마음이 울적하거나 기운이 없을 때 초콜릿 같은 단 음식을 먹고 나면 상태가 나아지는 것으로 알려져 있다. 달콤한 음식을 먹었을 때 느끼는 즐거움이 반복되면서 단 음식 중독으로 이어질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 조지아주립대 신경과학연구소 요코 헨더슨 박사팀은 단 음식이 기억에 관여하는 해마의 신경세포를 활성화시켜 중독 현상을 일으킨다는 사실을 밝혀내고 뇌신경 분야 국제학술지 ‘히포캠퍼스’ 13일자에 발표했다. 대뇌피질 아래쪽에 있는 해마는 학습과 기억, 정신 건강 등에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 기존에도 TV를 보면서 식사할 경우 먹는 것을 인식하는 기억 중추에 영향을 미쳐 식사량이 늘어날 수 있다는 등의 관련 연구가 있었다. 그러나 구체적인 메커니즘은 밝혀지지 않았다. 연구팀은 기존 연구를 바탕으로 실험용 생쥐에 8시간에 1회씩 10일 동안 설탕이나 사카린 등 달콤한 음식을 먹이면서 뇌세포 반응과 변화를 측정했다. 그 결과 단 음식을 먹는 순간 ARC라는 물질이 만들어지면서 해마의 신경세포가 활성화되는 것으로 나타났다. 연구팀은 단 음식을 먹으면 ARC가 생기면서 해마를 자극해 행복감을 느끼도록 하는데 ‘단 음식=행복’ 반응이 반복되면서 단 음식을 더 많이 찾는 중독 현상을 일으킨다고 설명했다. 헨더슨 박사는 “이번 연구는 단 음식 섭취가 기억 형성 과정과 관계 있다는 것을 밝혀냈다는 데 의미가 있다”면서 “이 과정을 통제하면 식습관을 조절하고 비만으로 이어지는 연결고리를 끊을 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

마음이 울적하거나 기운이 없을 때 초콜릿 같은 단 음식을 먹고 나면 상태가 나아지는 것으로 알려져 있다. 달콤한 음식을 먹었을 때 느끼는 즐거움이 반복되면서 단 음식 중독으로 이어질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 조지아주립대 신경과학연구소 요코 헨더슨 박사팀은 단 음식이 기억에 관여하는 해마의 신경세포를 활성화시켜 중독 현상을 일으킨다는 사실을 밝혀내고 뇌신경 분야 국제학술지 ‘히포캠퍼스’ 13일자에 발표했다. 대뇌피질 아래쪽에 있는 해마는 학습과 기억, 정신 건강 등에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 기존에도 TV를 보면서 식사할 경우 먹는 것을 인식하는 기억 중추에 영향을 미쳐 식사량이 늘어날 수 있다는 등의 관련 연구가 있었다. 그러나 구체적인 메커니즘은 밝혀지지 않았다. 연구팀은 기존 연구를 바탕으로 실험용 생쥐에 8시간에 1회씩 10일 동안 설탕이나 사카린 등 달콤한 음식을 먹이면서 뇌세포 반응과 변화를 측정했다. 그 결과 단 음식을 먹는 순간 ARC라는 물질이 만들어지면서 해마의 신경세포가 활성화되는 것으로 나타났다. 연구팀은 단 음식을 먹으면 ARC가 생기면서 해마를 자극해 행복감을 느끼도록 하는데 ‘단 음식=행복’ 반응이 반복되면서 단 음식을 더 많이 찾는 중독 현상을 일으킨다고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

달고 짜고 기름진 음식을 먹고 싶어 하는 욕구를 억제하는 방법을 알아내기 위해 미국의 과학자들이 이런 욕구를 일으키는 특정 뇌 영역을 추적했다. 이번 연구는 과식이나 중독처럼 인간의 습관적인 행동을 막을 방법을 제공할 수 있다고 영국 일간 데일리메일이 11일(현지시간) 보도했다. 미국 다트머스대 연구진은 쥐 실험을 통해 설계한 신경 수용체를 활성화하는 것으로 욕구를 유발하는 뇌 영역의 활동을 억제할 수 있다는 것을 발견했다. 이번 연구결과는 설계된 뇌 수용체가 음식에 관한 신호가 보상으로 연결하는 방법을 바꾸도록 만든 약물과 함께 어떻게 작용하는지를 처음으로 보여줬다. 이에 대해 연구를 이끈 스티븐 창 박사후연구원은 “뇌 회로는 보상을 중재하는 어떤 감각이 있지만 그 신경 회로가 보상 관련 신호의 값을 변환시키는 근원이라는 것은 잘 알려지지 않았었다”고 말했다. 뇌에서의 이 신호는 패스트푸드와 같은 특정 보상을 광고하는 것처럼 작용한다. 이때 뇌는 보상-연상 신호를 생성해 보상으로 페스트푸드 레스토랑 같은 것을 떠올리는 신호와 관계된다. 이는 한 사람이 특정 음식을 갈망하고 심지어 그때 배가 고프지 않더라도 그렇게 만드는 원인이 되는 특정한 것이 왜 나타나는지를 설명한다. 이런 연관성을 연구하기 위해 연구진은 신호 추적을 사용했다. 이 신호 추적 실험에서 보상은 쥐의 행동에 상관없이 주어졌다. 창 연구원은 “우리는 주로 뇌에 있는 ‘배쪽창백’(ventral pallidum)가 보상 과정과 연관성이 있는지 아니면 신호 추적에 관여하는지 주목했다”고 말했다. 신기술인 ‘설계 수용체만 활성화하는 설계 약물’(DREADDs)은 과학자들이 반복적으로 해당 뇌 영역을 비활성화시켜 신호 값을 측정할 수 있도록 했다. 이런 약물(DREADDs)은 뇌에서 흔히 발견되는 수용체를 모방했지만, 바이러스를 사용해 신경세포로 들어갈 수 있도록 설계된 수용체이다. 이런 합성 약물을 주사하자 쥐의 특정 수용체는 활성화했고 신경세포는 작동을 멈췄다. 연구진은 이런 약물을 사용해 뇌에서 보상을 처리하는 영역인 배쪽창백을 반복적·일시적으로 비활성화할 수 있었다. 연구진은 이 약물을 활성화했을 때 쥐가 보상을 요구하는 행동을 멈춘다는 것을 발견했다. “그동안 배쪽창백이 단지 행동의 동기를 표현하는 영역으로 간주했었기에 이번 결과는 놀라운 것”이라고 창 연구원은 말했다. 이어 “임상 시험 적용 측면에서 이번 결과는 중독 등 사례의 보상이 되는 ‘짝’ 신호로부터 값을 제거할 것으로 여겨진다”면서 “배쪽창백은 이런 작업을 위한 새로운 목표”라고 덧붙였다. 사진=다츠머스대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

얼마 전 스위스의 유명한 안락사 병원인 디그니타스에서 한 영국인 여성이 두 딸들이 지켜보는 가운에 독극물 버튼을 누르고 조용히 세상을 떠났다. 죽을 권리가 허용되지 않는 고국을 떠나 두 딸과 생의 마지막 여행에 나섰던 이른바 '안락사 여행자' 인 것. 그녀의 죽음이 고국에서 논란이 일고있는 것은 이 비용을 마련한 두 딸이 대중들을 상대로 모금을 했기 때문으로 귀국하면 그녀들은 경찰 조사를 받게된다. 사연은 지난 2월로 거슬러 올라간다. 당시 두 딸의 어머니 제키 베이커(59)는 병원으로부터 운동신경원질환(motor neurone disease) 말기라는 진단을 받았다. 루게릭병으로 널리 알려진 이 병은 운동신경세포가 퇴행하며 소실돼 근력이 약화되는 질병이다. 고통 속에 하루하루를 살던 그녀의 마지막 소원은 바로 안락사. 그녀는 자식을 불러 자신의 뜻을 밝혔고 이에 딸들이 반대하고 나선 것은 당연한 일. 큰 딸 타라 오렐리(40)는 "처음 안락사하고 싶다는 말을 들었을 때는 제정신이 아니었다" 면서 "정말 상상하기도 힘든 생각이었기 때문" 이라고 털어놨다. 그러나 얼마 후 두 딸은 어머니의 마지막 소원을 들어주기로 결정했다. 하루하루 상태가 더욱 악화되면서 혼자서 먹지도 움직이지도 못하는 것을 지켜봤기 때문. 그리고 두 딸은 우리 돈으로 약 1400만원에 달하는 스위스 여행과 병원비를 마련하기 위해 인터넷을 통해 사연을 알리고 모금을 시작했다. 이 모금은 곧 경찰에 알려져 중지 명령이 떨어지면서 사건 아닌 사건은 영국 내에 퍼지며 또다시 안락사 논쟁이 일었다. 이번에 현지언론에 공개된 사진은 지난주 베이커가 사망하기 직전 침상에 누워 두 딸과 함께 찍은 사진이다. 뜨거운 논쟁 속에서도 두 딸이 결국 어머니의 마지막 소원을 들어준 것이다. 딸 타라는 "미친 소리처럼 들리겠지만 엄마가 바람대로 세상을 떠나 행복했다" 면서 "육체적으로나 정신적으로 엄마가 스스로 할 수 있는 것은 없었다. 고통을 덜 수 있는 유일한 선택이었다"고 밝혔다. 한편 유럽 내에서도 큰 논란이 일고있는 안락사는 네덜란드, 벨기에, 룩셈부르크, 스위스 등에서 시행되고 있다. 미국은 일부 주에서만 가능하고 프랑스에서는 현재 이와 관련된 논의가 활발히 진행되고 있다. 이중 스위스의 경우 4곳의 안락사 지원 병원이 있는데 이중 유일하게 디그니타스에서 외국인을 받아들이고 있다. 보도에 따르면 지난 17년간 죽을 권리가 허용되지 않는 고국을 떠나 디그니타스에서 생을 마친 사람이 무려 1700명이 넘는 것으로 전해졌다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

　인체의 자연치유능력 활용해 퇴행성 관절염의 진행을 억제하고, 새로운 연골조직을 재생시킬 수 있는 가능성이 제기됐다. 새로운 퇴행성 관절염 치료 방법으로 이어질지에 관심이 모아지고 있다. 　삼성서울병원 재활의학과 김상준 교수와 한국과학기술연구원(KIST) 정영미 박사팀은 동물실험을 통해 P물질(SP·Substance-P)을 자가조립 펩타이드(SAP·Self-assembled peptides)에 화학적으로 응착시켜 투여한 뒤 변화를 관찰한 결과, 퇴행성 관절염의 진행을 억제할 뿐 아니라 무릎연골의 조직재생 효과까지 확인했다고 11일 밝혔다. 　 P물질은 체내에서 통증감각을 전달하는 신경세포물질로, 신체에 손상이 발생하면 중간엽 줄기세포를 해당 부위로 끌어들여 회복을 촉진하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 　이 P물질이 손상된 연골을 치료하는 ‘마중물’ 역할을 하는 셈이다. 연구팀은 P물질의 이런 특성을 고려해 노화로 닳아 없어진 무릎 연골 조직 재생방법을 고안해 냈다. 상처가 아물 때 마치 새 살이 돋는 것처럼 조직을 재생시키는 가능성에 착안한 것이다.　그러나 인체 내에서 자연 생성되는 P물질의 양이 많지 않은 데다 외부에서 주입해도 금방 흩어져버린다는 점이 걸림돌이었다. 또 과다 투여할 경우 통증이 증가할 것이라는 우려도 있었다. 　연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 P물질을 자가조립 펩타이드와 화학적으로 결합하는 방법을 적용했다. 인체를 구성하는 아미노산의 복합물인 자가조립 펩타이드는 젤 타입으로 전환이 가능해 주사제 형태로 관절에 직접 투여할 수 있으며, 관절강 속에 오래 머물게 할 수도 있다. 　연구팀은 실험용 쥐 40마리를 P물질 투여군과 줄기세포 추가 투여군, 대조군 등으로 나누어 연구를 진행했다. 실험용 쥐에 골관절염을 유도하는 수술을 한 뒤 2주 후 관절강 내에 약물을 투여하고 6주동안 변화를 살폈다.　그 결과, P물질 투여군은 대조군에 비해 개선효과가 뚜렷했으며, 효과 또한 줄기세포를 추가 투여했을 때와 크게 다르지 않았다. 연골세포가 노화로 죽는 비율(세포사멸)이 대조군의 경우 80%였으니 P물질 투여군은 절반인 40%로 나타났다. 　또 손상 부위의 회복을 돕는 중간엽 줄기세포를 끌어모으는 양의 경우 대조군에 비해 6배 가량이나 많았으며, 퇴행성 관절염의 진행에 관여하는 염증성 인자인 ‘IL-1’의 발현율도 50%까지 낮아졌다. 　연구팀은 이와 함께 P물질의 적정 투여 용량이 35μg(마이크로그램)이라는 점을 확인했다. P물질이 통증을 전달하는 물질이기는 하지만 이번 연구에서 적정량을 투여한 결과 통증이 심해지지 않았다.　김상준 교수는 “퇴행성 관절염은 노화로 인해 발생하기 때문에 이를 최대한 늦추고 관절이 원활히 기능할 수 있도록 하는 것이 치료목표”라며 “아직 동물실험 모델이기는 하지만 기존 치료와 달리 인체의 자연치유 능력을 살려낸다는 점이 가장 중요한 성과”라고 의미를 부여했다. 　이 연구는 삼성서울병원과 KIST 공동연구 프로젝트의 지원으로 진행됐으며, 생체조직공학 분야의 국제학술지(Biomaterials) 최근호에 게재됐다. 　심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr

“사람은 건물을 만들고 그다음에는 건물이 우리를 만들어 간다.”(영국 수상 윈스턴 처칠·1874~1965) “하나의 건물을 만든다는 것은 하나의 인생을 만들어 내는 것이다.”(20세기 최고 건축가로 꼽히는 루이스 칸·1901~1974) 의식주는 인류의 역사가 시작된 이후 끊임없이 사람들을 따라다니는 문제였다. 사람은 자신을 둘러싼 공간에 따라 사고와 행동에 영향을 받음에도 불구하고 거주공간에 대한 고민은 입고 먹는 것보다는 뒤로 밀려 있었다. 우리나라에서 집을 선택할 때 ‘사람’은 고려 대상의 우선순위에서 밀리는 경우가 많다. 역세권에 있는지, 학군이 좋은 곳인지, 지은 지 오래되지 않아 집값이 크게 떨어지지 않거나 아예 지은 지 오래돼 재건축이 가능한 곳인지 등의 관점에서 바라보는 경향이 강한 탓이다. ●공간이 환자의 치유 능력에 직접적 영향 그러나 최근 들어 정서적 안정감이나 건강상 이유로 도심을 채우고 있는 빽빽한 아파트 숲을 벗어나 교외로 나가거나 단독주택을 지어 자신만의 공간을 만들려는 사람들이 늘어나고 있다. 과학계에서도 공간이 사람에게 미치는 영향을 뇌과학적 차원에서 분석하려는 움직임이 일고 있다. 공간이 어떻게 뇌에 영향을 미치는지 과학적으로 분석하고 연구함으로써 사람을 위한 건축과 공간을 만들어 보자는 ‘신경건축학’이 바로 그것이다. 1984년 미국 델라웨어대 지리학과 로저 울리히 교수는 펜실베이니아주 교외에 있는 요양병원에서 담낭제거 수술을 받은 환자 46명을 관찰한 결과 창을 통해 작은 숲이 내다보이는 곳에 있었던 환자 23명이 담벼락만 보이는 위치에 있던 환자 23명보다 먼저 퇴원했다는 사실을 발견하고 이를 ‘사이언스’지에 발표했다. 물리적 공간이 환자의 치유 능력에 직접 영향을 미칠 수 있다는 최초의 연구 결과였다. 2002년 8월 미국건축가협회 존 에버하트 연구소장이 건축과 신경과학의 접점을 찾기 위해 합동 워크숍을 개최하면서 간헐적으로 이뤄지던 공간과 사람에 대한 융합연구의 바탕이 마련됐다. 이후 2003년 ‘신경건축학회’가 발족되면서 관련 분야 학자들의 관심이 집중되기 시작했다. 본격적으로 연구가 이뤄지기 시작한 것은 미국 국립정신보건원(NIMH) 에스터 스턴버그 박사와 MIT 뇌과학과 매슈 윌슨 교수가 2006년 10월 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’에 ‘신경과학과 건축:공통의 토대를 찾아’라는 논문을 발표하면서부터다. 우리나라도 2011년 2월 신경과학자와 건축가 등이 신경건축학연구회를 만들어 활발한 활동을 벌이고 있다. 지난해 9월 대한건축학회에서도 학회지 ‘건축’에 신경건축학을 특집으로 다루는 등 신경건축학에 대한 관심은 점점 높아지고 있다. 정재승 카이스트 바이오및뇌공학과 교수는 “그동안 건축가들은 예술가적 직관과 영감, 그리고 오랜 경험과 관행으로 설계하고 디자인해 왔던 것이 사실”이라며 “건축학이 정교한 과학기술 분야가 되려면 심리학과 신경과학을 받아들여 공간에 대한 이해를 넓히고 경제적 조건을 넘어 과학적 사실을 바탕으로 나가야 하는데 그런 차원에서 신경건축학은 건축학의 대안이나 보완이 아닌 기본이 돼야 한다”고 말했다. 신경건축학에 따르면 건축 구조나 풍경 구조에는 본질적으로 사람의 신경을 거슬리게 하거나 마음을 편안하게 해서 건강에 영향을 미친다고 보고 있다. 미국 서던캘리포니아대(USC) 어빙 비더먼 교수는 사람들이 보편적으로 선호하는 아름다운 경치나 노을, 숲 같은 풍경을 볼 때 엔도르핀이 분비되는 경로에 있는 신경세포들이 활성화된다는 것을 발견했다. 특히 풍경에 색과 깊이, 움직임이 더해지면 더 많은 신경세포들이 활성화돼 사람들이 편안한 기분을 느끼게 된다는 사실도 밝혀냈다. 현재 신경건축학은 사람들이 밀집해 생활하는 병원, 학교, 사무공간 등을 중심으로 연구가 이뤄지고 있다. ●북유럽 학교 협동심·민주주의 습득력 높여줘 신경건축학자들은 최근 주목받고 있는 북유럽식 교육에도 공간이 상당 부분 영향을 미치고 있다고 보고 있다. 북유럽의 학교들은 공공건물을 집보다 편한 공간으로 느낄 수 있도록 설계하고 개방성을 강조함으로써 학교에서 협동감과 민주주의를 자연스럽게 습득할 수 있도록 하고 있다는 것이다. 10대 때 가장 많은 시간을 보내는 공간인 학교 환경을 개선한 뒤 학생들의 행동 변화를 추적 연구하는 한국공예·디자인문화진흥원 주관의 ‘문화로 행복한 학교만들기’도 일종의 신경건축학적 프로젝트로 이해할 수 있다. NIMH 스턴버그 박사는 “20세기 말부터 발달하기 시작한 뇌과학 덕분에 뇌와 인체 면역체계의 연관성이 밝혀지면서 건축공간이 건강에 영향을 줄지도 모른다는 생각이 과학적 차원에서 연구되고 있다”며 “과학자들이 뇌와 신체에 영향을 미치고 치유를 돕는 환경의 다양한 특성을 찾아낸 만큼 이를 어떻게 공간적으로 구현할 수 있는가가 신경건축학의 발전의 핵심”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

●유병진(사진) 명지대 총장이 국제대학스포츠연맹(FISU) 집행위원으로 선출됐다. 임기는 4년이다. 대한대학스포츠위원회 위원장이기도 한 유 총장은 올해 열린 광주 하계유니버시아드 한국 선수단장을 맡은 바 있다. ●자틴 패텔 호주 퀸슬랜드대학 의학연구원 박사가 볼티모어 컨벤션센터에서 열린 제 71차 미국생식의학회ASRM)에서 ‘차광렬 줄기세포상‘ 을 세 번째로 수상했다. 이번에 선정된 패텔 박사는 ‘태반유래 혈관내피 전구세포와 중간엽 줄기세포를 이용한 혈관질환의 치료 및 조직재생’이라는 연구과제로 주목을 받은 젊은 의과학자다. 혈관내피 전구세포란 혈관형성을 촉진하는 세포로 주로 혈관 형성에 관여한다. 허혈성 질환이나 암, 망막병증 등 여러가지 질환의 혈관형성에 관여하며 특히 중간엽 줄기세포는 죽어버린 간세포, 혈관내피세포, 심장세포, 뼈세포, 신경세포 등을 재생시킬 수 있어 장기이식의 대안으로 인식되고 있기도 하다. ●권태성 일진부장과 강성우 대림산업부장이 미래창조과학부와 한국산업기술진흥협회가 주최하는 ’대한민국 엔지니어상‘ 11월의 수상자로 선정됐다. 권 부장은 차량의 연비 및 조향(핸들로 차의 진행 방향을 조정하는 것) 성능을 향상시킬 수 있도록 섬유강화 복합재를 적용한 초경량 자동차 현가장치 구조물을 개발해 국내 자동차 부품산업 발전에 기여한 공로를 인정받아 수상했다. 권 부장은 테슬라, 크라이슬러, 포드 등 해외 유수업체들과 공동 프로젝트를 수행하며 플라스틱으로 보강된 새로운 형태의 경량 현가장치 구조물을 개발했고, 테슬라가 이를 전기자동차 양산에 적용해 연간 약 520억원의 수출 성과를 올렸다. 강 부장은 국내 최초이자 세계에서 세 번째로 메탈로센 폴리에틸렌 기상공정을 개발해 국내 석유화학산업의 기술 수준을 향상시킨 공로를 인정받아 수상자로 선정됐다. ●배우 이재은이 우석대 홍보대사가 됐다. 이씨는 올해 초 우석대 태권도학과의 태권극 연기를 지도하며 인연을 맺었고 이후 태권도학과 객원교수로 위촉돼 활동해왔다. 이씨는 각종 포스터와 책자, 온라인 등의 모델로 나서 우석대를 널리 알리게 된다. KBS 드라마 ’토지‘의 어린 서희 역을 통해 아역 배우로 데뷔한 이씨는 드라마 ’하늘아 하늘아‘와 ’용의 눈물‘, 영화 ’노랑머리‘와 ’DMZ비무장지대' 등에 출연하며 연기력을 인정받았다. 제18회 대한민국 문화연예대상 탤런트 부문 여자우수상을 받았다. 이명선 전문기자 mslee@seoul.co.kr

고추의 매운맛을 내는 캡사이신이 노인 퇴행성 질환인 파킨슨병 치료에 도움이 된다는 연구결과가 나왔다. 경희대 의대 진병관 교수와 경북대 생명과학과 김상룡 교수, 미국 존스홉킨스대 테드 도슨 교수 공동연구팀은 “캡사이신이 도파민 신경세포를 보호하고 기능 회복에 도움이 된다”는 연구 결과를 신경과학 분야 국제학술지 ‘브레인’ 최신호에 발표했다. 파킨슨병은 손발 운동에 관여하는 도파민 신경세포가 점차 약화되면서 운동 기능을 상실하는 노인 퇴행성 질환이다. 현재 파킨슨병 치료는 도파민 신경세포의 사멸속도를 늦추거나 증상을 완화시키는 수준에 머물러 있다. 최근에는 신경 보호 및 재생 효과를 가진 신경세포 단백질을 뇌에 직접 주입하는 방법이 시도되고 있지만 자가면역반응이나 종양 발생 등 부작용 때문에 보편화되지 못하고 있다. 연구팀은 파킨슨병으로 사망한 환자의 뇌 조직을 분석한 결과 뇌 신경세포를 보호하는 역할을 하는 성상교세포에서 통증수용체와 CNTF라는 물질이 지나치게 많은 것을 발견했다. 이를 바탕으로 생쥐의 유전자를 조작해 파킨슨병을 유발시키자 통증수용체와 CNTF가 증가한 것이 확인됐다. 연구진은 파킨슨병 생쥐에게 캡사이신을 투여하자 과도하게 발현됐던 통증수용체와 CNTF의 양이 정상으로 회복되는 동시에 도파민 신경세포가 보호되고 파킨슨병으로 인해 손상된 운동 기능도 회복되는 것을 확인했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

백혈병에 쓰이던 약에 파킨슨병 증상을 완화하는 효과가 있다는 사실이 밝혀져 학계 및 제약업계의 눈길이 쏠리고 있다. 영국 인디펜던트 등 해외 언론의 18일자 보도에 따르면 미국 워싱턴DC의 조지타운대학교 연구진은 백혈병 치료제로 쓰이던 닐로티닙을 이용한 파킨슨병 치료 방법을 개발했다고 밝혔다. 연구진은 파킨슨병 및 치매 환자 12명을 대상으로 닐로티닙을 6개월간 투약한 결과, 이중 10명에게서 심각했던 파킨슨병 증상이 완화된 것을 확인했다. 이들은 6개월 만에 다시 말을 하거나 일부는 걸을 수 있게 됐으며, 스스로 밥을 먹을 수 있을 정도로 호전된 모습을 보였다. 닐로티닙을 투약받은 한 실험참가자는 “약을 투약하기 전에는 혼자서 거의 아무것도 할 수 없었다. 하지만 나는 현재 쓰레기를 비우거나 식기세척기에 그릇을 넣는 일 등을 혼자 할 수 있다”면서 “수 년 만에 혼자서 책도 읽을 수 있게 됐다. 아내는 내게 ‘삶이 달라졌다’라고 표현했을 정도”라고 전했다. 일반적으로 파킨슨 병은 신경전달을 돕는 특정 단백질이 세포 내에 쌓이면서 발생한다. 이 단백질이 쌓이면 신경세포가 병들면서 움직임이 어려워지고 책을 읽거나 말을 하는 등의 일상생활에 지장을 받는다. 연구진이 사용한 닐로티닙은 다량 사용할 경우 백혈병 세포를 파괴하는 역할을 하지만, 소량의 경우 세포를 유지하면서 세포 내부의 독성 단백질을 제거하는 효과가 있는 것으로 나타났다. 연구를 이끈 샤벨 모사 박사는 “우리는 일부 파킨슨병 환자들이 닐로티닙을 투약받은 뒤 파킨슨병 마지막 단계에서 다시 일상으로 돌아오는 모습을 확인했다”고 밝혔다. 다만 이번 연구는 실험군이 소규모(12명)인 만큼, 대규모의 임상실험결과의 추이를 살펴봐야 할 것으로 보인다. 닐로티닙의 파킨슨병 완화가 입증되면 파킨슨병뿐만 아니라 퇴행성 치매 등에도 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 한편 백혈병 치료제의 새로운 효과는 매년 미국에서 열리는 신경학회(Society for Neuroscience) 연례 컨퍼런스에서 발표됐다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

수명이 늘고 고령화가 빠르게 진행되면서 파킨슨병 같은 노인성 뇌 질환 환자가 크게 늘고 있다. 노인성 뇌 질환의 발병 원인은 아직까지 확실히 밝혀지지 않았다. 치료제 개발에 어려움을 겪는 이유다. 김상룡(왼쪽) 경북대 생명과학부 교수와 신원호(오른쪽) 한국화학연구원 부설 안전성평가연구소 박사 공동연구팀은 피가 났을 때 이를 응고시키는 단백질인 ‘프로트롬빈’의 일부가 뇌에 염증을 일으키고 신경세포를 죽여 파킨슨병을 유발한다는 사실을 밝혀냈다고 14일 밝혔다. 파킨슨병은 뇌의 흑질 부위 세포가 손상되면서 도파민이라는 신경전달물질 분비가 저하돼 떨림과 강직, 자세 이상 등 특이 증상을 보이는 노인성 뇌 질환이다. 연구팀은 파킨슨병을 앓다가 사망한 환자의 흑질과 비슷한 연령의 정상적인 뇌 흑질을 비교한 결과 파킨슨병 환자의 흑질에 혈액 응고 단백질인 ‘프로트롬빈 크링글-2’와 ‘TLR4’라는 물질이 많다는 사실을 알게 됐다. 연구진은 실험용 생쥐의 뇌에 프로트롬빈 크링글-2를 주입한 결과 파킨슨병 환자와 똑같은 증상이 나타나는 것을 발견했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

남성들에게 흔한 유전성 정신지체질환으로, 자폐증과 밀접한 연관이 있는 것으로 알려진 ‘취약 X증후군’ 유전자를 국내 연구진이 세계 최초로 교정하는 데 성공했다. 이번 성과가 실제 자폐증 치료법 개발로 이어질지 주목된다. 연세대 의대 김동욱 교수팀은 취약 X증후군 환자에게서 세포를 채취해 만든 ‘유도만능줄기세포’(iPSc)에서 이 질환을 일으키는 요인을 제거, 유전자를 정상으로 바꾸는 데 성공했다고 4일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생물학 및 의학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 2일자에 실렸다. 취약 X증후군은 특정 유전자가 과도하게 발생할 때 나타나는 질환이다. 남성 3600명당 1명꼴로 발생하며 남성 정신지체 환자 가운데 6%가량, 자폐증의 5%가량을 차지한다. 환자의 30~50%는 자폐증 진단을 받는 것으로 알려져 있지만 근본적인 치료 방법은 아직 나오지 않은 상태다. 연구팀은 환자에게서 추출한 체세포를 떼어 내 iPSc를 만들었다. iPSc는 완전히 자란 체세포를 떼어 낸 뒤 세포 분화 관련 유전자를 주입해 배아줄기세포처럼 세포 생성 초기의 만능세포 단계로 되돌린 것이다. 연구진은 이렇게 만든 iPSc에서 크리스퍼 유전자 가위 기술을 이용해 비정상적인 유전자를 잘라 낸 다음 신경세포로 분화시킨 결과 정상세포와 같다는 것을 확인했다. 이번 연구 성과를 바탕으로 유전자가 교정된 환자의 줄기세포를 세포 치료제로 활용해 환자 본인에게 이식할 수 있게 된다면 자폐증을 비롯한 정신질환을 근본적으로 치료할 수 있을 것으로 기대된다. 줄기세포를 이용한 정신질환 치료는 일반적인 세포 치료제와 달리 주사 방식이 아닌 뇌에 교정된 세포를 직접 주입하는 방식이 될 것으로 예상된다. 그렇지만 이런 치료 기법을 실제 임상에 적용하기 위해서는 유도만능줄기세포의 안전성 입증이 우선돼야 한다. 김 교수는 “취약 X증후군처럼 비정상적으로 반복되는 유전자를 교정하는 것은 쉽지 않은 기술”이라며 “이번 연구는 취약 X증후군처럼 유전자의 구조적 변이로 발생하는 질환의 치료 연구에 유전자 교정 기술이 활용될 수 있음을 보여 줬다는데 의미가 있다”고 말했다. 한편 김 교수팀은 지난 7월 유전자 가위 기술을 이용해 혈우병 환자의 iPSc에서도 비정상 유전자를 교정해 정상으로 되돌리는 데 성공해 혈우병을 근본적으로 치료할 수 있는 가능성을 보이기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

남성들에게 흔한 유전성 정신지체질환으로, 자폐증과 밀접한 연관이 있는 것으로 알려진 ‘취약 X증후군’ 유전자를 국내 연구진이 세계 최초로 교정하는 데 성공했다. 이번 성과가 실제 자폐증 치료법 개발로 이어질지 주목된다. 연세대 의대 김동욱 교수팀은 취약 X증후군 환자에게서 세포를 채취해 만든 ‘유도만능줄기세포’(iPSc)에서 이 질환을 일으키는 요인을 제거, 유전자를 정상으로 바꾸는 데 성공했다고 4일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생물학 및 의학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 2일자에 실렸다. 취약 X증후군은 특정 유전자가 과도하게 발생할 때 나타나는 질환이다. 남성 3600명당 1명꼴로 발생하며 남성 정신지체 환자 가운데 6%가량, 자폐증의 5%가량을 차지한다. 환자의 30~50%는 자폐증 진단을 받는 것으로 알려져 있지만 근본적인 치료 방법은 아직 나오지 않은 상태다. 연구팀은 환자에게서 추출한 체세포를 떼어 내 iPSc를 만들었다. iPSc는 완전히 자란 체세포를 떼어 낸 뒤 세포 분화 관련 유전자를 주입해 배아줄기세포처럼 세포 생성 초기의 만능세포 단계로 되돌린 것이다. 연구진은 이렇게 만든 iPSc에서 크리스퍼 유전자 가위 기술을 이용해 비정상적인 유전자를 잘라 낸 다음 신경세포로 분화시킨 결과 정상세포와 같다는 것을 확인했다. 이번 연구 성과를 바탕으로 유전자가 교정된 환자의 줄기세포를 세포 치료제로 활용해 환자 본인에게 이식할 수 있게 된다면 자폐증을 비롯한 정신질환을 근본적으로 치료할 수 있을 것으로 기대된다. 줄기세포를 이용한 정신질환 치료는 일반적인 세포 치료제와 달리 주사 방식이 아닌 뇌에 교정된 세포를 직접 주입하는 방식이 될 것으로 예상된다. 그렇지만 이런 치료 기법을 실제 임상에 적용하기 위해서는 유도만능줄기세포의 안전성 입증이 우선돼야 한다. 김 교수는 “취약 X증후군처럼 비정상적으로 반복되는 유전자를 교정하는 것은 쉽지 않은 기술”이라며 “이번 연구는 취약 X증후군처럼 유전자의 구조적 변이로 발생하는 질환의 치료 연구에 유전자 교정 기술이 활용될 수 있음을 보여 줬다는데 의미가 있다”고 말했다. 한편 김 교수팀은 지난 7월 유전자 가위 기술을 이용해 혈우병 환자의 iPSc에서도 비정상 유전자를 교정해 정상으로 되돌리는 데 성공해 혈우병을 근본적으로 치료할 수 있는 가능성을 보이기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 약물전달이 어려운 다발성 경화증과 같은 중추신경계 염증질환을 조절할 수 있는 신약후보물질을 개발했다. 한양대 생명과학과 최제민 교수와 임상호, 김원주 연구원이 주도한 연구팀은 성균관대 서민아 교수(기초과학연구원) 연구팀과 공동으로 인간 단백질에 존재하는 세포막 투과 아미노산서열을 이용해 뇌혈관장벽을 투과, 단백질과 같은 고분자 물질을 전달할 수 있는 펩타이드 기반 약물전달 시스템을 개발했다. 이 연구는 한국연구재단, 한국보건산업진흥원, 기초과학연구원 지원사업으로 수행됐다. 연구 결과는 세계적 권위의 학술지인 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)지 16일 온라인에 게재됐다. 최제민 교수팀이 개발한 ‘펩타이드 기반의 중추신경계 약물전달시스템’은 기존에 사용되기 힘들었던 뇌질환 관련 약물 치료법의 한계를 극복한 매우 획기적인 방법으로 알려진다. 뇌혈관장벽은 높은 선택적 투과성을 통해 독성물질 혹은 세균과 같은 감염성 등 어떠한 위험 물질로부터 뇌조직을 격리하여 보호하는 역할을 한다. 하지만 이러한 장벽은 알츠하이머, 파킨슨 병, 다발성 경화증, 뇌암과 같은 중추신경계 염증질환을 치료할 수 있는 약물전달을 제한해 뇌질환 관련 신약개발에 큰 제약이 돼왔다. 최제민 교수팀이 개발한 뇌혈관장벽을 투과할 수 있는 펩타이드 기반 약물전달 시스템을 이용하면, 다양한 뇌질환에 적용 가능한 약물을 뇌조직으로 성공적으로 전달하여 신약개발에 큰 파급효과가 예상된다. 이번에 개발된 물질은 인간 단백질 유래의 아미노산 서열을 활용해 안전하며 우리 몸에 자연적으로 존재하는 펩타이드를 이용한 dNP2 및 뇌혈관장벽 투과 및 치료 단백질인 ctCTLA-4단백질의 성공적 전달을 통해 자가면역질환의 주요 인자인 T세포의 기능을 효과적으로 조절할 수 있었다. 그 결과 면역작용에 의한 신경세포의 사멸 및 교란에 의한 운동장애, 하반신마비와 같은 증상이 완화되고 뇌조직내 침윤된 염증세포가 현저히 감소함을 확인했다. 다발성 경화증은 전 세계적으로 약 200만명 이상의 환자가 보고되고 있으며, 근본적 치료제가 없는 미충족 의료수요가 매우 높은 질병이다. 최제민 교수는 “이번에 개발된 뇌혈관장벽투과 T세포 면역조절 단백질은 앞으로 전(前)임상 단계로 진입해 다발성경화증 신약개발 연구를 지속할 것”이라며, 개발된 펩타이드를 활용해 알츠하이머, 파킨슨 병, 뇌암과 같은 다른 뇌질환에도 확대 적용 가능하다”고 말했다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

국내 연구팀이 한의학에 기반한 파킨슨병 치료제를 개발해 전세계적으로 주목받고 있다. 영진한의원 박병준 원장과 대전대학교 TBRC, 을지의과대학 공동연구팀은 한의학 고서에 나오는 처방과 한약재를 활용한 치료제 ‘헤파드X2’가 파킨슨병 치료에 효과가 있는 것으로 나타났다고 밝혔다. 헤파드X2는 박병준 원장이 특허출원(10-2014-0031937)하였으며 국제학술지 SCI(E) Molecular and Cellular Toxicology 에 게재됐다. 연구팀에 따르면 도파민 신경세포의 소실은 신경세포의 세포고사에 의하여 나타나며, 관련 신호전달과정에는 caspase-의존경로와 caspase-비의존경로가 있다. 헤파드X2는 파킨슨병의 주요원인으로 추측되는 염증반응, 미토콘드리아 기능사멸, 산화적 스트레스에 효과적으로 작용하여 뇌신경의 고사를 억제해 파킨슨에 효과가 있는 것으로 나타났다. 실험결과 헤파드 X2는 동물모델에서 신경세포의 세포고사에 대한 억제효과를 입증했다. 연구팀은 헤파드X2에 의한 파킨슨 질환의 효과를 알아보기 위하여 신경세포와 전 임상 질환동물모델을 이용했다. MPP+는 도파민수송체를 통하여 SH-SY5Y 신경세포 내로 들어간 후에 미토콘드리아를 자극시키고, 이 후에 caspase-의존경로인 caspase9을 활성화시킨다. 활성화된 caspase 9은 caspase 3를 활성화시켜서 세포고사를 유도한다. 또한 caspase-비의존경로 중 하나인 반응산소물질(reactive oxygen species; ROS)도 MPP+에 의하여 세포 내에서 증가되고, 반응산소물질의 증가는 세포고사를 일으킨다. 헤파드는 MPP+에 의한 caspase-의존경로와 caspase-비의존경로를 모두 억제하여 신경세포의 세포고사를 억제시킨다. 헤파드에 의한 치료효과는 6-OHDA를 이용한 파킨슨 질환 동물모델에서도 나타났다. 연구에 참여한 영진한의원 박병준 원장은 “이번 논문은 한의학적 치료에 대한 근거의학(EBM – Evidence based medicine) 마련에 기초적인 기반을 제공했다는 것과 향후 이러한 객관적인 결과를 바탕으로 임상에서 활용을 제고할 수 있다는 점에서 매우 의미 있는 결과로 여겨진다”며 “한방 처방이라는 점에서 앞으로도 이를 바탕으로 치료 기전에 대한 지속적인 연구를 통하여 유의적이고 다양한 결과가 도출될 수 있을 것으로 사료된다”고 전했다. 이어 “한의학에서 고서에 나오는 처방과 한약재에 대한 효능을 평가한 국제논문은 많으나 실제적으로 임상에서 활용되는 처방에 대한 논문은 소수에 불과하다”고 덧붙였다. 공동연구팀의 관계자는 “파킨슨병은 대표적인 노인성 뇌질환으로, 환자 본인뿐만 아니라 보호자들도 경제적, 심리적 부담이 큰 질병”이라며 “헤파드X2가 파킨슨병 환자와 그 가족들에게 큰 희망이 될 것으로 기대한다”고 말했다. 한편, 박병준 원장은 2011년 파킨슨병 관련 5건의 특허청 특허 및 상표를 등록했으며 2014년에는 대한민국 미래창조 경영대상을 수상한 바 있다. 또한 ‘MPTP 유발 파킨슨 동물 모델 헤파드의 치료고찰’, ‘특발성 파킨슨병 파킨슨 증후군 환자 7례의 치료 경과사례 고찰’ 등 파킨슨 관련 논문과 ‘파킨슨병의 한방치료’ 등의 저서를 출간하는 등 파킨슨병 치료와 치료제 개발 분야의 권위자로 알려져 있다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

최근 의미 있게 본 기사는 ‘나홀로 육아, 그 처절한 외로움에 대하여’와 ‘왜 한국 병사의 월급은 세계 최하위인가’(8월 29일자 16면)이다. 나의 경우 나홀로 육아를 한 것은 아니었지만 아이가 어릴 때에는 몸으로 온전히 아이를 감당하느라 허리가 늘 시원찮았고, 어떤 식으로 표출될지 모르는 넘치는 아이의 에너지를 힘겨운 몸과 곤두선 신경으로 살피느라 피곤함과 건망증으로 허둥대던 것이 일상이었다. 그 작은 존재에게 나 자신을 온전히 내어 주는 낯선 경험과 그 어린 생명을 전적으로 책임지는 두려움이 있었지만 다른 무엇으로도 절대 경험할 수 없는 경이로움과 신비함의 대가라 생각하고 늘 감사했다. 하지만 일과 육아를 병행했던 그 시절의 힘겨움과 막막함이 기사를 통해 고스란히 전해져 잠시 가슴이 먹먹해지는 것은 어쩔 수 없었다. 또한 몇 년 후면 대한민국의 군인으로 복무하게 될 아이를 생각하며 뭐라 설명할 수 없는 착잡한 심정으로 기사 사진의 그 앳된 얼굴을 보고 또 보았다. 병사 월급에 대해서는 생각해 본 적이 없다가 막상 다른 나라와 비교해 놓은 자료를 보니 어린 아들들에게 미안한 마음이 커진 것도 사실이다. 우리의 안전도 편안함도 아들들 덕분인데, 그들의 미래에 우리는 빚만 지우는 것이 아닌가 하는 걱정이 마음을 무겁게 한다. ‘거울신경’이라는 게 있다. 다른 사람의 행동을 거울처럼 반영하는 신경세포인데, 영화나 드라마에 몰입하는 것, 타인의 말이나 행동을 거울처럼 따라하고 심지어 감정까지 이입하는 것이 이 세포 때문이라고 한다. 육아와 병사 관련 기사가 남의 일이 아니라 나의 일로 느껴진 것도, 최근 시청자와의 실시간 소통이 가능한 1인 방송과 체험 프로그램이 큰 호응을 얻는 것도 이 거울신경과 무관하지 않지 싶다. 단순히 타인이 느끼는 것을 알고 이해하는 데 그치지 않고 그것을 내 것처럼 공유하는 감정, 이것을 우리는 보통 ‘공감’이라고 부른다. 이 공감 능력이 요즘 각 매체의 콘텐츠 내용을 결정하고 수준과 질을 판단하는 중요한 기준이 되고 있다고 한다. 대중이 정서까지 공감할 수 있는 콘텐츠를 원하는 까닭이다. 독자와의 공감 영역을 조금 더 늘리려는 시도, 신문에서는 어떻게 가능할까. 독자가 일방적으로 콘텐츠를 제공받는 것이 아니라 함께 만들어 가는 신문, 예를 들어 서울 핫 플레이스, 달콤한 유혹 디저트 먹으러 백화점에 간다(8월 29일자 10, 12면) 기사의 경우 ‘20대가 꼽은 서울 핫 플레이스’, ‘30대 여성이 선택한 백화점 디저트 15선’과 같은 방식으로 독자의 참여를 유도하는 것도 한 방법일 수 있겠다. 독자 참여는 공감 능력을 키울 것이고, 공감 영역이 커질수록 콘텐츠 만족도는 높아질 것이다. 콘텐츠를 제공하는 방식 자체도 눈여겨볼 부분이다. 불과 2년 전 법인 등록을 한 피키캐스트가 일평균 이용 시간에서 페이스북에 이어 두 번째 자리를 차지하고 있다. 그 성공 비결은 재미와 정보, 간편성에서 인스타그램이나 카카오스토리를 앞서기 때문이라는 게 일반적인 평가다. 독자의 욕구를 파악하는 연관 검색어, 빅데이터, 그리고 포토 동영상을 온라인 지면에 적극 활용하는 것도 필요할 것 같다. 독자는 까다롭지만 늘 공감할 준비가 돼 있다. 대중과 공감할 수 있는, 독자의 요구와 참여로 만들어지는 서울신문이 되기를 바란다.

사람의 두뇌가 실험실에서 ‘배양’될 수 있을까? 최극 미국 오하이오대학 연구진이 태아의 뇌와 거의 동일한 두뇌를 실험실에서 배양해내는데 성공했다고 밝혀 학계의 관심이 쏠리고 있다. 국 가디언 등 해외 언론의 18일자 보도에 따르면 15주간 실험실에서 배양된 두뇌의 크기는 5주된 태아의 뇌 크기와 비슷한 작은 지우개 크기 정도이며, 완전하게 성장한 태아 뇌와 99% 유사한 유전자를 가지고 있다. 이 인공 뇌는 뇌가 가져야 할 기본적인 것들 즉, 망막과 척수, 복잡한 세포 시스템, 섬유질과 신경세포, 면역세포 등을 갖추고 있다. 연구진이 실험실에서 인공 뇌를 배양하기 위해 사용한 것은 성인의 피부세포다. 피부세포를 유도만능줄기세포(induced Pluripotent Stem cell, 특정한 유전자를 인위적으로 발현시켜 인공적으로 만들어진 만능줄기세포)로 변형한 뒤, 이를 실제 뇌가 가진 신호회로와 각기 다른 세포를 갖출 수 있도록 배양했다. 생체반응장치를 통해 영양분을 공급하며 성장을 유도했다. 연구를 이끈 르네 아난드 박사는 “실험실에서 16~20주가량 배양한다면 완전하게 성장한 태아의 뇌 수준까지 성장할 것”이라면서 “우리가 만든 인공 뇌에는 혈관과 감각세포가 없다. 아무것도 느낄 수 없고, 생각하는 것조차 불가능하다”고 설명했다. 이어 “다만 실제 뇌의 신경회로 및 면역세포와 신경세포를 갖추고 있기 때문에 뇌의 신호 전달 과정을 더욱 자세하게 연구하는데 도움이 될 수 있다. 특히 알츠하이머, 자폐증 등 뇌 질환과 관련한 연구 및 약물 실험에서 동물의 뇌가 아닌 실제 사람의 뇌와 거의 동일한 인공 뇌를 도입함으로서 빠른 결과를 볼 수 있을 것”이라고 기대했다. 르네 아난드 박사의 주장은 최근 미국 플로리다에서 열린 2015 군사보건시스템연구심포지엄에서 발표됐다. 아직 학계의 검증을 거치지 않았다는 점에서 일부 전문가들은 그의 주장을 회의적으로 평가하는 것으로 알려졌다. 한편 실제 뇌의 전체가 아닌 뇌세포를 배양하는 실험은 진행된 바 있다. 오스트리아 분자생명공학연구소는 2013년 줄기세포를 이용한 일명 ‘미니 뇌’를 만드는데 성공했다. 당시 연구를 이끈 메이드라인 란체스터 박사는 “혈액공급을 늘리지 못해 두 달 만에 성장을 멈췄다. 혈액을 충분히 공급한다면 ‘미니 뇌’를 더욱 발달시킬 수 있지만 그럴 경우 윤리적인 문제에 부딪힐 수 있다”면서 “더 큰 뇌를 만들 때에는 쥐의 세포를 이용할 것”이라고 밝힌 바 있다. 　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

사람의 두뇌가 실험실에서 ‘배양’될 수 있을까? 최극 미국 오하이오대학 연구진이 태아의 뇌와 거의 동일한 두뇌를 실험실에서 배양해내는데 성공했다고 밝혀 학계의 관심이 쏠리고 있다. 국 가디언 등 해외 언론의 18일자 보도에 따르면 15주간 실험실에서 배양된 두뇌의 크기는 5주된 태아의 뇌 크기와 비슷한 작은 지우개 크기 정도이며, 완전하게 성장한 태아 뇌와 99% 유사한 유전자를 가지고 있다. 이 인공 뇌는 뇌가 가져야 할 기본적인 것들 즉, 망막과 척수, 복잡한 세포 시스템, 섬유질과 신경세포, 면역세포 등을 갖추고 있다. 연구진이 실험실에서 인공 뇌를 배양하기 위해 사용한 것은 성인의 피부세포다. 피부세포를 유도만능줄기세포(induced Pluripotent Stem cell, 특정한 유전자를 인위적으로 발현시켜 인공적으로 만들어진 만능줄기세포)로 변형한 뒤, 이를 실제 뇌가 가진 신호회로와 각기 다른 세포를 갖출 수 있도록 배양했다. 생체반응장치를 통해 영양분을 공급하며 성장을 유도했다. 연구를 이끈 르네 아난드 박사는 “실험실에서 16~20주가량 배양한다면 완전하게 성장한 태아의 뇌 수준까지 성장할 것”이라면서 “우리가 만든 인공 뇌에는 혈관과 감각세포가 없다. 아무것도 느낄 수 없고, 생각하는 것조차 불가능하다”고 설명했다. 이어 “다만 실제 뇌의 신경회로 및 면역세포와 신경세포를 갖추고 있기 때문에 뇌의 신호 전달 과정을 더욱 자세하게 연구하는데 도움이 될 수 있다. 특히 알츠하이머, 자폐증 등 뇌 질환과 관련한 연구 및 약물 실험에서 동물의 뇌가 아닌 실제 사람의 뇌와 거의 동일한 인공 뇌를 도입함으로서 빠른 결과를 볼 수 있을 것”이라고 기대했다. 르네 아난드 박사의 주장은 최근 미국 플로리다에서 열린 2015 군사보건시스템연구심포지엄에서 발표됐다. 아직 학계의 검증을 거치지 않았다는 점에서 일부 전문가들은 그의 주장을 회의적으로 평가하는 것으로 알려졌다. 한편 실제 뇌의 전체가 아닌 뇌세포를 배양하는 실험은 진행된 바 있다. 오스트리아 분자생명공학연구소는 2013년 줄기세포를 이용한 일명 ‘미니 뇌’를 만드는데 성공했다. 당시 연구를 이끈 메이드라인 란체스터 박사는 “혈액공급을 늘리지 못해 두 달 만에 성장을 멈췄다. 혈액을 충분히 공급한다면 ‘미니 뇌’를 더욱 발달시킬 수 있지만 그럴 경우 윤리적인 문제에 부딪힐 수 있다”면서 “더 큰 뇌를 만들 때에는 쥐의 세포를 이용할 것”이라고 밝힌 바 있다. 　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

대부분의 동물들은 어두운 밤이 되면 잠이 들고, 아침 해가 뜨면 눈을 떠 활동을 시작한다. 사람들도 마찬가지다. 간혹 이유 없이 밤에 잠을 이루지 못하고, 낮에 꾸벅꾸벅 조는 사람들도 있다. 이렇게 밤낮이 바뀐 사람들은 뇌 신경전달물질의 이상을 의심 해봐야 할 것 같다. 미국 노스웨스턴대 신경생물학과 라비 알라다 교수, 한태희 박사와 미 시카고·펜실베이니아·아이오와·뉴저지공대 공동연구팀은 인간의 생체시계가 뇌 속 나트륨과 칼륨 농도에 따라 좌우된다는 사실을 밝혀냈다. 공동연구팀은 이를 ‘바이시클(자전거) 메커니즘’으로 명명했다. 나트륨과 칼륨의 농도가 자전거 페달처럼 한쪽이 올라가면 다른 쪽이 내려가는 것처럼 정상적인 신체 기능이 유지되기 위해서는 자율 조절되며 균형을 이룬다는 설명이다. 이 연구는 세계적인 생물학 권위지 ‘셀’ 13일자에 실렸다. 연구팀은 야행성 동물인 생쥐와 주행성 동물인 초파리의 낮과 밤에 나타나는 신경세포 내 이온 변화를 관찰했다. 정도의 차이가 있기는 하지만 밤이 되면 칼륨 조절 통로가 활성화되고 낮이 되면 나트륨 조절 통로가 활성화되는 것을 발견했다. 알라다 교수는 “그동안 포유류와 곤충의 생체리듬 조절 메커니즘이 다를 것으로 추정됐지만 이번 연구를 통해 동물들의 생체리듬 조절 메커니즘이 모두 같다는 점이 드러났다”며 “신경세포의 신호전달체계를 조절한다면 부작용 없는 수면제나 각성제를 만들 수 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘문어’하면 떠오르는 것 중 하나는 다름 아닌 ‘파울’이다. 일명 ‘점쟁이 문어’라고도 불렸던 파울은 2008년과 2010년 월드컵 당시 승패 여부를 높은 확률로 맞추면서 유명해졌다. 당시 많은 사람들은 실제 문어에게 특별한 ‘능력’이 있는 것이 아닌지 의구심을 품었는데, 최근 해외 연구진이 이러한 문어의 게놈을 해독하는데 성공해 학계의 관심이 쏠리고 있다. 미국 시카고대학 클리프튼 랙스데일 박사 연구진은 문어가 우리의 생각보다 더 ‘똑똑하며’, 이번 게놈 해독을 통해 과거 무척추동물인 문어가 척추동물보다 더 빠르게 진화할 수 있었던 ‘비결’을 찾아낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 랙스데일 박사는 “문어는 다른 연체동물들과는 완전히 다른 면모를 가지고 있다. 뇌가 훨씬 크고 문제를 ‘똑똑하게’ 해결할 줄 아는 능력을 가지고 있다”면서 “과거 영국의 유명한 동물학자인 마틴 웰스는 ‘문어는 외계생명체’라고 말했을 정도”라고 설명했다. 연구진에 따르면 문어는 포유류가 지구상에 등장한 것보다 2억 3000만 년 전이나 이른 4억 년 전에 지구상의 바다에 처음 모습을 드러낸 뒤 진화를 시작했다. 문어는 지구상에 등장한 최초의 원시 지능 동물이며, 인간의 유전자 개수와 비슷하거나 약간 더 많은 3만 3000개의 유전자를 가지고 있다. 문어의 유전자 개수가 인간과 비교했을 때 이 같은 특징을 가질 수 있었던 까닭은 변화하는 환경에서 살아남기 위해 끊임없이 새로운 유전자를 출현시켰기 때문인 것으로 분석한다. 특히 연구진이 주목하는 유전자는 뇌에서 생성되는 세포접착 단백질의 일종인 프로토카데린이다. 프로토카데린은 신경세포를 발달시키고 뉴런과 뉴런의 상호작용을 돕는데 필수적인 요소로 알려져 있다. 문어 게놈 해독 결과 문어에게는 총 168종의 프로토카데린 유전자가 존재하며, 이는 일반 포유류보다는 2배, 무척추동물보다는 무려 10배 가까이 많은 수치다. 함께 연구를 이끈 캘리포니아대학의 다니엘 로크샤 박사는 “문어의 뇌는 식도로 둘러싸여있으며 이는 무척추동물에게서 흔히 볼 수 있는 구조이다. 그러나 특이하게도 문어는 오징어 등과 달리 촉수가 없고 8개의 팔은 독립적인 ‘생각’과 행동이 가능하다는 점”이라고 설명했다. 이어 “이번 게놈 해독을 통해 뛰어난 지능을 자랑하는 문어의 뇌가 어떤 형태로 진화할 수 있었는지를 밝혀내는데 도움이 될 것으로 기대된다”고 덧붙였다. 한편 이번 연구결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

사람들은 잠을 자는 동안에도 미세하게 눈을 깜빡인다. 단순히 꿈을 꾸는 것이라고 생각하기 쉽지만 이는 잠을 자면서도 쉬지 않는 뇌 활동과 밀접한 연관이 있다. 최근 미국 캘리포니아대학과 로스앤젤레스대학, 이스라엘 텔아비브대학 등 공동 연구진은 잠을 자는 동안 눈을 깜빡이는 증상의 원인 및 뇌 활동의 변화를 관찰하는 연구를 실시했다. 일반적으로 사람은 눈이 빠르게 움직이는 단계, 즉 REM(rapid eye movement) 단계로 접어들어야 꿈을 꾸는 것으로 알려져 있다. 꿈에서 특정한 이미지를 ‘볼 때’의 반응이 바로 급속안구운동인 것으로 추측하지만, 아직까지 이를 증명한 사례는 없었다. 연구진은 간질환자 19명을 대상으로, 잠을 자는 동안 뇌에서 어떤 변화가 나타나는지를 관찰했다. 간질 환자를 이번 실험에 참가시킨 것은 일부 환자들이 발작 증상을 완화시켜주는 뇌 임플란트를 이식받았는데, 이 임플란트의 전극을 통해 뇌 세포의 활동을 추적하고 기록하는 것이 가능하기 때문이다. 2주간 잠을 자는 동안 뇌의 활동을 살핀 결과, 뇌가 REM 수면단계에 들어선 뒤 꿈을 꾸고 있다고 판단되는 시간 내내 안구가 움직이는 증상을 확인했으며, 특히 뇌 중앙 측두엽에 있는 신경세포가 엄청난 에너지를 뿜어내는 것을 확인했다. 또 중앙 측두엽이 활발하게 활동할 때 나타나는 전극의 패턴은 우리가 잠에서 깨어있는 동안 어떤 새로운 이미지를 시각적으로 보았을 때 나타나는 패턴과 매우 유사했다. 실제 연구진은 이전 연구에서 유명 연예인이나 유명 도시의 랜드마크 등의 이미지를 보는 순간 중앙 측두엽의 활동이 일제히 활발해지는 것을 확인한 바 있다. 연구를 이끈 캘리포니아대학의 이자크 프리에 박사는 “자면서 눈을 빠르게 움직이거나 깜빡이는 현상은 뇌가 꿈에서 새로운 이미지를 받아들였을 때의 반응”이라면서 “눈을 빠르게 움직이면서 꿈에서 나타나는 이미지를 ‘순간 촬영’하기 위한 행동으로 볼 수 있다”고 설명했다. 이어 “우리가 깨어 있을 때 시각적으로 새로운 이미지를 보면 중앙 측두엽의 활동이 활성화 되는데, 꿈에서도 이와 같은 현상이 나타나는 것”이라면서 “다만 학계는 여전히 꿈을 꾸는 정확한 원인 및 ‘꿈의 실체’에 대해 완벽하게 밝혀내지 못한 상태이기 때문에 추가적인 연구가 필요하다”고 덧붙였다. 한편 이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications) 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr