파킨슨병은 뇌 속 도파민 분비 신경세포가 점점 줄어들면서 나타나는 대표적인 퇴행성 뇌질환이다. 노년층에서는 치매만큼 발병률이 높은 질환으로 대표적인 증상이 자세가 불안정해지고 움직임이 느려지는 것이다. 심할 경우 걷는 것도 힘들어지면서 일상생활을 전혀 할 수 없게 되기도 한다. 지속적인 운동이 병의 진행을 막아 주지만 운동 반경이 줄어들면서 균형감을 잃어 쉽게 넘어지거나 장애물에 부딪혀 다치기 쉬워 많은 환자들이 바깥 운동을 피하는 경우가 많다. 이 때문에 운동량 감소와 증상 악화라는 악순환이 계속되는 것이다. 미국 유타대 보건대, 유타대병원과 학내 벤처기업 ‘모션캡처 코어’ 공동연구팀은 최근 주목받고 있는 가상현실(VR) 기술을 이용해 파킨슨병 환자들의 재활을 돕는 시스템을 개발했다고 11일 밝혔다. 이번 연구 결과는 지난 6~9일 미국 플로리다주 올랜도에서 열린 ‘전미 실험생물학회 2019 연례콘퍼런스’에서 발표됐다. ‘트레드포드’라고 불리는 시스템은 넘어지는 것을 방지하는 안전 장치와 VR 시스템, 다양한 굴곡을 만들어 내는 러닝머신으로 구성돼 있다. 환자들이 VR 헤드셋을 착용하고 러닝머신을 천천히 걸으면 다양한 환경이 눈앞에 펼쳐지며 특정 운동 미션을 수행하도록 돼 있다. 미션이 수행되면 다음 단계로 넘어가 좀더 어려운 미션을 수행하는 방식으로 구성돼 게임처럼 즐기면서 할 수 있다는 장점이 있다. 연구팀은 다양한 증상의 파킨슨병 환자 10명을 대상으로 6주 동안 일주일에 3번씩, 한 번에 30분씩 VR 재활 시스템을 사용하도록 했다. 그 결과 환자들의 근육 조절 능력과 균형 감각이 상당 부분 개선됐다. 특히 걸음걸이에 있어 중요한 발목과 엉덩이 부분의 움직임이 이전보다 자연스럽고 부드러워져 갑자기 나타난 물체에 대한 회피능력이 좋아지고 걷는 속도도 빨라졌다고 연구팀은 밝혔다. edmondy@seoul.co.kr

오스트레일리아의 한 섬마을 원주민들이 집단으로 미스터리한 질병에 시달리고 있다. 벌써 많은 주민이 목숨을 잃었고 5분의 1가량이 투병 중이다. 데일리메일은 6일(현지시간) 오스트레일리아 노던주의 외딴섬 그루트 아일런드에 희소병이 퍼지고 있다고 보도했다. 그루트아이런드는 네덜란드어로 ‘큰 섬’이라는 뜻으로, 1623년 네덜란드 선박이 발견해 세상에 알려지게 됐다. 최고점 180m의 낮고 평평한 이 섬은 바위가 많아 개발이 어려워 불모지 상태에 있다. 데일리메일은 이 섬의 원주민들이 같은 질병으로 서서히 죽어가고 있다고 전했다. 보도에 따르면 현재 100명 이상이 팔다리가 굳고 제대로 걷지 못하는 전신장애를 겪고 있으며 주민 654명 모두가 위험에 노출돼 있다. 70대 중반의 여성 가양와 랄라라 역시 오래 전부터 이 같은 증상에 시달리고 있다. 가양와의 형제 자매 6명 모두 40대부터 증상이 시작됐으며 아버지도 같은 병을 앓았다. 그녀는 “모두 우리가 저주 받았다고 말했다”고 설명했다. 그녀의 조카들도 같은 진단을 받았으며 한 명은 지난 2014년 이 병으로 사망했다.이 지역 주민들 사이에 퍼진이 미스터리한 질병의 정체는 ‘마카도 조셉 병’(MJD, Machado-Joseph disease)이라는 희소 질환이다. 마카도 조셉 병은 매우 드문 유전성 신경퇴행성 질환으로 영구적인 신체 장애로 발전한다. 유전자 돌연변이로 인해 비정상적으로 생성된 단백질이 소뇌의 신경세포를 죽여 근육약화와 강직, 통제력 저하 등을 일으킨다. 부모 중 한 명만 이 유전자를 가지고 있어도 유전된다. 이 병은 포르투갈 아소로스 지역의 집안에서 유래됐으며 지금도 그 후손들은 높은 유병률을 보이고 있다. 합병증을 동반하며 심할 경우 평균 수명이 35년 정도로 매우 짧다. 증세가 심하지 않은 경우 정상 수명을 다하기도 한다. 이 병으로 인한 증세를 약화시키는 약물 치료는 가능하지만 완치제는 없다. 전문가들은 이 질병이 세대를 거치면서 더 이른 나이에 발현되고 있다고 경고하고 있다. 리비 매시 MJD재단 연구교육국장은 “마카도 조셉 병을 가진 누군가 아이를 가질 때마다 위험이 도사리고 있다. 환자는 계속 늘어날 것”이라고 밝혔다. 과학자들은 이 병의 치료법을 찾기 위해 얼룩말을 이용한 실험을 계속하고 있으며 병의 원인으로 여겨지는 독성 단백질을 제거하는 데 효과가 있는 여러 약물을 테스트하고 있다. 매시 국장은 그러나 아직까지 완치제가 없는 병인 만큼 현재로서는 대를 잇는 것에 대한 심각한 고민 말고는 달리 방법이 없다고 말했다. 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

물건을 자주 잃어버리거나 방금 들은 것도 금세 잊어버리는 사람들이 있다. 대부분 가벼운 실수나 건망증으로 여기곤 하지만, 정보를 잘 잊어버린다는 것은 뇌에 문제가 있다는 신호이기도 하다. 그 원인에는 노화, 유전 등 여러 가지가 있겠으나, 모두 해당하지 않는다면 ‘산소 부족’을 의심해보아야 한다. 산소는 인간의 생명유지 활동에 있어 반드시 필요한 필수 요소로, 우리 몸의 세포들은 호흡을 통해 체내에 유입된 산소를 분해하여 생활에 필요한 에너지를 얻는다. 따라서 체내에 충분한 산소가 공급되지 않을 경우 신체 장기들이 그 역할을 온전히 수행할 수 없기 때문에 각종 신체 이상 신호들이 나타나게 된다. 이에, 실내 공기질 관리 전문 기업 ㈜하츠가 산소 부족에 따른 신체 이상 징후들과 함께 이를 극복할 수 있는 일상 속 산소 공급 팁을 소개했다. 뇌는 몸무게의 단 2%에 불과하지만, 호흡을 통해 인체로 유입된 전체 산소량의 25% 이상을 소비하는 것으로 알려져 있다. 뇌세포로 가는 혈액에 산소가 많아질수록 인지·기억·집중·판단·분석 등 뇌 활동이 활발해지며, 반면 체내의 산소 공급이 부족할 경우 뇌 기능이 떨어지고 신경세포 간의 연계가 약화돼 기억력이 감퇴하거나 집중력이 흐트러진다. 특히 실내에 켜켜이 쌓인 이산화탄소는 답답함이나 졸림, 피로 등을 유발하며 뇌의 활동을 저하시키기 때문에 반드시 산소와 적정 비율을 이룰 수 있도록 언제나 주의를 기울여야 한다. 공기 정화 효과가 있는 녹색 식물을 집안 곳곳에 놓아두면 어느 정도 도움이 되는데, 뇌 활동이 많은 아이들의 공부방에는 이산화탄소 제거할 수 있는 팔손이나무, 개운죽, 로즈마리 등을 비치한다. 각막은 혈관이 없어 눈물의 순환이나 공기접촉을 통해 산소를 공급 받는다. 하지만 최근 심각해지는 미세먼지로 인해 외부 활동을 자제하고 산소가 부족한 실내에서 시간을 보내는 비율이 늘면서 눈 건강에 비상이 걸렸다. 각막에 산소가 부족해지면 미세 혈관이 비정상적으로 생기게 되는데 이를 ‘각막 신생혈관’이라 한다. 각막 신생혈관은 출혈이 잦고 진물이 나오기 쉬워 각막을 탁하게 만들기 때문에 시력이 저하되거나 심할 경우 실명에 이를 수도 있다. 실내 산소 부족은 주로 음식 조리를 통한 이산화탄소 및 각종 유해물질 증가로 인해 발생된다. 음식 조리 전후로 반드시 레인지 후드를 사용해야 하며, 유해가스 등의 배출 위험이 적은 전기쿡탑 사용을 권한다. 레인지 후드 사용이 번거롭게 느껴진다면 국내 유일 후드-쿡탑 연동 시스템인 하츠의 ‘쿠킹존(Cooking Zone)’ 시스템을 제안한다. 일상 속 산소 부족에 따른 질병들을 예방하는 근본책은 실내 공기 중 산소 농도를 일정 수준 이상으로 유지하여 언제나 충분한 산소를 인체에 공급하는 것이다. 공기 중 적정 산소 비율은 약 21%로, 20% 미만으로 떨어질 때에는 컨디션 저하를 비롯한 산소 부족 현상들을 겪을 수 있다. 특히 실내에서는 요리, 청소 등으로 인해 미세먼지를 비롯한 입자성 오염물질이나 이산화탄소, 이산화질소 등 각종 가스상 오염물질들이 발생하기 쉬우며 이로 인해 공기 중 산소량이 줄어들 수 있다. 실내 적정 산소 농도를 유지하기 위해서는 안과 밖의 공기 순환 기류를 만들어 공기 균형을 맞추는 것이 가장 이상적이다. 이를 위해서는 후드, 전열교환기, 환기시스템 사용이 도움이 될 수 있다. 실내 공기질 관리 전문 기업 ㈜하츠의 관계자는 “산소 부족은 일상에서 흔히 겪을 수 있는 현상 중 하나로, 산소가 부족한 실내 공기에 장시간 노출될 경우 건강 상의 문제를 겪을 수 있다”며 “하츠에서는 적정 산소 농도를 갖춘 외부 공기를 깨끗하게 걸러 실내에 공급, 실내 공기의 균형을 맞춰주는 가정용 청공조기 출시를 앞두고 있다”고 전했다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

경쾌한 소리를 내며 입안에서 부서지는 짭짤한 감자칩은 한 번 손대면 멈출 수 없게 만든다. 설탕과 함께 사람들을 매혹시키는 마성의 맛을 갖고 있는 소금은 신체기능 유지에 중요한 역할을 하지만 많이 섭취하면 심혈관질환은 물론 인지장애까지 유발시킬 수 있다. 이 때문에 싱겁게 먹으려고 하지만 쉽지 않다. 과연 우리를 짠맛에 길들이게 하는 것은 뭘까. 미국 캘리포니아공과대(칼텍) 생물학·생명공학부, 터프츠대 의대 신경과학과 공동연구팀이 소금의 짭짤한 맛을 자꾸 찾도록 만드는 신경회로를 발견했다고 밝혔다. 한국인 과학자인 이상준 칼텍 연구원이 제1저자로 참여해 주도한 이번 연구는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 28일자에 실렸다. 인체에서 나트륨이 부족해지면 뇌는 나트륨 소비 촉진 신호를 보내는데 지금까지는 소금 섭취와 관련된 신호 메커니즘이 완전히 파악되지는 못했다. 연구팀은 광유전학 기술의 하나인 ‘칼슘이미징’을 이용해 동물실험을 한 결과 생쥐의 후뇌 부위에서 나트륨 섭취를 조절하는 ‘염분섭취 뉴런’이라는 신경세포를 발견했다. 후뇌는 척수 쪽에 가까운 뇌의 뒤쪽 부분이다. 연구팀은 생쥐가 소금물을 마시면 염분섭취 뉴런의 신호가 점점 줄어들면서 소금물 마시는 것을 멈춘다는 사실을 확인했다. 그렇지만 충분히 소금물을 마신 뒤에도 염분섭취 뉴런을 인 위적으로 자극할 경우 소금물이나 소금덩어리를 계속 찾아는다는 것도 발견했다. 반면 소금물을 위에 직접 주입할 경우에는 염분섭취 뉴런 신호에 영향을 미치지 못한다는 것도 관찰됐다. 이는 소금 섭취를 조절하는데 핵심은 위가 아닌 혀의 미각세포에 있음을 보여준 것이라고 연구팀은 설명했다. 오카 유키 칼텍 교수는 “이번 연구결과는 소금의 맛만으로도 염분섭취 뉴런의 활동을 제어할 수 있음을 보여주고 있다”며 “짠맛을 느끼게 하는 미각만 자극하는 방법을 찾는다면 건강상 소금 섭취를 줄여야 하는 사람들에게도 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

버닝썬 애나 마약 양성반응엑스터시·케타민 등 투약 시인“손님들이 가져와 투약했다” 주장서울 강남의 유명 클럽 ‘버닝썬’에서 마약류를 투약하고 유통한 혐의를 받는 클럽 MD 출신 중국인 여성 ‘애나’의 모발에서 마약 양성 반응이 나온 것으로 확인됐다. 서울지방경찰청 광역수사대 마약수사계는 A씨의 모발에 대한 마약 정밀검사에서 양성 반응이 나왔다며 양성 반응이 나온 약물은 ‘엑스터시’와 ‘케타민’이라고 20일 밝혔다. 엑스터시는 중추신경계를 흥분시키는 ‘암페타민’ 계열의 향정신성의약품으로 1980년대부터 사용되기 시작했다. 주로 밤새워 춤을 추며 노는 파티에서 사용하였기 때문에 일명 ‘파티용 알약’으로 알려졌으며 한국에서는 ‘도리도리’라는 이름으로도 알려졌다. 약을 복용하고 20~60분이 지나면 동공이 확대되면서 4~6시간 동안 극적인 흥분 상태를 경험하지만, 학습·기억 등과 관련된 신경세포를 파괴하고 정신착란, 불안감, 우울증, 편집증 등의 심각한 정신적 부작용을 일으키는 약물이다. 케타민은 수술용 마취제 등에 사용하는 약물로, 강한 진통 작용과 환각작용이 있지만 사용하지 않았을 때 심한 금단증상을 느끼게 돼 엑스터시와 마찬가지로 향정신성의약품으로 규제하고 있다. 경찰은 이날 오후 2시 22분쯤 애나를 피의자 신분으로 불러 6시간 20분가량 조사했다. 그는 이날 오후 8시 43분쯤 조사를 마치고 귀가했다. 애나는 경찰 조사에서 중국 손님들을 유치하고, 손님들이 마약을 가져와 같이 투약한 사실을 시인한 것으로 전해졌다. 하지만 중국 손님들이 직접 마약을 가져왔다고 진술하며 마약 유통 의혹은 부인한 것으로 알려졌다. 애나는 출석 당시 ‘마약 유통 혐의를 인정하느냐’, ‘직접 투약도 했느냐’, ‘성매매 알선도 했느냐’ 등 취재진의 질문에 답하지 않고 조사실로 곧장 이동했다. 경찰은 애나를 지난달 16일 피의자 신분으로 불러 조사했으며 이튿날에는 주거지를 수색해 성분 미상의 액체와 흰색 가루를 확보해 국립과학수사연구원에 보냈다. 또 그의 소변과 머리카락도 채취해 국과수에 감정을 의뢰했다. 경찰은 버닝썬을 비롯한 클럽들 내에서 벌어진 마약 유통과 투약 혐의를 수사해 현재까지 총 40명을 입건했다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

어릴 적 누구나 한 번은 들었던 한국 고전 ‘심청전’ 마지막 장면에는 앞을 못보는 심봉사가 죽은 줄만 알았던 딸 심청의 목소리를 듣고 깜짝 놀라 앞을 보게 된다는 이야기가 나온다. 과학자들은 심봉사가 눈을 뜰 수 있었던 것은 심리적 요인으로 인해 앞을 보지 못했기 때문에 가능한 것이라고 분석하기도 한다. 실제 망막 이상 등 다양한 생물학적, 신체적 요인으로 앞을 보는 사람이 갑자기 정상으로 돌아오기는 쉽지 않은 일이다. 그런데 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 분자세포생물학과, 로렌스버클리 미국립연구소, 오레곤대 의대, 코넬대 의대, 스위스 취리히연방공과대(ETH Zurich) 생명공학과 공동연구팀이 망막 이상으로 앞을 보지 못하는 생쥐에게 광수용체 유전자를 삽입한 결과 시력을 되찾았다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 16일자에 실렸다. 전세계 55세 이상 성인남녀 10명 중 1명꼴인 약 1억 7000만명이 노인성 황반변성 현상을 앓고 있으며 170만명 정도는 40세를 전후해 시력을 잃을 수 있는 유전병인 망막색소변성증에 시달리고 있다. 특히 망막색소변성증에 대해서는 현재로서는 마땅한 치료방법이 없다. 안경 형태의 인공망막 기술이 있지만 사용이 불편할 뿐만 아니라 시력 확보에는 도움이 되지 않고 장비 자체의 비용이 비싸다. 유전적 치료법들도 시도되고 있지만 망막색소변성증의 원인이 되는 유전적 돌연변이만도 250개 이상이 되기 때문에 쉽지 않다.이런 돌연변이 유전자가 망막의 광수용체 세포를 공격해 빛을 받아들일 수 없게 만드는 것이다. 시력을 완전히 잃더라도 10% 정도의 망막과 망막신경절 세포 일부가 남는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 이번에 생쥐실험을 통해 시각정보를 받아 뇌로 전달하는 신경세포인 망막 신경절세포 90%를 회복시키는데 성공한 것이다. 연구팀은 동물의 생체에 영향을 미치지 않는 무해한 바이러스(아데노 관련 바이러스)에 생명공학적으로 변형시킨 녹색광 수용체를 실어 생쥐에게 주입했다. 그 결과 한 달 뒤 생쥐들은 일반 생쥐와 마찬가지로 장애물을 아무런 문제 없이 통과하고 빛 자극에도 반응하는 것이 확인됐다. 연구팀은 일단 사람에게도 이 같은 치료법이 적용될 수 있는지를 확인하기 위해 추가 연구를 진행 중이다. 에우드 이사코프 UC버클리대 교수는 “이번 기술이 사람에게도 적용가능하다는 결론이 나온다면 망막색소변성증의 진행을 멈추거나 늦출 수 있을 것”이라며 “시력을 잃어 빛에 대한 민감성이 떨어진 사람이 시력을 회복했을 때 나타날 수 있는 현상에 대해서도 추가 연구가 필요하다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

곤충은 지구상에서 가장 성공한 동물군 가운데 하나다. 곤충의 성공 비결은 여러가지이지만, 그중 작은 크기에도 뛰어난 감각 기관을 빼놓을 수 없을 것이다. 모기의 경우 시력이나 청력은 좋지 않지만 사람이나 다른 동물의 체온, 냄새, 이산화탄소를 감지해 먼 거리에서도 정확하게 목표를 찾고 피를 빨아먹는다. 과학자들은 어떻게 이런 일이 가능한지 연구해왔다. 순수 학문적 연구는 물론 모기를 비롯한 해충 구제에도 도움이 되기 때문이다. 미국 브랜다이스 대학 연구팀은 동물 실험에 흔히 사용되는 초파리를 대상으로 곤충의 온도 감지 능력을 연구했다. 초파리 하면 먼 거리에서도 과일 섞는 냄새를 파악하고 날아오는 성가신 작은 파리로 생각하지만, 사실 이들은 온도 감지 능력도 탁월하다. 따라서 뜨거운 여름에도 최적의 생존 장소를 찾을 수 있다. 온도와 습도가 적당하고 음식물 쓰레기도 넘치는 인간의 거주지는 이들에게 가장 좋은 보금자리 중 하나다. 이전 연구를 통해 과학자들은 곤충에 온랭세포(Hot and Cold Cell)라는 특수한 온도 감지 신경세포가 있다는 사실을 밝혀냈다. 이 세포는 온도계와 비슷한 방식으로 곤충에 필요한 적정 온도를 감지하는 것으로 생각됐다. 연구팀은 이 가설에 의문을 품고 온랭세포의 민감도와 감지 방식을 연구했다. 초파리의 경우 더듬이의 끝부분에 각각 6쌍의 온랭세포가 있으며 이 신경세포가 흥분하면 정보가 뇌로 전달된다. 연구팀은 이 세포가 온도가 몇 도인지 감지하는 것이 아니라 사실은 온도의 변화를 감지한다는 사실을 발견했다. 놀라운 사실은 1초에 수백 분의 1도에 불과한 온도 변화를 감지할 수 있다는 것이다. 극단적으로 민감한 온도 변화 감지 능력 때문에 초파리는 자신이 있는 장소가 뜨거워지는지 차가워지는지를 짧은 시간에 판단할 수 있으며 실수로 뜨거운 음식이나 냄비에 앉는 일을 방지할 수 있다. 여름철 초파리는 흔히 보는 불청객이지만, 이들이 뜨거운 조리 기구나 음식에 죽는 일은 좀처럼 보기 어려운 이유가 여기 있었던 것이다. 다만 이번 연구가 곤충의 온도 감지 능력에 대한 모든 사실을 밝혀냈다고 할 수는 없다. 열을 감지하는 세포는 한 종류가 아닐 수도 있으며 곤충에 따라 감지 방식도 제각기 다를 수 있다. 앞으로 후속 연구를 통해 과학자들은 곤충의 감각 능력과 그 원리를 밝혀낼 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

시한부 여성의 ‘버킷리스트’는 혼자 세상에 남겨질 딸을 위한 것들로 가득했다. 지난 5일(현지시간) 데일리메일은 살 날이 1년밖에 남지 않은 여성과 하나밖에 없는 딸의 슬픈 이별 준비를 다뤘다. 영국 잉글랜드 노팅엄에 사는 르네 피어스(41)는 지난해 시한부 선고를 받았다. 희귀병에 걸려 온 몸이 서서히 굳어가고 있는 그녀는 죽음에 대한 두려움보다 엄마 없이 살아가야 하는 딸에 대한 걱정으로 밤을 지새우고 있다. 르네에게는 지난 2013년 남편 라이언과의 사이에서 얻은 딸이 한 명 있다. 태어나자마자 모든 사람들을 반하게 했을 만큼 아름다운 미소를 지닌 렉시(5)가 그 주인공이다. 렉시가 태어난 뒤 결혼식을 올린 르네는 “이보다 더 행복할 수 있을까 싶었다”고 설명할 정도로 행복한 나날을 보냈다. 행복도 잠시, 2015년 9월 딸과 함께 길을 걷던 르네는 원인모를 무릎 통증으로 주저앉았다.검사 결과 오른쪽 무릎 연골이 찢어진 상태였고 별다른 조치 없이 고강도 진통제를 처방받았다. 하지만 6개월 후 이번엔 오른쪽 팔의 힘이 빠져 플러그도 스스로 꽂을 수 없을 정도로 상태가 악화됐다. 렉시와 장난을 치다 소파에서 떨어졌을 때는 아예 일어설 수조차 없었다. 자신의 상태가 심각하다는 것을 직감한 르네는 다시 병원을 찾았고 ‘운동신경세포병’ 진단을 받았다. 운동신경세포병은 운동 신경에 점진적인 퇴행이 일어나는 희귀 질환이다. 시간이 지날수록 스스로 움직일 수 있는 범위가 줄어들며 사망에 이르기도 한다. 대표적 운동신경세포병으로는 루게릭병이 있다. 유전적 요인이 작용하는 것으로 추측되나 아직 원인도 치료법도 밝혀지지 않았다. 르네는 하위 운동신경이 손상돼 근육이 위축되고 쇠약해진 경우였다. 시간이 갈수록 르네의 건강은 점점 나빠졌고, 지난해 9월 의사는 그녀에게 앞으로 살 날이 1년 정도밖에 남지 않았다고 말했다. 자신이 불치병에 걸렸다는 사실을 안 르네의 머릿속은 온통 딸 렉시에 대한 걱정으로 가득찼다.이후 남편 라이언과 간호사인 르네의 어머니가 불치병에 걸린 딸의 간호를 맡았고 르네는 친구들과 함께 딸과의 추억을 위한 버킷리스트를 만들었다. 그녀는 “시간만 허락된다면 딸과 함께 파리 디즈니랜드도 가고, 미국 델라웨어에 있는 여동생 클레어도 만나러 가고 싶다. 렉시에게 엄마와의 추억을 만들어주고 싶은데 나에게 주어진 시간이 얼마 없어 조급하다”고 말했다. 다행히 렉시의 다섯번째 생일에 꿈에 그리던 파리 디즈니랜드를 찾은 모녀는 가족과 친구의 도움으로 버킷리스트를 하나씩 지워가고 있다. 그러나 이별의 순간이 다가올수록 르네는 딸이 자라는 것을 보지 못하는 것, 딸을 엄마 없이 자라게 하는 것이 속상해 눈물로 밤을 지새웠다. 르네는 렉시에게 엄마가 곧 하늘나라로 가야할 것 같다고 말해주었지만 5살짜리가 죽음을 알 리 없었다. 그녀는 “딸의 미래에 내가 없을 거라는 건 가슴이 찢어지는 것 같은 고통”이라면서 “딸에게 어떻게든 엄마의 빈자리를 채워주고 싶어 렉시가 40세 생일 때까지 내 메시지를 받아볼 수 있도록 30여 개의 축하카드를 미리 준비했다”고 눈시울을 붉혔다.10살, 11살, 17살, 딸이 엄마 없이 홀로 맞이할 생일에 함께하기 위해 르네는 움직이지 않는 팔로 엄마의 도움을 받아 편지를 썼다. 르네가 미래의 렉시에게 보내는 카드에는 다음과 같은 내용이 적혀 있었다. 　“10살 생일을 맞은 내 딸에게. 초등학교에서의 마지막 해를 즐기렴. 내 사랑과 내 영혼은 늘 너와 함께 있단다”　“사랑하는 내 딸 11살 생일을 축하한다. 중학교 입학식에 함께할 수 있었으면 좋았을 텐데 미안해”　 “남자친구는 잘 해주니? 17살이라고 다 컸다 생각하겠지만 넌 아직 어리다는 걸 기억해다오. 그리고 운전 연습 꼭 하렴” 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

