20세기 초중반 항생물질이 발견돼 항생제로 활용되면서 인류는 많은 세균성 질병을 정복할 수 있었다. 그렇지만 항생제의 지나친 남용으로 치료불가능한 변종 박테리아, 일명 슈퍼박테리아가 등장하고 있는 상황이다. 많은 연구자들은 슈퍼박테리아로 인해 발생하는 질병을 막을 수 있는 또다른 항생제를 찾고 있다. 이 같은 상황에서 미국과 캐나다 과학자들이 인공지능(AI)를 활용해 치료 불가능한 변종 박테리아를 포함한 광범위한 박테리아에 대응할 수 있는 항생물질을 발견해 주목받고 있다. 미국 매사추세츠공과대(MIT) 의공학연구소, 컴퓨터과학·인공지능 연구실, 보건 인공지능클리닉, 하버드-MIT 브로드 연구소, 하버드대 유전학과, 캐나다 맥매스터대 감염병연구소 공동연구팀은 인공지능의 기계학습을 통해 결핵은 물론 치료불가능한 것으로 알려진 다양한 변종 박테리아에 대항할 수 있는 새로운 유형의 항생제 ‘할리신’(halicin)을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 20일자에 실렸다. 이번에 개발된 할리신은 항생제 개발 과정에 인공지능을 일부 활용한 것이 아니라 사람이 전혀 개입하지 않은 상태에서 분자 빅데이터만을 활용해 인공지능만으로 완전히 새로운 종류의 항생물질을 찾아냈다는데 과학자들은 주목하고 있다. 최근들어 항생제에 대한 내성균이 점점 늘어나고 있어 항생제 내성균을 잡는 슈퍼 항생제가 개발되지 않을 경우 2050년까지 내성균 감염으로 전 세계적으로 연간 1000만명 이상의 사망자가 발생할 것이라고 연구자들은 추측하고 있다. 이 때문에 많은 과학자들이 신개념 항생제 개발에 나서고 있다. 연구팀은 우선 분자와 원자의 특성과 기능을 인공지능에 학습시켰다. 그 다음 기존 항균물질 라이브러리에 포함된 300여개의 항균물질, 동식물, 미생물에서 확인된 800여 종의 자연물질을 포함한 2335개의 항균능력을 가진 분자가 대장균 성장을 억제할 수 있는 물질을 찾아내도록 신경망을 훈련시켰다. 연구팀은 이렇게 훈련된 인공지능을 다시 브로드연구소가 보유한 ‘약물용도 재지정 허브’ 데이터에 적용해 대장균 억제에 효과적이며 기존 항생제와는 다른 분자구조를 가진 물질만 찾도록 했다. 그 결과 약 100개의 새로운 슈퍼항생제 후보를 거르는데 성공했다. 그 중에서 가장 효과적으로 보이는 것은 당뇨치료제에 포함된 분자구조를 가진 물질로 연구팀은 영화 ‘2001 스페이스 오디세이’에 등장하는 인공지능 컴퓨터 ‘할’의 이름을 따 할리신이라고 명명했다. 연구팀은 이 물질을 이용해 생쥐실험을 한 결과 ‘클로스트리디오이데스 디시필’과 ‘아시네토박터 바우마니’에 대해 효과를 보이는 것을 확인했다. 클로스트리디오이데스 디피실은 대장 속에 사는 대표적인 병원성 미생물로 독소를 만들어 장을 심하게 망가뜨려 처음에는 설사증상으로 시작해 심할 경우는 사망에 이르게까지 하는 것으로 알려져 있지만 현재 나와있는 항생제로는 효과가 없는 것으로 알려져 있다. 또 아시네토박터 바우마니는 대표적인 슈퍼박테리아로 역시 현재 나와있는 항생제로는 잡을 수 없는 것으로 알려져 있다. 연구팀에 따르면 할리신은 세포막을 가로질러 이동하는 양성자의 흐름을 차단함으로써 박테리아의 항생제 내성을 차단할 수 있을 뿐만 아니라 동물실험에서 독성도 거의 나타나지 않은 것으로 확인됐다. 연구팀은 사람에 대한 임상시험이 필요하겠지만 할리신 이외에도 항생제 내성균에 대항할 수 있는 여러 종류의 항생물질을 발견할 수 있을 것으로 보고 있다. 제임스 콜린스 MIT 의공학과 교수는 “이번 연구는 잠재적 약물의 특성을 발견하고 약효를 예측하는데 인공지능이 효과적으로 활용될 수 있음을 보여주고 있다”라며 “할리신을 찾아낸 것처럼 AI를 활용해 암이나 퇴행성 신경질환 치료제도 개발할 수 있을 것”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

정크푸드를 단 일주일 섭취하는 것만으로도 기억력이 떨어진다는 연구결과가 나왔다. 호주 매쿼리대학 연구진은 20~23세 남녀 대학생 110명을 두 그룹으로 나눈 뒤 이중 절반에게는 무작위로 고른 고지방 또는 고당도, 고염도 음식을 먹게 했다. 이 그룹이 먹은 음식에는 와플이나 콜라, 단맛이 강한 토스트 등이 포함돼 있으며, 해당 식단을 일주일간 유지했다. 또 다른 그룹에게는 평상시와 동일한 식단을 유지하게 한 뒤, 실험 전후 이들의 기억력을 테스트했다. 그 결과 일주일 동안 ‘서양식’으로 대표되는 달고 짜며 지방이 많은 음식을 먹은 그룹의 기억력이 실험 시작 전에 비해 떨어진 것을 확인했다. 뿐만 아니라 실험이 시작되기 이전보다 과자나 초콜릿 등 자극적인 간식에 대한 욕구도 훨씬 높아졌다. 모든 실험참가자는 실험 시작 전 비만이 아닌 표준 몸무게를 유지하는 건강한 사람들이었는데, 일주일 동안 정크푸드를 마음껏 먹었다는 이유만으로 기억력이 나빠지고 간식에 중독되는 공통점이 생긴 것. 과거 동물을 대상으로 한 연구에 따르면 정크푸드가 기억 및 식욕조절과 관련한 뇌 영역인 해마를 손상시킨다는 사실이 입증된 바 있다. 정확한 원인은 분석되지 않았으나, 전문가들은 일반적으로 해마의 기능이 떨어지면서 달고 짠 정크푸드에 대한 욕구가 더욱 높아지고 이것이 기억력 손상으로 이어진다고 예측했다. 이번 연구를 이끈 매쿼리대학 연구진은 “서양식 식단으로 불리는 음식들을 일주일 간 먹은 뒤, 배가 부른 상태에서도 간식이나 초콜릿에 대한 욕구가 매우 높아지는 것을 확인했다”면서 “이는 달고 짠 정크푸드를 거부하거나 참는 것이 더욱 어려워 진다는 의미이며, 이러한 과정이 해마에 더욱 악영향을 끼쳐 나쁜 습관이 반복될 수 있다”고 설명했다. 이어 “달거나 짜고 지방이 많은 가공식품이나 정크푸드가 식용게 영향을 미치는 미묘한 인지 장애로 이어질 수 있으며, 평상시 건강한 젊은 사람에게도 과식을 유발하는데 영향을 미칠 수 있으므로 주의가 필요하다고 강조했다. 자세한 연구결과는 영국 왕립 오픈 사이언스 학회지 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

네덜란드 과학자들이 지구와 충돌 가능성이 있는 소행성 11개를 발견했다고 공식 발표했다. 레이던대학 연구진의 최근 연구결과에 따르면 이번에 발견된 소행성 11개는 대부분 지름이 100m가 넘으며 달과 지구 사이의 거(약 38만 3000㎞)보다 10배 가까운 3만 8300㎞ 떨어진 우주 상공을 지날 가능성이 높다. 지름이 100m가 넘는 소행성들은 대형 소행성에 주로 속하며, 그 파괴력은 상상을 초월한다. 1908년 당시 러시아 시베리아에 떨어진 소행성으로 TNT 500만t에 달하는 엄청난 위력의 폭발이 발생했는데, 당시 소행성의 크기(지름)는 50~80m 정도였다. 거대한 소행성들이 수 십 년 내 충돌할 가능성은 매우 낮지만, 이를 발견한 전문가들은 오랜 시간 동안 소행성이 궤도를 따라 움직이다 보면 2131~2923년 정도에 지구와 충돌할 가능성이 있다고 보고 있다. 연구진은 이번 소행성 발견을 위해 우선 레이던대학이 자체 개발한 슈퍼컴퓨터에 태양 및 태양계 행성의 미례 궤도 1만 년 치의 정보를 입력했다. 이후 지구 표면에 떨어지는 소행성의 궤도를 역추적하며 데이터를 구축했다. 지구에 떨어질 가능성이 있는 소행성을 찾는 이번 연구에는 위험천체식별자(Hazard Object Identifier, HOI)로 불리는 인공신경망도 활용됐다. 연구진은 HOI가 우주 암석이나 소행성 2000여 개의 데이터를 보유하고 있는 미국항공우주국(NASA)의 자료와 비교한 결과, 이전에는 잠재적 위험으로 분류되지 않은 11개의 새로운 소행성을 찾아낼 수 있었다고 밝혔다. 연구진은 “우리의 기술과 방법이 위험을 내포하는 소행성을 찾는데 효과적이라는 것을 알게 됐지만, 더 많은 데이터베이스를 구축해야 할 필요성도 있다. 궤도를 계산할 때 아주 작은 부분만 달라져도 결과에 큰 변화가 올 수 있기 때문”이라면서 “지구와 충돌하는 소행성을 조기에 발견하면 인류는 충돌을 막기 위한 기술을 개발하는데 도움이 될 것”이라고 말했다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘천문학 및 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

외부 또는 내부 자극으로 인해 감각을 느낄 수 있도록 해주는 또는 인간의 의식과 연관된 뇌의 가장 정확한 부위를 찾는 것은 신경과학자들의 오랜 숙제 중 하나였다. 최근 미국 위스콘신-매디슨대학 연구진은 오래된 궁금증의 해답이 될 만한 연구결과를 공개했다. 연구진은 짧은꼬리원숭이를 대상으로 실험을 실시했다. 마취약을 이용해 원숭이를 깊은 마취 상태에 빠지게 한 뒤 뇌의 특정 부위를 전기자극 한 결과, 마취약이 여전히 투여되고 있음에도 불구하고 의식을 되찾은 것을 확인했다. 연구진이 초점을 맞춘 부위는 전뇌에 위치한 중심외측시상(central lateral thalamus)이다. 연구진은 해당 부위에 주기적으로 50헤르츠 크기의 전기자극을 준 결과, 모든 신경 활동이 깊은 마취상태에 빠지기 전으로 돌아갔다. 하지만 연구진이 전기자극을 멈추자 단 몇 초 사이에 다시 깊은 마취 및 무감각 상태로 돌아갔다. 연구진은 피질의 더 깊은 층과 중앙외측시상 사이에 특수한 연결고리가 있고, 이것이 신경과 자극의 엔진 역할을 하는 것으로 보고 있다. 다만 연구진이 사용한 전기 자극제는 작고 민감한 뇌에 가장 효과적으로 자극을 줄 수 있는 ‘맞춤 형태’라고 강조했다. 연구를 이끈 위스콘신-매디슨대학의 부교수 유리 살만은 “우리는 다양한 뇌 부위를 동시에 자극해 뇌의 전체적인 시스템의 움직임을 관찰하고자 했다”면서 “중심외측시상이 자극되자마자 원숭이의 의식이 돌아왔고 주변을 경계하기 시작했다. 하지만 자극을 멈추자 원숭이는 곧바로 마취 및 무감각 상태로 돌아갔다”고 설명했다. 연구진은 “가장 중요한 것은 의식장애에 빠진 환자들이 더 나은 삶을 살 수 있도록 돕는 것”이라면서 “임상적으로 가장 정확하게 자극할 수 있는 뇌 부위를 찾는다면 혼수상태에 빠진 사람들의 의식을 되찾게 하는데 도움이 될 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 신경과학분야 국제학술지 ‘뉴런 저널‘(Journal Neuron) 최신호(12일자)에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

위험한 폭발물 탐지에 개 대신 '사이보그 메뚜기'가 등장하는 영화같은 일이 현실이 될 것 같다. 최근 미국 워싱턴 대학교 세인트루이스 연구팀은 TNT와 같은 폭발물을 감지할 수 있는 사이보그 메뚜기를 개발했다는 연구결과를 논문 사전 출판 사이트인 ‘바이오 아카이브‘(bioRxiv) 최신호에 발표했다. 수년 전 부터 미 해군연구소의 자금 지원을 받아 사이보그 메뚜기를 개발해 온 연구팀은 이번에 기존 연구성과보다 한단계 더 나아간 결과를 공개했다. 연구팀이 보통의 메뚜기를 폭탄물을 탐지하는 사이보그로 개조하는 원리는 이렇다. 먼저 연구팀은 메뚜기의 머리를 절개해 뇌 속에 전극을 이식했다. 이는 메뚜기가 폭탄제조에 흔히 사용되는 물질인 질산암모늄과 같은 화학물질의 냄새를 맡으면 나타나는 뚜렷한 뇌의 신호를 감지하기 위한 것. 이같은 뇌의 특정한 활동패턴이 감지되면 이 정보는 메뚜기 등에 부착된 일명 '백팩'을 통해 연구팀 컴퓨터에 전송된다.최근 연구팀은 이처럼 개조된 메뚜기를 5개의 다른 폭발물에 노출시켜 500밀리초(milliseconds·1초의 1000분의 1) 이내에 뇌에 나타나는 뚜렷한 활동패턴을 감지했다. 연구팀이 수많은 곤충 중에서 폭발물 탐지용으로 메뚜기에 주목한 이유는 있다. 연구를 이끈 바라니다란 라만 교수는 "미국 메뚜기는 다른 곤충에 비해 탁월한 후각능력과 무거운 '백팩'을 짊어질 정도로 튼튼하다"면서 "이같은 활용은 향후 폭발물을 감지하기 위한 인공 센서를 개발하는 새로운 방법을 제공할 수 있다"고 설명했다. 　 　 한편 메뚜기의 사례처럼 세계 각 연구팀들은 곤충의 사이보그화를 연구하고 있다. 대표적인 대상이 바로 극강의 생명력을 자랑하는 바퀴벌레다. 과거 미국 텍사스 A&M 대학 연구팀은 원격조종이 가능한 바퀴벌레를 개발한 바 있다. 마치 로봇처럼 인간이 원격으로 살아있는 바퀴벌레를 왼쪽, 오른쪽으로 움직이게 만드는 이 기술은 안테나와 관련된 바퀴벌레 신경에 전극을 심어넣는 방식으로 개발됐다. 또한 미국 버클리 대학과 싱가포르 난양공대 연구팀도 원격으로 조종되는 ‘사이보그 딱정벌레’를 개발했다는 논문을 발표한 바 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr　

나이가 든다는 것은 신체 및 인지적 기능 저하, 체내 염증 증가와 밀접한 관계를 갖고 있다. 최근 연구에 따르면 이같은 노화증상은 장내미생물과도 연관성이 높은 것으로 알려져 있다. 과학자들이 과일과 채소, 생선을 중심으로 한 지중해식 식단이 유익한 장내미생물을 늘려 건강한 노화를 맞게 해준다는 연구결과를 내놔 주목받고 있다. 아일랜드 코크대 미생물학부 연구팀이 중심이 돼 아일랜드, 이탈리아, 영국, 네덜란드, 프랑스, 폴란드, 핀란드, 러시아 8개국 20개 연구기관으로 구성된 국제공동연구팀은 지중해식 식사를 1년 이상 하게 되면 유익한 장내 미생물의 종류와 숫자가 늘어나고 체내 염증지수가 줄어들어 건강하게 나이들 수 있다는 연구결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘거트’ 18일자에 발표했다. 스페인, 이탈리아 남부 등 지중해 연안 주민들이 즐겨먹는 식사인 지중해식 식단은 육류를 최대한 배제하고 신선한 채소, 과일, 견과류와 올리브유 같은 식물성 지방, 생선 등으로 꾸며져 심혈관질환을 예방해 주는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 폴란드, 네덜란드, 영국, 프랑스, 이탈리아 5개국 65~79세 남녀 노인 612명을 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 지중해식 식단을 1년 동안 제공하고 다른 집단은 평소와 같은 식사를 하도록 했다. 수시로 신체검사와 인지검사를 실시하는 한편 장내미생물의 종류와 분포를 조사했다. 분석 결과 지중해식 식사를 1년 동안 해온 집단은 일반 식사를 한 그룹에 비해 걷기 속도, 손아귀 힘 등 체력과 기억력을 포함한 인지기능에서 높은 점수를 받았다. 일부는 이전보다 체력이나 인지기능이 더 개선된 것으로 나타났다. 또 대장암과 지방간, 당뇨를 유발시키는 것으로 알려진 유해 장내미생물은 줄어들고 유익한 장내미생물이 증가했으며 체내 염증지수는 떨어진 것으로 확인됐다. 폴 오툴 교수는 “나라마다 장내 미생물 구성에 약간의 차이가 있었지만 1년 뒤 지중해식 식사에 대한 반응은 국적에 관계없이 공통적으로 나타났다”라며 “이번 연구는 건강한 장내미생물을 형성하게 해주는 식단이 전체적인 건강에도 도움을 줄 수 있다는 것을 보여주고 있다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

전 세계를 공포에 떨고 만들고 있는 코로나19(신종코로나바이러스 감염증)의 원인물질은 감기를 유발시키는 코로나바이러스의 변이이다. 감기라고 생각하면 쉽게 생각할 수 있지만 코로나19는 중국에서만 1600명 이상의 사망자를 내고 있다. 바이러스는 사람들의 눈에 보이지 않기 때문에 ‘보이지 않는 테러리스트’라고 불리며 많은 공포영화 소재로도 등장하고 있다. 사람이 앓는 질병 중에 많은 부분이 바이러스 때문에 발생하기 때문에 바이러스는 박멸의 대상으로 보는 경우가 많다. 그런데 미국 연구진이 최악의 바이러스로 치료가 어려운 최악의 암을 잡을 수 있다는 연구결과를 내놔 주목받고 있다. 미국 예일대 의대 신경외과, 국립보건원(NIH) 산하 국립알러지·감염병연구소(NIAID) 바이러스학실험실, 앨버니의대 면역학·세균감염과 공동연구팀은 교모세포종이라는 뇌종양을 에볼라바이러스를 이용해 치료하는 방법을 찾아냈다고 17일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 미생물학 분야 국제학술지 ‘바이러스학’에 실렸다. 뇌종양은 뇌에 암세포가 발생한 질환을 말하는데 특히 뇌조직에 풍부하게 존재하는 신경교세포에 발생해 급속히 진행하는 암은 교모세포종이라고 한다. 교모세포종은 다른 암에 비해 치료하기가 쉽지 않다는 문제가 있다. 암세포는 정상세포와 달리 바이러스 같은 외부 침입자에 대해 방어하는 면역반응을 만들어 내지 못한다는 점에 연구팀은 주목했다. 연구팀은 에볼라 바이러스를 그대로 사용하면 오히려 더 치명적일 수 있기 때문에 여러 종류의 바이러스를 조합해 환자에게 바이러스 고유의 독성을 보이거나 감염되지 않도록 하고 암세포만 공격할 수 있도록 한 ‘키메라 바이러스’를 만들었다. 특히 뮤신 유사 당단백질(MLD)를 활용해 에볼라가 인체 면역계에 파괴되지 않고 암세포만 공격할 수 있도록 했다. 연구팀은 교모세포종을 유발시킨 생쥐에게 에볼라를 포함하고 있는 키메라 바이러스를 주사한 결과 교모세포종 세포만 선택적으로 공격해 없앤 것을 확인했다. 연구팀은 MLD 당단백질을 가진 바이러스는 복제 속도가 느리고 면역기능을 갖추지 못한 암세포에만 선택적으로 붙어 공격하는 것이라고 설명했다. 앤서니 반 덴 폴 예일대 의대 교수는 “이번 연구는 세계에서 가장 치명적인 바이러스를 이용해 치명적 뇌암 중 하나를 치료하겠다는 것”라며 “추가적인 연구가 필요하겠지만 감염 가능성을 제거하고 바이러스 고유의 특성을 살린다면 외과 수술과 함께 교모세포종 종양을 효과적으로 제거하고 재발까지 막을 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

심근경색이나 뇌졸중의 가능성을 정확하게 예측하는 인공지능(AI)이 세계 최초로 검사에 도입돼 정확성을 자랑했다. 영국 국가의료서비스 기관인 바츠 헬스 NHS 트러스트와 유니버시티칼리지런던 공동 연구진은 최근 평균연령 60세의 1000명이 넘는 심혈관 질환 환자를 대상으로 심장 스캐닝을 실시했다. 일반적으로 혈류의 감소는 심장의 움직임에 가장 큰 영향을 미치는 원인 중 하나다. 심혈관 질환 환자의 경우 심혈관자기공명(CMR) 영상 등 다양한 방법을 통해 지속적으로 혈류의 흐름을 살펴야 하지만, 이는 예후에 대한 정보를 제공하거나 치료를 권장하기에는 정밀도가 부족하다. 때문에 혈류의 흐름을 파악하고 심근경색이나 뇌졸중의 가능성을 미리 예측하는 것은 심장이 갑작스럽게 멈추는 상황을 미리 방지할 뿐 아니라 이로써 생명을 잃을 위험을 낮출 수 있는 중요한 과정이다. 연구진은 CMR을 이용해 측정한 환자들의 혈류 데이터와 사진을 AI 시스템에게 분석하게 했다. AI는 심장 근육이나 간 등으로 가는 혈류 데이터와 사진뿐만 아니라 환자의 기존 건강상태를 담은 데이터를 종합적으로 분석해 심근경색과 뇌졸중 등의 가능성을 예측했다. 이와 별개로 의료진에게 기존의 방식대로 의사 본인이 직접 증상의 가능성을 예측하도록 했다. 이후 19개월 동안 추적 관찰한 결과, 실험 참가자 중 4%는 사망, 16.6%는 심장마비나 심근경색, 뇌졸중 등의 심각한 심혈관 계통 증상을 1회 이상 보였다. 연구진은 이 결과를 AI와 의사가 각각 예측한 결과와 비교 분석했고, 예측의 정확도는 의사에 비해 AI 프로그램이 더 높았다. 해당 AI 시스템을 개발한 미국국립보건원(NHI)의 피터 켈먼 박사는 “인공지능을 이용한 영상 기술의 잠재력은 심장질환의 위험을 개선하고, 의료진이 환자의 치료를 최적화하기 위한 정밀한 방식에 가까워질 수 있도록 도와준다”면서 “이 기술이 생명을 구할 수 있길 바란다”고 전했다. 연구를 이끈 바츠 헬스 NHS 트러스트의 크리스토퍼 노트 박사는 “AI의 예측 능력과 신뢰성은 매우 인상적이었고 구체적이었다”면서 “환자의 데이터는 스캔 직후 곧바로 분석됐고 결과는 의사에게 즉시 전달됐다”고 소감을 밝혔다. 이번 연구는 영국 심장 재단이 자금을 지원했으며, 연구결과는 미국심장학회 학회지 순환기저널(Journal Circulation) 최신호에 실렸다. 사진=Image by PublicDomainPictures from Pixabay 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

양질의 핫초코를 마시는 것이 다리 혈액순환에 실질적인 도움이 된다는 연구결과가 나왔다. 미국 일리노이 주 노스웨스턴대학 연구진은 60대 이상(평균 72세) 말초동맥질환(peripheral artery disease, PAD)을 가진 환자 44명을 대상으로 실험을 실시했다. 말초동맥질환은 혈전이 혈관에 달라붙어 혈액흐름을 막는 동맥경화증이 팔, 다리에 생기는 증상이다. 연구진은 실험참가자를 두 그룹으로 나눈 뒤, A그룹에게는 하루 3번 코코아 한 잔씩, B그룹에게는 코코아와 유사한 느낌의 플라시보 가루를 물에 타 한 잔씩 마시게 했고, 이를 6개월간 지속했다. A그룹이 마신 코코아에는 코코아 15g과 에피카테친(Epicatechin)75㎎이 함유돼 있었다. 대체로 폴리바놀을 구성하는 에피카테킨이 풍부하고 다크초콜릿에 다량 함유된 천연 무가당 코코아 분말이 사용됐다. 연구진은 관찰이 시작된 시점과 끝나는 시점에 보행 능력을 측정했으며, 음료를 마신 후 각각 2.5시간, 24시간이 됐을 때마다 6분 동안 걸어보는 테스트를 수행했다. 또 실험참가자들은 트레드밀 보행 테스트 및 자기공명영상(MRI)를 이용한 다리 혈류 상태도 확인받았다. 동의한 참가자에 한해 종아리 근육의 생검도 실시했다. 그 결과 코코아를 섭취한 A그룹 환자들은 코코아를 마신 뒤 2.5.시간 후에 수행된 테스트에서 기존 결과보다 평균 43m 더 멀리 걸을 수 있게 됐음이 확인됐다. 뿐만아니라 코코아를 섭취한 환자들의 미토콘드리아 활동 증가, 모세혈관 밀도 증가, 근육 건강 개선 등의 긍정적인 효과도 나타났다. 또 종아리로 가는 혈류(피의 흐름)이 20% 향상된 것으로 확인됐다. 반면 위약 코코아를 마신 환자는 2.5시간 후 걷는 거리가 기존 결과보다 24.2m 감소했다. 이 같은 결과는 말초동맥질환 환자가 시간이 지남에 따라 다리 통증 등으로 인해 도보거리가 감소할 수 있다는 다른 연구결과와도 일치한다. 연구를 이끈 메리 맥더모트 노스웨스턴대학 교수는 “말초동맥질환은 다리로의 혈류 감소뿐만 아니라 다리 근육의 미토콘드리아가 손상된 것으로 나타났다. 이는 아마도 혈류 감소로 인한 증상일 것”이라면서 “미토콘드리아는 음식을 에너지로 전환시키는 세포 발전소다. 미토콘드리아 건강과 활동이 향상되면 보행 능력도 높아질 수 있다”고 설명했다. 이어 “코코아의 주요 폴리바놀 성분인 에피카테킨은 다리 근육의 미토콘드리아 활동과 근육 건강을 증진시켜 잠재적으로 환자의 보행 능력을 향상시키는 것으로 확인됐다”면서 “이번 연구는 코코아가 말초동맥질환을 치료하는 새로운 방법이 될 수 있음을 알려준다”고 덧붙였다. 다만 전문가들은 핫초코 섭취로 이러한 효과를 보기 위해서는 코코아 함량이 85% 이상인 다크초콜릿으로 제조한 핫초코를 마시는 것이 좋다고 권장했다. 자세한 연구결과는 미국심장협회(American Heart Association)의 ‘순환계 연구’(Circulation Research) 14일자 최신호에 실렸다. 사진=Image by Jill Wellington from Pixabay 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

미국 연구진이 미국 바이오업체 길리어드에서 개발한 에볼라 치료제인 ‘렘데시비어’가 코로나바이러스 치료제로 광범위한 효과가 있다는 연구결과를 발표해 주목받고 있다. 렘데시비르가 여러 종류의 코로나바이러스 효과가 있다는 과학적 결과가 나옴에 따라 현재 전 세계를 휩쓸고 있는 코로나19(신종코로나바이러스감염증)을 잡는데도 도움을 줄 수 있을 것으로 보고 있다. 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립알레르기·감염병연구소(NIAID) 바이러스실험실와 로키마운틴 수의과학분소, 미국 바이오업체 길리어드 사이언스 생물학분과, 컬럼비아대 공중보건대 감염·면역센터 공동연구팀은 원숭이 실험을 통해 렘데시비르가 메르스를 유발하는 코로나바이러스(MERS-CoV)에 대한 항바이러스 효과를 보였다는 연구결과를 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 14일자에 발표했다. 이에 앞서 중국과학원(CAS) 우한감염병연구소를 중심으로 한 중국연구팀은 렘데시비르와 말라리아 치료제 클로로퀸이 코로나19 치료에 효과가 있다고 발표하기도 했다. 이 밖에도 에이즈치료제로 알려진 로피나비르(칼레트라)도 코로나19에 효과가 있다고 보고 일부 환자 치료에 쓰이고 있기도 하다. 정맥주사제 렘데시비르는 당초 에볼라바이러스 치료제로 개발됐지만 별다른 효과를 보이고 있지 못하지만 지난달 19일 미국에서 처음으로 코로나19 확진판정을 받은 환자에게 투여돼 효과를 봤다는 사실이 의학전문지 ‘뉴잉글랜드저널 오브 메디슨’에 발표되기도 했다. 연구팀은 시험관 실험과 생쥐, 히말라야원숭이(rhesus macaque)를 이용해 코로나바이러스에 대한 렘데시비르의 효과를 검증했다. 연구팀은 우선 생체 바깥 시험관 실험에서 렘데시비르가 메르스를 유발하는 코로나바이러스(MERS-CoV)의 복제를 효과적으로 억제한다는 사실을 확인했다. 연구팀은 그 다음에는 생쥐를 이용해 실험한 결과 사스(중증급성호흡기증후군)를 유발하는 바이러스(SARS-CoV)도 차단한다는 것을 확인했다.이에 연구팀은 추가로 수컷 히말라야 원숭이 9마리에게 메르스 바이러스를 감염시켜 렘데시비르의 효과를 검증하는 실험을 실시했다. 연구팀은 6마리에게는 렘데시비르를 주사하고 나머지 3마리는 일반적 치료를 실시했다. 그 결과 렘데시비르를 투여받은 원숭이는 근육통과 발열, 기침과 같은 코로나바이러스에 감염됐을 때 나타나는 임상적 징후가 눈에 띄게 적었고 폐에서 바이러스 복제가 줄어들어 폐렴이나 폐손상이 거의 나타나지 않은 것이 관찰됐다. 특히 접종 12시간 뒤부터 항바이러스효과를 드러내고 6일 후에는 코로나바이러스가 완전히 사라지는 등 치료효과도 빠르게 드러난다는 사실을 확인했다. 이번 연구를 이끈 NIAID 분자발병학팀의 에미 드 위트 박사는 “이번 연구결과는 렘데시비르가 사스, 메르스 등 코로나바이러스감염증을 효과적으로 차단한다는 것을 처음 실험적으로 확인했다는데 의미가 크다”라며 “사람을 대상으로 한 추가적 임상시험이 필요하겠지만 최근 코로나19 환자에게 투여돼 효과를 보이고 있다는 보고들을 보면 다양한 종류의 코로나바이러스에 효과가 있음을 알 수 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

북한에서 최근 시장화가 진전되면서 사(私)경제 종사자 비중이 지속 상승해 48%에 이른다는 조사 결과가 나왔다. 북한연구학회와 현대리서치연구소는 13일 통일부의 의뢰로 지난해 상반기까지 국내 입국한 탈북민 대상 설문조사를 실시하고 이를 기반으로 수행한 ‘북한 경제사회 실태연구’ 결과를 공개했다. 연구결과에 따르면 2000년 이전에는 국영경제 종사자 비중이 43.9%로, 국영경제·사경제 겸업 종사자와 사경제 전업 종사자를 합친 비중(24%)보다 높았다. 이후 2006~2010년 처음으로 사경제 종사자의 비중(34.1%)이 국영경제 종사자 비중(28.5%)을 앞질렀다. 2016~2019년에는 사경제 종사자 비중이 48%로 확대된 반면 국영경제 종사자 비중은 24%로 감소했다. 휴대전화 이용률은 2011년 이후 급속히 상승한 것으로 조사됐다. 2000년 이전 탈북한 주민이 북한에서 휴대전화(손전화)를 이용했다고 답한 비율은 0.5%에 불과했으나, 2006~2010년 8.3%로 상승했다. 이후 2011~2015년 탈북한 주민은 27.4%, 2016~2019년은 41%가 휴대전화를 이용했다고 답했다. 박기석 기자 kisukpark@seoul.co.kr

국내 연구진이 톡하고 누르기만 했는데도 압력을 가한 물체의 표면정보까지 파악할 수 있는 전자피부를 개발해 주목받고 있다. 한국전자통신연구원(ETRI) 실감소자원천연구본부, 서울대 전자컴퓨터공학부, 소프트로보틱스연구센터(SRRC) 공동연구팀은 미세한 압력변화를 감지해 압력을 가한 물체의 3차원 표면정보까지 파악할 수 있는 초고감도 투명압력센서를 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 기존에 개발된 전자피부나 압력센서는 전극을 십자 패턴으로 만들어 맞닿는 부분의 압력에 따라 전도도가 달라지는 소자를 넣었기 때문에 미세 압력변화를 감지하기 어렵다는 한계가 있었다. 이에 연구팀은 전도성 고분자 나노와이어와 나노셀룰로스 친환경 나노소재를 섞은 복합소재와 양자점 발광소자를 사용해 접촉부분이 발광하는 형태의 감도를 높이면서도 압력분포를 즉시 파악할 수 있는 소자를 개발했다. 연구팀은 특히 나노와이어끼리 접촉이 많아지면 전도도가 높아진다는 특성을 이용해 접촉량이 늘리기 위해 머리카락 굵기의 100분의 1 수준인 1㎛(마이크로미터) 두께의 센서를 만들었다. 두께 1㎛에는 100개의 나노와이어층이 쌓여들어가 있다. 또 전기를 가하면 발광하는 양자점 발광소자를 올려 압력이 가해지면 빛을 내도록 했다. 연구진이 개발한 센서는 투명하고 가로, 세로 각각 100㎜, 두께 2㎛로 압력이 가해지면 압력을 받은 부분이 즉시 빨간색으로 표시된다. 이번에 개발한 센서는 민감도가 기존 전자피부보다 20배 정도 높아 사람의 맥박은 물론 바늘 끝으로 미세하기 누르는 압력까지도 감지 가능하다고 연구팀은 설명했다. 복합소재의 색깔이 투명하기 때문에 다양한 형태의 기판에 올릴 수 있어 활용도도 높은 편이다.이번 기술에 활용된 소재들도 저렴하고 친환경적이어서 사람의 신체에 적용해도 무해하며 습기가 많은 환경에서 장시간 사용해도 성능이 안정적으로 지속되는 것이 확인됐다. 연구팀은 이번에 개발한 초고감도 센서를 활용해 나뭇잎의 잎맥 형상, 손가락 지문모양과 깊이 등 아주 작고 세밀한 패턴이 있는 물체표면들까지도 실시간으로 확인하는데 성공했다. 연구팀은 초고감도 센서를 얇게 만들어 피부에 직접 붙이면 맥박이 뛰는대로 빛이 발생해 신체정보 데이터를 확인할 수 있으며 로봇에 부착할 경우는 사람과 비슷한 정도의 촉감을 재현할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이정익 ETRI 실감소자원천연구본부장은 “이번에 개발한 초박형 압력 센서는 생체인증, 웨어러블 기기, 로봇 팔, 터치형 디스플레이, 의족이나 의수, 전자제품 등 압력 센서가 활용된 분야에 폭넓게 활용이 가능할 것”이라고 밝혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“우리 사회는 낙관론자와 비관론자 모두를 필요로 한다. 낙관론자 덕분에 비행기가 만들어졌다면 비관론자들은 낙하산을 만든다.” 아일랜드 출신의 극작가이자 노벨문학상 수상자인 버나드 쇼가 한 말이다. 사회의 균형있는 발전을 위해 필요한 요건에 대해 한 말이지만 건강에 있어서는 비관론보다는 낙관론이 더 도움이 된다는 연구결과가 나왔다. 미국 휴스턴대 보건과학센터 연구팀은 낙관적인 생각을 하는 사람이 그렇지 않은 사람들보다 뇌졸중이나 심장마비 등 심혈관 질환 발병 가능성이 낮고 이들 질병의 재발률도 낮다고 13일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 미국 뇌졸중학회가 오는 19~21일 미국 미국 로스앤젤레스에서 개최하는 ‘국제 뇌졸중 컨퍼런스 2020’에서 발표될 예정이다. 긍정적이고 낙관적인 사람들이 체내 염증 수치가 낮아 심장마비나 뇌졸중 발생 가능성이 낮다는 연구결과들은 종종 발표되기는 했지만 이미 뇌졸중이 발생한 환자들에 대해서는 심리적 상태와 뇌졸중이나 심장마비 재발여부, 이후 경과 등에 대한 상관관계 분석이 거의 없었다.연구팀은 뇌졸중 환자 49명을 대상으로 낙관성 측정을 위한 표준심리측정 기구인 ‘수정 삶의 지향성 측정’ 수치, 미국국립보건원(NIH)의 뇌졸중척도에 따른 심각도, 체내 염증수치 측정도구인 인터루킨-6(IL-6), 종양괴사인자(TNFα), C반응성단백질(CRP)를 3개월 동안 측정했다. 체내 염증은 뇌졸중 발생 가능성을 높일 뿐만 아니라 이미 뇌졸중이 발생한 환자에게서도 신체적 후유증이나 경과를 악화시킬 가능성이 크다. 그 결과 삶에 대해 낙관적인 사람은 그렇지 않은 사람들보다 뇌졸중 심각도 수치도 낮고 IL-6, CRP 등 염증수치가 현저하게 낮은 것으로 나타났다. TNFα 수치도 낙관적인 사람들이 더 낮은 것으로 조사됐지만 통계적 유의성은 발견되지 않았다고 연구팀은 밝혔다. 윤주 라이 휴스턴대 보건과학센터 박사(신경과학)는 “이번 연구결과는 낙천적인 사람들이 그렇지 않은 사람들보다 뇌졸중 발병 이후에도 빠르게 건강을 회복한다는 사실을 보여주고 있다”라며 “환자와 가족 뿐만 아니라 의료진들도 환자가 긍정적인 마음을 가질 수 있도록 환경을 조성해주는 것이 필요하다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 소금을 이용해 나노 재료를 손쉽게 관찰할 수 있는 일종의 ‘소금 현미경’이 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부, 가천대 신소재공학과, 미국 매사추세츠공과대(MIT) 화학공학과 공동연구팀은 소금의 결정을 이용해 탄소나노튜브를 상온, 상압이라는 일반적 환경에서 손쉽게 관찰할 수 있는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 12일자에 실렸다. 탄소나노튜브는 탄소원자가 육각형으로 결합해 원통 모양으로 연결된 물질로 특이한 기계적, 전기적 특성을 갖고 있어 다양한 분야에 활용 가능한 소재이다. 문제는 탄소나노튜브의 크기가 너무 작기 때문에 표면이나 구조를 관찰을 할 때 일반적인 광학 현미경은 사용할 수 없다는 것이다. 전자현미경이나 원자힘현미경으로 관찰이 가능하기는 하지만 사용방법이 까다롭고 관찰가능한 면적이 한계가 있다. 이에 연구팀은 탄소나노튜브에 소금물을 떨어뜨린 뒤 전기장을 가해 소금이온이 탄소나노튜브 외부 표면을 따라 이동하면서 소금결정을 형성하게 했다. 탄소나노튜브 표면에 소금결정 옷을 입힌 것이다. 이렇게 탄소나노튜브 표면에 소금결정을 코팅하면 실험실에서 일반적으로 사용하는 광학현미경만으로도 넓은 면적에 분포된 탄소나노튜브를 손쉽게 관찰할 수 있다. 또 소금결정은 물에 잘 녹기 때문에 탄소나노튜브를 관찰한 뒤 쉽게 씻어낼 수 있다는 장점도 있다. 특히 연구팀은 코팅된 소금결정이 탄소나노튜브의 광학신호를 수 백배까지 증폭시킬 수 있다는 사실도 확인했다. 일반적으로 물질은 빛을 받으면 내부 분자가 빛 에너지와 상호작용해 광학신호를 방출하는데 이를 분석하면 물질 특성을 알 수 있다. 연구팀은 소금코팅이 현미경 렌즈 역할을 하기도 해 탄소나노튜브의 전기적, 물리적 특성을 손쉽게 알아낼 수 있다는 사실을 확인한 것이다. 이창영 UNIST 교수는 “이번 기술은 일반적인 온도와 압력에서 나노 재료를 손상시키지 않고도 실시간으로 물성을 측정 가능하다는 것이 핵심”이라며 “소금 종류에 따라 굴절률을 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라 모양과 크기도 조절 가능하다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

가천대학교는 서순민 바이오나노학과 교수팀이 순치준 중국과학원 박사팀과 공동 연구를 통해 신축성 있는 액체금속 나노입자 기반의 전극을 이용한 촉각 상호반응 인터페이스를 개발했다고 12일 밝혔다. 연구팀은 마찰전기 발전기의 금속 전극으로 갈륨, 인듐, 주석의 혼합물로 이루어진 액체금속 물질(갈린스탄)을 사용했다. 액체금속 물질은 높은 표면에너지와 순식간에 산화되는 성질로 인해 다루기가 어려워 전극물질로 사용되기 어려웠으나 이번 연구에서 액체금속 물질을 나노입자로 분쇄하여 박막으로 제작하는 기술을 개발해 이를 가능하게 했다. 연구결과는 독일WILEY사에서 발간하는 국제학술지인 Advanced Functional Materials에 최근 온라인 게재되었다. 연구결과를 담은 학술지는 4월에 발간 될 예정이다. 마찰전기 발전기는 두 물체가 짧은 시간 맞닿을 때 생기는 전하의 불균형을 이용하여 전기를 만드는 장치로 양전하를 수집하는 금속 전극과 음전하를 수집하는 고분자유전체로 구성된다. 연구팀은 미세한 요철 구조를 고분자유전체에 적용하여 고분자유전체의 표면적을 넓혀 압력의 크기에 따라 마찰전기발전기의 발생 전압이 3V에서 256V까지 변할 수 있다. 전압의 크기에 따라 촉각의 강도를 조절할 수 있어 활용도를 높였다. 이와함께 개발된 기술을 사용한 소자들을 매트릭스로 구성하여 액체금속의 유체특성을 활용한 마찰전기발전기들이 독립적으로 동작할 수 있어 원하는 부위만 따로 조작할 수 있음을 선보였다. 이번 연구결과를 활용해 안면마비환자를 위한 인공피부, 로봇용 인공피부 등 스마트 인공피부 개발이 가능해 질 전망이다. 이번 연구는 한국연구재단 한중협력연구사업 지원으로 수행되었으며 제1저자로 가천대 바이오나노융합학과 석사학위 과정에 있는 양이지아 학생이 참여했다. 공동교신저자인 순치준 박사는 본교 바이오나노학과 바이오메디컬전공 석사, 박사 출신이다. 서순민 교수는 “이번 연구를 통해 개발한 전자피부는 기존 연구와 다르게 따로 외부 전력, 변환장치 도움 없이 누르면 바로 전기가 발생, 전달되기 때문에 그 의의가 크다”며 “앞으로 로봇용 전자피부, 웨어러블 디바이스 등 다양한 부분에 응용할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

중신세 후기인 약 1000만 년 전 아마존 열대우림에 서식했던 ‘거대 쥐’의 화석이 발견돼 학계의 관심이 쏠렸다. 브라질 산타마리아 연방대학 연구진이 다량의 화석이 발견되는 유적지인 아크레 지역에서 발견한 이 화석은 현존하는 설치류의 조상으로, 쥐와 유사한 외형을 가졌다. 네오에피블레마 아크린시스(Neoepiblema acreensis)로 명명된 이 동물은 몸무게 80㎏, 몸길이 153㎝에 달했던 것으로 추정된다. 연구진은 남미에서 발견된 설치류 중 가장 큰 몸집을 가진 것으로 보이는 이 고대 동물의 가장 큰 특징은 몸집에 비해 무척 작은 뇌를 가졌다는 사실이다. 연구진은 유적지에서 발견한 고대 설치류의 두개골을 CT 촬영하고 분석한 결과, 1000만 년 전 살았던 이 동물의 뇌는 114g에 불과했던 것으로 추정된다. 일반적으로 성인의 뇌 무게는 1400g 전후다. 연구를 이끈 호세 페레이라 박사는 “거대한 몸집의 고대 설치류가 눈에 띄게 작은 뇌를 가졌다는 사실은 이 동물이 생존했던 당시의 생태 요인 및 활동에 필요한 에너지의 효율성과 연관이 있는 것으로 보인다”고 분석했다. 이어 “이러한 현상은 대뇌화 지수(체중과 뇌중량과의 관계지수, EQ)와도 연관이 있다”면서 “일반적으로 사람의 대뇌화 지수는 약 6, 남미에 서식하는 설치류의 대뇌화 지수는 1.05인데 반해 이 고대 동물은 0.3 수준이었다”고 덧붙였다. 또 “유적지에서 발견된 고대 설치류의 두개골은 보존 상태가 매우 양호했다. 일부 부서진 조각들은 뇌와 매우 가까이 있었던 부위의 것으로 추정된다”면서 이 고대 동물의 몸집은 현존하는 가장 큰 설치류인 평균 몸무게 60㎏의 카피바라(중남미 강가에 사는 큰 토끼와 닮은 동물)보다 훨씬 컸을 것으로 보인다”고 설명했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 생물학저널(journal Biology Letters) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

태양계에서 화성 다음에는 목성이 존재하지만 그전에 한번 지나가야 할 곳이 있다. 바로 소행성대(asteroid belt)라 불리는 곳인데 이곳에는 수많은 소행성이 옹기종기 모여있다. 최근 미국 MIT 대학 등 공동연구팀이 소행성 '팔라스'(2 Pallas)의 생생한 이미지를 분석한 연구결과를 학술지 네이처 자매지인 네이처 천문학(Nature Astronomy) 10일자에 발표했다. 칠레에 있는 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT) 이미지 장비인 ‘스피어'(SPHERE)로 촬영한 팔라스는 연구팀의 표현대로 골프공을 연상시킨다. 실제 골프공의 모양처럼 수많은 크레이터로 가득차 있기 때문. 팔라스는 ‘올베르스의 역설’로 유명한 천문학자 하인리히 올베르스가 1802년 발견한 소행성 2번이다. 지름은 545㎞로 추정되며 공전주기는 4.6년이다. 앞서 1801년 인류가 최초로 발견한 소행성은 '세레스'(1 Ceres)로 지금은 명왕성, 에리스와 함께 행성과 소행성의 중간단계인 왜소행성으로 재분류됐다.이번에 연구팀은 팔라스의 표면에서 지름 30㎞ 이상의 크레이터 36개를 확인했다. 이는 지구의 ‘칙술루브 크레이터’ 직경의 약 5분의 1 정도 크기다. 칙술루브 크레이터는 지금으로부터 6600만 년 전 지금의 멕시코 유카탄 반도에 거대한 소행성이 떨어지면서 생긴 것으로 이 영향으로 백악기 말 공룡을 비롯한 당시 지구 생명체의 약 70%가 사라졌다. 　 논문의 선임저자인 마이클 마셋 연구원은 "팔라스는 세레스나 베스타보다 약 2~3배 정도 더 많은 충돌을 겪었다"면서 "이는 다른 소행성대에 있는 천체에 비해 마치 경주차처럼 상당히 기울어진 궤도를 빠르게 돌고있기 때문"이라고 설명했다. 이어 "아직 왜 팔라스가 특이한 궤도를 갖게됐는지 알지 못한다"면서 "팔라스의 수많은 크레이터는 격렬한 충돌의 역사를 의미한다"고 덧붙였다. 　 박종익 기자 pji@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

왕년의 액션배우 실베스터 스탤론이 주연한 영화 ‘람보’(1982)는 많은 사람들이 액션영화로 기억하고 있지만 내용은 베트남전 참전군인의 외상후장애스트레스(PTSD)를 다루고 있다. 영화는 주인공 람보가 군 전역 후 우연히 옛 전우를 찾았다가 경찰에 체포되면서 과거 포로수용소에서 받은 고통을 떠올리며 벌어지는 사건을 다루고 있다. 이처럼 PTSD에 시달리는 사람들은 비슷한 상황에 놓이면 또 다시 극심한 공포감, 분노감 등에 시달리게 된다. 국내 연구진이 이 같은 공포상황을 반복적으로 떠올리며 경험하게 되는 원인을 밝혀냈다. 한국뇌연구원 뇌발달질환 연구그룹 연구팀은 심각한 사고나 재해, 폭력 등을 경험한 사람들이 비슷한 환경에서 반복적으로 트라우마를 느끼는 것은 대뇌 후두정피질의 작용 때문이라고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘분자 뇌’(Molecular Brain) 2월호에 실렸다. 엄청난 규모의 사고나 자연재해, 전쟁, 폭력 등을 경험한 사람은 오랜 시간 반복적인 고통을 느끼는 PTSD에 시달린다. 대구 지하철 화재, 세월호 참사, 동남아시아 쓰나미 같은 재난을 겪고 살아남은 생존자들은 사건발생 장소와 비슷한 환경을 접하기만 하더라도 트라우마가 재발해 만성적인 정신적 고통을 겪는다.연구팀은 생쥐에게 특정 소리와 함께 전기충격을 가하는 청각공포기억을 심어준 뒤 새로운 환경에 같은 소리를 들려주고 반응을 살펴보는 실험을 실시했다. 일종의 파블로프의 개와 같은 조건화학습 기억실험을 한 것이다. 그 결과 공포기억이 재발하는데는 후두정피질이 관여한다는 사실을 처음 밝혀냈다. 후두정피질은 뇌 뒤쪽 정수리에 있는 두정엽의 일부로 공간적 추론, 의사결정 판단 같은 인지기능을 수행하는 핵심부위로 알려져 있다. 실제로 일반 생쥐는 새로운 장소에서도 똑같은 공포반응을 보였지만 약물이나 광유전학적 방법으로 빛을 이용해 후두정피질의 활성을 억제할 경우 새로운 환경에서 공포기억이 떠오르지 않아 트라우마에 시달리지 않는 것이 관찰됐다. 그렇지만 이번 실험에서는 원래 공포기억이 심어진 장소에 갔을 때 트라우마가 재발하는 것은 억제하지는 못했다. 연구팀 관계자는 “PTSD나 공포증 환자의 치료가 어려운 이유는 공포기억의 재발이었는데 이번 연구로 여기에 후두정피질이 관여하고 있음을 밝혀냄으로써 공포기억 재발을 막는 치료전략을 마련하는데 도움을 줄 수 있다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

야생 물범이 바닷속에서 앞발같은 지느러미로 박수를 친다는 흥미로운 연구결과가 나왔다. 최근 호주 모내시대학 등 국제공동연구팀은 바닷속에서 촬영된 영상 분석을 통해 야생 회색물범(gray seal)이 박수를 쳐 총성같은 소음을 낸다는 논문을 발표했다. 동글동글한 귀여운 외모로 인기가 높은 물범(바다표범)은 지능이 매우 높으며, 이번에 연구대상이 된 회색물범은 몸집이 큰 대형 종으로 대서양이 주서식지다. 친척뻘인 물개가 사육사의 훈련으로 박수를 치지만 야생의 물범이 바닷속에서 박수를 치는 것이 더욱 흥미로운 것이 사실.영상을 촬영한 영국 뉴캐슬 대학 벤 버빌 연구원은 "회색물범이 앞발같은 지느러미로 박수를 치며 짝짝 총소리같은 소리를 낸다"면서 "그 소리가 믿을 수 없을 만큼 컸으며 어떻게 압축할 공기도 없는 물속에서 그렇게 큰 박수를 치는지 신기했다"고 밝혔다. 　 회색물범이 이렇게 물속에서 박수는 치는 이유는 물론 사람을 즐겁게 하는 목적은 아니다. 연구를 이끈 데이비드 호킹 박사는 "회색물범이 박수로 소리를 내는 이유는 번식기 기간 동안으로 자신의 힘을 과시해 경쟁자들에게 경고하는 것으로 풀이된다"면서 "예를들어 수컷 고릴라들이 쿵쿵 가슴을 치는 것과 유사하다"고 설명했다. 이어 "회색물범의 이같은 행동은 중요한 사회적 행위로 이를 방해하는 것은 이 종의 번식과 생존에 영향을 미칠 수 있다"고 덧붙였다. 이번 연구결과는 고래 연구 분야 권위지인 ‘해양포유류과학’(Marine Mammal Science) 최신호에 발표됐다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr