경기도 용인시에 위치한 신약개발업체 ㈜지엔티파마는 뇌졸중 치료제 ‘넬로넴다즈’의 임상2상 시험결과 약효와 안전성이 확인됐다고 15일 밝혔다. 과학기술부, 경기도 등의 지원을 받아 개발한 넬로넴다즈는 뇌졸중 후 발생하는 뇌세포 사멸을 방지하기위한 다중표적약물이다. 아주대학교 병원 등 7개 대학병원 뇌졸중센터에서 진행한 임상 2상에서는 8시간 이내에 혈전제거수술을 받은 뇌졸중 지수 8이상 중등도 환자 209명을 대상으로 혈전제거수술 30분 전에 위약(플라시보), 500㎎(저용량), 750㎎(고용량)을 투여했다. 저용량 그룹과 대용량 그룹은 12시간마다 각각 250㎎과 500㎎을 5일에 걸쳐 투여받았다. 약물 투여 후 12주가 지나서 독립활동이 가능한 환자의 비율을 측정하는 1차 유효성 평가에서 뇌졸중 장애가 확연히 개선된 것으로 나타났다. 장애가 없는 정상으로 돌아온 비율이 위약그룹에서 8.16%에 불과했으나 저용량 그룹은 23.6%, 고용량 그룹은 33.3%로 나타났다. 이는 고용량의 넬로넴다즈를 투여한 뇌졸중 환자 100명 중 33명이 정상으로 돌아왔다는 의미라고 지엔티파마는 설명했다. 임상 2상 시험 과정에서 부작용은 발견되지 않았다. 앞서 2008년 미국과 2015년 중국에서 정상인 165명을 대상으로 진행한 임상 1상 시험에서도 안전성은 확인됐다. 넬로넴다즈 임상은 한국과 중국에서 동시에 진행되고 있다. 중국에서 237명을 대상으로 진행한 임상 2상 시험에서도 약효가 입증됐다. 발병 후 8시간 이내에 혈전용해제 투여를 받은 중등도 뇌졸중 환자에게 넬로넴다즈를 5일 동안 투여한 결과 90일후 정상인으로 회복되는 비율이 26%에서 44%로 크게 향상된 것으로 나타났다. 중국내 임상 3상은 지난 9월 시작됐다.지엔티파마 곽병주 대표(연세대 생명과학부 겸임교수)는 “이번 임상2상은 뇌졸중의 표준치료로 도입된 혈전제거수술을 받은 뇌졸중환자를 대상으로 다중표적 뇌세포보호약물인 넬로넴다즈의 약효와 안전성을 검증하는 최초의 임상시험”이라고 밝혔다. 신경과학 분야의 세계적인 권위자인 뉴욕 주립대학 스토니브룩 의과대학 신경과 최원규 교수는 “넬로넴다즈 임상 2상 결과는 매우 낙관적이어서 향후 진행할 임상 3 상의 결과가 기대된다”고 견해를 밝혔다. 지엔티파마는 넬로넴다즈가 혈전용해제 투여 또는 혈전 제거 수술을 한 뇌졸중 환자의 장애를 개선하고 부작용을 줄이는 효과가 임증됨에 따라 미국 특허청에 우선권 특허를 신청했다. 넬로넴다즈는 올해 4월 보건복지부가 주관한 ‘2020년도 제 1차 보건의료 R&D 신규지원 대상과제’의 신약 개발 임상시험 지원과제로 최종 선정된바 있다. 뇌졸중은 뇌로 가는 혈관이 막히거나 터져서 뇌신경세포가 죽는 질환이다. 세계적으로 연간 1500만명의 환자가 발생해 600만명이 사망하고 500만명이 영구 장애를 겪고 있지만 치료 약물은 개발되지 않고 있다. 김병철 기자 kbchul@seoul.co.kr

아침저녁으로 선선한 날씨가 이어지면서 본격적인 가을임을 실감하고 있습니다. 게다가 24절기 중 모기 입이 비뚤어진다는 처서가 한참 전에 지났는데도 밤사이 여름모기보다 무섭다는 가을모기에게 물리곤 합니다. 이렇듯 사람들을 괴롭히는 모기는 파리목 모기과에 속하는 곤충으로 극지방에서도 발견될 정도로 전 세계적으로 분포해 있습니다. 현재 지구상에는 3500여 종의 모기가 존재하고 한반도에는 56종이 있는 것으로 알려져 있습니다. 모기는 학질모기아과, 보통모기아과, 왕모기아과 세 가지로 구분할 수 있습니다. 보통모기아과에 속하는 숲모기와 집모기는 지카바이러스, 뇌염 등을 옮기고 학질모기는 말라리아를 옮깁니다. 왕모기는 다른 모기보다 몸집이 1.5배 정도 크지만 피를 빨아먹지 않습니다. 모기는 인류에게 가장 치명적인 동물 중 하나이며 말라리아, 뎅기열, 뇌염, 황열병 같은 질병을 퍼뜨려 전 세계적으로 매년 최소 50만명이 사망하는 것으로 알려져 있습니다. 이 같은 상황에서 미국 록펠러대, 프린스턴대, 스탠퍼드대, 하워드휴즈의학연구소(HHMI), 프랑스 파스퇴르연구소 공동연구팀은 모기는 사람처럼 각기 다른 맛을 느낄 뿐만 아니라 다른 동물의 피보다 사람의 혈액을 더 선호한다는 사실을 밝혀냈습니다. 모기가 피맛을 볼 때는 4가지 종류의 신경세포가 활성화될 뿐만 아니라, 모기가 피를 빠는 주둥이가 사람의 혀처럼 흡입하는 액체의 맛을 파악하고 피인지 아닌지를 구분해 낼 수 있다고 합니다. 이 같은 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴런’ 10월 13일자에 실렸습니다. 연구팀은 황열병, 뎅기열을 옮기는 이집트 숲모기에게 사람과 동물의 피, 과즙을 맛보도록 한 다음 신경세포 활성 정도를 관찰했습니다. 그 결과 사람이 맛을 볼 때 특정 신경세포가 활성화되면서 단맛, 짠맛, 신맛, 감칠맛을 구분할 수 있는 것처럼 모기의 주둥이도 맛을 구분하는 신경세포 4종류를 갖고 있다는 것이 확인됐습니다. 연구팀에 따르면 모기에게 사람의 피는 다른 동물의 피에 비해 약간 짭짤하면서도 달콤해 흔히 말하는 ‘단짠’ 맛이 느껴지는 중독성 있는 식품으로 느껴질 것이라고 합니다. 실제로 사람의 피를 한 번 맛본 모기는 다른 동물의 피는 입도 대지 않을 정도라고 합니다. 한편 미국 뉴욕대, 푸에르토리코대 공동연구팀은 현재 말라리아 전파 모기를 방제하는 데 많이 쓰이는 살충제 ‘델타메트린’의 결정 형태를 변형시켜 적은 양으로도 살충 효과가 이전보다 12배 이상 높아지고 내성 문제까지 해결할 수 있는 방법을 찾았다고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 10월 13일자에 발표됐습니다. 연구팀은 새로운 형태의 델타메트린을 학질모기, 이집트숲모기는 물론 과일파리에게 실험을 했는데 적은 양으로도 효과적으로 모기들을 없앨 수 있을 뿐만 아니라 그 효과가 3개월 이상 지속된다는 것을 확인했습니다. 더군다나 내성도 일으키지 않는 ‘꿈의 살충제’라는 것입니다. 이번 연구 결과에서도 볼 수 있듯이 인류 역사를 보면 인간은 질병과 끊임없는 전쟁을 벌여 왔습니다. 이 전쟁은 인류가 사라지지 않는 한 계속될 것입니다. 코로나19와의 전쟁에서 인류가 승리하기 위해 중요한 것은 희망의 끈을 놓지 않고 지치지 않아야 한다는 점입니다. edmondy@seoul.co.kr

DGIST 로봇공학전공 최홍수 교수 연구팀이 체외 환경에서 원하는 위치에 정밀하게 신경세포를 전달해 신경망을 연결하는 신경세포 전달용 마이크로로봇을 개발했다. 이번 연구 성과는 향후 중증 뇌질환인 치매나 뇌전증 등 다양한 신경계 질환 연구에 큰 역할을 할 것으로 기대된다. 인체 조직의 치료를 위해 약물 치료, 수술 등이 가능한 마이크로로봇 기술 연구가 각광받고 있다. 마이크로로봇은 외부 자기장을 통한 무선제어로 세포나 약물을 낭비 없이 정교하게 전달 가능하다. DGIST 최홍수 교수 연구팀은 이러한 마이크로로봇의 장점을 활용해 신경세포 전달 및 신경망 연결이 가능한 플랫폼 개발에 성공했다. 연구팀의 마이크로로봇은 3D 레이저 리소그라피 공정을 통해 300마이크로미터(1마이크로미터는 100만분의 1미터)의 길이로 제작됐고, 로봇몸체에 신경세포를 배양할 수 있도록 5마이크로미터 사이즈 패턴의 홈을 만들었다. 구조체는 자기장 구동 및 생체적합성을 위해 니켈과 산화 티타늄 박막의 금속 증착 공정을 거쳤다. 연구팀은 마이크로로봇의 신경망 연결 능력을 검증하기 위해 신경세포가 내는 전기신호 측정 시스템인 ‘다중 전극 어레이(Microelectrode array, MEA)’ 칩 위에 각각의 해마 신경세포들을 따로 분리시켜 배양했다. 그리고 마이크로로봇 몸체에 해마 신경세포를 배양 후, 칩 위의 해마 신경세포들을 연결하기 위해 마이크로로봇을 이동시켰다. 신경세포를 실은 마이크로로봇은 빠르게 움직여 분리된 신경세포들 사이를 연결했고, 두 신경세포에서 오가는 전기신호를 확인했다. 이를 통해 원하는 패턴으로 신경망의 연결이 가능함을 최초로 확인했으며, 다수의 신경세포를 연결해 생리학적 기능을 분석할 수 있음을 증명했다. DGIST 로봇공학전공 최홍수 교수는 “이번 연구성과는 마이크로로봇이 체외 신경세포를 원하는 방식으로 연결할 수 있어, 다양한 신경계 질환 연구를 위한 기능적인 생체신호 분석이 가능하다. 신경세포의 전기생리학적 분석을 기반으로 하는 다양한 응용 연구에 활용 가능할 것으로 기대한다”면서, “후속 연구를 진행해 마이크로로봇을 다양한 의공학적 용도로 활용할 수 있도록 노력하겠다”고 소감을 밝혔다. 이번 연구는 최홍수 교수팀과 DGIST-ETH 마이크로로봇 연구센터 김진영 선임연구원 및 뇌·인지과학전공 유성운 교수팀이 한국뇌연구원(KBRI) 라종철 교수팀과 융복합공동연구로 진행됐다. 연구 결과는 세계적 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 지난 9월 25일자 온라인 게재됐으며, 과학기술정보통신부와 DGIST의 지원으로 수행됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

거미류 가운데 가장 큰 크기를 자랑하는 타란툴라는 독거미다. 하지만 일반적인 선입견과는 달리 강한 독을 지닌 종은 일부에 불과하다. 애완용으로 키우는 타란툴라는 대부분 말벌보다 약한 독을 지니고 있다. 거대한 몸과 이빨로 먹이를 제압하는 만큼 반드시 독이 강할 필요는 없기 때문이다. 사람과 자주 접촉하지도 않고 사람을 공격하는 경우 역시 드물어 타란툴라의 독은 인간에게 큰 위협이 되지 않는다. 그런데 일부 과학자들은 이 거미 독 속에 신약 후보 물질이 숨어 있다고 보고 연구를 진행 중이다. 호주 퀸즐랜드 대학 과학자들은 거미 독에 포함된 신경독을 이용해 내장 통증(visceral pain)을 조절할 수 있는지 조사했다. 내장 통증은 피부나 근육에 있는 통증 신경과 다른 방식으로 작동하기 때문에 일반적인 진통제로 잘 조절되지 않는다. 예를 들어 주기적인 복부 불편감과 복통을 일으키는 과민성 대장 증후군(irritable bowel syndrome, IBS)의 경우 진통제를 포함한 약물치료에 잘 반응하지 않는 경우가 많다. 연구팀은 거미 독에서 내장 통증을 조절할 수 있는 물질을 찾기로 하고 28종의 거미 독에서 후보를 물색했다. 일차 목표는 내장 통증 신경 세포에 있는 소듐 이온 채널(sodium ion channels)만 선택적으로 차단하는 물질을 찾는 것이다. 신경독은 기본적으로 신경을 마비시키는 화학물질이기 때문에 통증을 담당하는 신경세포의 수용체를 차단할 가능성이 있다. 연구 결과 28종의 거미 독에서 가장 효과가 큰 물질은 핑크풋 골리앗 타란툴라(Pinkfoot Goliath tarantula)의 독에서 나왔다. 이 거미는 다리 폭이 최대 30㎝에 달하는 세계 최대의 거미 주 하나로 독 자체는 강하지 않으나 이전 연구에서 여러 가지 유용한 생물학적 물질이 있는 것으로 알려진 거미다. 연구팀은 핑크풋 골리앗 타란툴라의 독에서 추출한 Tap1a와 Tap2a라는 두 개의 펩타이드가 쥐를 이용한 과민성 대장 증후군 동물 모델에서 효과적으로 신경을 차단하고 통증을 줄인다는 사실을 발견했다. 이 연구는 저널 '통증' (Pain)에 발표됐다. 물론 신물질을 발견했다고 해서 바로 신약으로 개발될 수 있는 것은 아니다. 사람에게도 효과가 있는지, 그리고 무엇보다 부작용은 없는지 철저한 검증이 필요하다. 그러나 신약 후보가 늘어날수록 실제 개발 가능성도 커지는 만큼 이런 기초 연구가 매우 중요하다. 거미는 지금까지 보고된 종만 4만8200종에 이르고 이들 중 상당수가 독을 지니고 있어 생물 자원으로써 큰 잠재력을 지니고 있다. 거미 독에서 유용한 물질을 찾으려는 노력은 앞으로도 계속될 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

“당국이 중요한 증거물 숨기려 시도”러 당국 “사전조사 계속 진행 중” 독극물 중독 증세로 쓰러져 독일에서 치료를 받고 의식을 회복한 러시아의 대표적 야권 운동가 알렉세이 나발니가 자신이 시베리아 지역 병원에 입원했을 때 입고 있었던 옷을 돌려 달라고 21일(현지시간) 러시아 당국에 요구했다. 입원 당시 입고 있던 옷에 자신이 중독된 것으로 알려진 독극물 ‘노비촉’이 묻어 있을 수 있는 만큼 그것을 증거물로 삼겠다는 것이다. 타스·인테르팍스 통신 등에 따르면 나발니는 이날 자신의 블로그에 올린 글에서 “내가 지금 관심이 있는 것은 중독된 날인 지난달 20일 입고 있었던 바로 그 옷”이라면서 “(러시아 수사당국에 할당된) 30일간의 사전 조사 기간이 이 중요한 증거를 숨기는 데 이용됐다”고 주장했다. 그는 “(러시아 당국이) 나를 독일로 보내도록 허가하기 전에 내게서 모든 옷을 벗겨갔고 나를 완전히 벌거벗은 상태로 (독일로) 보냈다”면서 “내 몸에서 ‘노비촉’이 발견됐고, 접촉 감염이 아주 유력한 점을 고려할 때 옷은 아주 중요한 물건”이라고 강조했다. 그러면서 수사당국을 향해 “내 옷을 조심스럽게 비닐봉지에 포장해서 내게 돌려줄 것을 요구한다”고 촉구했다.나발니는 블라디미르 푸틴 러시아 대통령의 대표적인 정적으로 꼽히는 야권 인사로 지난달 20일 러시아 국내선 여객기에서 쓰러져 혼수상태에 빠졌다. 당초 시베리아 도시 옴스크 병원에 입원했던 나발니는 이틀 뒤 독일 베를린의 샤리테 병원으로 옮겨져 치료를 받아오다 지난 7일 의식불명 상태에서 깨어나 회복 중이다. 사건 직후 나발니 측은 독극물 공격을 받은 것이라고 주장했다. 그러나 처음 그를 치료했던 러시아의 옴스크 병원과 당국은 나발니에게서 독극물 흔적이 발견되지 않았다는 입장을 고수하고 있다. 독일 정부는 지난 2일 연방군 연구시설의 검사 결과 나발니가 옛 소련 시절 군사용으로 개발된 신경작용제 노비촉에 노출됐다면서 “의심의 여지가 없는 증거”가 나왔다고 밝혔다. 노비촉은 신경세포 간 소통에 지장을 줘 호흡 정지, 심장마비, 장기손상 등을 초래하는 것으로 알려져 있다. 이후 프랑스와 스웨덴의 연구소도 나발니의 노비촉 중독을 확인했다.나발니의 요구와 관련, 시베리아 옴스크주 보건부는 “나발니가 처음 입원했던 옴스크 제1응급병원에는 나발니의 옷이 없으며 수사당국이 그것을 수거해 갔다”고 전했다. 한편 나발니 측은 이날 “법률로 정해진 30일간의 사전 조사 기간이 종료됐다”면서 수사 당국이 형사사건으로 정식 수사를 개시할지 말지를 결정해야 한다고 요구했다. 이에 러시아 내무부(경찰청) 시베리아 지역 교통국은 “사전 조사 기간에 약 200명의 관련자를 조사했다”면서 “지금도 사전 조사가 계속되고 있다”고 밝혔다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

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