‘화성에서 온 남자 금성에서 온 여자’라는 책 제목처럼, 남성과 여성의 ‘뇌구조’가 뚜렷한 차이를 보인다는 연구결과가 나왔다. 일반적으로 남성과 여성의 성격이나 행동의 차이는 편도체로 불리는 뇌 구조의 작용과 연관돼 있는 것으로 알려져 있다. 편도체는 뇌의 변연계에 속하는 구조의 일부로, 동기나 학습, 감정과 관련된 정보를 처리하는데 중요한 역할을 한다. 미국 메릴랜드의과대학 연구진이 수컷과 암컷 쥐를 이용해 실험한 결과, 편도체에 존재하는 새로운 세포의 개수가 행동과 성격에 큰 영향을 미친다는 것을 확인했다. 수컷의 경우 편도체 내에서 새로 만들어진 세포가 암컷에 비해 적은 것으로 나타났는데, 이는 특정 신경전달 물질에 의해 세포의 생성이 억제되거나 세포가 제거됐기 때문이다. 반면 암컷의 경우 편도체 내에 새로 만들어진 신생 세포가 수컷에 비해 많았다. 이러한 신생 세포는 신경세포의 물질대사와 관계가 있는 교질세포의 형태로 존재하며 신경전달물질의 영향을 받지 않았다. 연구진은 이러한 뇌세포의 차이를 결정짓는 것이 남성호르몬이라고 추측했다. 남성호르몬은 신경계와 면역계, 내분비계 등을 일정한 상태로 유지해 주는 신경전달 물질인 엔도칸나비노이드(Endocannabinoid)의 수용체에 신호를 보내고, 이 때문에 면역세포들이 활성화된다. 즉 남성호르몬으로부터 영향을 받은 신경전달물질이 면역세포에게 편도체의 신생 세포를 제거하도록 명령하는 셈이다. 뿐만 아니라 연구진은 남성호르몬으로 인한 신경전달물질의 변화가 태아에게까지 영향을 미칠 수 있다는 사실도 확인했다. 연구진은 “우리는 남성과 여성의 뇌에 차이점이 있다는 사실을 이미 알고 있다. 하지만 테스토스테론이 뇌 성장과 이에 따른 성격에 정확히 어떤 영향을 미치는지 알지 못했다”면서 “이번 연구는 남성과 여성에 따라 사회적 행동이 달라지며, 여기에는 남성호르몬 및 엔도칸나비노이드라는 신경전달 물질이 관여돼 있다는 것을 확인했다”고 설명했다. 자세한 연구결과는 국제 학술지 뉴런(Neuron) 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

남극의 황제펭귄은 겨울에만 짝짓기를 하고, 알을 품는 유일한 펭귄 종이다. 초겨울인 3~4월에 번식 주기가 시작된다. 성체들은 50~120㎞를 걷거나 배로 미끄럼을 타면서 바다에서 내륙으로 이동한다. 수천 마리가 번식지에서 군집을 이루고 구애와 짝짓기를 한다. 통념과 달리 배우자는 매년 바뀌는 것이 보통이다. 다음해에도 연을 맺는 부부는 15%에 불과하다. ‘순차적’ 일부일처제다. 암컷은 5월이나 6월 초에 460g 정도의 타원형 알을 낳아 조심조심 수컷에게 건네 준다. 이 과정에서 떨어뜨리기도 한다. 빙판 위의 알은 1~2분 이상 버티지 못하고 얼어 죽는다. 몸의 영양 비축분을 소진한 암컷은 곧바로 먹이를 구하러 바다로 향한다. 수컷은 70일 동안 혼자 알을 품어 부화시킨다. 기온이 때로 영하 40℃ 이하로 내려가고 바람이 시속 200㎞로 불기도 하는 빙판에서 말이다. 이들이 겨울에 짝을 짓고 알을 낳는 이유는 시간이 촉박하기 때문이다. 수천 마리의 새끼가 알을 까고 나오면 엄청난 양의 물고기, 오징어, 크릴새우를 먹어야 한다. 가까이에서 최대한 자원을 얻을 수 있는 시기는 봄뿐이다. 군집과 바닷물을 가로막고 있는 해빙이 녹아서 쪼개지는 계절 말이다. 만일 펭귄이 먹이를 구하러 갈 때마다 200㎞의 얼어붙은 바다를 가로질러야 한다면 생존 자체가 어려울 것이다. 알을 품는 임무를 띤 황제펭귄 아빠는 걸어다니는 보온병으로 진화했다. 우선 몇 센티미터 두께의 극히 조밀한 깃털 층이 거의 완전히 몸을 덮고 있다. 단열의 80~90%를 담당하는 다운 재킷이다. 두께 3㎝에 이르는 피하 지방도 번식 시즌 초기에 준비했다. 또한 다른 많은 펭귄 종처럼 배에 접을 수 있는 맨살 피부(육아주머니)를 갖추고 있다. 발등 위 알의 균형을 교묘하게 잡은 뒤 피부 쪽으로 누르고 배의 깃털로 감싸 안는다. 알은 피부 바로 밑의 혈관을 통해 열을 전달받는다. 피부에는 알의 온도를 감지하는 신경세포가 풍부하다. 하지만 이 모든 것은 아빠가 자신의 체온을 잘 유지할 수 있느냐에 달렸다. 주변 환경에 열을 뺏기지 않는 것이 관건이다. 방법은 우선 얼음과의 접촉면을 최소한으로 줄이는 것이다. 두 발끝을 위로 들고 뒤꿈치만으로 선 뒤 꼬리 끝을 바닥에 대고 삼각 균형을 잡는다. 얼음에 닿는 부위는 이게 전부다. 열영상 연구를 통해 드러난 사실은 체온 손실이 극히 적다는 점이다. 열은 주로 부리와 눈, 발에서 유출된다. 또 하나의 생존술은 집단 포옹이다. 수천 마리가 가슴과 등을 맞대고 빽빽하게 뭉치는 것이다. 평균 39℃인 체온 자체만으로도 주변 온도를 높일 수 있다. 2006년 프랑스 과학자들이 발표한 연구를 보자. 통념과 달리 번식기 수컷들은 하루 중 3분의1(38%)만 뭉쳐서 지낸다. 뭉친 기간의 13% 동안 집단 내부 기온은 영상 20℃, 높게는 37.5℃를 기록했다. 외부 기온은 평균 영하 17도였는데 말이다. 이 덕분에 펭귄 아빠들은 에너지 사용을 줄이고 신진대사를 늦출 수 있다. 밀집한 개체들은 돌아가며 계속 자리를 바꿔서 부담을 나눠 진다. 이들 거대한 집단의 내부 동역학은 너무나 복잡해서 아직도 많은 생물학자가 어떻게 작동하는지를 알려고 노력 중이다. 7월 말 알이 부화할 때는 수컷은 4개월째 굶은 상태다. 수분 보충을 위해 눈을 가끔 먹은 것이 전부다. 번식기가 시작될 때 38㎏이던 수컷의 체중은 시즌이 끝나고 나면 23㎏이 된다. 암컷은 30㎏에서 23㎏이 된다(키는 120㎝로 암수가 비슷하다). 아빠 펭귄은 식도에서 젖 비슷한 액체를 토해내 새끼에게 먹인다. 단백질 59%. 지방 28%의 고영양식이다. 새 중에서 이런 물질을 분비할 수 있는 것은 비둘기, 플라밍고, 수컷 황제펭귄뿐이다. 암컷은 부화 직후나 10일 후까지 돌아온다. 대개 7월 말, 8월 초다. 귀환하면 위장에 저장해 둔 먹이를 토해내 새끼에게 먹인다. 수컷은 곧이어 바다로 나가 3~4주 만에 식량을 구해 돌아온다. 부화 후 45~50일이 지나면 부모가 동시에 바다로 나가 먹이를 구해 돌아온다. 한 번에 평균 50㎞를 여행해 새끼를 먹여 살린다. 이후 청소년기에 접어든 새끼는 자립해야 한다.

우울증 환자의 뇌의 노화가 우울증에 걸리지 않은 사람보다 10년 일찍 시작한다는 연구결과가 나왔다.미국 예일대학 의대의 이리나 에스털리스 신경과학 교수 연구팀은 뇌의 노화를 10년 앞당길 수 있다는 연구결과를 워싱턴에서 열리고 있는 미국 과학진흥협회 연례회의에서 발표했다. 연구진은 만성 우울증 환자 10명(평균연령 40세)과 우울증에 걸리지 않은 사람(평균연령 36세)을 대상으로 뇌의 인지기능과 밀접한 연관이 있는 신경세포의 신호전달 통로 시냅스의 밀도를 양전자 방출 단층촬영(PET)으로 측정했다. 시냅스는 신호전달 통로로 시냅스가 얼마나 많고 강한지가 인지기능에 영향을 미친다. 연구진은 시냅스 밀도가 뇌 인지기능의 노화 정도를 나타낸다고 봤다. 조사를 한 결과 우울증 환자는 시냅스의 밀도가 우울증에 걸리지 않은 사람보다 2~3% 낮은 것으로 나타났다. 이 차이는 우울증 환자의 시냅스가 우울증에 걸리지 않은 사람보다 10년 일찍 엷어지기 시작하는 것이라고 연구진은 설명했다. 시냅스 밀도가 낮을수록 우울증의 증상은 더 심하게 나타난다는 사실도 밝혀졌다. 이 결과는 여성이 남성보다 우울증 유병률이 2배 많고 남성보다 알츠하이머 치매 위험이 3배 높은 이유를 찾아내는 데도 도움이 될 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다. 연구팀은 앞으로 많은 우울증 환자를 대상으로 장기간에 걸쳐 대규모 연구를 진행할 계획이다. 신형철 기자 hsdori@seoul.co.kr

반려견에 대한 치매 치료제 임상시험이 세계 최초로 진행된다. 경기 용인시 소재 ㈜지엔티파마는 뇌세포 보호 치매치료제 ‘AAD-2004’가 치매(인지기능 저하 증후군)를 앓고 있는 반려견에게 효과가 있는지 여부를 검증하는 임상시험을 농림축산검역본부로부터 승인받았다고 14일 밝혔다. 지엔티파마가 과학기술부, 보건복지부, 경기도 등의 지원을 받아 개발한 ‘AAD-2004’는 알츠하이머 치매의 원인인 뇌신경세포 사멸및 아밀로이드 플라크 생성을 유발하는 것으로 알려진 활성산소와 염증을 동시에 억제하는 다중 표적약물이다. 반려견이나 반려묘가 치매에 걸리면 주인을 몰라볼뿐 아니라 방향감각 상실, 밤과 낮의 수면 패턴 변화, 잦은 배변실수, 식욕변화 등 증상을 보인다. 12세 이상 반려견중 40%가 치매에 걸리는 것으로 알려졌다. 지엔티파마가 최근 치매에 걸린 반려견 6마리를 대상으로 AAD-2004가 효과가 있는지 8주간 ‘예비임상’을 진행한 결과 인지기능과 행동장애가 확연히 개선되고 치료효과도 유지되는 것으로 확인됐다. 앞서 진행된 동물과 사람의 임상 1상에서도 안전성이 검증됐다고 회사측은 밝혔다. 지엔티파마의 동물의약품사업부 책임자인 이진환 박사는 “반려견 치매도 뇌세포 손상과 아밀로이드 플라그가 쌓이면 인지기능 장애를 겪는다는 사실을 확인하고 예비임상을 진행했다”면서 “그 결과 치매에 걸려 주인을 몰라봤던 반려견들이 치료후 주인에게 꼬리치며 안기는 등 호전된 모습을 직접 확인했다. 허가용 임상연구에서도 효과가 입증될 것으로 기대한다”고 말했다. AAD-2004의 임상연구에는 충북대학교 동물의료센터, 이리온 동물의료원, 해마루 동물병원, VIP 동물의료센터, 헬릭스 동물메디컬센터, N 동물의료센터 등이 참여하며 치매에 걸린 반려견 40여마리를 대상으로 진행한다. 지엔티파마는 AAD-2004에 대한 동물용의약품 임상시험이 승인됨에 따라 전 세계 반려견 치매 치료제 시장 선점을 위한 본격적인 준비에 들어갔다. 이를 위해 최근 미국 특허청에 AAD-2004 및 관련 화합물에 대한 우선권 특허를 출원했다. 2018년 기준 미국내 반려견 수는 9420만 마리, 반려묘 수는 8970만 마리 이상으로 추정되고 있으며 전 세계적으로 반려동물 수는 꾸준히 증가하고 있는 추세다. 지엔티파마의 곽병주 대표는 “반려견에 대한 치매치료제 임상시험 승인은 국내는 물론 세계에서 처음이다. 올해 안에 반려동물 치매 치료제 출시를 완료하는 한편 사람에 대한 임상 2상을 조속히 착수해 향후 5년 이내에 알츠하이머 치매 치료제가 개발될수 있도록 힘을 쏟겠다”고 밝혔다. 김병철 기자 kbchul@seoul.co.kr

미국영화연구소(AFI)가 선정한 100대 영화에 포함된 마틴 스코세이지 감독의 1976년 작품 ‘택시 드라이버’와 1978년 마이클 치미노 감독이 만든 ‘디어 헌터’의 공통점은 뭘까.우선 주인공이 로버트 드니로라는 점. 그리고 트라우마라고 부르는 ‘외상 후 스트레스 장애’(PTSD)로 인해 삶이 망가져 버린 베트남전 참전 군인들의 모습을 그렸다는 점을 꼽을 수 있다. 이처럼 차마 눈 뜨고 볼 수 없을 정도로 참혹한 전장이나 예상치 못한 지진해일(쓰나미), 지진, 화산 같은 자연재해와 대형 사건사고에 노출된 사람들은 단 한 번의 경험으로 새겨진 트라우마 때문에 남은 삶을 정상적으로 영위해 나가기 힘들어하는 경우가 많다. 광유전학이나 뇌과학이 발달하면서 삶 자체를 위협하는 고통스러운 기억만을 족집게처럼 콕 찍어 없애는 방법들이 활발히 연구되고 있다. 기초과힉연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단 신희섭 단장팀은 시각자극을 통해 PTSD를 치료하는 방법의 메커니즘을 밝혀내고 공포기억과 관련한 새로운 뇌 회로를 발견했다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 14일자에 실렸다. 현재 신경정신과에서는 트라우마를 치료할 때 환자가 공포기억을 떠올리도록 한 뒤 빛을 이용해 눈동자를 좌우로 움직이도록 시각자극을 주는 ‘안구운동 민감 소실 및 재처리요법’(EMDR)을 활용하고 있다. EMDR은 트라우마로 남은 공포기억을 회상하면서 눈동자를 좌우로 움직이도록 함으로써 뇌의 정보처리 기능을 활성화시켜 두려웠던 기억을 저 멀리 사라지게 만드는 기법이다. 실제로 2001년 미국 9·11테러, 2004년 발생한 태국 쓰나미 사태, 1995년 일본 고베지진 때 살아남은 사람들의 공포기억을 치유하는 데 EMDR이 활용된 바 있다. EMDR이 트라우마 치료에 효과적이라는 것은 알려져 있지만 어떤 방식으로 작동돼 공포기억을 제거하는지는 정확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 생쥐에게 특정 소리와 함께 전기충격을 줘 소리에 대한 공포기억을 심어 줬다. 공포기억이 생긴 생쥐는 소리만 들려도 몸이 얼어붙는 공포반응을 보이게 된다. 연구팀은 생쥐가 소리에 공포반응을 보일 때 좌우로 반복해서 깜박거리는 LED 빛을 보도록 하면 몸이 얼어붙는 공포반응이 빠르게 감소한다는 사실을 확인했다. 또 시간이 지난 뒤나 다른 장소에서 똑같은 상황에 맞닥뜨려도 공포반응이 나타나는 비율이 낮다는 것도 확인했다. 사람의 트라우마 치료에 사용되는 EMDR의 치료 효과가 생쥐에게서도 똑같이 나타난다는 것이다. 연구팀은 빛과 유전공학적 기법을 결합해 특정 세포를 조절하는 광유전학을 통해 뇌에서 안구 운동과 주의집중을 담당하는 상구와 중앙 내측 시상핵을 거쳐 기억이 저장되는 편도체에 이르는 신경회로가 공포기억을 관장하는 새로운 통로라는 사실도 밝혀냈다. 신희섭 단장은 “PTSD는 단 한 번의 충격적인 경험으로 형성되지만 기존의 약물과 심리치료 방식으로는 치유기간이 오래 걸린다”며 “이번에 발견한 공포기억 억제회로를 조절하는 약물이나 기술을 개발해 PTSD를 좀더 손쉽게 치료하는 방법을 찾을 것”이라고 말했다. IBS 신희섭 단장팀 연구 이전에 카이스트 생명과학과와 미국 존스홉킨스 의대, 컬럼비아 의대 공동연구팀은 뇌의 흥분성 신경세포에서 포도당과 유사한 물질을 대사할 수 있도록 만들어 주는 이노시톨 대사효소를 제거하면 공포기억이 빠르게 사라진다는 사실을 발견해 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 1월 28일자에 발표하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국영화연구소(AFI)가 선정한 100대 영화에 포함된 마틴 스코세이지 감독의 1976년 작품 ‘택시 드라이버’와 1978년 마이클 치미노 감독이 만든 ‘디어 헌터’의 공통점은 뭘까. 우선 주인공이 로버트 드니로라는 점. 그리고 트라우마라고 부르는 ‘외상 후 스트레스 장애’(PTSD)로 인해 삶이 망가져 버린 베트남전 참전 군인들의 모습을 그렸다는 점을 꼽을 수 있다. 이처럼 차마 눈 뜨고 볼 수 없을 정도로 참혹한 전장이나 예상치 못한 지진해일(쓰나미), 지진, 화산 같은 자연재해와 대형 사건사고에 노출된 사람들은 단 한 번의 경험으로 새겨진 트라우마 때문에 남은 삶을 정상적으로 영위해 나가기 힘들어하는 경우가 많다. 광유전학이나 뇌과학이 발달하면서 삶 자체를 위협하는 고통스러운 기억만을 족집게처럼 콕 찍어 없애는 방법들이 활발히 연구되고 있다. 기초과힉연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단 신희섭 단장팀은 시각자극을 통해 PTSD를 치료하는 방법의 메커니즘을 밝혀내고 공포기억과 관련한 새로운 뇌 회로를 발견했다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 14일자에 실렸다. 현재 신경정신과에서는 트라우마를 치료할 때 환자가 공포기억을 떠올리도록 한 뒤 빛을 이용해 눈동자를 좌우로 움직이도록 시각자극을 주는 ‘안구운동 민감 소실 및 재처리요법’(EMDR)을 활용하고 있다. EMDR은 트라우마로 남은 공포기억을 회상하면서 눈동자를 좌우로 움직이도록 함으로써 뇌의 정보처리 기능을 활성화시켜 두려웠던 기억을 저 멀리 사라지게 만드는 기법이다. 실제로 2001년 미국 9·11테러, 2004년 발생한 태국 쓰나미 사태, 1995년 일본 고베지진 때 살아남은 사람들의 공포기억을 치유하는 데 EMDR이 활용된 바 있다.EMDR이 트라우마 치료에 효과적이라는 것은 알려져 있지만 어떤 방식으로 작동돼 공포기억을 제거하는지는 정확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 생쥐에게 특정 소리와 함께 전기충격을 줘 소리에 대한 공포기억을 심어 줬다. 공포기억이 생긴 생쥐는 소리만 들려도 몸이 얼어붙는 공포반응을 보이게 된다. 연구팀은 생쥐가 소리에 공포반응을 보일 때 좌우로 반복해서 깜박거리는 LED 빛을 보도록 하면 몸이 얼어붙는 공포반응이 빠르게 감소한다는 사실을 확인했다. 또 시간이 지난 뒤나 다른 장소에서 똑같은 상황에 맞닥뜨려도 공포반응이 나타나는 비율이 낮다는 것도 확인했다. 사람의 트라우마 치료에 사용되는 EMDR의 치료 효과가 생쥐에게서도 똑같이 나타난다는 것이다. 연구팀은 빛과 유전공학적 기법을 결합해 특정 세포를 조절하는 광유전학을 통해 뇌에서 안구 운동과 주의집중을 담당하는 상구와 중앙 내측 시상핵을 거쳐 기억이 저장되는 편도체에 이르는 신경회로가 공포기억을 관장하는 새로운 통로라는 사실도 밝혀냈다. 신희섭 단장은 “PTSD는 단 한 번의 충격적인 경험으로 형성되지만 기존의 약물과 심리치료 방식으로는 치유기간이 오래 걸린다”며 “이번에 발견한 공포기억 억제회로를 조절하는 약물이나 기술을 개발해 PTSD를 좀더 손쉽게 치료하는 방법을 찾을 것”이라고 말했다. IBS 신희섭 단장팀 연구 이전에 카이스트 생명과학과와 미국 존스홉킨스 의대, 컬럼비아 의대 공동연구팀은 뇌의 흥분성 신경세포에서 포도당과 유사한 물질을 대사할 수 있도록 만들어 주는 이노시톨 대사효소를 제거하면 공포기억이 빠르게 사라진다는 사실을 발견해 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 1월 28일자에 발표하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

스위스연구진, 대변이식으로 장내미생물 균형 연구 계획 우리 몸 속에 살고 있는 또 다른 생명체인 장내미생물이 소화기능은 물론 각종 면역기능을 좌우한다는 것은 잘 알려져 있다. 이 때문에 장내미생물의 균형을 맞춤으로써 알레르기 같은 면역기능 장애로 발생하는 질병과 소화불량 같은 질환을 치료하려는 시도들이 늘고 있다. 최근 들어서는 장내미생물이 사람의 뇌에도 영향을 미칠 수 있다는 연구결과들이 속속 나오고 있다. 유럽 연구진이 동물실험이 아닌 사람의 몸 속 장내미생물을 분석해 이같은 상관관계를 밝혀낸 대규모 실험결과를 발표해 주목받고 있다. 벨기에 루벤대 의학연구소, 신경과학과, 브뤼셀대, 브뤼셀자유대 생물공학과, 네덜란드 그로닝엔대 의대 유전학과, 노르웨이 오슬로대 면역학과 공동연구팀이 소화기관을 비롯해 체내에 존재하는 각종 미생물의 분포와 변화가 인간의 정신건강에 상당한 영향을 미친다는 사실을 밝혀내고 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 미생물학’ 5일자에 발표했다. 지금까지 생쥐를 이용한 실험에서 장내미생물이 행동에 영향을 미칠 수 있음이 밝혀졌고 소규모의 사람을 대상으로 한 분석에서도 우울증 환자의 장내미생물 분포가 정상인과 다르다는 사실은 알려져 있었다. 그렇지만 이번처럼 대규모의 사람을 대상으로 장내미생물과 정신건강의 관계를 분석해 미생물이 분비하는 화학물질이 인간의 기분에 영향을 미칠 수 있다는 사실을 보여준 것은 처음이다. 연구팀은 우울증과 장내미생물의 관련성을 확인하기 위해 장내미생물 검사를 받았던 벨기에인 1054명의 샘플을 면밀히 분석했다. 특히 이들 중 173명은 우울증 진단을 받거나 삶의 질 검사에서 낮은 점수를 받은 사람들이다. 이에 연구팀은 이들과 다른 사람들의 장내미생물 분포를 비교 분석했다. 그 결과 코프로코쿠스와 디알리스터라는 종류의 장내미생물이 연령이나 성별과 상관없이 삶의 질이 높은 사람들에게는 풍부했지만 우울증 환자들에게서는 전혀 나타나지 않은 것을 확인할 수 있었다. 또 우울증 환자들의 장내미생물 분포를 확인한 결과 설사와 복통을 일으키며 만성과민대장증후군을 유발시키는 크론병과 관련된 미생물들이 많은 것으로 나타났다. 특히 이들 미생물은 장내에서 염증반응을 유발시키는 것으로 잘 알려져 있다. 또 연구팀은 1064명의 네덜란드 사람들에게서 채취한 시료를 검사한 결과 마찬가지로 우울증 환자의 장내미생물에는 코프로코쿠스와 디알리스터가 없는 것으로 조사됐다. 연구팀은 장내미생물이 만들거나 분해할 수 있는 물질 중에서 신경계에 영향을 미칠 수 가능성이 큰 56종을 분류해 냈다. 이를 통해 코프로코쿠스는 도파민 분비와 관련이 있는 것으로 분석됐다. 실제로 스위스 바젤대에서는 건강한 사람의 변을 이식해 우울증 환자들의 비정상적인 장내미생물 분포와 숫자를 늘리고 균형잡으려는 임상계획이 진행되고 있다. 이번 연구를 주도한 예로엔 라스 루벤대 의대 교수는 “이번 연구는 많은 장내미생물이 만들어 내는 물질로 인해 신경세포의 기능 변화가 나타날 수 있음을 보여준 것”이라며 “소화기관에서 만들어진 화합물이 어떻게 신경세포나 뇌에 영향을 미치는지 정확한 메커니즘을 알기 위해서 추가 연구를 진행할 계획”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2004년 영화 ‘이터널 선샤인’에서 짐 캐리와 케이트 윈슬렛은 이별을 앞둔 연인으로 등장한다. 이들은 이별을 앞두고 서로에 대해 완전히 잊기 위해 기억 삭제 시술을 받게 된다. 기억이 지워진 상태에서 나타나는 사건들을 통해 사랑의 본질에 대해 묻는 내용으로 2015년 재개봉되면서 더욱 화제를 모으기도 했다. 영화에서처럼 많은 사람들은 자신들의 흑역사나 공포스러웠던 장면, 트라우마로 남은 순간을 지워버리고 싶어 한다. 또 대인공포증, 고소공포증, 광장공포증 같이 이유없는 공포증상으로 사회생활이 어려운 사람들도 공포증을 유발하는 원인을 찾아 없애버리고 싶어한다. 국내 연구진이 공포기억을 지워주는 ‘이레이저’, 일명 지우개 효소를 발견해 주목받고 있다. 카이스트 생명과학과, 기초과학연구원(IBS), 미국 존스홉킨스 의대, 뉴욕대, 컬럼비아 의대 공동연구팀은 뇌의 흥분성 신경세포에서 특정 효소를 제거함으로써 공포기억을 지울 수 있다는 사실을 발견했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 1월 28일자에 실렸다. 기억의 생성과 소멸은 신경생물학 분야에서 중요한 연구 주제이다. 이는 사람이 살아가는데 있어서 심각한 문제를 초래하는 각종 공포증이나 외상후스트레스장애(PTSD) 등의 문제를 해결하는데도 도움을 줄 수 있기 때문이다. 흔히 기억의 소멸은 단순히 기억을 지우는 차원이 아닌 공포자극을 불러일으키는 원인 기억을 또다른 학습으로 억제하는 기제로 알려져 있다. 연구팀은 생쥐에게 강한 소리자극과 전기자극을 함께 가해 공포기억을 학습시켰다. 그 다음 뇌의 흥분성 신경세포에서만 나타나는 이노시톨 대사효소라는 물질을 제거하면 공포기억이 사라진다는 사실을 연구진은 확인했다. 이노시톨은 포도당과 유사한 물질로 체내에서도 일부 합성되지만 음식으로 섭취되는 중요한 영양분으로 세포 지질막을 구성하고 인산화된 형태로 세포의 각종 활성을 조절한다. 이노시톨 대사효소는 이노시톨을 인산화시켜 세포 성장과 에너지 대사조절을 하는 중요한 물질이지만 뇌에 미치는 영향은 거의 밝혀지지 않은 상태이다. 연구팀은 이노시톨 대사효소가 생쥐의 편도체에서 공포기억의 소거 반응을 전달하는 신호전달계의 활성화를 조절한다는 사실을 확인했다. 이노시톨 대사효소가 제거될 경우 공포기억에 무덤덤해지게 된다는 것이다. 김세윤 카이스트 교수는 “이번 연구는 대형 사고나 트라우마로 인해 겪게 되는 PTSD, 고소공포증을 비롯해 광장공포증, 대인공포증 같은 각종 사회공포증 등에 대한 이해를 높이고 새로운 치료방법을 찾아내는데 도움을 주게 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

망막모세포종은 망막의 시신경세포에 발생하는 악성 종양으로 영유아에게서 나타나는 소아암 중 3~4%나 차지하고 있다. 질환을 예측하기 쉽지 않아 단순히 ‘시간이 지나면 나아지겠지’라고 생각하고 방치할 경우 생명을 잃을 수도 있다. 화학요법을 사용하거나 외과수술, 방사선 치료 등이 있지만 실명 같은 부작용도 나타날 수 있다. 그런데 과학자들이 생쥐실험을 통해 종양조직만 선택적으로 파괴하는 바이러스를 이용한 망막모세포종 치료기술을 개발해 주목받고 있다. 스페인, 프랑스, 스위스, 온두라스, 아르헨티나의 생물학자와 의과학자로 구성된 국제공동연구팀은 암 세포를 파괴하는 바이러스를 이용해 심각한 부작용 없이 망막모세포종을 치료할 수 있다는 연구결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 23일자에 발표했다. 많은 과학자들이 바이러스를 이용해 암 치료 방법을 찾아왔는데 망막모세포종에 대해서는 시도가 거의 없었다. 연구팀은 열감기나 인후염을 유발시키는 것으로 알려진 아데노바이러스의 일종인 ‘VCN-01’을 이용해 실험했다. 연구팀은 우선 VCN-01의 안전성을 확인하기 위해 안구 종양이 없는 정상적인 토끼의 눈에 바이러스를 주입했다. 그 결과 바이러스는 토끼 눈에 염증 같은 부작용을 일으키지 않았으며 다른 신체부위에도 영향을 미치지 않고 6주 정도가 지난 뒤 자연적으로 사라진 것이 확인됐다. 그 다음 연구팀은 악성 안구종양을 일으킨 생쥐의 눈에 VCN-01 바이러스를 주입했다. 그 결과 바이러스가 주입된 생쥐는 아무런 치룔르 받지 않은 생쥐보다 외과 수술을 받아야할 때까지 걸리는 시간이 두 배 이상 늘었다. 이와 함꼐 고용량의 바이러스를 주입받은 생쥐는 화학요법 치료를 받은 생쥐보다도 예후가 좋은 것으로 나타났다. 연구팀은 화학요법이나 방사선요법으로도 치료되지 않는 어린이 환자 2명을 대상으로 보건당국의 허가를 받고 임상시험을 실시했다. 그 결과 첫 번째 어린이는 치료 시기가 너무 늦어 외과 수술을 받아야 했으나 두 번째 어린이는 안구 내 종양세포를 줄어들게 만들고 파괴시킨 것으로 관찰됐다. 첫 번째 어린이의 안구 조직에서도 바이러스가 정상적인 눈 세포로 옮겨가거나 망막을 손상시키는 증거는 발견되지 않았다. 연구를 주도한 스페인 산후안 아동병원 산하 산후안데우 연구소의 종양학자 앙헬 카르보소 박사는 “동물 실험에서는 충분히 효과가 나타난 만큼 난치성 안구 종양으로 고생하는 어린이 환자를 대상으로 추가로 실험을 진행할 예정”이라고 말했다. 이번 연구에 대해 종양학자들은 “바이러스가 종양세포만 파괴하고 정상적인 안구구조를 손상시키지 않는다는 것은 매우 흥미로운 사실이지만 지속적 치료방법이 될 수 있을지는 지켜봐야 한다”면서 “바이러스가 종양세포를 파괴하는데 도움이 된다고 하더라도 환자의 면역계에서 바이러스를 공격해 치료법을 완전히 무위로 돌릴 수 있을 가능성도 살펴봐야 할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

오류 가능성 높여 정신장애 원인되기도신약이나 새로운 물질을 개발할 때는 항상 동물을 이용해 독성이나 부작용을 확인하는 전임상실험을 합니다. 제브라피시나 초파리, 생쥐도 활용되고 있지만 이런 동물들로 실험을 할 경우 사람에게 나타날 수 있는 문제점이 발견되지 않을 가능성이 높습니다. 그렇기 때문에 사람과 유전자 일치도가 93.5%에 이르는 원숭이로 실험을 하곤 합니다. 원숭이는 사람과 유사성 때문에 뇌과학 연구에서도 많이 활용되고 있습니다. 이스라엘 와이즈만 과학연구소, 텔아비브대 의대, 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 신경외과 공동연구팀은 사람과 원숭이의 뇌를 비교 분석해 ‘뇌 소프트웨어’가 서로 다르다는 것을 밝혀냈습니다. 사람의 높은 지능은 물론 각종 정신장애의 원인도 다름 아닌 진화를 통해 장착된 뇌의 소프트웨어 때문이라는 것입니다. 이런 연구 결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 17일자에 실렸습니다. 그동안 많은 연구자들은 사람의 뇌를 이해하기 위해 이들 둘의 해부학적 차이(하드웨어)에만 주목해왔습니다. 그렇지만 이번 연구팀은 하드웨어가 아닌 소프트웨어인 뇌신호에 주목한 것입니다. 연구팀은 편도체와 대상피질에 주목해 비교했습니다. 진화적 관점에서 보면 원시적 영역인 편도체는 정서, 특히 공포감정과 공포기억에 관련돼 있으며 대상피질은 학습 같은 정교한 인지기능과 통제를 담당하는 것으로 알려져 있습니다. 뇌과학 연구의 궁극적 목표는 인간의 뇌에 대해 알고자 하는 것이지만, 사람의 뇌를 직접 연구하는 것은 쉽지 않은 일입니다. 멀쩡한 자신의 뇌를 열어 과학자들에게 공개하겠다고 나서는 사람은 없을테니 말입니다. 보통 뇌전증 환자들을 치료할 때는 뇌에 미세한 전극을 이식한 뒤 전기신호를 모니터링하면서 뇌의 어떤 부위에서 이상신호가 발생해 발작을 일으키는지를 찾습니다. 그 다음 이상신호를 유발시키는 손상된 뇌조직과 전극을 제거하는 수술을 하는 것이지요. 치료를 위해 전극이 심어져 있기 때문에 뇌전증 환자들은 이번처럼 뇌기능 연구에도 자발적으로 참여하기도 합니다. 연구팀 역시 뇌전증 수술을 받기 위해 전극을 이식받은 환자 7명과 원숭이 5마리를 대상으로 편도체와 대상피질의 뉴런 움직임을 비교했습니다. 연구팀은 두 영역에 있는 750여개의 뉴런을 대상으로 강건성(robustness)과 효율성(efficiency)을 분석했습니다. 강건성은 일부 뉴런이나 시냅스의 오작동이 있더라도 전체 시스템의 특성이 변하지 않는 성질을 말합니다. 반면 효율성은 정보처리의 속도를 위해 시스템 안정성을 희생하는 것을 의미합니다. 분석 결과 사람은 편도체나 대상피질 모두에서 강건성보다 효율성이 높은 것으로 나타났다고 합니다. 뇌의 효율성이 높다는 것은 환경에 빠르게 적응하기 위해 신경세포의 활성패턴을 빠르게 전환시킬 수 있다는 말이기도 합니다. 인간이 뇌의 효율적 활용을 위해 강건성을 희생한 것으로 해석할 수 있을 것입니다. 효율성 중심의 패턴 때문에 뛰어난 지적 능력을 발휘할 수 있겠지만 그만큼 오류 가능성도 높아집니다. 바로 이 오류가 정신장애라는 결과로 나타날 수 있다는 것이 연구진의 설명입니다. 연구진이 제시한 ‘강건성-효율성 상충가설’에 대해 많은 신경과학자들은 추가 연구를 통해 검증돼야 할 부분이지만 매우 흥미있는 내용이라고 평가하고 있습니다. 그런데 이번 연구 결과를 보면서 문득 스쳐지나간 생각입니다만, ‘이것이 신이 인간을 창조한 증거’라거나 ‘창조과학을 뒷받침하는 증거’라고 주장하는 사람들은 설마 없겠지요. edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 암세포의 전이와 확산, 기억이나 통증을 느끼도록 하는 신경세포의 활성화 같이 다양한 세포기능에 관여하는 신호전달 단백질의 변화를 실시간으로 관찰할 수 있는 기술을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단 허원도(카이스트 생명과학과) 교수와 독일 막스플랑크연구회 산하 미국 플로리다 신경과학연구소 권형배 박사 공동연구팀은 신호전달 ‘스위치‘ 단백질의 활성 여부를 관찰할 수 있는 바이오센서를 개발하고 이를 활용해 살아있는 생쥐의 신경세포 활성화 과정을 관찰한 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 14일자에 발표했다. 세포 내 신호전달 단백질은 스위치가 켜지면 기계가 움직이듯 활성화되거나 비활성화되는 방식으로 세포 기능을 제어한다. 암세포도 세포내 신호전달 단백질에 의해 만들어지고 다른 조직으로 전이되는 것이다. 대표적인 세포 신호전달 단백질인 ‘스몰 지티파제’는 세포 이동과 분열, 사멸, 유전자 발현 등에 관여한다. 연구팀이 개발한 바이오센서는 스몰 지티파제의 모든 변화과정을 실시간으로 볼 수 있 으며 살아있는 생명체의 세포 변화도 수 ㎚(나노미터) 크기 변화까지 정밀하게 관찰할 수 있다는 장점이 있다. 동물의 암세포 전이, 뇌 속 신경세포의 구조변화까지 볼 수 있다는 것이다.실제로 연구팀은 유방암 전이 암세포에 이번에 개발한 바이오센서를 장착시키고 빛으로 세포 움직임을 조절할 수 있는 광유전학 기술로 암세포 이동방향을 조절하자 세포내 스몰 지티파제 단백질의 움직임과 함께 활성화되는 것을 관찰할 수 있었다. 또 공 위를 달리도록 한 생쥐와 마취된 생쥐의 뇌 운동피질 내 신경세포에서의 스몰 지티파제 단백질 활성여부를 관찰하는 것도 성공했다. 허원도 카이스트 교수는 “이번에 개발한 바이오센서는 시냅스처럼 수 마이크로미터 크기의 미세한 구조에서도 목표 단백질을 관찰할 수 있을 정도로 민감도고 높고 운동하는 생쥐의 생리학적 현상에도 지장을 주지 않는 상태에서 실시간으로 뇌를 관찰할 수 있을 정도”라고 설명했다. 허 교수는 “이번 기술은 광유전학 기술과 함께 사용이 가능하기 때문에 다양한 세포신호전달 연구 뿐만 아니라 뇌인지과학 연구에도 도움을 줄 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

자폐 스펙트럼 장애(자폐증)가 발생하는 원천적인 단서가 미국 연구팀에 의해 밝혀졌다. 미국 솔크 연구소(Salk Institute)의 러스티 게이지 교수 연구팀이 자폐증 환자는 애초에 뇌 신경세포(neuron)가 만들어지는 과정부터 정상인과 다르다는 연구 결과를 발표했다고 메디컬 익스프레스가 7일 보도했다. 연구팀은 자폐증 환자 8명과 정상인 5명으로부터 채취한 피부세포를 배아줄기세포와 같은 기능을 지닌 유도만능 줄기세포(iPS:induced pluripotent stem cell)로 되돌린 뒤 다시 신경세포로 분화시키면서 그 과정을 비교 관찰했다. 그 결과 자폐증 환자는 정상인보다 신경세포가 더 빠르게 만들어지는 과정이 관찰됐다. 줄기세포 단계에서 신경세포 단계로 분화하는 유전자 프로그램을 추적한 과정에서도 자폐증 환자의 줄기세포는 정상인의 줄기세포보다 유전자 프로그램이 진행되는 속도가 빠른 것으로 나타났다. 자폐증 환자의 신경세포는 성장 속도도 정상인의 신경세포보다 빠르고 신경세포의 가지(branch)들도 더 복잡했다. 이러한 차이는 지금까지 자폐증과 연관이 있는 것으로 밝혀진 유전자들 대부분에서 관찰됐다. 뇌 발달의 초기 단계에서 발생한 비정상이 자폐증으로 이어지는 것으로 과학자들은 생각하고 있다.이 연구 결과가 자폐증 발생 과정에서 나타나는 공통적인 병리학적 특징을 찾아내는 데 도움이 될 것으로 연구팀은 기대하고 있다. 연구팀은 다음 단계 연구로 자폐증 환자의 줄기세포로 뇌 오가노이드(organoid)를 만들어 여러 종류의 뇌세폰 간 상호 작용을 관찰할 계획이다. 오가노이드란 인체 장기와 유사한 구조, 세포 구성, 기능을 지닌 3차원적 세포 덩어리를 말한다. 이번 연구 결과는 영국의 신경과학 전문지 ‘네이처 뉴로사이언스’(Nature Neuroscience) 최신호에 실렸다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr