 축삭(뉴런의 가장 끝에 위치해 신경세포에서 일어나는 흥분을 다른 신경세포에 전달하는 돌기 부분) 퇴화 연구를, 박혜윤 서울대 물리천문학부 교수는 살아있는 뇌에서 기억의 흔적을 실시간으로 파악하는 영상 기술 연구를 진행하고 있다. 이들은 모두 삼성미래기술육성사업의 지원을 받고 있다. 삼성전자가 우리나라의 미래를 이끌어갈 과학 기술 육성을 목표로 2013년부터 2022년까지 1조 5000억원을 출연해 연구를 지원하는 공익 사업이다. 평소 “미래 산업이 발전하기 위해선 기초과학이 튼튼해야 한다”는 이재용 부회장의 지론이 작용한 것이다. 삼성은 또 이 부회장의 제안에 따라 국내 기초과학 연구를 장려하기 위해 내년부터는 호암과학상을 물리·수학 부문, 화학·생명과학 부문으로 확대 개편해 과학기술 분야 지원을 늘릴 예정이다. 정서린 기자 rin@seoul.co.kr

경기 용인 소재 ㈜지엔티파마는 뇌졸중 환자의 치료제로 개발하고 있는 뇌세포 보호신약 ‘넬로넴다즈’의 임상 3상 시험을 중국에서 시작한다고 10일 밝혔다. 넬로넴다즈 임상 시험은 한국과 중국에서 동시에 진행되고 있다. 중국내 임상 3상은 헹디안 그룹 아펠로아제약 주관으로 중국 40개 대학병원에서 이뤄진다. 국내에서는 아주대병원 등 7개 대학 뇌졸중센터에서 209명에 대한 임상 2상 시험을 지난 6월 완료했으며 현재 안전성과 약효를 분석중이다. 과학기술부, 경기도 등의 지원을 받아 개발한 넬로넴다즈는 뇌졸중후 발생하는 뇌세포 손상의 주 원인인 글루타메이트 신경독성과 활성산소 독성을 동시에 제어하는 다중표적약물이다. 글루타메이트는 뇌 신경세포에 존재하는 흥분성 신경전달물질로 뇌졸중이 발생하면 과도한 양이 방출돼 신경세포의 사멸을 일으키고, 이로인해 뇌졸중 환자는 영구장애를 겪거나 사망에 이르게 된다. 뇌졸중 발병 환자에게 넬로넴다즈를 투여하면 뇌 손상을 줄여 뇌사및 뇌 기능 장애 등을 막을수 있다는 것이 회사측의 설명이다. 중국에서의 임상 3상은 뇌졸중 발병후 8시간 이내의 급성 허혈성 뇌졸중 환자 948명을 대상으로 약효와 안전성을 검증하는 방법으로 진행한다. 넬로넴다즈 총 6000mg을 5일에 걸쳐 뇌졸중 환자에게 투여한후 3개월후 환자의 장애, 사망, 출혈 등을 정량적으로 분석해 약효를 검증한다. 앞서 뇌졸중 환자 237명을 대상으로 실시된 임상 2상에서는 투여 용량과 상관없이 정신분열증 같은 부작용이 발견되지 않았다. 특히 위약(플라시보)을 투여 받은 NIHSS(뇌졸중 척도) 등급 6 이상의 중등도 및 중증 뇌졸중 환자에서 14일, 30일, 90일 전후에 정상으로 회복되는 비율이 13%, 16%, 26%였으나 넬로넴다즈 6000 mg을 투여 받은 코호트(동일집단)에서는 각각 25%, 34%, 44%로 늘어났다. NIHSS 등급 9 이상 뇌졸중 환자에서는 고용량 넬로넴다즈의 장애개선 약효가 더욱 확연하게 나타났다.아펠로아제약은 북경 수도의과대학 탠탄병원 주관으로 진행된 이같은 임상 2상 결과를 지난 7월 중국 식약처에 제출했다. 넬로넴다즈는 지난 2017년 중국 정부의 ‘중대신약창제 (重大新药创制)’과제로 선정됐다. 지엔티파마의 곽병주 대표(연세대학교 생명과학부 겸임교수)는 “중국 뇌졸중 임상 2상시험에서 넬로넴다즈의 안전성이 검증되었고, 혈전용해제 투여를 받은 중등도 및 중증 뇌졸중환자에서 약효가 입증됐다”면서 “최근 중국 정부에서 코로나 종식을 선언한 만큼 임상 3 상 연구가 순조롭고 진행돼 2~3년내 결과가 나올 것”이라고 전망했다. 김병철 기자 kbchul@seoul.co.kr

1951년 미국의 한 병원 의료진은 연구목적으로 헨리에타 렉스라는 여성으로부터 자궁경부암 조직을 추출했다. 이 여성은 곧 세상을 떠났지만 추출한 암 조직은 70년이 지난 지금도 세포분열을 하고 있다. 이 세포는 현재도 많은 동물학 연구실에서 연구를 위해 사용하고 있는데 제공자의 이름을 따 ‘헬라 세포’라고 부른다. 많은 연구진의 노력 덕분에 이제 암은 공포의 대상이 아니지만 여전히 사망 원인 1, 2위를 다투고 있다. 암을 완전히 없앨 수는 없을까? 아마도 세포분열 자체를 막으면 가능할지 모른다.세포는 아무 때나 분열하지 않는다. 외부의 신호가 있거나 세포 자체가 커지면 분열한다. 세포는 우선 분열할 것인지 여부를 결정한다. 분열하기로 결정하면 분열하기 전에 준비 작업을 한다. 분열된 세포에 염색체를 나누어 주기 위해 염색체를 두 배로 증폭시켜야 하고, 염색체를 이동시키기 위해 방추사를 만든다. 그리고 핵막을 임시로 조각낼 준비 등을 한다. 준비 과정은 실제로 분열이 일어나는 시간의 9배 정도가 걸린다. 즉 세포분열이 10분 동안 일어난다면, 준비 과정은 약 90분 동안 이어진다. 세포가 분열할 것인지 여부를 결정하는 순간부터 세포분열이 조절된다고 말한다, 세포를 분리해 세포분열 실험을 해 보면, 하나의 세포는 다른 세포와 접촉하기 전까지 분열하고 다른 세포와 접촉하면 분열을 중단한다. 그리고 일부 세포를 제거하면 제거된 수만큼만 세포가 생겨난다. 그래서 세포분열은 부착할 대상이 있어야 일어나고 밀도가 높으면 더이상 일어나지 않는다. 그렇다고 해서 이러한 세포분열 조절이 모든 세포에서 무한정 일어나는 것은 아니다. 신경세포나 근육세포는 평생 분열을 하지 않는다. 그래서 어릴 때 소아마비 바이러스에 감염돼 다리의 신경세포가 손상되면 평생 다리를 절게 된다. 그리고 정상세포는 분열할 때마다 복제된 염색체의 양 끝인 말단소체가 조금씩 짧아지는데 이로 인해 세포의 종류에 따라 20~50회 정도밖에 세포분열을 하지 못한다. 그런데 정상세포의 이러한 세포분열의 한계를 완전히 무시하는 것이 바로 암세포이다. 세포는 특정 단백질들이 작동해 분열하게 되는데, 이 단백질들의 유전자가 너무 활성이 강한 돌연변이로 바뀌면 암세포가 생길 수 있다. 그리고 과도한 세포분열을 억제하는 종양억제 단백질을 만드는 유전자가 고장 나면 암세포가 생긴다. 다시 말해 세포분열이 크게 늘어났는데 이를 조절하지 못하면 암세포가 생기는 것이다. 암은 정상적인 세포분열 조절 유전자의 변형으로 일어난다. 요즈음 특정 암에 맞춤형으로 작용할 수 있는 표적 치료제와 면역요법이 암 치료에 크게 효과를 나타내고 있다. 그러나 아직도 일부 암은 세포분열을 억제하는 방법으로 치료할 수밖에 없다. 즉 고에너지 방사선이나 독한 화학약품을 사용해 치료를 하게 되는데 그러면 장세포, 모낭세포, 면역세포 등의 생성이 일어나지 않아 구역질, 모발 손실, 감염 증가 등이 발생해 암에 의한 고통뿐만 아니라 또 다른 고통을 받게 된다. 수많은 법이나 제도가 만들어지지만 많은 경우 적절한 수준에서 운영되지 않아 그 법과 제도의 존립마저 위태로워질 수 있다. 이들이 만들어진 취지가 국민을 위한 것일 텐데 조절을 무시한 암세포처럼 오히려 국민들에게 폐만 끼치게 되는 것 같다.

8억6946만3853 곱하기 73은? 정답은 634억7086만1269이다. 듣자마자 머릿속이 새하얘지면서 자연스레 계산기로 손이 가는 문제다. 하지만 인도 청년 닐라칸타 바누 프라카쉬(20)에게는 식은 죽 먹기다. 암산으로, 그것도 단 26초 만에 답을 내놓았다. 비결이 뭘까. 그는 “8763 곱하기 8을 암산한다고 치자. 아마 8000에 8을 곱하고, 700에 8을 곱하고, 60에 8을 곱한 뒤 3에 8을 곱할 거다. 그리고 각각의 결과를 모두 더해 답을 도출할 것이다. 물론 머리로 그 모든 수를 기억하고 있어야 한다”고 설명했다. 이게 가능한 일일까. 프라카쉬는 “일반적인 암산법이지만 두뇌 최적화가 결정적”이라고 말했다. 그는 “나는 나만의 방법을 만들고 거기에 맞춰 머리를 최적화시켰다. 뇌를 단련하다 보니 분명 일정한 과정을 거치긴 거치는데, 모든 계산이 매우 자연스럽게 일어난다”고 밝혔다. 1일(현지시간) CNN에 따르면 프라카쉬는 초당 12회 연산이 가능한 것으로 인도판 기네스북 ‘림카 북 오브 레코드’에 올라 있다. 사람의 뇌는 100억 개의 신경세포(뉴런)와 10조 개가 넘는 연결구조(시냅스)로 이뤄져 있다. 신경세포는 평균적으로 초당 10회 연산이 가능하다. 그런데 프라카쉬의 뇌는 초당 12회의 연산을 한다.이 같은 뛰어난 두뇌 능력을 바탕으로 프라카쉬는 지난달 15일 영국 런던에서 열린 암산세계챔피언십(MSO)에서 13개국 29명을 제치고 금메달을 목에 걸었다. 23년 대회 역사상 최초의 비유럽권 우승자이자, 아시아 최초 우승자가 됐다. 인도 람 나트 코빈드 대통령도 그의 활약을 치하했다. 사실 프라카쉬는 어릴 적 머리를 심하게 다친 적이 있다. 5살이었던 2005년 당시 사촌이 모는 오토바이를 타고 가다 트럭에 치여 두개골이 골절됐다. 85바늘을 꿰맸고 여러 번의 수술을 거쳤다. 일주일 후 그가 깨어났을 때 의사들은 프라카쉬 부모에게 인지장애가 평생 후유증으로 남을 수 있다고 말했다. 그 후로 1년을 병상에 누워 보냈다. 프라카쉬는 “내 인생에서 가장 충격적 경험이었다. 1년 동안 학교도 못 갔다. 내가 의지할 건 숫자와 퍼즐뿐이었다. 결국 그때 그 사고가 내 인생을 바꾸어놓았다”고 말했다. 병상에 누워 있는 동안 체스를 배웠고 퍼즐을 즐겼다. 숫자에 대한 흥미는 자연스레 수학에 대한 관심으로 이어졌다.그리고 사고 2년만인 2007년 바누는 암산 관련 주대회에 나가 3위를 차지했다. 2011년에는 전국 대회로 진출했으며, 13살부터는 인도를 대표해 국제 대회를 휩쓸었다. 인도의 저명한 수학자이자 ‘인간컴퓨터’로 널리 알려진 사쿨탈라 데비가 세운 인도판 기네스북 50개를 모조리 깼다. 프라카쉬는 “세계 기록을 시도할 때 내 주변 세계가 모두 느려지는 것 같다. 복잡한 계산을 이런 속도로 하는 데서 극도의 자유를 느낀다”고 말했다. 세계에서 가장 빠른 인간계산기가 된 그의 다음 목표는 뭘까. 프라카쉬는 “또 세계대회에 나갈 수 있을지 모르겠다. 출전해도 우승할 일은 없을 것 같다”고 선을 그었다. 이제 자선사업을 하고 싶다는 그는 “국가 발전을 위해서는 글을 읽고 쓸 줄 아는 능력만큼이나 산술 능력도 중요하다. 인도 학생 절반이 기초수학을 이해하는 데 어려움을 겪고 있다”고 안타까워했다. 그러면서 자신이 ‘수학의 얼굴’이 아닌 ‘수학 공포증에 맞서 싸운 대표적 인물’로 남아 조국에 일조할 수 있는 방법을 찾겠다는 뜻을 피력했다. 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

65세 이상 노인 10명 중 1명 치매뇌가 아예 정보를 저장하지 못해자극이 있더라도 기억할 수 없어 조기발견이 중요… 15~20% 막아유산소·근력운동 병행해야 예방술 마신 후 필름 자주 끊겨도 위험진단받았다면 약물치료 유지를70대 가정주부 A씨는 언제부턴가 “기억력이 예전 같지 않다”는 걸 느꼈다. 1년 전부터는 그 정도가 심해져서 방금 들은 이야기조차 기억을 못할 정도가 됐다. 하고 싶은 말이 제때 떠오르지 않고 속도가 느려졌다. 그동안 친구들과 유지해 온 친목 모임도 대화를 따라가기가 어려워 자리를 피하게 됐다. 집안에서도 기억저하로 인한 실수는 반복되었고, 점차 식구들에게 신경질이 늘어 갔다. 최근 들어서 외출했다가 집을 제대로 찾지 못하는 일이 생기게 되자 가족들 손에 이끌려 병원에 방문하게 됐다. 평소 물건을 어디다 두었는지, 혹은 금방 하려던 일이 무엇이었는지 생각이 안 나는 증상을 호소하는 사람들을 주위에서 어럽지 않게 찾아볼 수 있다. 대부분은 자신이 해야 하는 일상의 일들을 깜박하곤 하지만 사소한 일로 치부한다. 하지만 A씨처럼 증상이 반복적으로 나타나면 치매를 의심해 봐야 한다는 게 전문가들의 공통된 의견이다. 치매는 기억력 장애를 포함한 인지 기능 장애가 생겨 일상 생활을 유지할 수 없는 상태가 되는 걸 말한다. 중앙치매센터가 지난 4월 펴낸 ‘대한민국 치매 현황 2019’ 보고서를 보면 65세 이상 노인 인구 가운데 치매 환자는 77만명(2018년 기준)으로 추정되며, 치매유병률은 10.2%나 된다. 65세 이상 노인 10명 가운데 1명꼴로 치매를 앓고 있는 셈이다. 더구나 노인인구 증가에 따라 2024년에는 100만명, 2039년에는 200만명을 넘어설 것으로 예측했다. 치매로 인한 사망자도 전년 대비 4.8% 늘어난 9739명으로 1만명을 눈앞에 두고 있다. 심용수 가톨릭대 은평성모병원 신경과 교수는 “치매는 하나의 질환이 아니라 증상이라고 보는 게 맞다. 치매 증상을 나타내는 대표적인 질환이 뇌에 독성 물질들이 침착돼 생기는 알츠하이머병”이라면서 “치매를 진단하는 것이 아니라 알츠하이머병 같은 병을 진단하는 것이 맞는 표현이다”고 설명했다. 치매를 일으키는 또 다른 질환인 혈관성 치매는 뇌졸중에 의한 뇌 손상으로 인지 기능에 장애를 초래해 발생한다. 뇌졸중을 앓고 난 환자의 경우 64％에서 인지 기능에 변화가 관찰되고, 환자의 3분의1이 치매에 이르게 된다는 보고가 있을 정도로 뇌졸중과 치매의 상관성은 매우 높다. 혈관성 치매는 전체 치매의 10~50％를 차지한다. 뇌의 신경세포는 혈류를 통해 산소와 영양을 공급받는데, 뇌졸중과 같은 뇌혈관 질환으로 뇌 혈류에 장애가 생기면 뇌세포는 손상되고, 이런 뇌졸중이 여러 차례 반복되면서 혈관성 치매가 발생한다. 정상적인 노화에 따른 기억력 감퇴와 치매는 차이가 있지만 많은 이들이 혼동하는 부분 중 하나다. 나이가 들면 인지 기능의 저하가 생기게 마련이라 기억력 감퇴는 자연스럽게 발생하고 치매와 같이 병적인 과정은 아니기 때문에 비슷한 의미를 알려주거나 하면 끝내는 기억을 해낸다는 차이가 있다. 김희진 삼성서울병원 신경과 교수는 “정상적인 노화라면 기억 기능 이외의 언어력이나 판단력 등 다른 인지 기능은 저하되지 않는다. 이에 비해 알츠하이머병으로 대표되는 치매에서 나타나는 기억 손상은 뇌가 아예 정보를 저장하지 못해 자극이 있어도 기억을 못한다”고 밝혔다. 전문가들은 아직까지는 치매를 완전히 치료할 수 있는 방법이 없기에 조기 발견이 중요하다고 입을 모은다. 정상적인 노화 과정 중에 발생 가능한 기억력 장애와 치매의 중간 단계인 ‘경도 인지 장애’가 나타난 지 약 1년 후면 15~20%가 치매로, 6년 뒤면 80%가 치매로 전환되기 때문이다. 통상 조기 발견한 경도 인지 장애의 15~20%는 치매 진행을 막을 수 있기 때문에 이때부터 정기적인 검진을 받는 등 적극적인 관리가 필요하다. 대체로 치매는 50~60대에 발병하여 5~10년에 걸쳐 서서히 진행하기 때문에 치매 초기에는 치매 증상이 있어도 모르고 지내는 경우가 많다. 심 교수는 “기억력이나 여러 인지 능력의 저하가 의심되면 바로 치매 클리닉이나 신경과 진료를 보길 권한다”면서 “자신이 예전보다 기억력이 떨어진다고 느낄 때, 그리고 주위의 사람들이 걱정스런 얼굴을 하면서 쳐다볼 때 용기 내서 병원을 방문해야 한다”고 말했다. 운동도 치매예방에 큰 도움이 된다. 치매가 발병하기 이전인 경도인지장애 단계나 주관적인 인지 저하를 느끼는 단계에서부터 운동을 시작하는 것이 효과가 좋다. 걷기 등 유산소 운동과 근력운동을 병행하는 것이 유산소와 근력 중 하나만 집중해서 하는 것보다 인지 기능 향상에 도움이 된다는 연구 결과들이 다수 보고되고 있다. 운동 시간과 빈도는 1회 운동 시 30~60분, 주 3~5회의 빈도로 하는 걸 추천한다. 강동우 서울성모병원 정신건강의학과 교수는 “유산소 운동은 살짝 숨이 차고, 땀이 나는 정도의 강도로 하고, 근력 운동은 근육통을 약간 느끼는 정도의 강도로 허벅지 근력을 강화시킬 수 있는 의자에서 앉았다 일어나기가 좋다”고 강조했다. 이미 치매 진단을 받았다면 약물 치료가 중요하다. 약물 치료는 경증의 치매에서 인지 기능을 오래 유지하고 말기 치매가 오는 시기를 늦출 수 있다. 특히 국내에서 많이 발견되는 혈관성 치매는 뇌졸중의 원인 치료와 약물 치료로 증상이 호전될 수 있다. 박기정 경희대병원 신경과 교수는 “약물 치료는 치매의 경과를 완화해 독립적인 일상생활을 오래 유지하는 데 의의가 있다. 가능한 한 오랜 시간 약물 복용을 유지하는 것이 중요하다”고 밝혔다. 치매 발병이 65세 이상의 노인에게서만 나타나는 건 아니다. 노인성 치매와 달리 초로기 치매는 45세에서 65세 사이에 나타나며 노인성 치매 연령보다 빨리, 심하게 나타난다. 초로기 치매 환자 수는 약 7만명에 이른다. 인지 기능 및 일상생활 수행능력의 저하가 생산적 활동이 가능한 연령대에 증상이 나타나면서 환자는 직업 경력이 단절되고, 이로 인한 경제적인 어려움에 처하게 될 가능성이 높다. 알츠하이머병 유발 유전자를 통한 가족력이 전체 발생의 약 50%이고, 음주로 인한 초로기 치매도 약 10%다. 이재홍 서울 아산병원 신경과 교수는 “음주 후 흔히 말하는 필름이 끊긴 현상이 자주 반복된다면 초로기 치매의 위험이 높은 것으로 의심할 필요가 있다”고 말했다. 이범수 기자 bulse46@seoul.co.kr

배우 신국이 29일 지병으로 별세했다. 73세. 서울예술대학 시절부터 연극 무대에서 활동해 온 신국은 1969년 MBC 공채 탤런트 4기로 데뷔했다. MBC 간판 드라마인 ‘수사반장’(1971~1989)에서 다양한 역할을 맡았고, ‘전원일기’(1980~2002)와 ‘제1공화국’(1981~1982) 등에서 활약했다. 그는 ‘사극 감초 배우’로 얼굴을 알렸다. ‘허준’(1999), ‘상도’(2001), ‘대장금’(2003), ‘이산’(2007), ‘동이’(2010), ‘마의’(2012), ‘옥중화’(2016) 등 ‘사극 전문 PD’로 불리는 이병훈씨의 작품에는 빠지지 않고 출연했다. 특히 ‘대장금’에서는 주인공 장금이를 돕는 내관으로 나와 인기를 끌었다. 그는 ‘옥중화’를 찍을 당시부터 건강에 이상이 생긴 뒤 루게릭병(운동신경세포가 점차 손상되는 질환) 진단을 받아 투병을 해 왔다. 최근에는 폐렴 증상이 재발한 것으로 알려졌다. 빈소는 경기 김포 쉴낙원 장례식장에 차려졌다. 발인은 31일. 김지예 기자 jiye@seoul.co.kr

