국내 연구진이 산성환경에서만 커지는 나노물질을 개발해 암세포만 선택적으로 터트려 없애는 기술을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질연구단, 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 공동연구팀은 표면에 전하를 띄는 리간드가 결합된 금속 나노입자를 이용해 암세포만 선택적으로 파괴할 수 있는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’에 실렸다. 여러 형태의 암치료법이 있지만 여전히 많이 사용되는 것은 외과수술과 화학적 요법이다. 화학 항암요법은 암세포만이 아니라 정상세포도 동시에 공격하는 부작용이 있다. 연구팀은 암세포에서만 커지는 나노입자를 이용해 암세포만 공격하는 기술을 개발한 것이다. 이번에 개발한 나노입자는 세포 소기관인 리소좀 내부로 침투할 수 있도록 설계됐으며 암세포에서만 커지도록 해 세포를 죽이도록 했다.연구팀은 암세포 주변 환경이 산성이라는 점에 착안해 암세포 속 리소좀으로 흡수된 다음 리소좀을 파괴하고 세포 사멸까지 이어지도록 한 것이다. 암세포는 산성을 띠어 나노입자가 잘 뭉치는데다가 기능이 비정상이라 크게 자란 나노입자를 밖으로 배출하기 힘들어 사멸하게 된다. 연구팀은 금나노입자 표면에 각각 양전자와 음전하를 띠는 꼬리모양 물질인 리간드를 8대 2의 비율로 붙였다. 연구팀은 정상세포와 암세포를 대상으로 세포실험을 실시해 ‘암시야 현미경’으로 관찰한 결과 암세포만 선택적으로 사멸시키는 것이 확인됐다. 연구를 이끈 바르토슈 그쥐보프스키 UNIST 교수는 “이번 연구는 암세포가 고장난 정상세포라는 특성을 역으로 활용해 암세포를 죽일 수 있었다는데 의미가 있다”라며 “동물실험을 진행해 항암치료제로 가능성을 추가로 연구할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

암 진단 장비 양전자방출 단층촬영(PET-CT)은 암의 정확한 위치를 찾는 데 유용하지만 방사선 피폭량에 대한 걱정이 있다. 이 같은 문제점 해결을 위해 많은 과학자들이 노력해 왔다. 드디어 방사선 노출 없이 암 발병 위치를 찾는 의료 영상 장비를 국내 연구진이 개발했다. 조영제로 쓰이는 방사성물질 대신 인체에 무해한 산화철 입자를 주입해 암 위치를 찾는 방법이다. 산화철 입자를 주입하게 되면 표면에 코팅한 항원과 항체가 스스로 질병 발생 부위에 달라붙는다. 이때 나오는 생리학적 신호를 분석하는 원리다. 기존 방사선 기반의 장비와 달리 미세한 철 입자와 3차원 전자기장을 이용해 발병의 위치를 명확하게 찾는 것이다. 이렇듯 산화철을 이용한 의료 영상 장비 개발은 세계 세 번째다.이번 기술은 전류 소모량이 해외 제품에 비해 100분의1에 불과해 냉각장치도 필요 없다는 점이다. 그만큼 부피를 줄일 수 있다. 추가로 연구해야 할 부분이 많지만 기대감은 크다. 연구진은 암세포가 열에 약하다는 원리에 착안해 온열치료에도 이번 기술을 적용할 계획이다. 나노입자를 통해 특정 주파수를 쏘면 세포도 갑자기 뜨거워지는데 원리를 이용해 이번 기술과 접합시켜 치료까지 가능하게 하려는 연구를 할 계획이다. 또 해외 연구진과 암을 좀더 정확하게 찾는 기술개발도 함께 진행 중이다. ICT를 통해 인류가 안전하고 편안한 건강 100세 시대를 앞당기면 좋겠다. 홍효봉 한국전자통신연구원(ETRI) 책임연구원

선친과 마지막으로 함께 본 영화는 ‘백 투더 퓨처’였다. ‘부왕부왕 하다’고 소감을 얘기하시던 아버지가 떠오른다. 쓰레기를 연료로 채운 차가 하늘을 날아 관객을 향해 오다 사라지는 장면이 당시엔 상상하기도 힘들었기 때문에 더 그랬던 것 같다. 하지만 이제 바이오 연료와 하늘을 나는 자동차는 그리 놀라운 일이 아니다. 그렇다면 지금의 SF를 보면 미래가 보이지 않을까? 병에 걸리거나 전투에서 다친 사람이 누워 있으면 전신 스캔으로 아픈 부위를 찾아내고 치료하는 장면은 어떨까. 2005년 미국 국립보건원(NIH) 임상센터는 ‘이미징 프로그램’을 개설해 병원에서 자주 접하는 MRI나 양전자단층촬영(PET)과 같은 장비를 이용해 암 발생 여부까지도 진단한다. PET의 경우 에너지로 대사가 되지 않는 포도당 유사체에 양전자 방출 원자를 넣어 정상세포보다 더 많이 포도당을 흡수하는 세포를 진단하는데, 이들 세포가 암일 가능성이 있는 것이다. 치료용 방사성 동위원소를 암세포에 특이적인 항체나 펩타이드와 결합시켜 환자를 치료할 수도 있다. 소위 마법 탄환(Magic Bullet)이다. 잘린 팔이나 다리를 순식간에 재생시키는 장면 역시 “이론적으로는” 가능하다. 식약처는 2000년부터 ‘조직공학 제품’ 안전관리에 관한 연구를 시작했고 올해 제정된 첨단바이오 재생의료법으로 그 제도적 기반을 다지고 있다. 조직공학은 체내에서 자연적으로 분해되는 생분해성 고분자 화학물질을 ‘뼈대’(scaffold)로 하여 마치 집을 지을 때 거푸집을 만들고 그 안에 시멘트를 부어 구조를 완성시키듯이 원하는 세포를 입체적으로 키워 ‘조직’(tissue)을 만들어 가는 기술이다. 대표적인 예로 장기 중 재생능력이 우수한 간을 대상으로 한 연구를 들 수 있다. 사람 몸 밖 실험실에서는 세포층을 3~6개 정도까지 쌓을 수 있었으나, 영양분과 산소를 공급하는 혈관을 만들 수가 없어서 조직 혹은 장기 수준에는 이르지 못했다. 하지만 3D 프린터 기술 개발로 원하는 위치에 간세포와 혈관 형성 세포를 배치해 정교하게 배양할 수 있게 돼서 이런 한계가 이론적으로 성립하지 않는 시대가 됐다. 2020년이 코앞이다. 새해에는 세계보건기구가 주창하는 ‘단 한 명도 건강에서 소외되지 않는 세상’이 첨단 바이오와 첨단 의료기기 기술로 구현되는 원년이 되길 기대해 본다.

