5~6년 전까지만 해도 혼자 밥을 먹거나 커피나 술을 마시는 것은 주위 시선 때문에 쉽지 않은 일이었다. 그렇지만 최근 1인 가구 숫자가 급속히 늘어나면서 혼자 식사를 하는 ‘혼밥’이나 혼자 술을 마시는 ‘혼술’이 어색하지 않은 분위기이다. 이 같은 혼밥 인구 증가는 한국 뿐만 아니라 전 세계적인 추세여서 인문사회학자들 뿐만 아니라 과학자들도 혼밥 문화가 개인과 사회에 미치는 영향 분석에 나서고 있다. 혼밥, 혼술과 같은 자발적 고립이 아니라 히키코모리나 왕따 같은 타의에 의한 사회적 고립 현상도 적지 않다. 2018년 미국 캘리포니아공과대(칼텍), 하워드휴즈 의학연구소 공동연구팀은 사회적 고립이 뇌에서 감정과 행동에 관여하는 유전자와 단백질을 과다하게 만들어 공격성을 증가시키고 감정적 반응속도까지 늦춰 공감능력을 떨어뜨릴 수 있다는 연구결과를 생물학분야 국제학술지 ‘셀’에 발표하기도 했다. 여기에 미국 마운트 시나이 아이칸의대 연구진은 아동, 청소년기에 사회적 고립은 장기적으로 뇌신경세포(뉴런)의 기능적, 구조적 변화를 일으킨다는 사실을 밝혀내고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 21일자에 발표했다. 연구팀은 사람의 청소년기에 해당하는 생쥐를 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 다른 생쥐들과 접촉을 할 수 없도록 개별 우리에 넣어두고 나머지 그룹은 다른 생쥐들과 같이 지내도록 하면서 성인기가 될 때까지 행동과 뇌신경세포 변화를 추적 관찰했다. 그 결과 사회적 고립을 경험한 생쥐들은 일반적인 생쥐들보다 외부 자극에 수동적으로 반응한다는 것이 관찰됐으며 자극에 반응하는 전두엽 부위의 뇌신경세포 숫자나 활성이 현저하게 감소한 것이 관찰됐다. 연구팀은 해당 부위 뉴런을 증가시키면 고립됐던 생쥐의 행동이 일반 생쥐들처럼 바뀐다는 사실도 확인했다. 모리시타 히로후미 마운트 시나이 아이칸의대 교수(정신과·신경과학)는 “이번 연구는 청소년기에 사회적 고립을 겪게 되면 뉴런의 변화로 인해 장기적으로 성인이 된 뒤에도 사회적 교류에 어려움을 겪을 뿐만 아니라 조현병을 포함한 각종 정신장애를 겪을 가능성이 높다는 것을 보여준다”라고 말했다. 히로후미 교수는 “사회적 관계에서 결핍이나 청소년기 트라우마가 어떻게 신경발달 또는 정신적 장애를 일으키는지 이해하게 해줌으로써 이를 극복할 수 있는 치료법을 찾는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

매년 2월 둘째주 월요일은 세계뇌전증협회와 세계뇌전증퇴치연맹이 지정한 ‘세계 뇌전증의 날’이다. 올해는 10일이 뇌전증의 날이었는데 과거 간질이라고 부르며 잘못된 정보로 뇌전증환자를 부정적으로 바라보는 것을 개선해 환자의 권익을 향상시키기 위한 날이다. 때마침 과학자들이 뇌전증의 대표적인 증상인 발작 위험을 실시간으로 감시할 수 있는 기술을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단, 한양대, 중국 저장대, 중국과학원(CAS) 물리및화학기술연구소, 미국 일리노이 어바나-샴페인대 공동 연구팀이 뇌의 다양한 영역에서 칼륨(K) 이온농도 변화를 동시에 측정하는 고감도 나노센서를 개발해 뇌전증을 유발시킨 생쥐의 발작정도를 실시간으로 관찰하는데 성공하고 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 11일자에 발표했다. 국내에도 약 36만명의 환자가 있는 것으로 추정되는 뇌전증은 뇌 신경세포가 일시적 이상으로 과도한 흥분상태에 이르러 의식을 잃거나 발작 증상을 일으키고 뇌 기능의 일시적 마비증상을 보이는 뇌질환이다. 임신 중 영양상태, 출산시 합병증, 머리를 다치거나 독성물질, 뇌수술로 인한 후유증, 독성물질 등 원인이 다양해 정확한 발병 메커니즘은 여전히 확실치 않다. 일반적으로 뇌 신경세포가 흥분상태에 이르면 칼륨이온이 바깥으로 방출되면서 이완되는데 뇌전증 환자들의 신경세포에서는 칼륨이온이 바깥으로 나오지 못해 흥분상태가 그대로 유지돼 발작과 경련이 일어나는 것이다. 뇌전증을 비롯해 다양한 뇌질환의 정확한 진단을 위해서는 뇌 속 칼륨이온 농도 변화를 추적관찰하는 것이 필요하지만 살아있는 생물체의 뇌 속 신경세포의 변화를 측정하기가 쉽지 않다는 문제가 있었다. 연구팀은 칼륨이온과 결합하면 녹생 형광을 내는 물질을 수 나노미터(㎚) 크기의 구멍을 가진 실리카 나노입자 안에 넣는 기술을 개발했다. 이 나노입자 표면을 세포막에 있는 칼륨채널과 유사한 구조를 갖도록 코팅해 세포막을 쉽게 통과할 수 있도록 했다. 이렇게 만들어진 고감도 칼륨농도측정 나노센서는 형광세기에 따라 칼륨이온 농도를 측정할 수 있다. 실제로 연구팀은 살아있는 생쥐의 해마, 편도체, 대뇌피질에 나노센서를 주입한 뒤 해마에 전기 자극을 가해 발작을 일으킨 뒤 칼륨이온 농도 변화를 측정했다. 그 결과 손가락이나 발가락 같은 말단 부위에서 경련이 나는 부분발작이 일어날 때는 뇌 해마, 편도체, 대뇌피질 순으로 농도가 증가했다. 반면 전신발작 때는 3개 부위에서 칼륨농도가 동시에 증가하고 지속시간도 길어진 것이 확인됐다. 연구팀 관계자는 “이번 연구결과는 뇌전증에 의한 발작 정도를 실시간으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라 뇌의 여러 영역에서 칼륨이온 농도를 동시에 관찰할 수 있는 방법을 개발했다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

보고 듣고 말하고 맛보고 느끼는 인간 오감의 어느 하나만 제대로 작동하지 못한다면 어떻게 될까. 손가락에 작은 가시가 박혔을 때의 불편함이나 감기로 코가 막히는 것은 물론 냄새를 맡지 못하게 되면 도무지 음식 맛을 느낄 수 없다는 것은 누구나 한 번쯤 겪어봤을 일이다. 선천적으로나 후천적으로 오감에 문제가 생긴 이들의 불편함은 일반인들은 상상할 수 없을 수준일 것이다. 최근에는 각종 소음과 이어폰 사용이 늘어나면서 청각기능이 떨어지고 심할 경우 청력을 잃는 경우도 종종 생긴다고 한다. 생물학자들이 이같은 후천적 청력상실을 막을 수 있는 화학적 귀마개 기술을 개발해 주목받고 있다. 미국 아이오와대 생물학과, 세인트루이스 워싱턴대 이비인후과 공동연구팀은 청력 손실을 막을 수 있는 수용체를 확인했으며 이를 활용해 청각에 심각한 영향을 미칠 수 있는 소음을 미리 차단해 청력손실을 막을 수 있다고 7일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 3일자에 실렸다. 이번에 발견한 수용체는 신경세포에 있는 분자의 일부로 내유모세포(inner-ear hair cells)에서 증폭된 소리정보를 뇌의 청각피질로 전달하는 기능을 하는 것으로 확인됐다. 청각기능이 정상적으로 작동하기 위해서는 유모세포에서 신경세포로 음을 잘 전달할 수 있어야 한다. 연구팀은 유모세포에서 신경세포로 신호를 전달하는 역할을 하는 수용체 중 일부라도 ‘GluA2’라고 불리는 단백질이 부족해지면 신경세포가 손상되면서 청력손실을 일으킨다는 사실을 확인했다. 이에 연구팀은 생쥐를 이용해 GluA2 감소 수용체를 차단하는 약물을 투약한 결과 쥐가 소음에 노출되더라도 청력을 잃지 않는다는 것을 확인했다. 내유모세포와 신경세포 사이에서 발생할 수 있는 문제를 사전에 차단해 청각손상을 막아주는 일종의 ‘화학적 귀마개’를 씌운 것이다. 연구팀이 시도한 화학적 귀마개는 큰 소리로 인한 피해를 막아줄 뿐 일상적 소리를 차단하거나 교란시키지는 않는 것으로 알려져 있다. 이번 연구결과를 군(軍)에서 관심을 갖고 있는 것으로 알려졌다. 전투임무 수행 중 폭발음과 총성 등 큰 소음에 자주 노출되는 군인들은 전쟁 후 외상후스트레스장애 뿐만 아니라 청각손실 같은 신체적 손상도 입는 경우가 많기 때문이다. 스티븐 그린 아이오와대 교수(신경과학)는 “영구적 청력 손상은 우리가 안전하다고 생각한 수준의 소음에 의해서도 발생할 수 있으며 현재 기술로는 청각 신경세포나 유모세포를 재생할 수 없기 때문에 소음 노출에 항상 주의해야 한다”라고 말했다. 그린 교수는 “이번에 개발한 화학적 귀마개는 일상적으로 소리를 듣는데는 문제를 일으키지 않으면서도 청각세포에 영향을 미치는 소음을 차단해줄 수는 있지만 아직 사람에게 적용하기 위해서는 추가연구가 필요하다”고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국 시더스 시나이 재생의학연구소, 시더스 시나이 병원, 사뮤엘 오션 통합암연구소, 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 신경과학·인간행동연구소 공동연구팀은 대표적인 신경퇴행성질환인 파킨슨병이 출생 이전 태아시절부터 서서히 진행돼 나이들어 나타날 수 있다는 연구결과를 의생명과학 분야 국제학술지 ‘네이처 메디슨’ 28일자에 발표했다. 파킨슨병은 일반적으로 60세 이상 노년층에서 많이 발병하지만 환자의 10% 정도는 20~50대에 발병하기도 한다. 연구팀은 파킨슨병을 앓고 있는 젊은이(17~35세)의 혈액 세포를 이용해 유도만능줄기세포(iPSc)를 만들어 원시 배아상태의 신경세포를 분석했다. 그 결과 젊은 파킨슨병 환자들은 불필요한 단백질을 분해하는 세포소기관인 리소좀에 문제가 있어 영유아, 심지어는 태아때부터 파킨슨병의 원인으로 알려진 알파-시뉴클레인이라는 단백질이 서서히 축적되는 것으로 확인됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

낯선 곳에서도 지도 한 장만을 들고 길을 잘 찾는 사람이 있는가 하면 몇 번이나 갔던 곳도 매번 새로운 곳을 가는 듯 낯설어 하는 사람들도 있다. 이는 공간지각력이나 공간기억력이 떨어지기 때문이다. 그런데 손전등만 있으면 이런 사람들의 공간기억력을 순식간에 높여줄 수 있는 기술이 있다면 믿을 수 있을까. 아직 동물실험 단계이지만 국내 연구진이 빛을 머리에 비추는 것만으로도 공간기억력을 향상시킬 수 있는 방법을 찾아냈다. 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단 사회성뇌과학그룹 연구팀은 외과 수술 없이 비침습적 방법으로 머리에 손전등 정도의 빛을 비추는 것만으로도 뇌신경세포 내 칼슘농도를 조절해 공간기억능력을 향상시키는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 칼슘은 세포 이동, 분열, 유전자 발현, 신경전달물질 분비, 항상성 유지 등 세포기능에 폭넓게 관여하는 주요 물질이다. 세포가 제 기능을 수행하기 위해서는 세포 내 칼슘농도가 적절하게 조절되야 하는데 만약 그 양이 부족해지면 인지장애, 심장부정맥 등 다양한 질환으로 이어지게 된다. 이번 연구에 교신저자로 참여한 허원도 IBS 초빙연구위원(카이스트 생명과학과 교수)은 이전 연구에서 세포에 빛을 비춰 세포 내 칼슘 농도를 조절할 수 있는 ‘옵토스팀원’ 기술을 개발했다. 옵토스팀원은 빛으로 세포기능을 조절하는 광유전학 기술로 쥐의 머리에 청색 빛을 비춰주면 광수용체 단백질들이 결합되면서 세포 내로 칼슘을 유입시키는 기술이다. 두개골을 여는 등의 외과수술은 아니지만 옵토스팀원 기술을 이용하기 위해서는 체내 광섬유를 삽입하는 과정을 거쳐야 한다. 이번 연구에서는 옵토스팀원에서처럼 광섬유를 심는 정도의 수술도 하지 않고 광수용체 단백질 유전자를 변형시킴으로써 빛에 대한 민감도를 55배 증가시킨 ‘몬스팀원’ 기술을 개발했다. 빛에 대해 민감하게 반응하는 유전자 덕분에 수술 없이 살아있는 쥐의 머리에 손전등 정도의 빛을 비추는 것만으로도 뇌 신경세포 내 칼슘농도 증가 시키고 공간기억력을 향상시키는데 성공했다. 특히 이번 기술은 머리뼈 근처 뇌 피질 뿐만 아니라 뇌 깊숙한 곳에 있는 해마와 시상에 있는 뇌신경세포의 칼슘농도 증가도 이끌어 낸다는 것을 확인했다. 연구팀은 생쥐들에게 공간공포실험을 실시한 결과 몬스팀원 처리를 받은 생쥐들이 그렇지 않은 생쥐들보다 공포기억력이 더 오래간다는 사실을 관찰할 수 있었다. 허원도 교수는 “이번 기술은 뇌세포 칼슘 연구와 뇌인지 과학연구 등에 다양하게 적용될 수 있을 것”이라며 “수술 없이 살아있는 동물의 뇌신경세포를 조절하는 것 뿐만 아니라 향후 세포 수준을 넘어 개체 수준까지 칼슘에 의한 신경행동학적 변화를 규명하는 연구에 활용될 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