일론 머스크가 2017년 창업해 뇌-컴퓨터 연결 기술을 개발하고 있는 스타트업 기업 뉴럴링크가 뇌에 전극 칩을 심은 돼지를 선보였다. 지난해 7월 `통합 뇌-기계 인터페이스 플랫폼’ 계획을 발표했던 머스크 뉴럴링크 최고경영자(CEO)는 28일(현지시간) 캘리포니아주 샌프란시스코 본사에서 시연회를 열어 칩을 뇌에 이식해 2개월째 건강히 생활하는 돼지 ‘거투르드’를 공개했다. 머스크는 또 칩 이식 수술을 자동으로 할 수 있는 임플란트 로봇 시제품 `V2’도 함께 선보였다. `링크 0.9’란 이름의 뉴럴링크 칩은 23㎜에 8㎜ 크기의 동전 모양으로 뇌파 신호를 수집하는 작은 전극이 있다. 지난해 공개했던 칩은 귀 뒤에 작은 모듈이 딸려 있었으나 이번에는 칩에 합쳐졌다. 이 칩은 뇌파 신호를 초당 최고 10메가비트의 속도로 무선 전송할 수 있다. 한 번 충전하면 종일 쓸 수 있으며, 무선 충전도 된다. 머스크는 이 칩을 `두개골의 핏빗(Fitbit)’에 비유했다. 머스크는 거투르드가 냄새를 맡으려고 코를 킁킁거릴 때 코에서 뇌로 전달되는 신호를 칩이 실시간으로 수집해 기록하는 것을 시연했다. 함께 공개한 칩 이식 로봇은 캐나다 밴쿠버의 산업디자인업체 워크(Woke) 스튜디오가 만들었으며 한 시간에 뇌 속에 직경 5마이크론의 미세 전극 1024개를 심을 수 있다고 머스크는 주장했다. 현재는 뇌 피질을 건드리는 정도에 불과하지만 궁극적으로는 신경세포가 밀집돼 있는 뇌 깊은 곳의 회색질에 칩을 심는 것을 목표로 한다. 머스크는 지난해 7월 프레젠테이션을 통해 올해 안에 인간의 뇌에 칩을 이식한 뒤 실험에 나서겠다고 큰소리를 친 적이 있다. 하지만 지금까지 쥐와 원숭이의 뇌에 1500개의 전극을 심었을 뿐 아직 인간을 대상으로 한 칩 이식은 시도하지 않았다. 뉴럴링크 칩이 사람 뇌 속에서도 제대로 작동한다면 시각이나 청각, 촉각 등 감각이 마비된 환자나 퇴행성 질환자들이 감각을 되찾는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 머스크는 기대했다. 이미 의료계에선 뇌에 전극을 이식해 파킨슨병, 간질 등을 치료하는 데 사용하고 있다. 하반신이나 사지가 마비된 사람이 이식한 센서로 뇌 신호를 이용해 컴퓨터를 조작하고 로봇팔을 움직이는 실험도 성공한 적이 있다. 뉴럴링크는 이런 단계를 훨씬 넘어 인간의 생각을 읽고 뇌파로 소통할 수 있는 수준까지 나아가겠다는 것이다. 나아가 컴퓨터에 자신의 기억을 저장하고 재생하거나 로봇에 자신의 의식을 심는 기술까지도 염두에 두고 있다. 뇌 이식 칩으로 인공지능과 공생하는 길을 열겠다는 야심이다. 머스크는 지난달 미국 식품의약국(FDA)으로부터 뉴럴링크 칩의 `혁신 장치‘ 실험을 승인받았다고 발표했다. 뉴럴링크는 머스크의 1억 달러(약 1200억원)을 포함해 모두 1억 5800만 달러(약 1900억원)의 투자금을 유치했으며, 직원은 100명 정도다. 머스크는 이날 시연이 투자 유치 목적이 아니라 뉴럴링크 칩 개발에 참여할 다양한 분야의 인재들을 끌어모으려는 목적으로 열었다고 말했다. 1만명이 일하는 회사로 키운다는 것이 그의 포부다. 하지만 신경과학 전문가들은 머스크가 과도한 의욕을 부린다고 걱정한다. 워싱턴대에서 신경 인터페이스를 연구하는 에이미 오스번 교수는 “칩 주변의 조직 손상, 측정의 질, 뇌신호를 해석하는 기계학습 알고리즘 발전 등에서 여전히 해결해야 할 다양한 과제를 안고 있다”고 설명했다. 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr

성장기 아이가 있는 가정의 부모들의 고민은 학업 성적과 함께 성장일 것이다. 또래 아이들보다 키가 작으면 키가 자라지 않는 이유가 뭔지 알아보고 해결하기 위해 병원을 다닌다든지, 키 크는데 도움이 되는 영양제를 먹이기도 한다. 심지어는 성장호르몬 주사 처방을 받기도 한다. 그렇지만 이런 방법으로도 부모들 생각만큼 키가 쑥 크지 않는 경우가 많다. 그런데 아동, 청소년들이 키가 잘 자라지 않는다면 부모들이 알지 못하는 다른 이유가 있을 수도 있다. 다름 아닌 스트레스이다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 연구팀은 뇌 시상하부 내 실방핵에서 만들어진 인슐린이 성장호르몬 생성에 도움이 된다는 것을 발견했다고 27일 밝혔다. 실방핵은 시상하부를 구성하는 여러 신경핵 중 하나로 호르몬 분비를 통해 삼투압, 식욕, 스트레스에 대한 신체반응 등 조절을 매개하는 것으로 알려져 있다. 이런 실방핵에서 만들어지는 인슐린은 스트레스를 받으면 분비되지 않기 때문에 성장호르몬 생성을 막아 성장을 저해할 수 있다는 것이다. 이 같은 연구결과는 임상의학 분야 국제학술지 ‘JCI 인사이트’에 실렸다. 인슐린이라고 하면 주로 췌장에서 분비되고 혈당 조절에 관여하는 호르몬이다. 그렇지만 췌장 이외에 시상하부를 비롯한 다양한 뇌 영역에서도 소량의 인슐린을 합성하는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 뇌에서 생성된 인슐린은 어느 부분의 신경세포에서 만들어지고 생리적 역할은 무엇인지 명확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 조직이나 세포의 특정 단백질의 항원항체반응을 통해 광학기기로 관찰하는 면역조직화학 기법으로 뇌 인슐린을 분석한 결과 시상하부 내 실방핵에 있는 소세포성 신경분비세포에서 기인한다는 것을 처음으로 발견했다. 연구팀은 뇌에서 생성되는 인슐린을 억제하는 바이러스를 만들어 성인 생쥐의 시상하부 실방액에 주입했다. 그 결과 여러 호르몬 중 성장호르몬만 분비가 억제되는 것을 관찰했다. 이 발견을 바탕으로 갓 태어난 어린 생쥐의 시상하부 실방핵에 인슐린 발현을 억제하는 바이러스를 주입하자 뇌하수체 성장호르몬 생성이 억제돼 성장이 지연되는 것을 확인했다. 또 어린 쥐에게 스트레스를 주면 시상하부 실방핵 내 인슐린 발현이 억제되면서 뇌하수체 성장호르몬 생성이 억제돼 성장이 지연되는 것을 추가로 관찰했다. 김은경 DGIST 교수는 “이번 연구는 뇌에서 만들어지는 미량의 인슐린이 어떤 생리적 기능을 하는지에 대해 알려주는 성과”라며 “뇌 인슐린은 이번에 밝혀진 것처럼 성장을 좌우하는 것 이외에 또 다른 신체 기능 조절에 관여할 것으로 보이는 만큼 추가 연구를 진행할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

시력 회복을 위해 라식, 라섹 수술을 받는 사람들이 많다. 이들 수술은 각막을 절개해 시력을 교정하는 방식으로 회복 과정에서 각막의 신경세포가 충분히 재생되지 않거나 외부 환경에 반응하는 말초신경 손상 같은 부작용 때문에 야간에 빛 번짐 현상을 겪거나 안구건조증에 고생하는 이들이 많다. 광주과학기술원(GIST) 의생명공학과 연구팀은 이처럼 각막신경이 손상돼 발생하는 안구건조정을 근적외선 레이저로 치료할 수 있는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 의생명공학 분야 국제학술지 ‘광화학 및 광생물학 B: 생물학’(Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology)에 실렸다. 연구팀은 안구건조증의 직접적 원인 중 하나인 삼차신경절세포 손상을 근적외선 레이저로 재생시키는데 성공한 것이다. 삼차신경절세포는 안면 감각을 담당하는 말초신경으로 외부 자극을 받아들여 중추신경계로 신호를 전달하는 역할을 한다.연구팀은 라식, 라섹 수술을 받아 부작용을 겪는 환자와 비슷한 상태로 만든 유전자변형 생쥐에게서 삼차신경절세포를 채취한 뒤 실험실에서 1차세포배양을 했다. 이렇게 배양된 신경세포에 다양한 연속파와 펄스파 레이저 광선을 쪼여 말초신경세포가 재생되는 최적의 광조사 조건을 찾아냈다. 정의헌 GIST 교수는 “이번 연구는 빛을 이용해 손상된 말초신경계의 성장을 촉진시킬 수 있는 가능성을 보여준 것으로 각막절제 수술로 인한 안구건조증 치료와 말초신경계 손상으로 인한 만성통증 치료에도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영화 ‘마이너리티 리포트’에는 특정인이 범죄를 저지르기도 전에 미래의 범행 사실을 예언해 이를 사전에 차단하는 미래 사회의 모습이 나온다. 그런데 영화와 비슷한 방법은 아니지만, 뇌 스캔을 통해 미래 반사회적 행동 가능성을 예측할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 플로리다국제대(FIU)와 펜실베이니아대 공동연구진은 미국에서 진행된 대규모 뇌 행동 발달 연구인 ABCD 연구(Adolescent Brain Cognitive Development study) 데이터를 분석해 9~11세 사이 시행한 뇌 스캔(MRI 및 fMRI)이 미래 냉혹-냉혈한 타입(Callous-unemotional traits) 장애 발생 가능성을 예측할 수 있는지 검증했다. 냉혹-냉혈한 타입은 타인의 감정에 둔감하고 잘못에 대한 죄책감은 없는 반면 규칙을 쉽게 어기고 공격적인 행동을 보이는 행동 장애이다. 이런 문제를 지닌 경우 결국 청소년기와 성인 시기에 범죄나 반사회적 행동을 보일 가능성이 높다. 냉혹-냉혈한 타입의 행동 장애가 생기는 원인은 여러 가지가 있을 수 있겠지만, 최근 과학자들은 뇌에서 감정을 처리하는 부위인 편도체에 활성이 떨어져 있는 것이 중요한 이유라는 사실을 발견했다. 연구팀은 ABCD 연구에 참여한 9~11세 사이 아동 1만2000명의 뇌 스캔 이미지에서 편도체와 해마에 있는 회백질(뇌에서 신경세포가 모인 곳)의 분포와 양을 조사하고 이후 추적 관찰 동안 냉혹-냉혈한 타입의 행동 장애를 경우를 조사했다. 그 결과 편도체와 해마의 회백질이 작을수록 냉혹-냉혈한 타입의 행동 장애를 보일 가능성이 큰 것으로 나타났다. 어린 시절의 뇌 스캔 결과가 미래의 반사회적 행동 장애 가능성을 예측할 수 있다는 이야기다. 다만 이 연구의 목적은 영화 마이너리티 리포트처럼 범죄 가능성이 있는 개인을 찾아내 먼저 체포하려는 것이 아니다. 반대로 문제 행동을 일으킬 아동을 찾아내 적절한 교육과 치료를 통해 안정적인 사회생활을 할 수 있도록 돕는 것이 목표다. 연구를 이끈 플로리다국제대의 새뮤얼 호스 박사는 이런 장애를 지닌 모든 아동이 같은 문제를 일으키는 것이 아니라고 강조했다. 단지 뇌 구조가 좀 다른 경우 다른 접근이 필요하다는 것이다. 어떤 개인이 반사회적 인격 장애를 넘어 중대한 범죄를 저지르는 경우 엄중한 법적 처벌이 필요하다. 하지만 그렇게 되기 전 적절한 교육과 치료를 통해 이를 막을 수 있다면 그 개인은 물론 사회 전체에 큰 이득이 될 것이다. 이 연구의 의의는 그 가능성을 보여줬다는 데 있다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

전북대 전자공학부 김기현 교수 연구팀이 ‘뉴로모픽(Neuromorphic) 칩’ 핵심 기술인 뉴로 트랜지스터 소자를 개발했다. 전북대는 김 교수 연구팀이 뇌 신경 구조를 모방해 인간의 사고 과정과 비슷한 방식으로 정보를 처리하도록 고안한 반도체를 개발했다고 3일 밝혔다. 이 반도체는 비교적 적은 전력으로 정보 기억과 복잡한 연산 및 학습 기능을 수행할 수 있어 자율 주행 자동차 및 드론, 얼굴인식, 사물인터넷 디바이스 등 4차 산업혁명 기술에 폭넓게 쓰일 것으로 기대된다. 김 교수 연구팀은 독일 드레스덴 공대·헬름홀츠 연구팀과 국제 공동 연구를 통해 뉴로모픽 칩에 ‘졸-겔 실리 케이트’ 물질을 적용한 기술을 개발했다. 이 물질은 다공성 세라믹 구조체로, 내부 이온들이 입력신호에 따라 구멍 사이를 자유롭게 이동하면서 마치 뇌 신경세포(뉴런)를 연결하는 시냅스와 같이 데이터 저장 효과를 유발한다. 또 이온 분극과 확산 현상을 이용해 전자소자의 하드웨어적 학습을 가능하게 하는 인공 신경망 구현도 할 수 있다. 이번 연구 결과는 세계적 전자소자 분야 학술지인 ‘네이처 일렉트로닉스’(Nature Electronics)에 실렸다. 김 교수는 “새롭게 개발한 뉴로 트랜지스터는 전통적 트랜지스터를 기반으로 제작한 인공 시냅스 소자”라며 “이온에 따라 시냅스 가소성을 제어함으로써 인간의 뇌를 가장 밀접하게 모방한 기술”이라고 말했다. 김 교수는 연구성과를 바탕으로 전북대 반도체설계 교육센터(IDEC)와 협력해 4차 혁명 시대를 이끌어 갈 반도체소자 고도화와 상용화를 추진할 계획이다. 전주 임송학 기자 shlim@seoul.co.kr

국내 연구진이 망막변성 환자들이 사용하는 인공망막의 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 찾아냈다. 한국과학기술연구원(KIST) 바이오마이크로시스템연구단, 미국 하버드대 의대 매사추세츠종합병원 공동연구팀은 망막질환의 진행 정도에 따라 인공시각 신경신호 변화 패턴이 달라진다는 것을 확인했다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 국제전자전기엔지니어학회에서 발간하는 ‘IEEE 신경계 및 재활공학’이라고 말했다. 망막색소변성, 노인성 황반변성 같은 망막변성질환은 빛을 전기화학적 신경신호로 변환시켜주는 광수용체 세포들이 파괴되면서 실명에 이르게 되는 무서운 질병이다. 특히 고령화 사회가 되면서 노인성 황반변성 환자는 급격히 증가하고 있는 추세이다. 그렇지만 망막변성 질환은 치료약물이 존재하지 않고 망막은 수정체나 각막과 달리 복잡한 신경조직이어서 이식도 불가능하다. 망막의 광수용체 세포 뒤쪽 뇌로 신경신호를 전달하는 신경절 세포는 살아남기 때문에 안구 내에 마이크로전극을 이식해 전기적으로 자극하면 볼 수 있도록 할 수 있다. 인공망막장치는 망막변성질환으로 실명한 환자들의 시력 회복을 위한 유일한 시력회복 방법이다. 그러나 인공안구 이식환자마다 성능이 다르게 나타나는데 원인이 정확히 밝혀지지 않았다.연구팀은 유전자 편집을 통해 사람처럼 망막색소변성으로 시력을 잃은 생쥐를 만들었다. 연구팀은 실명한 생쥐와 정상 생쥐를 대상으로 각 신경세포에 동일한 전기자극을 여러 번 반복했을 때 발생하는 신경신호가 서로 얼마나 비슷한지를 분석했는데 그 결과 정상 망막에서는 신경신호가 매우 비슷해 높은 일관성을 보였지만 망막변성은 진행됨에 따라 일관성에 크게 줄어들고 불규칙해진다는 것이 확인됐다. 임매순 KIST 박사는 “이번 연구는 “좋은 품질의 인공시각을 위해서는 망막변성 진행 정도를 면밀하게 검토해 인공망막장치 이식 대상과 시기를 결정해야 한다는 것을 보여주고 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

200년 전 메리 셸리가 쓴 소설 ‘프랑켄슈타인-근대의 프로테메우스’는 스위스 과학자 빅터 프랑켄슈타인 박사가 시체를 이용해 244㎝의 인조인간을 만들어 생명을 불어넣으면서 벌어지는 일을 다루고 있다. 셸리는 전기분해 기술, 자연발생실험 같은 당시 최첨단 과학기술을 소재로 활용했지만 사람과 똑같은 인조인간을 만든다는 생각은 공상에 불과했다. 그렇지만 최근 생물학과 생체공학 기술이 발달하면서 프랑켄슈타인까지는 아니지만 실험실에서 신경세포나 생식세포를 만들고 기능을 상실한 폐를 되살리는 수준에 이르고 있다. 미국 컬럼비아대 의생명공학과, 컬럼비아대 의대, 밴더빌트대 의대, 스티븐슨 기술연구소, 서던캘리포니아대 의대, 스탠퍼드대 의대 공동연구팀은 이식할 수 없을 정도로 손상된 폐를 돼지의 순환계에 연결해 회복시킬 수 있다는 연구 결과를 의생명공학 분야 국제학술지 ‘네이처 메디슨’ 7월 14일자에 발표했다. 폐 손상이 심각해 기능을 잃게 되면 폐 이식을 고려하게 되지만 이식용 장기를 구하기 쉽지 않다. 이식을 위해 기증된 폐는 쉽게 손상돼 70~80%는 폐기되는 것으로 알려졌다. 기계장치를 연결해 이식용 폐의 기능을 되살리는 방법이 있기는 하지만 소생 확률은 낮은 편이다. 이에 연구팀은 이식 불가 판정을 받은 사람의 폐 5개를 기증받아 마취한 돼지의 순환계와 24시간 연결한 뒤 관찰했다. 돼지의 피가 폐로 전달되도록 하고 인공호흡장치를 연결해 산소 공급을 하는 한편 면역거부반응을 막기 위한 면역억제제도 투여했다. 그 결과 적출 뒤 시간이 오래 지나 괴사가 시작돼 상당 부분이 하얗게 변한 폐가 건강한 핑크색을 띠고 정상적으로 산소를 전달하는 등 기능 회복이 관찰됐다. 연구팀은 면역거부반응에 대한 대책을 포함해 추가적인 연구가 필요하지만, 현재 수준만으로도 환자에게 이식하기 충분한 상태에 도달했다고 밝혔다. 또 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립신경질환·뇌졸중연구소(NINDS) 연구팀은 ‘정크 DNA’ 중 하나인 레트로바이러스가 신경 줄기세포의 분화를 좌우하고 신경세포 발달에도 영향을 미친다는 연구 결과를 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 7월 13일자에 발표했다. 레트로바이러스는 네안데르탈인 때 사람의 몸속으로 들어와 유전자처럼 자리 잡고 있는 것으로 알려져 있다. 전체 DNA의 약 8%를 차지하고 있지만 실제로는 바이러스 역할을 못 하는 비활성화된 상태여서 ‘정크 DNA’ 중 하나로 분류되고 있다. 연구팀은 실험실 연구를 통해 레트로바이러스 중 12번, 19번 염색체에 새겨진 HERV-K가 활성화될 경우 루게릭병으로 알려진 근위축측삭경화증이 유발될 수 있다는 것을 확인했다. 연구팀은 건강한 성인남녀에게서 추출한 혈액세포로 인체의 다양한 세포로 분화될 수 있는 유도만능줄기세포를 만든 뒤 신경줄기세포로 분화시켰다. 연구팀은 신경줄기세포 표면에 HERV-K 유전자가 활성화되도록 한 뒤 관찰한 결과 신경세포(뉴런)로 분화되지 못하고 HERV-K 유전자를 억제시키면 줄기세포가 쉽게 뉴런으로 만들어지는 것을 확인했다. 한편 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD) 의대 산부인과·재생과학과·비뇨기과·유전체의학연구소, 피츠버그대 의대 여성연구소 공동연구팀은 사람의 정원줄기세포(SSC)를 시험관에서 배양하는 방법을 찾아내 국제학술지 ‘PNAS’ 7월 13일자에 발표했다. SSC는 남성의 고환 내에 존재하는 줄기세포로 일생 증식하면서 일정 수를 유지하면서 일부가 생식세포로 분화돼 정자를 만든다. 분화 기능에 이상이 있으면 남성 불임이나 무정자증이 발생하기 때문에 불임치료를 위해 SSC를 추출해 시험관에서 배양시켜 정자로 분화시키는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 문제는 정자로 분화하기 전 단계인 SSC조차 체외 배양이 쉽지 않다는 것이다. 연구팀은 ‘단일세포 유전자 발현 분석’이라는 첨단 기술로 인간 SSC의 특성을 파악해 세포분열과 생존에 관여하는 AKT 경로를 억제할 경우 실험실에서 가장 잘 성장시킬 수 있다는 것을 알게 됐다. 연구팀은 고환에서 추출한 30개 이상의 세포 샘플로 실험한 결과 2~4주 동안 안정적으로 SSC를 유지하는 데 성공했다. 연구팀은 이번 연구를 바탕으로 질 좋은 정자로 분화시키는 기술을 개발해 불임 수술에 새로운 지평을 열겠다는 계획이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

50대 이후에 주로 발병하는 뇌졸중은 대표적인 심혈관질환이다. 뇌혈관이 막히거나 혈액을 공급받지 못해 뇌 부위가 손상되는 뇌졸중은 다양한 후유증을 남기는 질환으로 잘 알려져 있다. 국내 연구팀이 이런 뇌졸중 후유증이 발생하는 원인을 밝혀내 다양한 뇌 질환 치료 방법을 찾는데 도움을 받을 수 있을 것으로 기대되고 있다. 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단, 광주과학기술원(GIST) 의생명공학과, 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 공동연구팀은 뇌졸중이 발생하면 언어장애나 운동능력, 인지능력 저하 같은 후유증이 일어나는 메커니즘을 밝혀냈다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 8일자에 실렸다. 뇌졸중은 손상된 뇌 부위 뿐만 아니라 멀리 떨어져 있는 다른 부위에도 기능적 변화를 일으킨다. 기능해리라고 부르는 이 같은 변화는 뇌신경세포들의 활동성이 낮아지면서 뇌 대사와 기능을 떨어뜨리는 것으로 알려졌지만 정확한 발생 원인은 규명되지 않았다. 연구팀은 앞서 뇌 백질부분에서 뇌졸종우 발생하면 멀리 떨어져 있는 운동을 담당하는 뇌 부위인 운동피질 부분에 초미세 신경변성이 발생한다는 사실을 밝혀낸 바 있다. 연구팀은 신경변성 부위에서 별세포라고 부르는 뇌세포가 다른 신경세포의 활성과 대사를 억제해 기능해리를 일으킨다고 보고 백질부분에 뇌졸중을 유도한 생쥐의 뇌를 관찰했다. 별세포는 뇌에서 가장 많은 수를 차지하는 별모양의 비신경세포로 그 숫자와 크기가 증가하면 주변 신경세포에 여러 영향을 미쳐 파킨슨병, 알츠하이머, 중풍 등 다양한 뇌질환을 일으키는 것으로 알려져 있다.관찰 결과 연구팀은 뇌졸중이 발생한 생쥐의 뇌에는 멀리 떨어져 있는 운동피질에 신경세포의 활성과 대사를 억제시키는 가바라는 신경전달물질이 증가하면서 뇌 기능이 떨어진다는 것을 확인했다. 뇌졸중이 발생하면 별세포가 증가하면서 가바를 과다분비해 주변 신경세포 기능을 저하시키고 결국 기능해리를 일으킨다는 것이다. 또 연구팀은 별세포에서 가바를 생성하는 핵심효소인 마오비를 억제하는 약물을 자체 개발해 적용한 결과 기능해리 현상이 완화된다는 것을 관찰하기도 했다. 이창준 IBS 인지및사회성연구단 단장은 “이번 연구는 뇌졸중 뿐만 아니라 편두통, 뇌종양, 뇌염 같은 다양한 뇌질환에서 나타나는 기능해리 유발 원리를 규명했다는 점에 의미가 크다”라며 “별세포 조절로 다양한 신경학적 뇌질환 치료법 개발에 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

코로나19 감염으로 인해 산소 공급이 부족해지면서 영구적인 뇌세포 손상까지 이어질 수 있다는 점이 부검으로 확인됐다. 코로나19에 걸렸다 완치되더라도 후유증이 우려된다는 의미다. 미국 워싱턴포스트(WP)는 사망자 87명의 폐, 38명의 뇌, 41명의 심장을 부검한 결과를 2일(현지시간) 소개했다. 사망자들의 공통적인 특징은 골수나 폐에만 존재하는 거핵세포가 다른 장기들에서도 지나치게 많이 발견됐다는 점이었다. 우리 몸에서 혈소판은 혈액을 굳어지게 만들어 출혈을 멈추는 역할을 하는데, 거핵세포는 혈소판을 만들어내는 세포다. 의료진은 코로나19가 혈소판의 작용을 증폭해 위험한 혈전(핏덩어리)를 만들어내는 것으로 의심하게 됐다. WP는 인과관계가 규명되지는 않았으나 이 같은 특이증상과 함께 여러 장기에 문제가 생겼다고 보도했다. 폐 내부에 미세한 핏덩어리 수천개 발견 미국 루이지애나 주립대가 올해 4월 공개한 44세 남성 사망자의 폐 검사 결과는 충격적이었다. 폐를 절단해 검사한 결과 그 안에 미세한 혈전이 수천 개 발견됐기 때문이다. 부검에 참여한 리처드 밴더 하이드는 “이런 사례는 본 적이 없었다”면서 다른 사망자들에게서도 같은 패턴이 나타났다고 밝혔다. 사망자들의 폐에는 거핵세포가 너무 많이 존재하는 것으로 조사됐다. 이탈리아, 독일 연구진이 시행한 부검에서도 같은 결과가 나왔으며, 이들 연구는 영국 랜싯을 비롯해 권위 있는 의학지를 통해 잇따라 소개됐다. 심장에 있어선 안될 특수세포 다량 발견 코로나19 사망자들의 심장에서도 지나치게 많은 거핵세포가 발견됐다. 이는 일부 감염자들이 심근경색 증세를 일으키며 갑자기 사망한 것과 관련이 있을 것으로 의심됐다.중국 연구진의 초기 조사결과에서는 입원한 중증환자의 20∼30%가 심장 기능에 문제를 겪은 것으로 나타났다. 뉴욕대 랜곤메디컬센터에서 부검을 진행한 에이미 라프키비츠는 “심장에 거핵세포가 존재하는 걸 본 기억이 없다”고 말했다. 코로나19 사망자들의 심장에는 염증이 크게 나타나지 않은 점도 특징이었다. 일반적인 심근염은 염증의 흔적이 부검에서 곧바로 확인된다. 심근염은 면역 반응을 담당하는 백혈구의 일종인 림프구의 공격을 받으면서 발생하는데 코로나19로 사망한 환자들의 심장에는 이러한 현상이 발견되지 않았다. 광범위한 뇌 손상…후각 마비도 연관 가능성 코로나19 확진자 중 일부는 미각이나 후각 마비 증세를 보이기도 했다. 어떤 환자들은 우울증, 발작, 경련, 정신착란 등도 겪었는데 이는 모두 신경의학적 증세들이다. 의료진은 바이러스가 뇌에 침투해 염증이 생긴 것으로 의심했는데 부검 결과 예상과 달랐다. 미국 보스턴 여성병원의 신경의학자인 아이작 솔로몬은 사망자 18명을 대상으로 대뇌피질, 시상, 기저핵 등 뇌의 각 부분을 검사했다. 그 결과 뇌에 침투한 바이러스는 의미 없는 소량에 불과하고 염증 부위도 작았으나 산소 공급 부족 때문에 손상된 부위가 넓게 발견됐다. 이 같은 손상은 병원에서 장기 치료를 받은 중증환자, 갑자기 숨진 환자에게서 똑같이 나타났다. 뇌가 산소를 제대로 공급받지 못해 신경세포가 죽었고, 그로 인해 영구적인 손상이 남은 것이다. 부검 결과는 뇌가 산소를 공급받지 못해 광범위하게 손상되면서 신체의 여러 기능이 퇴행했다는 의심으로 이어졌다. 솔로몬은 “코로나19에 감염됐다가 살아남은 이들에게 뇌 손상이 어떤 영향을 미칠지 커다란 문제가 남아 있다”고 말했다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

국내 연구진이 교통사고나 산업재해 등 사고로 인한 척수 손상이나 운동신경세포가 파괴되는 루게릭병 같은 질환을 치료할 수 있는 방법을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 김정범 교수팀은 피부세포에 2종의 유전인자를 주입해 척수를 구성하는 운동신경세포를 만드는 데 성공했다고 29일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 유럽분자생물학회에서 발행하는 국제학술지 ‘이라이프’에 실렸다. 연구팀은 피부세포에서 원하는 세포를 곧바로 얻을 수 있는 직접교차분화 기술로 운동신경세포를 만들었다. 환자 피부세포에 두 종류의 유전자를 직접 주입해 만능세포단계를 거치지 않고 곧장 운동신경세포로 만들어지도록 해 면역거부반응과 암세포 분화 가능성을 모두 제거했다. 연구팀은 이번에 개발한 세포치료제를 척수 손상 실험쥐에게 주입한 결과 손상된 척수조직에서 신경이 재생되는 것을 확인됐다. 김 교수는 “기존 기술로는 척수 손상 치료가 쉽지 않았는데 이번 기술은 실질적인 치료 효과를 나타낼 수 있을 것”이라고 기대했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 교통사고나 산업재해 같은 사고로 인한 척수 손상 환자나 운동신경 세포가 파괴되는 루게릭병 같은 질환을 치료할 수 있는 방법을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 김정범 교수팀은 피부세포에 2종의 유전인자를 주입해 척수를 구성하는 운동신경세포를 만드는데 성공했다고 29일 밝혔다. 연구팀은 동물실험을 통해 운동신경세포의 재생능력을 확인하기도 했다. 이 같은 연구결과는 유럽분자생물학회에서 발행하는 국제학술지 ‘이라이프’에 실렸다.신체를 지탱하는 척추뼈 안에 있는 신경조직인 척수는 뇌 신호를 몸 구석구석으로 전달하고 신체 감각을 뇌로 전달하는 중요한 역할을 한다. 척수가 손상이 되면 운동기능이나 감각을 잃거나 몸을 움직일 수 없는 심각한 후유증을 겪게 된다. 약물치료나 외과수술로 척수손상을 치료하기도 하지만 효과가 크지 않다. 이 때문에 줄기세포를 이용해 손상된 조직을 재생시키는 세포치료제가 주목받고 있지만 줄기세포 분화과정에서 암세포가 형성되는 경우도 환자에게 사용되지는 못하고 있다. 연구팀은 피부세포에서 원하는 목적의 세포를 바로 얻을 수 있는 직접교차분화 기술을 이용해 운동신경세포를 만들었다. 환자 피부세포에 두 종류의 유전자를 직접 주입해 만능세포단계를 거치지 않고 곧장 운동신경세포로 만들어지도록 해 기존 줄기세포치료제의 문제점인 면역거부반응과 암세포로 분화 가능성을 모두 해결했다.기존의 직접분화 기법으로 만들어진 세포수는 너무 적어 환자 임상치료에 활용하기 충분치 않았지만 연구팀은 세포 자가증식을 통해 대량생산이 가능토록 했다. 실제로 이렇게 만들어진 세포치료제를 척수를 손상시킨 실험쥐에 주입한 결과 운동기능이 회복되고 손상된 척수조직에서 신경이 재생되는 것이 확인됐다. 김정범 교수는 “척수 손상은 산업재해에 의한 발병률이 높은데 반해 지금까지 나온 기술로 치료는 쉽지 않았는데 이번에 개발된 세포치료제는 기존 치료방법들의 한계를 극복해 실질적인 치료효과를 가져다 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

헬릭스미스는 당뇨병성 신경병증 치료제 후보물질인 ‘엔젠시스(VM202)’의 미국 임상 3-2상시험을 시작한다고 26일 밝혔다. 미국 하버드 의과대학 산하 브리검여성병원(BWH)을 비롯해 15개 임상시험 센터에서 당뇨병성 신경병증 환자 152명을 대상으로 위약 대비 엔젠시스의 통증 감소 효과가 유효한지를 비교·분석하는 방식으로 임상시험을 한다. 헬릭스미스는 이날 오전 9시 10분 기준, 전 거래일 대비 5.81%(3800원) 오른 6만9200원에 거래되고 있다. 지난 2월 헬릭스미스는 엔젠시스가 임상 3-1상에서 위약 대비 통계적으로 유의미하지 않아 주평가지표 달성에 실패했다고 밝혔다. 다만 임상 3-1B상에서 안전성·유효성이 확인돼 후속 임상 3-2상을 조만간 시작할 방침이라고 전한 바 있다. 당뇨병성 신경병증은 당뇨합병증 중 하나로, 고혈당으로 신경세포가 손상되면서 극심한 통증이 나타나는 질환이다. 이보희 기자 boh2@seoul.co.kr

집에서 만들어 먹는 음식이 아닌 이상 즉석식품이나 각종 가공식품들에는 어쩔 수 없이 음식이 상하지 않게 하거나 색감을 좋게 하거나 맛을 높이기 위해 식품첨가물이 들어가기 마련이다. 인체에 무해하다고는 하지만 식품첨가물이 간접적인 경로를 통해 건강에 영향을 미칠 수도 있다. 국내 연구진이 가공식품 속 들어가는 식품첨가제가 자칫 자폐증을 유발시킬 수도 있다는 연구결과를 내놨다. 한국뇌연구원 신경회로연구그룹 연구팀은 가공식품 속 유통기한을 늘리기 위해 사용되는 식품첨가물인 프로피온산이 장내 미생물의 불균형을 유발시켜 자폐증을 유발시킬 가능성을 높인다고 11일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘몰레큘러 브레인’에 실렸다. 최근 들어 과학계에서는 장내 미생물에 대한 다양한 연구들을 하고 있다. 장은 ‘제2의 뇌’라고 불리며 장에서 흡수된 물질이 혈관을 따라 이동해 멀리 떨어진 뇌까지 영향을 줄 수 있다는 ‘장-뇌 연결축’이라는 개념이 제시되기도 했다. 연구팀은 자폐증을 앓고 있는 아이들이 과민성대장증후군 같은 장관련 질환을 앓는다는 점과 프로피온산을 투여한 쥐가 자폐 유사증상을 보인다는 기존 연구결과에 주목했다. 프로피온산(PPA)는 가공식품 속 유통기한을 늘리는데 사용되는 식품첨가물로 각종 통조림에 포함돼 있다. 연구팀은 생쥐의 신경세포(뉴런)를 배양한 뒤 PPA를 투여하고 해마 신경세포의 형태와 단백질 발현량을 관찰했다. 그 결과 세포내 불필요한 단백질과 세포소기관을 분해하는 자가포식 작용이 제대로 이뤄지지 않아 세포내 노폐물이 축적되고 결국 시냅스 형성에 중요한 역할을 하는 수상돌기 가시가 줄어들면서 뇌 발달이 더뎌진다는 것을 확인했다. 또 PPA가 투여된 세포에서는 세포외 신호조절 효소 경로가 과도하게 활성화된다는 것도 관찰했다.결국 식품첨가물로 사용되는 프로피온산이 체내에 과도하게 유입될 경우 장내 세균의 종류와 숫자에 영향을 미치고 이것이 신경세포에까지 영향을 미쳐 뇌발달이 한창인 아동에게 영향을 미쳐 자폐유사증상을 유발할 수 있다는 설명이다. 문지영 박사는 “이번 연구는 장내 미생물이 뇌에 미치는 여러 영향 중 하나를 밝혀낸 것으로 프로피온산이 뇌에 미치는 영향을 파악함으로써 관련 질환 치료에도 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@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