커피 섭취에 따른 치매 위험 여부 분석“평생 하루에 2잔 이상 커피 마시면치매 유발 ‘베타 아밀로이드’ 67% 감소” “커피 마신 양 증가할수록 치매물질 줄어”하루 2잔 이상 커피를 마신 사람의 뇌에는 치매를 유발하는 물질이 적다는 국내 연구 결과가 나와 눈길을 끌고 있다. 커피를 마신 양이 증가할수록 치매 유발 물질인 베타 아밀로이드의 침착이 줄어든다는 분석이다. 한림대학교동탄성심병원 정신건강의학과 김지욱 교수와 서울대학교 의과대학 공동연구팀은 28일 2017년 55∼90세 성인 411명을 대상으로 커피 섭취에 따른 알츠하이머병 위험 여부를 분석한 결과 이렇게 확인됐다고 밝혔다. 연구팀은 대상자를 평생 하루 2잔 미만으로 커피를 마신 그룹(269명)과 하루 2잔 이상 커피를 마신 그룹(142명)으로 나눴다. 이후 양전자단층촬영(PET)과 자기공명영상(MRI) 촬영을 통해 알츠하이머병을 유발하는 베타 아밀로이드(Aβ)가 뇌에 침착된 정도를 비교했다.그 결과 평생 하루 2잔 미만으로 커피를 마신 그룹에서는 27.1%가 ‘대뇌 병적 베타 아밀로이드 침착 소견’을 보인 반면 평생 하루 2잔 이상 커피를 마신 그룹에서는 17.6%만 대뇌 병적 베타 아밀로이드 침착 소견을 보였다. 대뇌 병적 베타 아밀로이드 침착 소견은 치매 유발 물질로 알려진 베타 아밀로이드가 알츠하이머병의 위험 신호로 볼 수 있는 기준을 넘는 경우를 말한다. 특히 나이, 평생인지활동, 흡연 및 음주 여부 등 교란 변수들을 보정한 결과 평생 하루 2잔 이상 커피를 마신 사람은 그렇지 않은 사람에 비해 대뇌 병적 아밀로이드 침착 위험도가 3분의 1 수준에 불과한 것으로 나타났다. 또 평생 마신 커피의 양이 증가할수록 베타 아밀로이드가 감소하는 것으로 나타났다. 평생 마신 커피의 양은 커피 섭취 기간에 하루에 마신 커피의 잔수를 곱해 계산했다.김 교수는 “앞선 역학 연구에서 커피를 많이 마시는 사람은 알츠하이머병 및 치매에 걸릴 위험이 65% 감소한다는 결과가 있었다”면서 “이번 연구는 (커피를 평생 하루 2잔 이상 마시면) 베타 아밀로이드 침착이 67% 정도 감소한다는 병리적 근거를 제시한 것”이라고 말했다. 이동영 서울대병원 교수는 “이번 연구는 치매 예방의 관점에서 일정량 이상의 커피 섭취가 도움이 된다는 증거가 될 수 있다”면서 “다만 후속 연구를 통해 커피 내 어떤 특정 성분이 이런 예방 효과와 관련이 있는지 규명해야 한다”고 설명했다. 강주리 기자 jurik@seoul.co.kr

5년간 4000여억 투입 AI 집적단지 조성 연구소·병원·데이터센터 등 인프라 구축 AI 특화형 창업 지원·AI 사관학교도 추진 인공지능 창업 1000개·2만여명 고용 기대광주시는 최근 기존 ‘전략산업국’ 명칭을 ‘인공지능산업국’으로 변경하는 조직개편안을 입법예고했다. 내년부터 스마트시티과 인공지능(AI) 전담팀(TF)도 ‘인공지능정책과’로 격상한다. 지난 9월 조직개편 이후 3개월 만에 또다시 ‘인공지능’ 전담부서를 신설하고 인력도 충원한다. 초연결 시대에 산업 생태계를 바꾸는 ‘이니셔티브’를 쥐겠다는 야심 찬 계획이다. 시는 이를 통해 인재를 육성하고 네트워크를 구축하는 등 광주를 인공지능 중심도시로 키우기 위해 ‘올인’하고 있다. 4차 산업혁명 시대 핵심인 인공지능 분야를 발판 삼아 제2도약을 이루겠다는 게 시의 구상이다. 광주시는 앞서 지난 1월 정부가 17개 광역자치단체를 대상으로 예비타당성 면제사업을 공모했을 때 유일한 연구개발(R&D) 사업인 ‘인공지능 중심 산업융합 집적단지 조성사업’을 신청해 선정됐다고 5일 밝혔다. 이 사업은 향후 5년 동안 4000여억원을 들여 북구 첨단 3지구에 데이터센터, R&D 시설 등 인공지능 기반 인프라를 구축하는 것이다. 연구개발은 정부의 인공지능 대학원 공모에 선정된 광주과기원(GIST)이 중점 수행한다.시는 광주과기원 인근인 첨단 3지구 일대 그린벨트 4만 6200㎡(약 1만 4000평)에 ‘AI산업융합 집적단지’를 조성한다. 2020년 착공해 5년 동안 4061억원을 투입한다. AI 집적단지 사업비는 ▲인프라 구축 운영 2697억원 ▲융합분야 R&D 634억원 ▲창업보육 프로그램 730억원 등이다. 광주의 3대 전략산업인 자동차, 에너지, 헬스케어 분야를 인공지능과 연계해 4차 산업혁명 시대를 이끌어 나간다는 복안이다. AI 주요 인프라는 기업동, 실증동, 데이터센터 등으로 구성된다. 기업동에는 기업연구소·병원 등이 입주한다. 실증동은 자동차·에너지·헬스케어 등 분야별 3개 동으로 이뤄진다. 이들 시설에는 120여개의 실증 장비와 100여종의 연구 장비가 갖춰진다.자동차 실증동에는 자율주행에 필요한 주행환경과 탑승자 데이터를 구축하고, 무선 급속 충전 인프라 실증 작업도 진행된다. 에너지 실증동에서는 에너지 관리 AI 플랫폼이 구축된다. 헬스케어 실증동에는 개인별 생체, 의료, 질환, 노약자 일상 정보에 대한 종합 데이터를 갖춘다. AI 집적단지의 핵심은 데이터센터다. 1000억원이 투입되며 슈퍼컴퓨터를 활용한 인공지능으로 특화해 구축된다. 산업융합 R&D는 세계적 수준의 인공지능 연구개발을 수행하고 주력산업의 기술 경쟁력을 높이는 역할을 담당한다. 자동차 분야는 미래 자동차 인공지능 서비스 기술 개발에 중점을 둔다. 주행환경 AI 데이터 획득을 위한 ‘버드 아이 뷰 시스템’과 탑승객 맞춤형 지원 시스템 개발 등을 담당한다. 헬스케어는 건강 상태 모니터링을 통한 고독사·자살 예방 기술을 개발한다. 이 가운데 핵심은 헬스케어 데이터 구축이다. 그러나 각종 규제 등으로 개인의 병력이나 유전 정보 등을 데이터베이스화할 수 없다. 시는 이미 구축된 유전자 정보 데이터를 기업이 활용할 수 있도록 내년에 AI 집적단지를 ‘규제자유특구’로 지정해 줄 것을 정부에 건의할 예정이다. 기업 유치가 그만큼 쉬워지기 때문이다. 예를 들면 조선대 치매국책연구단이 AI 집적단지에 입주할 경우 연구단이 지난 8년간 구축한 유전체 데이터를 활용하기 위해 관련 기업들의 입주가 줄을 이을 것으로 전망된다. 연구단은 그동안 60세 이상 지역민 1만 2000명 이상의 생체의료 빅데이터를 확보했다. 초정밀 자기공명영상(MRI) 뇌사진, 유전체 정보, 뇌 인지기능 검사, 아밀로이드 양전자단층촬영(PET) 검사 등 다양한 생체의료 정보가 망라돼 비상한 관심을 끌고 있다.창업과 인재 양성 프로그램은 인공지능 분야 예비 창업자를 지원하고 전문가를 키우는 사업이다. 시는 AI 기업 맞춤형 기술 지원, 사업화를 위한 데이터 확보 등을 통해 AI 특화형 창업과 기업을 지원한다. 인공지능 사관학교 설립도 추진된다. 시는 최근 ‘멋쟁이사자처럼’과 업무협약을 하고 1년간 100명의 실무 인력을 양성하기로 했다. 18~39세이면 누구나 지원할 수 있다. 원천기술 개발 등 고급인재 양성을 목표로 하는 대상자는 AI 대학원 등과 연계해 교육한다. 사업이 계획대로 추진되면 인공지능 창업 1000개, 고용 2만 7500명, 전문인력 양성 5150명 등이 기대된다. 시 관계자는 “산업융합 중심으로 펼쳐지는 AI 역량 집중 육성은 국가 경쟁력 강화에 필수적 요소로 작동할 것”이라며 “지역적으로는 자동차, 헬스케어 등 중심 산업의 혁신성장을 앞당길 수 있다”고 말했다. 광주 최치봉 기자 cbchoi@seoul.co.kr

발사 1년 만에 태양 2400만㎞ 앞에 근접 태양서 나오는 초속 200~900㎞ ‘태양풍’ 자기장 변화가 가속 만든단 사실 밝혀내 초속 450㎞ 미만 바람 코로나 구멍서 비롯 그리스 신화에서 크레타섬에 갇힌 천재 발명가 다이달로스는 아들 이카로스와 함께 새의 깃털을 밀랍으로 붙여 만든 날개를 달고 탈출을 시도한다. 다이달로스는 탈출 직전 이카로스에게 “태양을 똑바로 쳐다보고 날지 마라. 그러면 추락하게 될 테니까”라고 충고를 했다. 그러나 하늘을 나는 것에 신이 난 이카로스는 태양을 향해 너무 높이 날았다가 날개를 잃고 바다에 떨어져 죽었다.태양은 지구에 사는 모든 생물에게 생명의 원천이다. 과학기술이 눈부시게 발달했지만 얼마 전까지만 해도 태양은 멀리서 바라볼 수밖에 없는 천체였다. 태양 표면의 온도는 5778K(절대온도 켈빈·섭씨 약 5504도)이고 태양 대기 가장 바깥쪽인 코로나의 온도는 100만K(약 섭씨 99만 9727도)에 이르기 때문에 ‘태양 탐사는 불가능한 임무’였다. 그러나 지난해 8월 12일 미국 플로리다 케이프커내버럴 공군기지에서 인류 최초로 태양 탐사를 목적으로 만들어진 ‘파커 태양 탐사선’이 발사됐다. 파커 태양 탐사선은 1958년 태양에서 입자와 자기장의 지속적 방출이 있다는 태양풍 가설을 세운 과학자 유진 파커 박사의 이름을 딴 것으로 생존 과학자의 이름을 우주선에 명명한 것은 처음이었다. 파커 태양 탐사선은 발사 1년 만에 태양과 가장 가까운 행성인 수성까지 거리인 5800만㎞보다 더 가깝게 태양에 다가가 관찰했다. 그렇게 얻어진 데이터를 바탕으로 태양풍의 기원과 고에너지 입자물리학에 대한 통찰력을 보여 준 연구 결과들이 한꺼번에 발표됐다. 미국 프린스턴대, 항공우주국(NASA) 고다드우주비행센터, 캘리포니아공과대(칼텍), 존스홉킨스대 응용물리학연구소 등 15개 연구기관과 그리스, 영국, 프랑스 공동연구팀을 비롯한 세 개의 연구팀은 파커 탐사선이 태양에서 2400만㎞ 떨어진 곳까지 근접해 코로나를 정밀 관찰해 얻은 데이터들을 분석해 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 5일자에 세 편의 논문과 한 편의 분석논문으로 발표했다. 태양에서 불어오는 바람이라고 할 수 있는 태양풍은 양전자, 전자 같은 미립자와 고에너지 입자 등 물질을 초당 약 100만t 가까이 방출하고 있다. 태양풍의 속도는 초속 200~900㎞인데 초속 750~900㎞는 빠른 태양풍, 초속 450㎞ 이하는 느린 태양풍으로 분류된다. 태양풍은 보통 코로나를 떠나면서 속도가 빨라지고 지구 가까이 오면서 속도나 특성이 변화되는데 이전까지는 이 같은 현상에 대해 정확한 설명을 내놓지 못했었다. 저스틴 캐스퍼 미시간앤아버대 기후우주과학과 교수가 주도한 연구팀은 파커 태양 탐사선이 보내온 자료를 분석한 결과 자기장의 변화가 태양풍의 속도를 증가시킨다는 사실을 발견했으며 이런 속도의 증가는 이론적으로 예측한 것보다 더 빠르다는 것을 확인했다. 또 러셀 하워드 미해군연구소 박사가 주도한 연구팀은 초속 450㎞ 미만의 느린 태양풍에 초점을 맞춰 분석을 했는데 느린 태양풍은 태양의 적도 부근에서 발견된 코로나 구멍에서 비롯된다는 사실을 확인했다. 이번 연구를 종합한 데이비드 맥코머스 프린스턴대 우주물리학과 교수(플라스마물리학)는 “태양에 가깝게 다가가는 것 자체가 매우 위험한 모험이지만 파커 태양 탐사선은 앞으로도 5년 동안 태양에 근접하면서 지금까지 알지 못했던 태양의 구조와 태양풍에 대한 상세한 정보를 얻게 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

건강검진이나 암이 의심스러울 때 사람들은 병원에서 X선이나 컴퓨터단층촬영(CT), 자기공명영상(MRI), 양전자단층촬영(PET)을 한다. 비용도 비용이지만 CT, PET 검사는 검사 직전에 조영제라는 방사성 의약품을 삼키거나 주사를 맞아야 한다. 조영제에 대한 거부반응 뿐만 아니라 그로 인해 검사과정에서 나타날 수 있는 신체적 불쾌감 때문에 꺼리는 검사를 꺼리는 이들도 많다. 국내 연구진이 조영제 같은 방사성 물질 도움 없이도 암이나 특정 질병을 정확하게 진단해 낼 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국전자통신연구원(ETRI) 지능로봇연구실, 을지대 의대, 이화여대, 한국기초과학지원연구원 공동연구팀은 자성을 띠는 산화철 나노 입자를 이용해 암은 물론 여러 특정 질병을 찾아낼 수 있는 의료영상 장비인 ‘자성입자 영상시스템’(MPI) 개발에 성공했다고 21일 밝혔다. 이번 연구성과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’에 실릴 계획이다. 암 확진 환자의 경우는 PET 검사를 통해 암의 정확한 위치를 찾는데 도움을 받을 수 있지만 단순한 건강검진이나 진단 목적으로 PET 촬영을 할 경우 적은 양이지만 방사선 피폭 때문에 우려하는 사람들이 많다. 연구팀은 산화철이 자성을 띠는 물질이지만 인체에 무해하다는 점에 착안해 외부에서 자기장을 걸어 산화철 위치를 파악하는 MPI 기술을 개발했다. 산화철 입자에서 나오는 자기장 신호를 인체의 3차원 공간 정보와 결합하면 정확한 질병 부위를 찾을 수 있게 된다. 더군다나 산화철 입자는 인체에 무해할 뿐만 아니라 사람 몸 속에 있는 항원-항체 단백질을 산화철 입자에 코팅해 주입하면 질병 발생 부위를 손쉽게 찾을 수 있을 뿐만 아니라 장기적으로 사용이 가능해 만성질환 추적과 진단에도 도움이 된다. 더군다나 항원-항체를 바꿔주면 다양한 질병을 탐색이 가능하다. 이 때문에 MPI는 2000년대 초부터 개발이 시작됐지만 실제 생체 영상을 촬영할 수 있는 기술을 갖고 있는 곳은 전 세계적으로 필립스와 마그네틱 인사이트라는 2곳에 불과하다.연구팀은 자기장 발생장치, 중앙제어시스템, 관련 소프트웨어까지 장비에 필요한 원천기술 대부분을 독자 개발했으며 크기 역시 가로 세로 각각 170㎝, 60㎝로 소형화해 소모 전류량을 상용화된 다른 MPI 장비보다 100분의 1 수준이다. 소형화되면서 제작 가격도 20분의 1 수준으로 낮췄다. 연구팀은 이번에 개발한 MPI 기술로 생쥐를 대상으로 실험한 결과 자성 나노입자의 정확한 위치를 찾는데 성공했다. 연구진은 이번 기술을 실제 임상현장에서 사용하기까지는 7년 정도가 걸릴 것으로 보고 있다. 홍효봉 ETRI 박사는 “이번 기술은 인체에 무해한 산화철 나노입자를 이용해 각종 질병을 확인할 수 있다는 점에서 기존 영상장비들과 차별화된 것”이라며 “특히 항원-항체를 달리 함에 따라서 다양한 질병을 탐색할 수 있기 때문에 암은 물론 만성질환 등 다양한 질병을 관리하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

요즘은 스마트폰에 전화번호를 저장해놓는 것은 물론 왠만한 정보는 다 검색해 찾아볼 수 있기 때문에 예전에 비해 많은 것을 머리에 담아둬야 한다는 강박관념이 줄어들었다. 기억에 대한 부담이 줄어든 대신 기억력이 쇠퇴하는 것 같다는 느낌도 강하게 든다. 실제로 자신의 집 전화번호나 가족 전화번호를 기억하지 못하는 이들도 많다. 이 때문에 젊은 사람들도 무언가 기억이 잘 나지 않을 때 농담처럼 ‘치매오는 것 아냐’라고 말하곤 한다. 가끔 잊어버리는 것이 아니라 기억력에 스스로 이상을 느끼는 경도인지장애를 겪는 사람이 치매에 걸릴 가능성을 간단한 피검사로 확인할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 서울대 의대, 생명과학부, 고려대 화학과 공동연구팀은 경도인지장애 환자 중에서 알츠하이머로 진행되는 환자를 선별해 내는 방법을 찾았다고 30일 밝혔다. 이번 연구결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘프로그래스 인 뉴로바이올로지’ 30일자에 실렸다. 치매의 원인은 다양한데 뇌에 베타아밀로이드 단백질이 쌓이면서 뇌세포가 손상되는 알츠하이머가 치매 원인의 70% 가량을 차지하고 있다. 특히 기억력에 이상을 호소하는 인지장애 환자 중 50%가 알츠하이머로 진행되는데 뇌세포가 손상된 이후 발견하면 치료나 질병의 진행을 늦추기 어려워진다. 문제는 경도인지장애가 치매로 발전할 가능성이 있는지 확인하기 우해서는 아밀로이드PET(양전자방출단층촬영)를 사용해야 하는데 비용이 비싸 환자들에게 부담이 된다. 연구팀은 피 속에 존재하는 여러 단백질들 중 뇌 속 베타아밀로이드 단백질과 상관관계를 갖고 있는 것이 있을 것이라는 것에 착안해 단백질체학을 기반으로 뇌에 베타아밀로이드 단백질이 증가할수록 변화되는 혈액 내 단백질 후보물질을 발견했다. 효소면역 측정법을 활용해 후보 단백질 중 LGALS3BP, ACE, Periostin, CDH5 4가지 물질이 뇌 속 베타아밀로이드 축적정도를 가장 잘 알려준다는 사실을 확인했다. 이번 연구를 바탕으로 경도인지장애 환자 107명을 대상으로 혈액 측정으로 뇌 속 베타아밀로이드 단백질 축적여부를 예측하고 PET 데이터와 대조해본 결과 정확도가 83.9%로 나타났다. 묵인희 서울대 의대 교수는 “이번 연구결과가 상용화될 경우 간단한 혈액검사만으로 경도인지장애 환자의 치매 진행 여부를 예측할 수 있어 치매예방과 진행 억제에 도움을 줄 수 있을 것”이라며 “추가 연구를 통해 예측정화도를 90% 이상 높이도록 할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

나이 들어가면서 깜박깜박하는 일들이 많아지면 문득 ‘치매’를 걱정하게 된다. 치매는 서서히 기억을 잃어가면서 행동이나 언어장애가 함께 따라오기 때문에 환자 스스로는 물론 주변인들의 삶까지 힘들게 만드는 경우가 많다. 그래서 노년층이 가장 걱정하는 질환이 ‘암’과 함께 ‘치매’로 꼽히기도 한다. 문제는 치매를 예방하고 속도를 늦추기 위해서는 치매의 발병 가능성을 빠르게 진단하는 것이 무엇보다 중요하다. 국내 연구진이 침이나 땀, 피 등 소량의 체액만으로도 치매 원인의 70% 가까이 차지하는 알츠하이머를 조기에 찾아낼 수 있는 방법을 발견해 주목받고 있다. 경상대 생명과학부, 분당 서울대병원 공동연구팀은 약간의 체액만으로도 치매 발병 가능성은 물론 치매 진행 정도를 파악할 수 있는 진단키트를 개발했다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 12일자에 실렸다. 지금까지 알츠하이머 치매 여부는 인지능력검사나 양전자방출단층촬영(PET) 기술을 활용했다. 문제는 이런 방법들은 치매가 이미 진행된 뒤에나 식별이 가능하고 PET 같은 경우는 검사비용이 많이 들고 인지능력검사는 치매 진행정도를 계량화된 지표로 볼 수 없다는 것이다. 연구팀은 치매 증상이 나타나기 전에 혈액, 땀, 침 같은 환자에게 쉽게 채취할 수 있는 체액을 시료로 해 초기 잠복상태의 치매까지 판별해낼 수 있는 조기진단 키트를 만든 것이다. 이번에 개발한 진단 키트는 마이크로RNA(miRNA) 8종과 항체 13종의 생체지표를 활용하기 때문에 치매 진단 정확도는 물론 개인별 맞춤 진단이 가능하다는 장점이 있다. 연구팀은 이번에 개발한 조기진단키트 기술을 민간기업에 기술이전해 올해 말 제품화를 목표로 임상을 진행 중이다. 김명옥 경상대 생명과학부 교수는 “이번 기술은 인지능력 장애나 증상이 나타나지 않은 초기 치매까지 진단할 수 있기 때문에 조기 치매예방과 치매 치료에 도움을 줄 수 있을 것”이라며 “치매와 관련된 생체지표를 더 많이 결합시켜 혈관성 치매와 파킨슨병까지도 진단할 수 있도록 연구 중에 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

치매의 주요 발병원인인 알츠하이머는 베타아밀로이드가 뇌에 쌓이거나 타우단백질로 인해 뇌세포가 손상되면서 나타나는 퇴행성 뇌질환으로 알려져 있다. 그렇지만 정확한 원인이 밝혀지지 않아 근본적 치료법이 개발되지 않고 있다. 이 때문에 알츠하이머 치매를 완화시키기 위해서는 조기 진단하는 것이 무엇보다 중요하다. 이에 한국원자력의학원 RI융합부, 인하대병원 공동연구팀은 양전자방출단층촬영(PET)으로 학습과 기억에 관여하는 뇌 신호전달물질인 글루타메이트의 변화를 측정해 조기진단할 수 있는 방법을 찾아냈다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 신경학 분야 국제학술지 ‘노화 신경생물학’ 최신호(9일자)에 실렸다. 연구팀은 글루타메이트가 뇌 신경전달물질 중 가장 많지만 신경독소에 취약하기 때문에 베타아밀로이드 단백질이 침착되면서 발생시키는 독소가 측정함으로써 알츠하이머의 진행과 변화를 측정할 수 있다는데 착안한 것이다. 이를 위해 연구팀은 태어날 때부터 알츠하이머가 나타나 진행되도록 조작한 생쥐를 이용해 생후부터 9개월 동안 뇌 속 글루타메이트의 연속적 변화를 측정했다. 연구팀은 글루타메이트와 결합되는 방사성의약품을 주사한 뒤 PET를 실시한 결과 생후 5개월에 방사성의약품 흡수가 가장 낮고 7개월 때 가장 높아지는 것으로 확인됐다. 실제로 알츠하이머 생쥐 모델에서 기억손상과 행동이상이 7개월 때부터 나타났다. 최재용 원자력의학원 박사는 “이번 연구는 기억감퇴, 언어장애, 운동장애 같은 알츠하이머의 증상이 드러나기 전에 글루타메이트PET를 이용해 조기 진단할 수 있다는 것을 보여줬다는데 의미가 크다”라면서 “지금까지 자기공명영상(MRI) 같은 영상으로 알츠하이머를 쉽게 감별하기 어려웠지만 이번 기술을 바탕으로 알츠하이머 조기 진단과 치료 근거를 얻을 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

기대수명 증가로 인해 노령인구가 늘어나면서 치매환자도 동시에 증가하고 있다. 치매는 알츠하이머를 비롯해 혈관성, 알콜성 등 다양한 원인으로 발병하는 대표적인 퇴행성 뇌신경질환이다. 실제로 국내 만 65세 이상 치매환자는 약 75만명으로 노인 10명 중 1명은 치매로 고통을 받고 있다는 이야기이다. 문제는 치매를 유발시키는 여러 원인들이 거론되고 있지만 정확히 밝혀지지 않아 치료는 사실상 어렵고 증상의 완화나 지연시키는 수준에 머물러 있다는 점이다. 이 때문에 치매 발병 가능성을 사전에 파악하는 조기 진단기술이 매우 중요하다. 국내 연구진이 간단한 뇌파 측정만으로도 치매 발병가능성이 높은 위험군을 선별할 수 있는 기술을 개발해 전국 곳곳에 있는 치매안심센터나 1차 의료기관에서도 손쉽게 사용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 한국한의학연구원, 인체항노화표준연구원, 경남 의령군 보건센터, 세명대 공동연구팀은 밴드형으로 이마에 두르기만 하면 되는 전전두엽 뇌파측정기술로 치매 위험군을 선별해 낼 수 있는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호(18일자)에 실렸다. 현재 치매 정밀진단에는 서울신경심리검사총집(SNSB)이라는 설문조사지와 자기공명영상장치(MRI), 양전자방출단층촬영(PET), 뇌척수액(CSF) 등 방법을 사용한다. 문제는 SNSB 설문조사에만 2시간 이상의 시간이 들며 나머지 검사는 비용이 많이 든다는 점이다. 또 전국 곳곳에 있는 치매안심센터에서 활용하는 치매선별검사(MMSE)는 검사문항이 단순해 치매위험군을 쉽게 구분해내지 못하고 정기적으로 반복검사할 경우 환자가 학습효과로 인해 측정 효과가 떨어진다는 문제가 있다. 연구팀은 2017~2018년 경남 의령군에서 시행된 ‘뇌노화지도구축사업’의 일환으로 수행된 치매검진결과를 분석했다. 연구팀은 500여명의 고령자를 대상으로 밴드형태의 전전두엽 뇌파측정기기를 착용한 뒤 5분 정도 뇌파를 측정했다. 그 결과 치매 위험군을 손쉽게 찾아낼 수 있었다. 특히 이번 기술은 정밀검사에서 필요한 준비과정이 필요없을 뿐만 아니라 검사시간이 짧고 비용도 적게 들며 설문조사가 아닌 뇌파를 직접 측정하기 때문에 MMSE와 같이 학습효과로 인한 측정 효율 저하를 걱정할 필요가 없었다. 김재욱 한의학연구원 박사는 “추가 연구를 통해 뇌파 같은 생체신호를 활용해 치매 초기나 전 단계 증상까지 선별해내고 증상 변화 추이를 모니터링하는 기술을 확보할 것”이라며 “1차 의료기관이나 가정에서 치매 예방에 활용할 수 있는 기술을 개발하는 것이 최종 목표”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

똑같은 질병이라도 유전적 차이로 환자에 따라 달라지는 경우가 많다. 이 때문에 체내 특정 부위에만 집중적으로 약물을 전달해 치료할 수 있는 나노의약품이 주목받고 있다. 이 때문에 암 진단과 치료에 나노의약품이 많이 활용되고 있다. 문제는 나노의약품이 체내 면역작용으로 환부까지 도달하지 못하고 간에 축적되는 경우도 많다. 국내 연구진이 나노의약품의 치료효과를 높이기 위해 체내에서 움직임과 변화를 실시간으로 관찰할 수 있는 기술을 개발했다. 한국원자력연구원 방사선기기연구부 박정훈 박사팀은 의료용 동위원소 지르코늄-89를 이용해 나노물질의 체내 분포를 영상화해 관찰하는데 성공했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호(5월 15일자)에 실렸다. 최근에는 나노물질이 면역시스템을 극복하고 종양까지 효율적으로 도달할 수 있도록 하기 위해 적혈구에서 추출한 단백질막을 나노물질에 코팅함으로써 면역시스템을 피하도록 하고 있다. 연구팀은 실제로 이 방법이 나노치료물질이 면역시스템을 피할 수 있는지를 관찰한 것이다.지르코늄-89는 양전자방출단층촬영(PET) 검사와 같은 영상진단에 사용하는 동위원소로 반감기가 3.3일이다. 지르코늄-89와 결합된 물질은 체내 움직임을 장시간 추적관찰할 수 있다는 장점이 있다. 연구팀은 쥐에서 적혈구를 분리해 단백질막을 추출했다. 단백질막을 나노물질과 지르코늄-89를 결합시킨 물질 표면에 코팅해 면역나노물질을 만들었다. 이 물질을 생쥐에 주사한 다음 핵의학 영상장비로 관찰한 결과 단백질막을 코팅한 나노물질은 간을 통과해 종양에 축적되기 시작한 것이 관찰됐지만 단백질막을 코팅하지 않은 나노물질은 간, 비장 등에 축적돼 암세포까지 도달하지 못한다는 사실이 확인됐다. 박정훈 박사는 “지금까지는 나노의약품의 환부 도달 과정을 관찰하기 어려웠지만 이번 연구는 반감기가 긴 지르코늄-89으로 나노물질의 면역력을 실시간으로 확인할 수 있게 됐다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

금이나 우라늄 등 중원소들이 우주에서 어떻게 생성되었는가를 밝힌 새 연구결과가 발표되었다. 새 연구에 따르면, 우주에 존재하는 대부분의 중원소들은 급속도로 회전하는 별들이 붕괴되면서 생성된 것이다. 자연에 존재하는 원소의 종류는 약 90여 가지인데, 그중에서 가장 가벼운 세 가지 원소인 수소, 헬륨, 리튬은 빅뱅 직후 1 분 남짓 흐른 우주의 초기 단계에서 나타났다. 원소 주기율표에서 원자번호 26번인 철(Fe)까지 이르는 원소들은 대부분 나중에 별들의 중심부에서 핵융합으로 만들어졌다. 그러나 주기율표에서 철보다 무거운 금과 우라늄과 같이 중원소가 생성되는 방식은 오랫동안 풀리지 않은 수수께끼였다. 이전의 연구가 제안한 핵심 단서로, 원자핵은 종종 빠른 속도로 충돌하는 중성자를 흡수하는데, 이 현상은 ‘r-프로세스’로 알려져 있다. “우리가 주기율표 탄생 150주년을 축하하는 올해까지도 우주의 중원소가 어떻게 생성되는지에 관해서 잘 모른다는 사실이 무척이 흥미로운 주제라는 생각이 들었다”고 캐나다 워털루 소재의 이론물리학 연구소의 대니얼 시겔 대표저자가 8일(현지시간)스페이스닷컴과의 인터뷰에서 말했다. 그러한 중원소에는 휴대용 전자제품에 쓰이는 금과 백금, 희토류 원소가 포함되어 있다. 2017년 LIGO(레이저 간섭계 중력파 관측소)와 Virgo 중력파 관측소를 통해 탐지된 중력파의 발견으로 인해 천문학자들은 중성자 별끼리의 충돌을 감지했다. 중성자 별은 초신성으로 알려진 대폭발로 죽어버린 별의 중성자들이 고밀도로 압축되어 만들어진 별로, 일종의 거대 항성의 시체라 할 수 있다. 중력파 발견은 연구자들로 하여금 대부분의 r-프로세스 원소가 중성자 별의 충돌-합병 때 벼려진 것이라는 결론에 도달했다. 천체의 거대한 충돌시 일어나는 극도의 고압-고온 환경이 중성자들을 핵자 속에 박아넣음으로서 중원소들을 생성하게 되었다는 것이다. 이러한 과정은 순식간에 일어나기 때문에 중원소들이 대량으로 생성되지는 않는다. 이것이 우주에 중원소들이 수소나 헬륨, 철보다 귀한 이유이자, 금이 쇠보다 비싼 이유이기도 하다. 2017년에 발견된 중성자 별 충돌은 블랙홀을 낳았다. 이전의 연구는 r-프로세스 원소의 대부분은 별들의 충돌 때 형성되는 블랙홀 주변의 강착원반에서 생성되는 것이라고 제안했다. “우리는 똑같은 물리학이 완전히 다른 천체 물리학 시스템에서도 발견될 수 있다는 것을 바로 깨달았다”고 시겔 교수는 밝혔다. 연구진은 붕괴되는 별 주위에 형성될 것으로 예상되는 강착원반에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 개발하여, 빠르게 회전하는 거대 항성이 종말을 맞으면서 초신성과 블랙홀로 진행해가는 과정을 추적했다. ​ 시겔 교수는 “우리는 이 강착원반에서 새로 태어난 블랙홀 주변에 많은 물질이 순환하는 것을 발견했다”면서 “전자, 양전자, 중성미자와 같은 입자들은 강착원반의 가장 안쪽 고밀도 영역에서 양성자를 중성자로 변환시키는 방식으로 상호작용하여 금이나 백금 같은 중원소를 생성한다”고 설명한다. 이어 “이번 연구에서 발견한 사실은 우리은하에서 무거운 원소 함량의 80% 이상을 거대 항성의 붕괴가 생산해야 한다는 것”이라면서 “거의 20%는 중성자 별 합병에서 나온 것”이라고 덧붙였다. 앞으로 강력하게 자화된 별이 초신성 폭발을 일으킬 때 만들어지는 다른 종류의 강착원반에서 원소가 어떻게 벼려지는지 연구할 예정이라고 밝히는 시겔 교수는 “우리는 또한 은하의 형성과 화학적 진화에 대한 우리의 연구결과가 우주론적으로 어떤 의미를 갖는지 탐구할 것”이라고 밝혔다. 이번 연구결과는 온라인판 ‘네이처’ 지 5월 8일자에 발표됐다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

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

성기능 개선치료제로 잘 알려진 ‘비아그라’는 심혈관질환 치료제를 개발하던 중 발견된 일종의 부작용 때문에 탄생한 약이다. 신약개발 과정에서는 이렇듯 원래 개발목적과는 전혀 다른 약물이 개발되는 경우가 잦다. 국내 연구진이 고지혈증 치료제가 암치료에도 도움을 준다는 사실을 밝혀내 주목받고 있다. 한국원자력의학원 김진수 박사팀은 고지혈증 치료제를 항암제와 병행 사용할 경우 항암치료 중 나타나는 대표적인 부작용 중 하나인 인지기능 저하를 막을 수 있을 뿐만 아니라 암 치료효과도 높일 수 있다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘임상의학’ 11일자에 실렸다. 고지혈증 치료제는 나쁜 콜레스테롤이라고 불리는 체내 LDL 수치를 낮춰주는 역할을 한다. LDL을 낮춰 심혈관계 질환을 예방하는 효과도 입증됐다. 이번 연구는 콜레스테롤 축적이 직접적 원인이 되는 심혈관계 질환 이외의 질병에도 도움이 된다는 사실을 밝혀낸 것이다. 연구팀은 암을 유발시킨 생쥐에게 암 표적치료제인 ‘트라스투주맙’과 고지혈증 치료제인 ‘아토르바스타틴’을 투약한 뒤에 양전자방출단층촬영(PET-CT)과 자기공명영상(MRI)를 촬영해 뇌 전두엽의 포도당 대사와 암 조직 변화를 관찰했다. 그 결과 트라스투주맙만 투여했을 때보다 아토르바스타틴을 동시에 투여한 생쥐의 뇌 포도당 대사와 부피가 정상수준을 유지하는 것으로 나타났다. 실제 쥐의 기억력 측정 행동실험에서도 암 표적치료제와 고지혈증 치료제를 동시에 투여했을 때 일반 생쥐와 똑같은 수준의 기억력을 유지하는 것으로 나타났다. 이와 함께 아토르바스타틴을 표적치료제와 함께 투여했을 때 항암제가 암 조직에 더 깊숙이 침투해 항암제만 썼을 때보다 종양크기가 36% 정도 더 줄어드는 효과가 나타난 것을 연구진은 발견했다. 김진수 박사는 “이번 연구결과는 항암제와 함께 고지혈증 치료제를 병용할 경우 암 치료효과와 함께 부작용을 줄일 수 있다는 사실을 밝혀낸 것”이라며 “현재 원자력의학원에서 연구 중인 알파입자 표지 방사성의약품을 함께 이용한다면 난치성 암을 훨씬 더 효과적으로 치료할 수 있게 될 것으로 기대된다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

치매에 대한 공포는 노년층 뿐만 아니라 곧 노인이 되는 중년층들에게도 있다. 알츠하이머나 치매 현상과는 관계없지만 청년층에서도 디지털 기기의 과도한 사용으로 인한 ‘디지털 치매’ 현상이 나타나고 있어 청년층들에게도 ‘기억을 잃는다는 것’에 대한 공포를 느끼고 있다. 그래서 간혹 물건을 놓고 오거나 약속을 깜박할 경우 ‘혹시 치매가 아닐까’라고 덜컥 걱정을 하는 경우도 많다. 국내 연구진이 피 한 방울만으로도 치매 여부와 진행 상황을 판단할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 서울대 의대 묵인희, 이동영 교수 공동연구팀은 베타아밀로이드와 함께 알츠하이머 유발물질로 주목받고 있는 타우 단백질의 뇌 축적 정도를 혈액검사만으로 예측할 수 있는 방법을 개발하고 뇌과학분야 국제학술지 ‘브레인’ 21일자 표지논문으로 발표했다. 알츠하이머는 치매 원인의 50~70%를 차지하고 있으며 뇌세포 손상이 진행된 이후 발견되면 근본적인 치료가 어렵기 때문에 조기 진단이 무엇보다 중요하다. 많은 경우 양전자 단층촬영(PET) 기술을 활용해 뇌에 알츠하이머 원인 단백질 축적 여부를 확인하는 조기진단을 하고 있지만 워낙 고가여서 환자들의 부담이 큰 상황이다. 연구팀은 혈중에 존재하는 타우 단백질 농도가 뇌 속 타우 단백질 축적과 밀접한 관계가 있을 것으로 보고 실험을 실시했다. 연구팀은 인지기능이 정상인 52명, 경도 인지장애를 앓고 있는 9명, 알츠하이머 치매 15명 총 76명을 대상으로 했다. 분석 결과 혈중 타우 단백질과 지금까지 알츠하이머의 또 다른 원인으로 잘 알려진 베타아밀로이드 비율이 밀접한 관계가 있을 뿐만 아니라 뇌의 타우 단백질 양과 해부학적 차원에서 알츠하이머 진행과정과 상관관계가 있음을 연구진은 밝혀냈다. 또 뇌 속 타우단백질 축적 유무에 따라 혈중 타우단백질 양도 매우 유의미함을 밝혀냈다. 실제로 혈중 타우 단백질 농도에 따라 민감도 80% 수준에서 뇌의 타우 축적을 91% 가량 예측하는데도 성공했다.묵인희 교수는 “이번 연구결과를 실용화하면 치매의 진행정도를 보다 정확히 예측할 수 있기 때문에 치매 예방, 진행억제에 기여할 것”이라며 “추가 연구를 통해 치매와 관련된 추가적 지표를 발굴하고 베타아밀로이드 예측기술을 함께 사용할 수 있도록 해 치매 예측의 정확도를 더욱 높일 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연구진 “스타틴의 긍정적 효과가 더 크다는 사실 간과해선 안돼” 강조 질병관리본부에서 집계하는 국민건강영양조사 결과를 보면 혈액 내 지방성분이 높은 고지혈증이나 고콜레스테롤혈증 유병률이 계속 높아지는 것으로 조사되고 있다. 실제로 2005년 8%에서 2017년 21.5%로 3배 가까이 늘어났다. 육류 위주의 식습관과 운동 부족이 혈관 내에 나쁜 콜레스테롤을 쌓이도록 하는 것이다. 고콜레스테롤혈증은 고지혈증 중 나쁜 콜레스테롤과 중성지방이 특히 혈액 내에 많이 분포해 있는 질병으로 고콜레스테롤혈증 진단을 받게 되면 식이요법, 운동요법과 함께 약물치료를 받는 경우가 많다. 이 때 전 세계적으로 가장 많이 처방되는 약물은 스타틴 계열로 혈중 콜레스테롤 수치를 낮춰 심장마비 위험을 줄이는 것으로 알려져 있다. 그런데 스타틴 계열 약물이 체중감소에 도움을 주는 갈색지방 조직을 감소시킨다는 연구결과가 발표됐다. 스위스 취리히연방공과대(ETH), 취리히대학병원, 바젤대학병원, 슬로바키아 코메니우스대, 슬로바키아 과학아카데미 생의학연구센터, 프랑스 코티다쥐르대, 스웨덴 카롤린스카 연구소, 예테보리대 의대 공동연구팀은 스타틴 계열의 약물이 갈색 지방조직을 감소시키고 생성을 저해한다는 사실을 규명하고 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 메타볼리즘’ 최신호에 발표했다고 4일 밝혔다. 체지방에는 흰색 지방 뿐만 아니라 갈색 지방이 있는데 갈색지방은 당분과 지질을 열로 전환시켜 에너지를 소비시킨다. 이 때문에 갈색 지방은 ‘살을 빼주는 착한 지방’으로 알려져 있기도 하다. 갈색 지방조직이 많은 사람은 겨울에 체온조절이 좀 더 쉽게 되고 과체중이나 당뇨에 걸릴 가능성도 낮은 것으로 알려져 있다.연구팀은 세포 배양실험을 통해 ‘피로인산 게라닐게라닐’이라는 대사물질이 나쁜 백색 지방세포를 좋은 갈색지방으로 전환시킨다는 사실을 확인했다. 연구팀은 스타틴이 갈색 지방조직에 어떤 영향을 미치는지 동물실험과 환자 관찰을 동시에 실시했다. 연구팀은 취리히대학병원과 바젤대학병원 환자 8500명을 대상으로 양전자방출단층촬영(PET)을 실시해 갈색 지방조직 분포를 살펴보는 동시에 스타틴 복용여부를 비교분석했다. 그 결과 스타틴을 복용하지 않는 사람들은 6% 정도가 갈색 지방조직을 갖고 있어지만 스타틴 복용자들은 1% 정도만 갈색 지방조직을 갖고 있는 것으로 확인됐다. 연구진은 별도로 16명의 환자를 대상으로 임상시험을 실시해 스타틴이 갈색 지방조직의 활동과 생성을 억제시킨다는 것을 확인했으며 이는 생쥐를 이용한 동물실험과 동일한 것으로 나타났다. 그러나 연구팀은 이번 연구를 통해 스타틴의 부정적 영향을 확인했지만 스타틴 효능을 무시해서는 안된다고 강조했다. 연구를 주도한 크리스티앙 볼프럼 ETH 교수는 “갈색 지방조직이 적을 경우 당뇨 발병 위험이 높아질 수 있지만 스타틴이 혈중 콜레스테롤 수치를 낮춰 심혈관 질환으로 인한 돌연사를 예방하고 있다는 점은 간과해서는 안된다”며 “스타틴이 전 세계 수 백만명의 생명을 구하고 있으며 그렇기 위해 처방되고 있는 만큼 이번 연구는 스타틴의 부정적 영향을 밝혀내 어떤 환자가 그런 영향을 받는지 사전에 파악함으로써 개인 맞춤형 치료법을 찾기 위한 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

요즘 TV를 틀거나 컴퓨터를 켜면 각종 동영상 사이트에는 소위 ‘먹방’(먹는 방송)이 넘쳐나고 있다. 출연자들이 맛있게 음식을 먹는 모습을 보다보면 나도 모르게 ‘꿀꺽’하고 침을 삼키게 된다. 사실 맛있는 음식을 먹으면 기분이 좋아지는 것이 사실이다. 독일과 미국 의학자와 생물학자들이 맛있는 식사가 기분을 좋게 만드는 메커니즘을 밝혀내 주목받고 있다. 독일 막스플랑크 대사연구소, 쾰른대 의대, 미국 예일대 의대, 심리학과, 현대영양및생리학연구센터, 마운트시나이 아이칸의대 공동연구팀은 기분을 좋게 만드는 도파민이라는 호르몬은 음식을 먹을 때 두 번 방출된다는 사실을 확인하고 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 메타볼리즘’ 28일자에 발표했다. 연구팀은 12명의 건강한 성인남녀를 대상으로 양전자방출단층촬영(PET)을 실시했다. 연구팀은 실험대상자들을 PET 장치에 누인 뒤 맛있는 밀크쉐이크나 맛 없는 음료를 마시도록 한 뒤 뇌의 움직임을 살펴봤다. 그 결과 음식을 섭취할 때 뇌에서 도파민이 두 번 방출되는데 첫 번째는 입 안으로 음식이 들어가서 맛을 느낄 때와 두 번째는 음식이 위장에 도착했을 때이다. 첫 번째 도파민이 분비되는 곳은 보상과 감각 인식과 관련된 뇌 부위였지만 두 번째 도파민이 분비되는 부분은 좀 더 높은 인지기능과 관련된 영역에서였다. 지금까지 위장에 음식이 도달했을 때 도파민이 분비되는 것은 생쥐실험에서는 확인됐지만 인간에게서 확인된 것은 이번이 처음이다. 그렇지만 맛있는 음식과 맛없는 음식을 먹었을 때 도파민의 분비량과 뇌 부위는 다른 것으로 조사됐다. 맛있는 음식을 먹었을 때는 입 안에 들어갔을 때 도파민 분비가 활발했고 맛없는 음식을 먹었을 때는 위에 도착했을 때 도파민 분비가 활발한 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 음식을 먹을 때 사람마다 일정한 도파민 분비량이 있기 때문에 충분한 도파민이 방출될 때까지 계속 먹게 되는 것이라고 설명했다. 맛없는 음식을 먹게 되면 충분히 먹었다고 하더라도 도파민 분비량이 적정 수준에 도달하지 못했기 때문에 식사 뒤 간식이나 다른 먹거리를 찾게 되는 것이라는 말이다. 헤이코 벡스 독일 막스플랑크 대사연구소 교수는 “이번 연구결과는 사람들이 과식을 하는 이유를 알게 해줄 뿐만 아니라 이를 활용하면 과식을 줄이고 몸에 부담을 주지 않고 식이조절을 할 수 있는 방법을 찾을 수 있게 될 것”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

치매를 일으키는 가장 흔한 신경퇴행성 뇌질환 알츠하이머병을 조기진단하는 뇌스캔 기술을 미국 과학자들이 개발해냈다. 미국핵의학회 공식학술지 ‘핵의학저널’(Journal of Nuclear Medicine) 12월호에 실린 연구논문에 따르면, 존스홉킨스의대 연구진이 개발한 이 기술은 PET(양전자방출촬영) 기술로, 이른바 ‘추적자’(tracer)로 불리는 방사성 진단약을 뇌에 주입하면 알츠하이머병의 원인 중 하나인 타우 단백질과 결합해 조기진단이 가능하다. 특히 이번 진단약은 기존 진단약보다 타우 단백질에만 결합해 잠재적 타우 단백질의 정량화를 더욱 명확하게 해준다고 연구진은 설명했다. 따라서 이번 기술은 알츠하이머병을 조기진단해 진행을 늦추고 더 나아가 치료하는 길을 연 것이라고 볼 수 있다. 물론 알츠하이머병은 타우 단백질 외에도 아밀로이드 베타로 불리는 단백질도 관계가 있다. 이런 단백질이 뇌에 축적되면 뉴런(신경세포)에 산소 공급을 막아 사멸하게 함으로써 기억 손실과 혼란을 일으키는 것이다. 결국 알츠하이머병 환자는 인지기능과 행동기능, 그리고 신체기능의 능력이 떨어지는 경험을 하게 된다. 이에 대해 이번 연구에 주저자로 참여한 존스홉킨스의대 방사선학자 딘 웡 박사는 “알츠하이머병을 연구할 때 가장 크게 문제가 되는 점 중 하나가 바로 이런 단백질이 실시간으로 늘어나는 것을 지켜볼 수 없었다는 것”이라고 설명했다. 연구진은 이전 연구에서 잠재적 방사성 진단약 약 550개를 시험한 뒤 3개로 축소할 수 있었다. 그리고 이번 연구에서 이들은 알츠하이머병 환자 12명을 비롯해 젊은 대조군(만 25~38세) 7명과 나이 든 대조군(만 50세 이상) 5명을 대상으로 방사성 진단약의 성능을 조사했다. 연구진은 첫 번째 실험에서 각 참가자를 대상으로 진단약 후보 3개 중 2개를 임의로 주입하고 나서 PET 스캔을 통해 성능을 평가했다. 이를 통해 18F-RO-948로 명명된 진단약 후보의 성능이 가장 뛰어나다는 것을 확인할 수 있었다. 두 번째 실험에서는 이 최적의 진단약 성능을 더욱 자세히 확인하기 위해 알츠하이머병 환자 11명과 대조군 10명을 대상으로 16개월 뒤 추가 PET 스캔을 시행했다. 그리고 이를 통해 이 진단약 후보가 현재 쓰이고 있는 18F-AV1451보다 다른 조직에 무분별하게 달라붙지 않아 정량화할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 이는 이번 진단약이 뇌에 얼마나 많은 타우 단백질이 쌓이는지를 더 잘 이해할 수 있게 해주는 것이다. 이에 대해 웡 박사는 “이제 우리는 신경과학자들이 알츠하이머병을 조기에 진단하고 앞으로 치료 방법을 개발하는 데 도움이 되는 뇌 속 타우 단백질을 영상화하는 데 적어도 두 가지 방법을 알게 된 것”이라고 말했다. 사진=존스홉킨스 의대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

만약 당신이 현실에서 만나기 힘든 큰 숫자를 좋아하는 팬이라면, 미국 클렘슨 대학의 천체 물리학자 마르코 아젤로가 뽑아낸 4 x 10^84을 추천하고 싶다. 이는 동양권 숫자의 가장 큰 단위인 무량대수(無量大數/10^68)보다도 10^16배나 큰 숫자다. 대체 어디서 나온 숫자일까? 그것은 우주의 역사를 통해 모든 별에서 성공적으로 탈출한 총 광자(빛알)의 숫자다. 물론 관측 불가능한 우주의 광자 등을 고려하면 그 숫자는 더욱 커질 것이 분명하다. 참고로, 우주에 존재하는 원자의 총수에 대한 최근의 추정치는 4x10^79개이며, 우리 몸의 원자 수는 10^28개다. 우주배경복사에 대한 정의는 별을 둘러싼 먼지와 충돌하지 않고 우주 공간으로 탈출한 근적외선, 가시광선, 자외선의 일부분이라 할 수 있니다. 아젤로는 우주 전문 사이트 스페이스닷컴과의 인터뷰에서 “그것은 기본적으로 별빛이 어느 물체엔가 도달한 것이며, 우주로 방출된 모든 빛은 기본적으로 우주배경복사가 된다”라고 밝혔다. 그러나 은하 외부의 배경 빛은 우주를 가로질러 얇게 퍼져 있을 뿐 아니라, 지구에 가까운 밝은 광원에 의해 가려지기 때문에 측정하기가 어렵다. 따라서 아젤로와 공동 저자들은 밝기가 급변하는 활동은하핵인 블레이자(blazar)를 활용하여 배경 별빛을 ​​분석했다. 그 중핵에 초대 질량 블랙홀이 숨어 있는 이 은하계는 거대한 고에너지 물질 제트를 내뿜는다. 이들 블레이자와 고에너지 감마선에 관한 데이터는 NASA의 페르미 감마선 망원경을 통해 얻을 수 있다. 이 연구는 블레이자의 기묘한 특성에 의존한다. 그들이 생산하는 가장 높은 에너지의 빛 중 일부는 인간이 볼 수 있는 광자처럼 낮은 에너지의 빛 입자와 부딪친다. 그 충돌은 한 쌍의 광자를 전자와 양전자로 바꾸는데, 이는 블레이자가 방출한 고에너지 광자가 본질적으로 사라지는 것을 의미한다. 블레이자 광자와 우주배경복사 광자 간의 상호작용은 특정 에너지 수준에서만 시작된다. 즉, 과학자들은 낮은 에너지 수준에서 생성된 빛에서 높은 에너지 수준에서 생성되는 광자까지 추정할 수 있음을 의미한다. 그들은 충돌 때 사라진 차이의 값을 계산할 수 있는 한편, 은하계의 배경복사를 쉽게 측정할 수 있다. 지구와 각기 다른 거리에 있는 블레이자 739개를 연구함으로써 연구팀은 시간이 지남에 따라 배경복사의 변화를 정확히 잡아낼 수 있었다. “우주를 통해 별빛이 어떻게 변하는지를 측정함으로써, 이를 실제로 별 형성에 대응하게 할 수 있다”고 아젤로는 설명하면서 “우리는 이것이 우주 역사에서 어떻게 바뀌었는지 정확하게 추적한다”고 밝혔다. 연구팀은 “이제 새로운 과제는 이것을 이용해 우주의 별 형성 역사를 정확히 규명해내는 것”이라고 말한다. 그것은 과학자들이 오랫동안 다뤄왔던 문제이지만, 지금까지는 초기 가설에 의지해 간접적인 방법을 취해왔는데, 이는 결코 이상적이지 않았다. 초기 질량 함수는 순전히 추정치에 지나지 않으며, 따라서 거기서 도출되는 결론은 불확실할 수밖에 없었다는 것이다. 새로운 연구에 의해 과학자들은 별 형성 이론을 전개함에 있어 초기의 가설이나 추정에서 벗어나 정확한 데이터를 이용하는 올바른 방향으로 나아갈 것으로 기대되고 있다. 그렇다면 빅뱅 이후 별이 가장 활발하게 태어났을 시간은 언제쯤일까? 새 연구는 대략 100억 년 전이라고 말하며, 그 증거는 별빛에 담겨 있다고 주장한다. 이 연구는 11월 29일자 ‘사이언스’ 지에 게재되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com