신약 개발업체인 ㈜지엔티파마가 조선대학교 치매국책연구단과 손잡고 치매의 예방 및 치료를 위한 임상연구에 들어간다. 지엔티파마는 이미 세계 최초로 반려견 치매 치료제에 대한 임상 3상을 완료하고 다음달중 농림축산검역본부에 신약 승인을 신청할 예정이다. ㈜지엔티파마와 조선대학교 치매국책연구단은 17일 치매치료제 크리스데살라진의 알츠하이머 치매 예방 및 치료를 위한 임상연구 협약을 체결했다고 밝혔다. 양 기관은 협약을 통해 △알츠하이머 치매의 예방효과 검증을 위한 임상연구 △치매 환자에 대한 약효및 안정성 검증 △치매 진단을 위한 바이오마커 개발△임상 참여 대상자 모집 등을 추진하기로 했다. 크리스데살라진은 알츠하이머 치매 원인인 뇌 신경세포 사멸, 아밀로이드 플라크 생성을 유발한다고 알려진 활성산소와 염증을 동시에 억제하는 다중 표적 약물로 지엔티파마가 경기도, 과학기술부, 보건복지부 등의 지원을 받아 개발해 임상 연구중이다. 최근 끝낸 반려견을 대상으로한 임상 3상에서 약효가 입증됐다. 치매(중증 인지기능장애)를 앓고 있는 48마리의 반려견에 크리스데살라진을 5㎎/㎏ 또는 10㎎/㎏ 투약한 결과 4주와 8주에 모두 탁월한 인지기능개선 효과가 나타났다. 지엔티파마는 “투약과 관련한 부작용은 발견되지 않았으며 다음달 중 연구결과 보고서를 마무리하고 농림축산검역본부에 신약 승인을 신청할 계획이다”고 말했다. 지엔티파마와 공동연구에 나설 조선대 치매국책연구단은 과학기술정보통신부의 지원으로 2013년에 설립되었으며, 알츠하이머 치매를 조기에 예측하는 기술을 개발하고 있다. 연구단은 지난 8년간 광주·전남 지역에 거주하는 60세이상 1만2000여명을 대상으로 무료 치매정밀검진을 실시해 치매관련 임상진단 정보와 생체의료 빅데이터를 구축했다. 또 다차원 바이오의료 빅데이터를 통해 1000여명의 치매발병 위험군을 선별했다. 치매 예방 및 치료를 위한 임상연구는 이들 위험군을 대상으로 진행하며 연내에 식품의약품안전처에 신청서를 제출할 예정이다. 이건호 치매국책연구단장(조선대 의생명과학과 교수)은 “그동안 연구단이 개발한 치매예측기술을 통해 발견한 초기 알츠하이머 치매 환자들에게 크리스데살라진이 새로운 희망을 안겨줄 수 있길 기대한다”고 밝혔다. 지엔티파마 곽병주 대표이사 (연세대 생명과학부 겸임교수)는 “치매국책연구단과의 협약으로 알츠하이머 치매 예방 임상연구가 가능해졌다”면서 “최적화된 임상연구를 통해 알츠하이머 치매의 치료제는 물론 예방약이 국내에서 개발될수 있도록 힘을 모으겠다”고 말했다. 김병철 기자 kbchul@seoul.co.kr

예쁜꼬마선충 노화 경로 유전적 조작 기존 수명보다 5배 늘리는 효과 얻어 “병들지 않고 100세 시대 열 수 있을 것”과학과 의학이 발달하면서 많은 사람이 100세 시대가 열릴 것으로 기대한다. 중국과 미국 생물학자들이 이를 훨씬 뛰어넘는 400~500세 시대를 열 수도 있다는 가능성을 제시한 연구 결과를 발표해 주목받고 있다. 중국 난징대 뇌과학연구소, 미국 MDI생물학연구소, 캘리포니아 벅 노화연구소 공동연구팀은 ‘예쁜꼬마선충’이라는 벌레를 이용해 수명을 5배 늘릴 수 있는 세포 경로를 발견하고 실제 수명을 늘리는 데 성공했다고 12일 밝혔다. 연구 결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’에 실렸다. 몸길이가 1㎜ 정도에 불과한 예쁜꼬마선충이라는 벌레는 세포 수가 950여개, 신경세포(뉴런)는 300여개를 갖고 있으며 약 2만개의 유전자로 구성돼 있다. 유전자의 40% 정도가 인간에게도 있기 때문에 세포생물학, 신경생물학, 노화 등의 연구에서 다양하게 사용되는 실험동물이다. 예쁜꼬마선충의 수명은 평균 3~4주에 불과하지만 연구팀은 ‘세포의 공장’이라고 불리는 미토콘드리아와 세포에서 노화를 관장하는 경로를 찾아 변형시켜 15~20주까지 수명을 늘리는 데 성공했다. 연구팀은 수명 증가에 영향을 미치는 것으로 알려진 인슐린신호전달체계(IIS)와 TOR이라는 영양신호전달경로를 모두 유전적으로 변형시킨 뒤 수명 증가 추이를 살펴봤다. 보통 IIS를 변화시키면 수명이 2배 정도 증가하고 TOR 경로를 변화시키면 30% 정도 수명 증가 효과가 있는 것으로 알려졌다. 이 때문에 연구팀은 두 경로를 모두 변화시킬 경우 130% 정도 수명이 증가할 것으로 예상했지만 수명 증가가 5배 이상인 것으로 나타난 것이다. 연구팀은 이 같은 결과를 인간 수명에 적용한다면 약 400~500세에 해당된다고 밝혔다. 디 첸 난징대 박사는 “연구 결과는 생물학 분야에서 수명에 관한 한 ‘1+1=2’가 아니라 ‘1+1=5’가 될 수 있다는 가능성을 보여 준 것”이라며 “수명 연장 경로를 파악함으로써 늙고 병들지 않고 100세 시대를 열 수 있게 될 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과학과 의학이 발달하면서 많은 사람들이 100세 시대가 열릴 것으로 기대하고 있다. 중국과 미국 생물학자들이 이를 훨씬 뛰어넘는 400~500세 시대를 열 수도 있다는 가능성을 제시한 연구결과를 발표해 주목받고 있다. 중국 난징대 뇌과학연구소, 미국 MDI생물학연구소, 캘리포니아 벅 노화연구소 공동연구팀은 ‘예쁜꼬마선충’이라는 벌레를 이용해 수명을 5배 늘릴 수 있는 세포 경로를 발견하고 실제 수명을 늘리는데 성공했다고 12일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’에 실렸다. 몸길이가 1㎜ 정도에 불과한 예쁜꼬마선충이라는 벌레는 세포수가 950여개, 신경세포(뉴런)는 300여개를 갖고 있으며 약 2만개의 유전자로 구성돼 있다. 유전자의 40% 정도가 인간에게도 있기 때문에 세포생물학, 신경생물학, 노화 등의 연구에서 다양하게 사용되는 실험동물이다. 예쁜꼬마선충의 수명은 평균 3~4주에 불과하지만 연구팀은 ‘세포의 공장’이라고 불리는 미토콘드리아와 세포에서 노화를 관장하는 경로를 찾아 변형시킴으로써 15~20주까지 수명을 늘리는데 성공했다. 연구팀은 수명 증가에 영향을 미치는 것으로 알려진 인슐린신호전달체계(IIS)와 TOR영양신호전달경로를 모두 유전적으로 변형시킨 뒤 수명 증가추이를 살펴봤다. 보통 IIS를 변화시키면 수명이 2배 정도 증가하고 TOR경로를 변화시키면 30% 정도 수명 증가 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 연구팀은 두 경로를 모두 변화시킬 경우 130% 정도 수명이 증가할 것으로 예상했지만 수명 증가가 5배 이상인 것으로 나타난 것이다. 연구팀은 이 같은 결과를 인간 수명에 적용한다면 약 400~500세에 해당된다고 밝혔다. 디 첸 난징대 박사는 “이번 연구결과는 생물학 분야에서 수명에 관한 한 ‘1+1=2’가 아니라 ‘1+1=5’가 될 수 있다는 가능성을 보여준 것”이라며 “똑같은 효과를 사람이나 다른 동물들에 적용할 수는 없겠지만 수명 연장 경로를 파악함으로써 늙고 병들지 않고 100세 시대를 열 수 있게 될 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

세포 깨우면 회복… 근본적 치료 기대영화 ‘백투더퓨처’의 배우 마이클 J 폭스, 유명 권투선수 무하마드 알리, 교황 요한 바오로 2세 등이 앓았던 파킨슨병은 도파민 신경세포의 활동이 줄어들어 잠들면 발생한다는 사실을 국내 연구진이 처음으로 밝혀냈다. 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단 인지교세포과학그룹, 서울아산병원, 한국과학기술연구원(KIST), 충남대 의대, 한국뇌연구원, 분당서울대병원 공동연구팀은 뇌 속에 있는 별모양의 신경세포인 별세포가 도파민 신경세포를 잠들게 하면 파킨슨병이 유발된다는 사실을 밝혀내고 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 10일자에 발표했다. 파킨슨병은 손발이 심하게 떨리거나 운동 능력이 저하되는 퇴행성 뇌질환으로 나이가 들수록 발병 확률이 높아진다. 지금까지는 운동에 관여하는 도파민 신경세포가 죽으면서 파킨슨병이 발생한다는 것이 정설이었다. 그런데 이번에 국내 연구팀이 동물실험을 통해 별세포에서 ‘가바’라는 물질이 과다하게 분비돼 도파민 신경세포 활동을 둔화시켜 도파민 분비가 제대로 되지 않으면 파킨슨병이 생긴다는 것을 밝혀낸 것이다. 연구팀은 파킨슨병을 유발시킨 생쥐로 별세포가 가바를 분비하지 못하도록 하는 실험을 한 결과 도파민이 정상적으로 분비되면서 운동 기능 이상 같은 파킨슨병 증상이 완화되는 것을 관찰했다. 또 연구팀은 정상적인 생쥐의 머리에 광섬유를 심어 도파민 신경세포를 빛으로 제어하는 광유전학 실험도 했다. 실험 결과 도파민 신경세포를 잠들게 하면 파킨슨병에 걸린 것처럼 몸이 떨리고 걸음이 불안정해지는 것이 관찰됐고 도파민 신경세포를 깨우면 다시 정상으로 돌아온다는 사실을 재확인했다. 연구팀은 이번 결과를 활용하면 파킨슨병을 근본적으로 치료할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

치매를 일으키는 가장 흔한 신경퇴행성 뇌질환 알츠하이머병 환자의 뇌에 특정 빛을 직접 비추면 기억력이 개선되는 효과가 있다는 주장이 나왔다. 영국 일간 텔레그래프 등 외신에 따르면, 캐나다 토론토대 연구진은 현지 생명공학회사 비라이트의 LED 헤드셋이 실제로 많은 알츠하이머병 환자의 증상을 호전하는데 도움이 되는지 기능을 확인하는 임상시험에 들어갔다.‘뉴로 RX 감마’(Neuro RX Gamma)라는 이름의 이 헤드셋은 별도의 코 클립과 한 세트로, 이를 머리와 콧구멍에 착용하고 작동하면 감마선 펄스가 뇌의 기억 중추 해마를 자극한다. 이런 장치의 안전성을 검증하는 초기 임상시험에서는 경증 내지 중증 알츠하이머 환자 5명을 대상으로, 3개월간 진행됐는데 이 질환의 모든 증상이 호전한 것으로 확인됐었다. 특히 기억력에 관해서는 지금까지 나온 약물이 증상을 완화하는 데 그친 것과 달리 호전되게 했다. 이밖에도 수면 상태가 좋아지고 화를 내거나 불안에 떨고 배회하는 행동이 줄어들었다. 또 뇌를 조영한 결과에서도 뇌 신경세포인 뉴런의 연결부위인 시냅스와 뇌 혈류가 개선한 것으로 나타났다. 하지만 이후 시험을 중단하자 이들 환자는 다시 증상이 나빠지기 시작한 것으로 확인됐다.반면 본격적인 임상시험은 캐나다와 미국의 의료기관 8곳에 등록된 알츠하이머병 환자 228명을 대상으로 진행되고 있다. 이들 환자는 두 집단으로 분류돼 절반은 매주 6일 하루 20분씩 총 12주간 LED 헤드셋을 사용한 치료를 받는다. 나머지 절반에게는 가짜 LED 헤드셋을 착용하게 해서 치료 효과를 비교할 예정이다. 이번 임상시험은 수많은 알츠하이머병 환자와 그 가족에게 희망을 준다. 왜냐하면 현재의 치료는 고작해야 증상을 늦추는 데 그치기 때문이다. LED를 사용한 치료는 이미 계절적인 흐름을 타는 우울증으로 주로 겨울철에 나타나는 계절정서장애(SAD)를 치료하는 데에서 효과가 있는 것으로 알려졌다. 이는 행복 호르몬인 세로토닌의 분비를 촉진해 잠을 더 잘 자게 하고 손상돼 정지된 뇌 영역을 자극하는 것으로 여겨진다. 사진=비라이트 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

양질의 수면을 취하지 못하는 것이 다양한 질병의 원인이 될 수 있으며, 특히 치매와 알츠하이머를 유발하는데 영향을 미친다는 사실은 익히 알려져 있다. 그렇다면 단 하룻밤을 꼬박 새는 것은 우리 몸에 어떤 영향을 줄까. 최근 스웨덴 웁살라대학 연구진은 평균연령 22세의 건강한 남성 15명을 대상으로 실험을 실시했다. 모든 실험참가자들은 실험이 시작되기 전 실시한 설문조사에서, 하루 평균 7~9시간 정도 규칙적으로 수면을 취한다고 응답했다. 연구진은 실험참가자들을 두 그룹으로 나눈 뒤 한 그룹은 이틀 밤을 평소와 다름없이 편안하게 잘 것을 주문했다. 다른 그룹은 첫날 밤 똑같이 편안하게 수면을 취하고, 두 번째 날 밤은 자야 할 시간에 계속 걷게 하거나 불을 환하게 밝혀놓고 게임 및 영화 시청 등을 하게 해 수면을 방해했다. 두 그룹 모두 2박 3일 동안 규칙적이고 엄격한 식사량과 운동을 지키게 한 뒤 밤과 아침에 혈액샘플을 채취하고 치매와 관련있는 생물표지 5가지를 측정했다. 분석 결과, 하룻밤 수면을 방해받은 다음날은 치매를 유발하는 중요한 단백질 중 하나인 타우(tau)가 17% 급증한 것으로 나타났다. 반면 정상적인 수면을 취한 다음 날에는 타우 단백질이 2%밖에 늘지 않았다. 다만 치매의 다른 원인으로 지목되는 단백질 베타 아밀로이드를 비롯, 치매와 연관있는 다른 생물지표들은 잠을 평소처럼 잔 날이나 밤을 새운 날이나 큰 차이가 없었다. 연구진은 “잠을 하룻밤 못 잤을 뿐인데 타우 단백질이 급증하는 이유는 아직 정확하게 밝히지 못했다”면서도 “다만 신경세포 활동량이 늘어날수록 타우단백질이 더 많이 분비될 수 있다”고 추측했다. 일반적으로 사람은 활동시간이 길어질수록 신경세포의 활동시간도 길어지고, 이때 타우 단백질도 함께 증가하면서 치매의 위험이 높아질 수 있는 것으로 연구진은 분석했다. 이번 연구결과는 미국 신경학회 학술지 ‘신경학’(Neurology) 온라인판 8일 자에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

알츠하이머 관련 단백질 ‘타우’ 17% 급증베타 아밀로이드 등은 수면시간과 연관 없어하룻밤만 잠을 못 자도 알츠하이머 치매와 연관이 있는 뇌 신경세포의 특정 단백질이 급증한다는 연구 결과가 나왔다. 스웨덴 웁살라 대학 의대 신경과 전문의인 요나탄 세데르마에스 박사 연구팀은 건강하고 정상 체중의 남성(평균 연령 22세) 15명을 대상으로 진행한 실험한 결과 이 같은 사실이 밝혀졌다고 뉴사이언티스트 등이 8일(현지시간) 보도했다. 이들은 평소 하루 7~9시간을 자는 사람들이었다. 연구팀은 이들에게 엄격한 식사와 활동 스케줄에 따라 수면 클리닉에서 시간을 보내면서 이틀 동안 충분히 자도록 했다. 이후 또 다른 이틀을 관찰했는데, 이때는 하루는 정상대로 수면을 취하고, 그 다음 하루는 게임을 하거나 영화를 보거나 이야기를 나누면서 밤을 꼬박 새우게 했다. 실험을 하는 동안 매일 저녁과 다음날 아침의 혈액 샘플을 채취해 치매와 관련 있는 5가지 생물표지(biomarker)를 측정했다. 그 결과 밤을 꼬박 새운 다음날은 치매의 중요한 원인으로 지목되고 있는 두 가지 단백질 중 하나인 타우(tau)가 17% 급증한 것으로 나타났다. 정상적인 수면을 취한 다음날에는 타우 단백질이 2%밖에 늘어나지 않았다. 치매의 또 다른 원인으로 지목되고 있는 단백질 베타 아밀로이드를 비롯해, 치매와 연관이 있는 다른 4가지 생물표지는 그러나 잠을 제대로 잔 날이나 밤을 새운 날이나 차이가 없었다. 이 결과는 수면 부족으로 치매 위험이 높아질 수 있음을 보여주는 것이라고 연구팀은 설명했다. 잠을 못 잤을 때 타우 단백질이 급증하는 이유는 알 수 없지만, 신경세포의 활동량이 늘어날수록 타우 단백질이 더 많이 분비되기 때문일 것으로 연구팀은 추측했다. 사람은 하루 15~18시간 활동하고 나머지 시간은 자야 하는데 활동 시간이 길어지면 신경세포가 하루 24시간이라는 주어진 시간에 청소할 수 없는 수준까지 타우 단백질이 증가하기 때문일 수 있다는 것이다. 타우와 베타 아밀로이드는 모두 뇌 신경세포에 있는 단백질로 타우는 세포 내부에, 베타 아밀로이드는 세포의 표면에 있다. 베타 아밀로이드와 타우 단백질이 잘못 접히면 베타 아밀로이드는 서로 뭉쳐 플라크(plaque)를 형성하고 타우는 서로 엉키면서(tangle) 신경세포를 파괴, 치매를 일으키는 것으로 알려져 있다. 이 두 단백질 중 특히 베타 아밀로이드가 치매의 주범으로 지목돼 왔다. 그러나 최근 베타 아밀로이드가 아닌 타우가 주범이라는 증거들이 나타나고 있다. 며칠 전에는 미국 샌프란시스코 캘리포니아대학 연구팀이 타우 단백질 엉킴이 치매의 주범일 수 있다는 연구 결과를 발표하기도 했다. 이 연구 결과는 미국 신경학회 학술지 ‘신경학’(Neurology) 온라인판(1월 8일 자)에 실렸다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

유전자 치료는 잘못된 유전자를 정상 유전자로 바꾸거나 치료 효과가 있는 유전자를 투입해 특정 질병에 대한 예방을 하는 방법이다. 질병의 근본 원인을 제거하거나 개선함으로써 재발 가능성을 낮출 수 있다는 점에서 주목받고 있어 제약, 바이오업계에서도 관심을 갖고 개발에 박차를 가하고 있다. 유전자 가위기술을 이용해 유전자를 편집하는 방법도 있지만 가장 널리 쓰이는 것은 흔히 감기바이러스로 알려진 아데노 연관 바이러스(AAV)를 이용해 유전자를 세포로 전달하는 방법이다. 그런데 최근 미국 연구진이 바이러스를 이용한 유전자 치료법이 오히려 암 발생 위험을 높일 수 있다는 동물실험 결과를 발표했다. 미국 필라델피아 아동병원, 캐나다 퀸스대 의대 공동연구팀은 동물실험을 통해 유전자 치료에 쓰이는 AAV가 악성 종양을 만들어 낼 수 있다고 7일 밝혔다. 이같은 연구결과는 지난달 미국 올랜도에서 열린 ‘미국 혈액학회 연례 컨퍼런스’에서 보고됐다. 유전자 치료에서는 세포를 쉽게 감염시키는 바이러스의 특성을 이용해 정상 유전자를 바이러스에 실어 표적 세포로 전달하는 방법을 사용한다. AAV는 세포 핵에 유전자를 전달한 뒤에 소멸되거나 많은 사람들이 아데노 바이러스에 면역력을 갖고 있기 때문에 인체에 별다른 영향을 미치지 못하는 것으로 알려져 왔었다. 그러나 여러 연구팀들이 생쥐를 이용한 실험에서는 AAV 방식 유전자 치료가 간암을 유발한다는 점을 확인한 바 있다. 연구팀은 생쥐보다 큰 개를 이용한 실험을 실시했다. 연구팀은 A형 혈우병을 유발시킨 개 9마리에게 AAV 유전자 치료법을 실시했다. 9마리 중 7마리는 별 다른 문제 없이 혈우병 증상이 개선되는 것이 확인됐지만 이 중 2마리에게는 치료 3년 후 혈액 응고인자의 수치가 급격히 높아지기 시작하고 7~8년이 지난 뒤에는 정상 수치의 4배를 웃도는 것으로 나타났다.연구팀은 실험에 참여한 개들의 간 샘플을 채취해 분석한 결과 비정상적 수치를 보인 2마리 이외에도 4마리의 개에서 세포 성장에 영향을 미치는 유전자가 과다하게 발현돼 있는 것을 확인했다. 암세포는 정상세포보다 성장속도가 지나치게 빨라 나타나는 비정상적인 상태이다. 연구팀은 간 뿐만 아니라 신경세포나 근육세포에서도 비정상적 성장 세포가 발견될 가능성도 있다고 밝혔다. 그러나 해당 컨퍼런스에서는 바이러스를 이용한 유전자 치료 기법이 암 유발 가능성도 높일 수 있지만 염색체 속으로 침투해 들어가면서 치료효과는 더 오래 지속될 것이라는 연구결과도 함께 보고됐다. 데니스 사바티노 필라델피아 아동병원 교수(소아과학)는 “이번 연구는 동물을 대상으로 한 실험이기 때문에 사람에게도 마찬가지 결과가 나온다고 확신할 수는 없겠지만 AAV를 이용한 유전자 치료를 받는 사람들은 치료 시작 이후 5년 동안 암 검사를 정기적으로 받는 것이 필요하다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연말연시가 되면 이런저런 모임들로 다른 때보다 외식할 기회가 많아진다. 외식 메뉴들은 달고 짜고 매운 자극적인 맛의 음식이나 기름진 음식이 주를 이룬다. 통상 입에서 단 음식은 건강에 좋지 않다. 당뇨, 고혈압, 심근경색, 동맥경화 같은 대사질환의 원인으로 꼽히기도 한다. 최근 미국 연구진은 고열량의 기름진 음식이 뇌신경세포의 활동에도 문제를 일으킨다는 연구 결과를 내놨다. 미국 뉴욕 올버니의대 신경과와 올버니대학병원 신경과학·실험치료과 공동 연구팀은 기름진 음식이나 정크 푸드가 여성의 뇌신경세포 생성과 재생을 막는다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘e뉴로’ 최신호(24일자)에 실렸다. 연구팀은 생후 8주가 지난 암수 생쥐 40마리를 2개 집단으로 나눠 한 그룹에는 고지방 식단만 섭취하도록 하고 다른 그룹에는 일반적 식사를 제공했다. 18주가 지난 뒤 관찰한 결과 고지방 식사를 한 집단의 생쥐들은 암수 모두 체중이 늘고 당뇨 증상이 나타났다. 그런데 고지방식사를 한 암컷 생쥐들은 일반식을 먹은 암컷 생쥐들보다 기억과 감정을 조절하는 뇌 해마 부분의 신경세포 숫자가 줄어든 것은 물론 새로 만들어진 신경세포도 없을 뿐만 아니라 손상됐을 때 복구되지도 않는 것이 확인됐다. 반면 수컷 생쥐들은 기름진 식사를 하건 일반적 식사를 하건 뇌 신경세포의 성장과 발달에는 전혀 영향을 미치지 않는 것으로 조사됐다. 여성이 기름진 음식을 자주 섭취하면 쉽게 짜증을 내거나 우울감을 느끼는 등 감정조절에 어려움을 겪거나 기억력 감퇴를 겪을 수 있다고 연구팀은 설명했다. 생쥐는 사람과 유전적 유사성이 80% 이상에 이르고 세대교체 기간이 짧아 연구 결과를 빠르게 확인할 수 있어 생쥐 실험을 통해 나온 연구 결과를 사람에게도 적용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 연구를 주도한 크리스틴 줄로아가 올버니의대 교수(신경과학)는 “이번 연구 결과는 여성들에게 알츠하이머 치매나 우울증 같은 신경질환을 유발시키는 새로운 원인을 찾아냈다는 데 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

생체공학 등 기술의 발전으로 인간의 뇌와 기계를 직접 연결해 전쟁터에서 셀 수 없이 많은 드론(무인항공기)을 한꺼번에 제어하는 군인이 존재하는 무서운 미래를 상상해 보자. 그런데 미군은 공상과학(SF) 영화에서나 나올 법한 이런 미래가 30년 안에 현실이 될 것으로 예상하고 있다고 비즈니스 인사이더가 3일(현지시간) 전했다. 보도에 따르면, 미군은 인간과 기계가 직접 상호작용하거나 데이터를 전송할 수 있는 ‘뇌 임플란트’(뇌신경 이식·뇌에 전극을 이식하는 기술) 등 다양한 기술의 도움으로 이번 세기 중반 안에 ‘사이보그 솔저’가 출현하리라 생각한다. 최근 미 육군연구원(ARL) 산하 전투력개발센터(CCDC)가 발표한 이 군사 보고서에 따르면, 미군은 2050년까지 전투병에게 우위를 주도록 기술적으로 인간을 재설계하는 것이 가능하리라 믿는다. 이런 보고서를 주도해서 쓴 CCDC 화학생물센터(CBC) 연구원인 피터 이매뉴얼 박사는 “생물학과 공학 그리고 인공지능(AI)의 융합으로 우리 군은 인간의 보고 듣고 소통하고 움직이는 방식을 더 뛰어나게 개선할 수 있을 것”이라고 설명했다. 그는 또 “의학적이고 사회적인 발전에 의해 인공 기관(보철)과 심박 조율기 등 임플란트 분야에서 현재 이상으로 발전할 것으로 예상된다”고 말했다. ‘사이보그 솔저 2050’(Cyborg Soldier 2050:Human/Machine Fusion and the Implications for the Future of the DOD)이라는 제목으로 발표된 이 보고서는 우선 인간의 시각이 정상적인 가시 스펙트럼을 넘어 향상할 가능성에 대해 논한다. 이밖에도 청력과 의사소통을 높이기 위해 군인의 귀에 물리적인 변화를 주고 음파탐지를 통해 표적을 추적하고, 더 강한 전투병이 되도록 군인의 근육과 힘을 제어하는 기술 등에 대해서도 설명한다. 하지만 가장 흥미로워 SF 영화 속 이야기로 여겨지는 생각은 군인들이 다수의 드론과 각종 무기 체계, 기타 원격으로 조작할 수 있는 기계를 마음대로 제어하는 뇌 임플란트의 가능성이다. 보고서에 따르면, 뇌와 컴퓨터를 접속(BCI·brain-computer interfacing)하는 뇌 임플란트는 인간과 기계의 원활한(심리스) 상호작용을 가능하게 할 것이다. 이는 드론과 무기 체계를 비롯해 각종 원격 제어 체계에서 사용할 수 있다. 다만 이런 단계에 도달하려면 넘어야 할 기술적 제약이 여전히 높은 것으로 전해졌다. 이매뉴얼 박사는 “우리가 할 수 있는 일은 데이터 교환 수준을 세포 수준으로 낮추는 것이다. 일단 세포 수준까지 낮추면 특정 신경세포 간에 신호를 주고 받는 시냅스의 데이터 발생을 실제로 제어할 수 있다”면서 “그러면 양방향으로 높은 대역폭의 데이터 전송이 가능할 것”이라고 말했다. 이어 현재 진행 중이긴 하지만, 이런 뇌 임플란트 기술이 나오는 데는 적어도 10년은 더 걸릴 것이라고 덧붙였다. 이번 조사를 수행한 국방부 산하 기관(Biotechnologies for Health and Human Performance Council)은 오는 2030년까지 특수부대의 군인들과 조종사들, 드론 통제관들 그리고 정보요원들이 뇌 임플란트를 받을 수도 있다고 보고했다. 이들은 “인간 신경망과 마이크로 전자공학 시스템 간의 직접적인 데이터 교환의 잠재성은 군인들의 전술적인 의사소통에 혁신을 가져오고, 지휘 체계에 걸쳐 지식의 전달을 가속화해 최종적으로는 전쟁의 징조(전운)를 없앨 수 있을 것”이라고 지적했다. 끝으로 이매뉴얼 박사는 “결국 이 기술은 전쟁이 아닌 다른 분야에서 쓰이게 될 것이다. 우리가 세상을 이해하는 방법이나 인간이 되는 것이 무엇을 의미하는지조차 바꾸게 될 것”이라고 말했다. 사진=CCDC 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

　경기 용인시에 소재한 신약개발업체 (주)지엔티파마가 내년 상반기중 세계 최초로 반려견 치매치료제 신약 승인을 신청한다. 또 함께 개발한 뇌졸중치료제는 중국에서 진행된 임상 2상에서 약효와 안전성이 확인돼 내년 상반기에 임상 3 상에 들어간다. 　지엔티파마(주)는 3일 수원 컨벤션센터에서 뇌신경과학및 바이오제약 분야의 관계자 200여명이 참석한 가운데 ‘치매·뇌졸중 신약 임상 발표회’를 개최했다. 　이날 임상 발표회에서 지엔티파마의 곽병주 대표이사(연세대학교 생명과학부 겸임교수)는 자사 연구진이 발굴한 다중 표적 치매 신약인 ‘크리스데살라진’과 뇌졸중 신약 ‘ Neu2000’의 임상연구 진행 상황을 공개했다. 　크리스테살라진 등은 경기도, 과학기술부, 보건복지부 등의 지원을 받아 개발했으며 동물은 물론 사람의 임상 1상에서 안전성이 검증됐다. 　곽 대표는 “알츠하이머 치매와 유사한 반려견 치매에 대한 임상연구에서 크리스데살라진의 약효와 안전성이 입증됐다”면서 “올해 안에 임상 3상 연구를 완료하고, 내년 초 농림축산검역본부에 신약승인 신청을 할 계획”이라고 밝혔다. 　이어 “임상 연구가 예정대로 진행 된다면 내년 상반기중에는 세계 최초의 반려견 치매 치료제 출시가 가능할 것”이라고 덧붙였다. 　지엔티파마는 지난해 치매에 걸린 반려견을 대상으로 한 예비 임상연구를 끝내고 현재 임상 3상을 진행중이다. 치매로 진단받은 반려견 90마리 가운데 최종적으로 임상 3 상 등록기준에 맞고 유효평가가 가능하다고 진단된 40마리의 등록을 완료했다. 임상 3상 연구에는 서울대학교 동물병원과 충북대학교 동물의료센터 등 8개 기관이 참여했다. 　앞서 지난해 끝낸 임상 2상에서는 중증 치매로 진단받은 14살 이상의 반려견 6마리를 대상으로 총 8주간 크리스데살라진을 경구 투여한 결과 모든 반려견에서 인지기능 및 활동성이 정상 수준으로 개선된 것으로 나타났다.　반려견이 치매에 걸리면 주인식별 혼돈, 공간 인지능력및 수면장애, 잦은 배변 실수, 식욕 변화 등 증상을 보인다. 12세 이상의 반려견중 40%가 치매에 걸리는 것으로 알려졌다. 　크리스데살라진은 알츠하이머 치매 원인인 뇌 신경세포 사멸, 아밀로이드 플라크 생성을 유발한다고 알려진 활성산소와 염증을 동시에 억제하는 다중 표적 약물이다. 　곽 대표는 “이번 연구 결과를 토대로 내년에 알츠하이머 치매 환자를 대상으로 임상연구를 본격적으로 진행할 것”이라며 “국내 치매예측기술국책연구단에서 유전체, 뇌파, 뇌영상 연구 등을 통해서 알츠하이머 치매 증상이 나타날 것으로 예상되는 고위험군을 이미 선별해 놨기 때문에 이들을 대상으로 치매 치료는 물론 예방을 위한 임상연구가 가능해졌다”고 밝혔다. 　이날 임상 발표회에서는 중국의 헹디안 그룹 아펠로아 제약사에서 238명의 뇌졸중 환자를 대상으로 진행한 Neu2000의 임상 2 상연구 결과도 일부 공개됐다. 　뇌졸중 환자에게 저용량에서부터 고용량까지 투여한 결과 약물에 의한 특이한 부작용이 발생하지 않는 등 안전성이 확인됐다. 또 중등도 환자에게 고용량의 Neu2000을 5일 동안 투여했을때, 장애 증상이 줄어든 것으로 나타났다. 　지엔티파마 개발이사인 안춘산 박사는 “Neu2000임상 2 상연구 결과를 토대로 임상 3상 프로토컬을 완성해서 조만간 중국 식약처에 제출할 것”이라며 “내년 상반기에는 임상 3 상 연구를 진행할 수 있을 것으로 전망된다”고 향후 일정을 밝혔다. 김병철 기자 kbchul@seoul.co.kr

스마트폰이나 태블릿PC 또는 TV 등 디지털 기기의 화면을 오랜 시간 본 아이들은 뇌의 구조적인 형태가 바뀔 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 신시내티 아동병원 의료센터(CCHMC) 연구진이 만 3~5세 아동 47명(남아 20명·여아 27명)을 대상으로, 이들의 뇌를 자기공명영상장치(MRI)로 스캔한 결과를 디지털 기기의 사용 시간과 비교 분석했다. 연구진은 참가 아이들의 각 부모에게 아이가 디지털 기기의 화면을 얼마 동안 보고 있는지 보고해 달라고 요청했다. 이는 쉬운 접속과 사용 빈도, 콘텐츠 보기를 고려한 15개 항목의 설문지인 스크린큐(ScreenQ) 검사를 사용한 것이다. 스크린큐 점수가 낮으면 미국소아과학회(AAP)의 권고 사항을 잘 따랐다는 것인데 AAP는 3~5세 아동에게 하루에 1시간 이상 디지털 기기 화면을 보여주지 말라고 권고한다. 또 이들 아동은 MRI 스캔 검사를 받은 뒤 어휘와 읽기, 정보 검색 기술의 속도 등 언어 능력을 측정하는 세 가지 표준 검사를 받았다. 그 결과 1~19점의 스크린큐 점수 중 실험에 참가한 아동들의 평균 스크린큐 점수는 9점이었으며, 9점에 해당하는 아동들의 하루 평균 디지털 기기 이용 시간은 1시간 30분이었다. 스크린큐 점수가 높은 아이들, 즉 디지털 기기 화면을 보는 데 더 많은 시간을 보낸 아이들은 뇌 백질의 질이 떨어져 미엘린의 형성에 영향을 주는 것으로 나타났다.대뇌의 속 부분인 백질은 신경세포(뉴런)들을 서로 연결하는 축삭돌기라는 수십억 개의 가느다란 신경섬유로 구성돼 있으며, 이런 섬유는 축삭돌기를 보호하고 전기 신호의 흐름을 촉진하는 흰색의 지방성 피막인 미엘린으로 덮여 있다. 만일 미엘린이 어떤 이유로 얇아진다면 뇌의 신호 처리 능력이 떨어질 가능성이 높다. 또 미엘린은 자기 통제와 관련한 실행 기능과도 연관성이 있다고 연구진은 덧붙였다. 다만 하루에 디지털 기기의 화면을 몇 시간 동안 봐야 뇌에서 이런 변화가 일어나는 것과 연관성이 있는지 구체적으로 밝히지는 않았다. 연구진은 또 디지털 기기의 화면을 오래 본 아이들은 인지력 검사에서도 낮은 점수를 받은 사실을 확인했다. 이들 아동은 한 사람이 자기 생각과 감정을 표현하는 방법으로 정의되는 ‘표현적 언어’에서 상당히 낮은 점수를 받았고, 이른바 ‘처리 속도’로 알려진 사물에 빠르게 이름을 붙이는 능력 역시 떨어졌으며, 글을 읽고 쓸 줄 아는 능력인 ‘문해력’ 검사에서도 상대적으로 점수가 낮은 것으로 나타났다. 이에 대해 연구 주저자로 참여한 존 허튼 박사는 “연구에 참여한 모든 아동 중 60%는 스마트폰이나 태블릿PC를 갖고 있고, 나머지 40%는 자기 방에 TV나 휴대용 디지털 기기가 있다”면서 “이번 결과는 아동기 뇌 발달에 화면 기반 디지털 기기 사용 시간의 증가가 미치는 영향을 자세히 알아봐야 할 필요성을 강조한다”고 말했다. 다만 영상의학 전문가인 데릭 힐 유니버시티칼리지런던 교수는 “이 연구는 흥미롭지만, 감정적인 주제를 고려할 때 결과를 해석하는 데 많은 주의를 기울여야 한다”면서 “이 결과는 예비적인 것으로, 전체 아동을 대표하는 것이 아니라 50명 미만의 아이를 대상으로 한 소규모 연구”라고 말했다. 자세한 연구 결과는 미국의학협회 소아과학회지(JAMA Pediatrics) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

2009년 미국 애플사에서 ‘아이폰 3GS’를 처음 내놓으면서 휴대전화 시장은 스마트폰 중심으로 재편됐다. 현재 전세계 성인 대부분이 스마트폰 1대씩은 갖고 있는 것으로 알려져 있을 정도로 등장 10년 만에 스마트폰 없는 세상은 상상할 수 없게 됐다. 스마트폰 이전의 휴대전화는 전화와 문자메시지 사용이 주요 기능이었지만 스마트폰 시대에서는 전화는 부수적인 기능으로 밀려나고 다양한 컨텐츠를 언제 어디서나 사용할 수 있도록 하는 단말기 개념이 강해졌다. 이 때문에 스마트폰으로 인한 각종 정신적, 신체적 건강 문제도 제기되고 있는 상황이다. 대표적인 것이 스마트폰 중독 증상일 것이다. 그런데 보건과학자들이 스마트폰 화면에서 나오는 블루라이트가 노화도 촉진시킬 수 있다는 연구결과를 내놔 주목받고 있다. 미국 오레곤주립대 통합생물학과, 오레곤보건과학대 산업보건과학연구소, 폴란드 바르사바대 동물생리학과 공동연구팀은 스마트폰, 컴퓨터, TV 화면에서 발생하는 블루라이트에 장시간 노출될 경우 시신경은 물론 뇌와 피부 세포에 심각한 손상을 일으킨다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 네이처 출판그룹에서 발행하는 보건학 분야 국제학술지 ‘노화와 질병 메커니즘’ 18일자에 실렸다. 블루라이트는 우리 눈에 파란색으로 보이는 빛으로 380~500㎚(나노미터) 파장을 갖는 가시광선 영역으로 빨간색이나 노란색 같은 다른 가시광선들에 비해 파장은 짧고 에너지는 크다는 특징이 있다. 물체를 선명하게 볼 수 있게 해주는 대신 블루라이트에 오래 노출되면 불면증을 유발할 수 있고 시력손상 등의 건강상 문제가 발생할 수 있다는 주장은 꾸준히 나오고 있다. 연구팀은 질병이나 노화연구에 많이 사용하는 초파리를 이용해 스마트폰과 컴퓨터에서 나오는 블루라이트 파장대의 빛에 매일 노출될 경우 세포와 생체 변화를 관찰했다. 연구팀은 초파리를 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 매일 12시간씩 블루라이트 파장대 빛에 노출시키고 나머지 초파리들은 블루라이트 파장이 걸러진 빛에 노출되도록 했다.그 결과 매일 12시간씩 블루라이트에 노출된 파리들은 그렇지 않은 파리들에 비해 같은 시기에 태어났음에도 불구하고 수명이 절반에 가까운 42%나 짧은 것으로 나타났다. 또 블루라이트에 지속적으로 노출된 초파리들은 망막 세포와 뇌 신경세포인 뉴런에 손상을 입어 벽을 쉽게 기어오르지 못하는 등 이동능력이 눈에 띄게 저하되는 것도 관찰됐다. 실험에 사용한 일부 초파리들은 태어날 때부터 눈이 발달되지 않은 상태였는데 이들도 블루라이트에 지속적으로 노출되면 뇌 손상과 운동장애 증상을 보이는 한편 수명이 짧아진 것을 연구팀은 관찰했다. 예드비가 기볼도비치 오레곤주립대 교수(통합유전학)는 “빛은 뇌파 활동, 호르몬 생성, 수면 패턴은 물론 세포 재생 같은 인체 순환리듬에 중요한 역할을 하는데 블루라이트 같은 인공광에 대한 노출이 증가하면 이런 생리적 메커니즘 전체가 무너지게 된다”라며 “이번 연구를 통해 인공광이 노화를 가속화시킨다는 사실을 밝혀낸 것은 매우 놀라운 일이며 생체에 영향을 덜 미치는 인공광 개발을 촉진시킬 것으로 기대한다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과거에는 ‘불치병’으로 받아들여졌던 암도 이제는 과학기술이 발전하면서 점점 관리 가능한 질병으로 바뀌고 있다. 그렇지만 관리 가능하고 정복이 눈 앞으로 다가왔다지만 조기 진단을 하지 못하면 여전히 불치병일 수 밖에 없다. 최근 과학자들은 복잡한 영상장치를 사용해 진단하던 암을 비교적 간단하고 저렴하지만 정확하게 진단할 수 있는 방법들을 내놓고 있다. 국내 연구진이 풍선 모양의 봉투에 숨을 불어넣는 것만으로도 손쉽게 폐암을 조기 진단할 수 있는 기술을 내놔 주목받고 있다. 한국전자통신연구원(ETRI) 복지·의료ICT연구단 진단치료기연구실과 분당서울대병원 흉부외과, 동국대 공동연구팀은 날숨만으로 폐암을 진단할 수 있는 ‘의료용 전자 코’를 개발하는데 성공했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 기계공학 및 전자공학 분야 국제학술지 ‘센서 앤드 액츄에이트 B: 화학’에 실렸다. 지난해 기준 한국인 사망원인은 암, 그중 폐암 사망률은 점점 높아지고 있는 상황이다. 그런데 현재 폐암진단을 위해서는 X선 검사나 컴퓨터 단층촬영(CT) 검사를 실시하는데 모두 방사선을 이용하기 때문에 방사선 노출 위험이 있을 뿐만 아니라 CT는 비용 부담이 여전히 높은 편이다. 연구진은 코가 신경세포를 통해 냄새를 맡는 것에 착안했다. 연구진은 사람이 내뱉는 날숨을 통해 폐 속 암세포가 만들어 내는 휘발성유기화합물(VOCs)를 감지하는 센서와 이를 통해 얻은 데이터로 폐암 여부를 판별할 수 있도록 돕는 인공지능 기계학습 알고리즘 기술을 개발한 것이다. 날숨이 들어오면 전자소자를 이용해 사람의 코처럼 냄새를 맡아 전기적 신호로 바꿔 질병유무를 판단해 검진할 수 있는 ‘전자코’를 만들었다. 연구진이 개발한 전자코 시스템은 데스크탑 컴퓨터 크기의 날숨 샘플링부, 금속산화물 화학센서 모듈, 데이터 신호처리부 3개 부분으로 구성돼 있다. 우선 검진 대상자가 풍선처럼 생긴 비닐 키트에 숨을 불어넣으면 여기에 탄소 막대를 넣는다. 탄소막대에는 호흡 중 배출되는 여러 가스 성분들이 붙게 되고 이것을 전자 코 시스템에 집어넣으면 가스 성분에 따라 전기 저항이 달라지게 된다. 날숨 구성성분 데이터를 알고리즘으로 분석해 폐암 유무를 판별하는 것이다.연구팀은 폐암 환자 37명과 정상인 48명의 날숨을 채취해 200회 이상 분석해 폐암환자의 숨에서만 나타나는 특징을 데이터베이스로 만들었다. 데이터베이스를 기반으로 인공지능이 진단한 폐암환자 여부 진단 정확도는 약 75% 수준으로 임상의사의 진단 정보와 결합하면 폐암환자 판정율은 매우 높아지게 된다. 연구진은 추가 연구를 통해 날숨을 활용해 위암, 대장암 등 다양한 암의 조기진단 기술을 개발할 계획이며 현재는 비만환자의 비만정도와 운동량을 정확하게 판독할 수 있는 ‘웨어러블 전자코 시스템’ 완성을 눈 앞에 두고 있다. 연구팀 관계자는 “이번 기술이 상용화될 경우 저렴하면서도 편리하게 폐암 발병 여부를 검사할 수 있어 국민들의 의료비용 절감은 물론 관련 진단시장 시장경쟁력 확보에도 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

10대. 어린이도 아니고 그렇다고 성인도 아니다. 한국 사회에서는 입시라는 거대한 압박감에 눌려 신음하는 시기이기도 하다. 말 잘 듣고 해맑던 아이가 어느 날 문득 내가 알고 있던 아이가 맞나 싶을 정도로 낯선 아이가 돼 있다가 어느 순간 내가 알고 있던 아이로 돌아와 있는, ‘청소년=외계인’(‘1318 청소년심리’)일 때도 있다. 10대는 다른 연령대보다 친구가 중요하다. 종종 “내 아이는 안 그래요”라며 믿고 싶겠으나, 집단폭행 가해자가 돼 있기도 한다. 최근 여중생 7명이 여자 초등생 1명을 집단폭행한 동영상이 인터넷에서 확산돼 공분을 샀다. 가해자 7명 모두 비행 청소년 수용 기관인 소년심사분류원으로 보내졌다. 39초 분량의 동영상은 가해자 중 한 명이 찍어 소셜미디어에 올렸단다. 폭행도 소셜미디어 메신저를 통해 남자친구 문제로 말싸움하다 벌어졌다고 한다. 가해자들은 만 10세 이상 14세 미만인 형사미성년자라 형벌 대신 보호 처분을 받는다. 그래서 청와대 국민청원 게시판에 지난 23일 이들을 처벌해 달라는 청원이 올라왔고 하루 만인 어제 20만명 이상이 동의했다. 소년법을 개정해 미성년자의 형사처벌을 강화해야 한다는 주장이 다시 불거지고 있다. 디지털 기술의 발달은 양날의 칼이다. 정보를 교환하고 서로 친해지기도 하지만, 때론 사이버 괴롭힘의 수단이 된다. 단체 대화방에서 집단적으로 따돌리거나(사이버불링), 굴욕 사진이나 저격 글을 올려놓고 단체로 대화방을 나가는(방폭) 폭력이 벌어지곤 한다. 교육부가 초등학교 4학년부터 고등학교 3학년까지 조사해 지난달 발표한 학교폭력 실태조사에서 피해를 입은 적이 있다는 응답자가 6만명으로 2년 연속 늘어난 데는 사이버 괴롭힘 증가의 영향도 컸다. 신경과학자 프랜시스 젠슨은 ‘10대의 뇌’라는 책에서 10대의 뇌는 모든 것을 더욱 빠른 속도로 학습하지만 회백질(기억력에 관여하는 물질)을 제거하면서 뉴런(신경세포)들을 없애는 등 상반되는 작용을 한다고 썼다. 배우는 뇌 앞에서 어른들은 어떻게 자극했을까. 자꾸 잊어버리는 10대에게 폭력의 부당함과 도움의 손길이 존재한다는 사실을 얼마나 반복했을까. 어른의 무지와 무관심이 10대들이 극단적인 선택을 하는 데 일조했을지도 모른다. 지난해 10대 자살률(10만명당 자살 사망자 수)은 5.8명으로 전년(4.7명)보다 22.1% 늘었다. 연령대별로 보면 가장 높은 증가율이고, 10대 사망자 10명 가운데 3명(35.7%) 수준이다. 한국의 자살률이 경제협력개발기구(OECD) 회원국 중 가장 높으니 10대 자살률 또한 가장 높다. 이 구조를 깨야만 진정한 선진국이다.