시각적 색 변화만으로 바이러스를 감지할 수 있는 차세대 진단 센서 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 호서대학교(총장 강일구)는 황영규 교수 연구팀이 나노 구조 기반 바이러스 검출 센서 플랫폼인 ‘나노팟 플라즈모닉 센서’(NPS, Nanopot Plasmonic Sensor)를 개발했다고 15일 밝혔다. 기존 PCR 검사와 항원 진단키트는 바이러스 유전자나 단백질을 인식해 진단하는 방식으로, 분석 시간이 오래 걸리고 변이 바이러스에 취약하다. 황 교수는 유전자나 단백질 아닌 바이러스의 ‘크기’에 주목해 접근을 시도했다. NPS 기술은 100나노미터 이하 크기 바이러스를 직접 포착해 물리적 접촉만으로도 색 변화 유도가 특징이다. 실제 실험에서 인공 바이러스(ALEV)를 포착한 순간 색상 변화가 확인돼 시각적 판별이 가능함을 입증했다. 학계에서는 NPS 기술이 팬데믹 초기 혼란을 줄이고 진단 신속성을 획기적으로 끌어 올리는 전환점이 될 것으로 보고 있다. 황 교수는 “NPS 기술은 항체 코팅이나 전원 장치 없이 물리적 포착만으로 감지가 가능하다”며 “코로나19 등 다양한 호흡기 바이러스는 물론, 새 감염병에 신속하게 대응할 수 있다”고 설명했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP)의 지역 지능화 혁신 인재 양성사업으로 수행됐다. 연구 결과는 화학공학 분야 세계적 학술지 케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)에 게재됐다.

지금으로부터 5억 4200만년 전부터 4억 8830만년 전인 캄브리아기에는 현생 동물문의 조상이 대부분 등장했던 시기로 사실상 지구 다세포 동물의 기본 바탕이 이때 만들어졌다고 해도 과언이 아니다. 현재 지구상에서 가장 큰 동물군인 절지동물 역시 이 시기 처음 모습을 드러냈는데, 현생 절지동물뿐 아니라 범절지동물군에 속하지만, 후손을 남기지 못하고 사라진 미스터리 생물도 다수 존재한다. 과학자들은 이 미스터리 생물을 분석해서 오늘날 절지동물이 어떻게 해서 진화하고 탄생했는지를 연구해왔다. 하버드대학의 박사후연구원인 사라 로소와 동료들은 1918년 찰스 둘리틀 월컷이 버제스 혈암군에서 처음 캄브리아기 생물군을 보고한 뒤 100년 넘게 연구가 더디게 진행된 미스터리 생물인 헬멧티아 엑스판자(Helmetia expansa)의 화석을 상세히 분석했다. 헬멧티아는 절지동물의 특징인 외골격을 갖고 있지만, 석회화가 이뤄지지 않은 부드럽고 반투명한 외골격을 지닌 생물체로 5억 800만년 전 캄브리아기 바다 밑을 기어 다녔다. 헬멧티아는 삼엽충의 근연 관계에 있는 초기 절지동물인 콘칠리터가(Conciliterga)라는 그룹에 속하는데, 절지동물 진화 과정에서 역할은 지금까지 제대로 연구되지 않았다. 연구팀은 36개의 보존 상태가 양호한 헬멧티아 화석을 분석하던 중 의외의 사실을 깨달았다. 화석 표본 중 두 개에서 탈피가 이뤄진 흔적을 발견한 것이다. 외골격을 벗고 아직 부드러운 외골격을 늘린 후 다시 단단하게 만드는 과정인 탈피는 절지동물 성장에서 중요한 아주 중요한 과정이다. 그리고 헬멧티아는 5억년 전 초기 절지동물도 탈피를 통해 성장했음을 보여주고 있다. 육지의 곤충과 바다의 갑각류 같은 절지동물의 성공 비결은 가볍지만 단단한 외골격에 있다. 몸 전체를 단단하게 보호하면서 골격 역할을 함께 하는 외골격 덕분에 작은 크기에도 효과적으로 몸을 방어할 수 있게 되면서 비슷한 크기의 동물 가운데서 가장 큰 성공을 거뒀다. 하지만 이 외골격에는 한 가지 큰 단점이 있다. 단단한 껍데기이기 때문에 그대로는 몸집을 키울 수 없다는 것이다. 탈피는 그래서 나온 전략이다. 오래된 외골격을 안전하고 빠르게 벗어 버린 후 새로운 외골격으로 대체하는 일은 절지동물의 생존에 매우 중요하다. 당연히 헬멧티아처럼 초기 멸종 그룹도 효과적으로 탈피하는 일이 생존에 중요했을 것이다. 연구팀은 헬멧티아가 탈피를 하면서 몸이 앞쪽으로 빠져나온다는 사실을 발견했다. 이는 먼 친척인 투구게와 비슷한 방법이다. 이렇게 탈피를 거듭하면서 헬멧티아의 몸은 9~18cm 정도로 커졌는데 당시 기준으로는 상당히 큰 편에 속한다. 하지만 결국 물렁한 외골격이 약점이었는지 헬멧티아는 멸종됐다. 하지만 헬멧티아 같은 초기 절지동물이 만든 탈피 기술은 그대로 전수돼 현재도 널리 사용되고 있다. 진화 초기 이런저런 도전을 하고 실패했던 조상이 아니었다면 현재 절지동물의 성공은 불가능했을 것이다.

나이가 들면서 신체 기능 저하와 함께 인지기능 저하는 어쩌면 당연한 순서인지 모른다. 그렇지만, 노년을 위협하는 알츠하이머 치매가 발병하면 기억의 상실 속도는 급속도로 빨라진다. 특히 가까운 시점의 기억부터 사라지는 알츠하이머 치매의 기억력 저하의 원인이 무엇인지 국내 연구진이 밝혀내 눈길을 끈다. 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단은 뇌 속 별세포가 발현하는 시트루인2(SIRT2)라는 단백질이 기억력 손상을 일으키는 신경전달물질의 생성을 조절한다는 사실을 발견하고, 이를 억제하면 단기 기억력 회복이 가능하다는 사실을 입증했다고 14일 밝혔다. 이 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘분자 신경퇴화’에 실렸다. 별세포는 별 모양의 비신경세포로 전체 뇌세포의 절반 이상을 차지하고 있다. 신경세포 간 신호전달을 조율하고 뇌 기능을 안정적으로 유지하는 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 알츠하이머나 뇌 염증 관련 질병 환경에서는 별세포 수와 크기가 증가해 ‘반응성 별세포’로 변하는데, 질병 초기부터 염증 반응을 유도하고 신경 퇴행의 시작과 진행에 깊게 관여하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 이번 연구에 앞서 유해 암모니아를 해독해 요소를 만드는 ‘요소회로’가 간뿐만 아니라 뇌 속 별세포에도 존재함을 밝히고, 그 대사 경로를 규명했다. 반응성 별세포에서 요소회로가 활성화되면 중간 대사물질인 푸트레신을 생성하고, 푸트레신은 ‘모노아민 산화효소-B’(MAO-B)를 거쳐 억제성 신경전달물질인 가바와 활성산소인 과산화수소를 과도하게 생성한다. 이렇게 과생성된 가바는 뇌의 신호전달을 억제해 기억력 감퇴를 유발하며, 과산화수소는 신경세포를 손상해 알츠하이머 증상을 악화시킨다. 이번에 연구팀은 가바 생성을 조절할 수 있는 핵심 열쇠로 SIRT2에 주목했다. 연구팀은 SIRT2가 가바 생성과 뇌 기능에 미치는 영향을 분석하기 위해 별세포에서 SIRT2를 유전자 수준에서 억제하거나, 약물을 처리해 활성을 억제하는 실험을 했다. 별세포의 SIRT2를 억제한 결과, 별세포 내 가바 생성이 절반 가까이 감소했으며, 신경세포에 대한 억제 작용도 약 30~40% 줄었다. 또, SIRT2 억제가 실제 기억력 회복으로 이어지는지 확인하기 위해, 생쥐가 새로운 경로를 기억하고 탐색하는 능력을 평가하는 미로 실험도 진행했는데, 손상된 단기 기억이 정상 수준 가까이 회복되는 효과를 보였다. 연구를 이끈 이창준 IBS 단장은 “이번 연구는 별세포의 대사 경로를 조절해 알츠하이머 치매의 기억력 저하를 완화할 가능성을 제시했다”며 “SIRT2는 가바 생성을 선택적으로 조절하는 핵심 표적으로, 정밀한 치매 치료제 개발을 위한 유효 표적이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

광주과학기술원(GIST)은 14일 AI융합학과 이규빈 교수 연구팀이 미학습 물체를 정확하게 인식할 수 있는 AI 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 실시간으로 오탐지된 물체를 삭제하거나 추가하는 기능을 탑재해, 로봇의 시각 인지 능력을 크게 향상시킬 것으로 예상된다. 현재 널리 사용되는 AI 비전 기술에는 몇 가지 한계가 있다. 기존 모델은 사전에 학습된 물체만 인식할 수 있어 새로운 물체를 구별하는 데 어려움을 겪고, 또 다른 모델은 사용자의 입력을 기반으로 물체를 탐지할 수 있지만, 복잡한 환경에서는 정확도가 떨어지는 문제를 안고 있다. 이를 해결하기 위해 연구팀은 이미지와 초기 예측 데이터를 활용해 오류를 정정하는 기술을 개발했다. 그러나 기존 기술은 세부적인 수정이나 잘못된 인식을 정정할 수 있지만, 속도가 느려 실시간 처리에 한계가 있었다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하고자, 빠르고 정확한 오류 정정 기술을 적용한 ‘QuBER’ 모델을 개발했다. 이 모델은 이미지와 초기 예측 데이터를 바탕으로 ‘4자 경계 오류’를 분석해 물체 인식의 정확도를 높이며, 처음 보는 미학습 물체도 실시간으로 빠르고 정확하게 인식할 수 있다. ‘QuBER’ 모델은 가려진 물체가 많은 상황에서도 뛰어난 분할 능력을 발휘, 기존 기술을 능가하는 세계 최고 수준의 정확도를 기록했다. 이규빈 교수는 “이번 연구를 통해 로봇이 처음 보는 물체도 정확하고 효율적으로 인식할 수 있다는 가능성을 확인했다”며 “이 기술이 다양한 로봇 작업에 적용돼, 새로운 환경에서도 안정적으로 동작하는 로봇 개발에 큰 도움이 될 것”이라고 말했다. 이번 연구는 산업통상자원부와 과학기술정보통신부의 지원을 받았으며, 5월에 열리는 IEEE 국제 로봇 자동화 학술대회(ICRA)에서 발표될 예정이다.

오는 20일 결혼을 앞둔 개그맨 심현섭이 치과에 방문해 검진받았다. 지난 11일 유튜브 채널 ‘닥터이지’에 출연한 심현섭은 치과의사 이지영을 만나 이야기 나눴다. 이지영은 서울대 치의학박사로 현재 서울 강남에서 치과를 운영하고 있다. 이지영은 심현섭에 대해 “비뇨기과 전문의에게 공증받은 정자왕”이라고 소개했다. 앞서 심현섭은 지난달 방송된 TV조선 예능 프로그램 ‘조선의 사랑꾼’에서 비뇨기과 검사를 받은 바 있다. 검사 결과 심현섭은 평균을 한참 웃도는 1억 마리의 정자를 보유하고 있었고, 남성 호르몬 수치 또한 동년배 대비 약 세 배인 5.65에 달했다. 이날 영상에서 심현섭은 “소변의 속도가 초속 30m, 10대 후반의 남성 호르몬”이라고 자찬했다. 이에 이지영은 “오래전부터 봤는데 정말 반전이다. 평소에는 비실비실해 보였는데”라면서 놀랐다. 심현섭은 “비뇨기과 검진이 방송되고 나서 (여자친구에게) 장문의 문자가 왔다”라고 말했다. 이어 “오빠, 제가 많이 받들게요. 술 마셔도 잔소리 안 할게요”라는 문자 내용을 전했다. 이지영은 “잇몸과 전립선의 관련성이 있는 거 아시냐”라며 “잇몸 질환이 있으면 발기부전이 올 수가 있다”고 밝혔다. 대만 의과대학 연구팀은 지난 2012년 발기부전 환자가 만성 치주염 병력을 갖고 있을 확률이 정상인보다 3.35배 높다는 연구 결과를 발표한 바 있다. 심현섭이 “염증이 내려가냐”고 묻자 이지영은 “관련이 있다. 잇몸 질환을 일으키는 모든 균이 온몸을 돌아다니면서 여러 가지 질병을 일으킬 수 있다”라고 답했다. 이어 “(세균이) 전립선에 영향을 주면서 발기부전, 임신한 여자분들한테는 조산을 일으킬 수도 있다”라며 “잇몸 질환이 있었던 산모들의 조산 확률이 아주 높았다는 보고가 나오고 있다”고 설명했다. 이지영은 “뇌졸중 역시 잇몸 질환과 관련이 있고, 치매에 걸릴 확률도 높아진다”라고 말했다. 이지영은 심현섭의 검진 결과를 전하며 “잇몸이나 치아 관리를 열심히 하지는 않는 것 같은데 타고났는지 잇몸도 건강하고 치아도 건강하다”라고 밝혔다. 이어 “그러다 보니까 전립선도 건강하지 않았나 싶다”라고 덧붙였다. “처음 들었다”라면서 놀란 심현섭은 “앞으로 환자들 볼 때 비뇨기과도 같이 하는 거 어떠냐”고 제안해 웃음을 자아냈다.

지구 온난화만큼이나 지구 환경에 심각한 문제를 일으키고 있는 것은 플라스틱이다. 이 때문에 플라스틱의 소비를 줄이고 재활용해야 한다는 목소리는 높아지고 있지만, 전 세계적으로 플라스틱 오염이 얼마나 심각한지에 대한 명확한 평가는 없는 상태다. 이런 상황에서 중국 칭화대 환경학부 환경 시뮬레이션·오염 통제 연구실 과학자들은 2022년 전 세계에서 생산된 플라스틱 소재의 9.5%만 재활용 소재로 제조됐다고 14일 밝혔다. 이 연구 결과는 환경과학 분야 국제 학술지 ‘커뮤니케이션 지구·환경’ 4월 11일 자에 실렸다. 플라스틱 생산량은 1950년 연간 200만t에서 2022년 연간 4억t으로 증가했고, 2050년에는 연간 8억t에 이를 것으로 예상된다. 플라스틱 오염은 환경, 경제, 공중 보건에 중대한 도전 과제를 제시하며, 시급한 글로벌 문제로 대두되고 있다. 그러나, 현재 국제 플라스틱 산업에 대한 포괄적 분석은 거의 이뤄지지 않고 있다. 연구팀은 국가 통계, 산업 보고서, 국제 데이터베이스 자료를 활용해 플라스틱 생산과 사용, 폐기에 대한 2022년 글로벌 및 지역 산업을 분석했다. 보고서에 따르면 2022년 기준으로 연간 4억t 플라스틱이 생산됐다. 이 중 9.8%에 해당하는 3800만t만이 재활용 플라스틱으로 생산됐다. 나머지 98%에 해당하는 3억 6200만t은 주로 석탄과 석유 같은 화석 연료로 만들어졌다. 또 연간 약 2억 6800만t의 플라스틱이 폐기됐으며, 이 중 27.9%만 재활용을 위해 분리수거 및 폐기된 것으로 나타났다. 36.2%는 즉시 매립지로 보내졌고, 22.2%는 소각 처리됐다. 또 분리수거된 플라스틱의 절반 정도만 실제로 재활용됐고, 41%는 소각 8.4%는 매립지로 보내졌다. 2022년 기준으로 매립지로 보내진 전 세계 플라스틱 폐기물의 총비율은 40%로 1950~2015년까지 매립지로 보내진 모든 국제 플라스틱 폐기물의 추정치 79%와 비교하면 크게 줄었다. 국가별로 보면 미국은 1인당 플라스틱 소비량이 가장 많아 평균 1인당 연간 216㎏의 플라스틱을 소비했으며, 중국은 전체적으로 가장 많은 플라스틱을 소비한 국가로 연간 8000만t을 사용한 것으로 조사됐다. 연구를 이끈 탄 콴인 칭화대 교수는 “이번 연구에 따르면 재활용 비율은 늘지 않고 소각으로 처리되는 플라스틱 양만 많이 증가했다”라며 “글로벌 플라스틱 산업에 대한 포괄적 분석의 일부로 미래 정책과 규제를 설계하는 데 중요한 데이터를 제공한다”고 말했다.

설탕의 약 300배의 당도를 내면서도 오랜 세월 여러 오해를 받아온 인공 감미료 사카린에서 최근 뜻밖의 효능이 발견됐다. 전 세계적으로 심각한 공중보건 문제인 ‘항생제 내성’과의 싸움에서 사카린이 놀라운 무기가 될 수 있다는 것이다. 영국 브루넬대 연구팀은 최근 국제학술지 ‘엠보 분자의학’에 게재한 논문에서 사카린이 약물 내성 박테리아를 죽이고, 기존 항생제의 효과를 더 높여주는 것으로 나타났다고 밝혔다. 항생제는 몸에 해로운 세균과 박테리아를 공격하는 방식의 약물이다. 항생제 덕분에 인류의 평균 수명은 비약적으로 늘어났다. 수술 후 감염에 의한 사망, 세균성 설사의 유행, 폐렴, 상처 감염에 따른 사망 등이 획기적으로 줄어든 것은 항생제 덕분이라고 해도 과언이 아니다. 그러나 항생제 처방에도 살아남은 세균이나 박테리아가 진화를 거듭하며 내성이 생기면서 기존의 항생제가 듣지 않는 문제가 심각해졌다. 2019년만 해도 전 세계적으로 항생제 내성 문제로 127만명이 사망했고, 해마다 약 500만명이 항생제 내성 문제와 직간접적으로 연관돼 숨지는 것으로 추정되고 있다. 연구를 주도한 로난 맥카시 교수(항균혁신센터)는 “요구르트와 무설탕 음료 등 다이어트 식품에 쓰이는 사카린이 세계에서 가장 위험한 병원균에 속하는 ‘다제 내성 박테리아’를 죽일 수 있는 것으로 밝혀졌다”고 전했다. 연구진은 사카린이 장내 세균에 어떤 영향을 미치는지 살펴봤다. 19세기 말 처음 발견된 사카린은 100년 넘는 역사 속에서 발암 가능성 등 여러 차례 유해성 논란이 있었다. 그러나 오랜 기간에 걸친 연구 결과 사카린의 안전성이 입증됐고 유해 우려 물질 목록에서 삭제됐다. 맥카시 교수는 “사카린이 박테리아의 세포벽을 파괴해 세포벽을 뒤틀리게 하고 결국 터뜨린다”면서 “결정적으로 이러한 손상을 통해 항생제가 병원균 내부로 침투할 수 있도록 도와 내성 체계를 무너뜨린다”고 설명했다. 연구진은 황색포도상구균과 대장균 등 내성이 강한 박테리아를 대상으로 사카린을 실험했다. 그 효과는 박테리아 유형에 따라 차이는 있었지만, 여러 박테리아 균주에 사카린의 작용이 효과적으로 나타난다고 밝혔다. 연구진은 사카린을 응용한 수술용 소독제(드레싱)도 개발했다. 돼지 피부를 대상으로 한 실험에서 사카린을 기반으로 한 드레싱은 은(실버) 기반 항균 드레싱보다 박테리아 수치를 줄이는 데 더 우수한 것으로 나타났다. 맥카시 교수는 “사카린 드레싱은 항생제 내성 박테리아를 죽일 뿐만 아니라 기존 항생제의 효과도 높여준다”면서 “항생제 내성 문제를 해결할 가능성을 엿봤다”고 말했다.

상어는 의심할 수 없는 해양 생태계의 최상위 포식자다. 물론 작은 상어도 많지만, 샌드바 상어 (sandbar shark)처럼 흉상어과의 상어는 상당히 무서운 포식자다. 따라서 이런 대형 상어가 나타나면 주변의 물고기들은 대부분 도망칠 것 같지만, 의외로 주변에 같이 다니는 물고기들이 적지 않다. 여기에는 그럴 만한 이유가 있다. 첫 번째 이유는 더 안전하기 때문이다. 대형 상어 뒤에 붙어 다니는 작은 물고기는 상어의 눈에 띄지 않기 때문에 천적으로부터 더 안전하다. 두 번째 이유는 상어가 남긴 먹이를 먹을 수 있기 때문이다. 빨판상어는 이 두 가지 목적에 특화되어 아예 상어에 붙어서 생활한다. 지중해에 서식하는 샌드바 상어를 연구한 이탈리아 팔레르모 대학 카를로 카타노 박사 연구팀은 샌드바 상어 뒤를 따라다니는 블루 러너(blue runners) 역시 이런 이유로 상어 뒤를 따라다닌다고 생각했다. 하지만 이탈리아 람피오네 섬 인근 바다에서 촬영된 영상들을 분석한 결과 미처 생각하지 못했던 놀라운 사실을 알게 됐다. 블루 러너는 상어 뒤를 따라다니다가 먹이인 자리돔이 나타나면 갑자기 기습해 사냥에 성공했다. 이곳에 사는 작은 자리돔은 상어를 크게 무서워하지 않는데, 대형 상어가 사냥하기에는 너무 작은 물고기이기 때문이다. 사자나 호랑이가 쥐를 사냥하지 않는 것처럼 상어 역시 작은 자리돔은 사냥하지 않는다. 작아서 오히려 잡기 힘들고 사냥에 성공해 봤자 얻을 수 있는 먹이가 너무 적기 때문이다. 하지만 상어 뒤에 숨은 블루 러너(사진)에게는 충분한 먹잇감이 된다. 연구팀은 이렇게 상어 뒤에 숨는 행동이 실제 사냥 성공으로 이어지는지 알기 위해 연구를 계속했다. 샌드바 상어는 여름철에만 출몰하기 때문에 상어가 없는 시기에 블루 러너는 무리를 지어 사냥한다. 이 경우 자리돔이 알아 차리고 대응하는 경우는 95%에 달했다. 반면 상어 뒤에 숨은 블루 러너를 알아채는 자리돔은 10%에 지나지 않았다. 일반적으로 물고기는 지능이 낮다고 생각하지만, 실제로 물고기들의 사냥 방법이나 생존 전략은 과학자들도 감탄을 금치 못할 정도로 다양하고 영리하다. 주변 환경은 물론 상어까지 활용하는 블루 러너의 역발상 사냥법 역시 그중 하나일 것이다.

일주일 동안 8잔 이상 술을 마시는 사람은 전혀 마시지 않는 사람에 비해 뇌 손상 위험이 133%나 증가하고, 심지어 평균 13년 더 일찍 죽는다는 연구 결과가 나왔다. 미국신경학회 학술지인 ‘뉴롤로지’에 최근 게재된 이 연구에서 연구팀은 뇌 손상 징후를 찾기 위해 사망한 연구 참가자 1781명의 뇌 조직을 검사했다. 사망 당시 참가자들의 평균 연령은 75세였으며, 이들의 음주량 정보는 가족들로부터 수집했다. 연구팀은 수집한 정보를 바탕으로 참가자들을 네 그룹으로 분류했다. 965명은 전혀 술을 마시지 않은 금주자 그룹, 319명은 주당 7잔 이하를 마신 중간 음주자 그룹, 129명은 주당 8잔 이상을 마신 과도 음주자 그룹, 나머지 368명은 과거에 과도하게 술을 마셨던 그룹이다. 여기서 술 1잔의 기준은 맥주 350mL, 와인 150mL, 증류주 45mL로 설정했다. 연구 결과 금주 그룹의 40%에서 혈관성 뇌 병변이 발견됐으며, 중간 음주자의 45%, 과도 음주자의 44%, 과거 과도 음주자의 50%에서도 같은 증상이 나타났다. 나이와 흡연 여부, 신체 활동 등 뇌 건강에 영향을 미치는 다양한 요소들을 고려한 후에도, 과도 음주자는 금주자보다 혈관성 뇌 병변 발생 가능성이 133%나 높았다. 과거 과도 음주자는 89%, 중간 음주자는 60% 더 높은 수치를 보였다. 특히 이번 연구에서 과도 음주자가 술을 전혀 마시지 않는 사람보다 평균 13년이나 일찍 사망한다는 사실이 밝혀졌다. 또한 주당 8잔 이상의 술을 마시는 사람들은 ‘유리질 세동맥경화증’이라는 뇌 손상 징후가 발생할 위험이 크게 높아지는 것으로 나타났다. 유리질 세동맥경화증은 뇌의 작은 혈관이 좁아지고 두꺼워지며 경직되는 상태로, 이에 따라 혈액 순환이 방해되어 시간이 지남에 따라 뇌가 손상될 수 있다. 연구팀은 또한 과도 음주자 및 과거 과도 음주자들에게서 알츠하이머병을 일으키는 주요 원인인 ‘타우 단백질 얽힘’이 발생할 가능성이 각각 41%와 31% 더 높다는 사실도 발견했다. 연구를 주도한 브라질 상파울루 의과대학의 알베르토 페르난도 올리베이라 주스토 박사는 “과도한 음주는 건강 문제와 사망률 증가와 연관된 주요 글로벌 건강 문제”라며 “과도하게 술을 마시면 뇌 손상을 일으켜서 기억력과 사고력 저하를 일으킬 수 있다는 사실을 확인했다”고 밝혔다.

국내 연구진이 암세포와 혈관의 상호 작용을 실제 인체 환경처럼 정밀하게 모사하고 실시간으로 분석할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과 연구팀은 암세포와 혈관 사이의 상호작용을 대량으로 실시간 분석할 수 있는 미세 유체칩 ‘ODSEI 칩’을 개발했다고 10일 밝혔다. 환자 맞춤형 항암제 개발에 새로운 전기를 마련한 것으로 평가받는 이번 연구는 재료 과학 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 4월 3일 자 표지논문으로 실렸다. 암세포는 정상세포보다 비정상적으로 빠르게 성장하는데, 이 과정에서 많은 영양분과 산소가 필요하다. 이 때문에 주변 혈관 세포를 자극해 영양분을 약탈한다. 암 조직의 항암제 내성 메커니즘을 밝히고 효과적인 치료 전략을 세우기 위해서는 암과 혈관의 상호작용을 이해하고 실시간 관찰하는 것이 중요한 이유다. 연구팀이 개발한 ODSEI 칩은 1000개 이상의 암 덩어리를 혈관 세포와 함께 배양해 분석하는 장치로, 기존의 폐쇄형 시스템과 달리 개방형 구조로 설계됐다. 특정 시점에 원하는 암 덩어리만 회수해 유전자 분석을 할 수 있어, 암세포가 혈관과 상호작용하며 내성을 획득하는 경과를 추적할 수 있다. 연구팀은 이 기술로 유방암 치료제 타목시펜의 내성 발생 과정을 추적했다. 그 결과, 단일 세포 RNA 시퀀싱과 단백질 분석을 통해 혈관 약물 전달 효율을 높일 수 있는 바이오마커인 IL-8, TIMP-1을 찾아내고, 이 물질들이 암세포의 생존 신호를 활성화하고 치료제에 대한 반응을 억제함으로써 암세포가 약물 내성을 보이는 과정을 밝혀냈다. 연구를 이끈 조윤경 UNIST 교수는 “이번에 개발한 ODSEI 칩의 가장 큰 장점은 다수의 종양 덩어리를 혈관 내피세포와 효율적으로 배양해 치료를 위한 표적 발굴과 맞춤형 항암제 개발과 효능 평가에 활용할 수 있다는 것”이라고 말했다.

표준국어대사전에서 ‘지도’는 ‘지구 표면의 상태를 일정한 비율로 줄여, 이를 약속된 기호로 평면에 나타낸 그림’이라고 풀이돼 있다. 인류 역사를 살펴보면 지도는 사전에서 설명하는 그저 위치를 설명하는 길잡이 이상의 의미를 갖는다. 그리스 천문학자이자 지리학자 프톨레마이오스가 최초로 만든 세계지도는 지구에 대한 인류의 생각을 바꿨고, 천문학자 튀코 브라헤의 별 지도는 우주에 대한 관점을 변화시켰다. 갈레노스, 레오나르도 다빈치, 베살리우스가 만든 인체 지도는 현대 의학을 발전시키는 계기가 됐다. 뇌 과학자들이 뇌 지도를 제작하려는 이유는 인간이 누구인지, 인간과 동물 간 차이는 무엇인지를 더 잘 이해하기 위해서다. ●사람과 닮은 생쥐 뇌 지도 제작 성공 ‘마이크론스’(MICrONS·Machine Intelligence from Cortical Networks) 프로젝트 연구진은 생쥐의 뇌세포 구조와 연결에 대한 상세한 지도를 제작해 공개했다. 사람의 뇌 지도 작성에 앞서 인간과 비슷한 쥐의 뇌에 대한 정밀 지도를 만들어 본 것이다. 이 연구에는 미국 프린스턴대 프린스턴 신경과학 연구소를 중심으로 베일러 의과대, 존스 홉킨스대, 앨런 뇌과학 연구소, 라이스대, 매사추세츠공과대(MIT), 카네기멜런대, 과학재단(NSF) 인공·자연 지능 연구소, 스탠퍼드대, 코넬대, 그리스 헬라스 연구 기술재단 분자생물학 및 생명공학 연구소, 독일 튀빙겐대, 괴팅겐대 등이 참여했다. 이번 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’와 ‘네이처 메소드’ 4월 10일자에 8편의 논문으로 실렸다. ●뇌 알고리즘 규명 통해 컴퓨터에 적용 앞서 2023년 12월에는 미국 ‘뇌 이니셔티브 세포 센서스 네트워크’(BICCN) 연구팀이 생쥐 뇌를 구성하는 전체 세포의 유형을 분류하고 특성을 밝힌 가장 포괄적인 뇌세포 상세 지도를 완성해 ‘네이처’에 9편의 논문으로 발표한 바 있다. BICCN은 인간과 쥐, 비인간 영장류 뇌를 구성하는 다양한 유형의 세포를 분석하고 포괄적인 뇌세포 지도를 제작하기 위한 연구 프로젝트다. 반면 마이크론스는 역공학(리버스 엔지니어링) 기법으로 뇌의 알고리즘을 규명한 뒤 컴퓨터에 적용해 인간처럼 생각하는 컴퓨터 개발을 목표로 하는 좀더 실용적인 연구 프로젝트다. 뇌는 신경세포(뉴런)를 포함해 복잡한 세포망으로 구성돼 있다. 뉴런은 자극을 받으면 활성화되고 시냅스를 통해 서로 연결된다. 기억, 판단, 사고 등 인지 기능은 뉴런의 활성화와 세포 간 연결성에 따라 달라지는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 포유류의 뇌 회로에 대해 더 자세히 알아보기 위해 생쥐의 시각에 관여하는 피질에서 1㎣를 떼 인공지능으로 정밀 분석한 뒤 뇌 지도로 만들었다. 그다음 연구팀은 뉴런이 활성화되면 형광 단백질을 방출하도록 유전자 변형한 생쥐를 트레드밀 위를 달리게 하면서 시각 피질의 7만 5000개 뉴런 활동을 기록했다. 이 활동 데이터를 생쥐 시각 피질 1㎣에 대한 뇌지도와 매칭시킨 결과 20만 개 이상의 뇌신경 세포와 약 8만 4000개의 뉴런, 5억 2400만 개의 시냅스가 연결된다는 사실을 확인했다. 또 이들을 연결하는 신경세포 망은 약 5.4㎞에 이른다는 것도 발견했다. ●뉴런과 시냅스 작동원리를 알아내다 마릴라 페트코바 하버드대 분자·세포 생물학과 박사는 “생쥐의 시각 피질은 인간을 포함한 다른 포유류와 유사성을 공유하기 때문에 이번 연구로 뇌의 특정 부위에서 뉴런과 시냅스가 어떻게 작동하는지를 알 수 있게 됐다”고 평가했다.

커피는 전 세계에서 가장 많이 소비되는 음료입니다. 매년 수백억㎏의 커피가 소비되고 있다고 합니다. 한국도 주요 커피 소비 국가 중 하나입니다. 거리에서 가장 많이 눈에 띄는 가게가 커피 전문점인 것만 봐도 알 수 있습니다. 커피 소비가 늘어나면서 커피 맛과 향을 따지는 사람도 많아졌습니다. 커피 맛은 커피 원두의 질과 신선도, 원두를 볶는 로스팅, 분쇄하는 그라인딩, 사용하는 물의 성질, 물의 온도 등 다양한 요소가 좌우합니다. 커피 원두는 특정한 재배 환경이 있어야 하는데, 최근 기후변화로 인해 금세기 말이 되면 커피 생산량이 지금보다 절반 가까이 줄어들 것이라는 예측까지 나오고 있습니다. 커피 수요는 늘어나고 공급량은 줄어들 것으로 예상되면서, 커피 원두 사용을 최소화하면서 맛과 향을 끌어올릴 수 있는 연구도 활발합니다. 미국 펜실베이니아대 물리·천문학부 연구팀은 유체 역학 방정식을 이용해 푸어 오버(pour over) 커피에서 커피 원두 사용의 최적화 방법을 찾아냈습니다. 이 연구 결과는 물리학 분야 국제 학술지 ‘유체 물리학’(Physics of Fluids) 4월 9일자에 실렸습니다. 푸어 오버 커피가 익숙하지 않지만, 핸드 드립 커피와 크게 다르지 않습니다. 타이머와 저울을 이용해 계산된 양의 물을 부어 추출 시간과 용량을 측정하면서 커피를 내리는, 좀더 과학적이고 계량적 방식의 커피 추출법이라고 생각하면 됩니다. 연구팀의 계산 결과 물을 붓는 높이를 가능한 한 높게 하면서, 물줄기가 커피 원두에 부딪칠 때 끊어지지 않는 층류(laminar flow)를 유지하는 것이 원두 양을 적게 하면서도 최적의 맛을 내는 데 필요한 것으로 확인됐습니다. 층류는 유체 흐름을 예측하는 데 사용되는 레이놀즈수(Re)가 2000 이하인 흐름으로, 유체의 각 부분이 상호 얽힘 없이 질서정연하게 흐르는 상태를 말합니다. 연구팀에 따르면 커피 주전자로 알려진 표준 구스넥 주전자로 물을 따를 때 볼 수 있는 두꺼운 물줄기가 푸어 오버 커피를 내리는 데 필요한 높이와 층류를 만드는 데 이상적이라고 합니다. 강하게 한곳으로 집중된 물줄기는 커피 베드를 깊이 파고들며 커피 가루를 순환시켜 물과 커피가 더 잘 섞이게 되고, 그 결과 적은 양의 커피 가루로도 진한 커피를 얻을 수 있다고 합니다. 물줄기가 얇고 약하다면 이런 상호작용을 일으키지 못한다는 것입니다. 연구를 이끈 아널드 마티센 펜실베이니아대 교수는 “물줄기가 얇으면 물방울 형태로 분해되는 경향이 있는데, 이렇게 될 경우 물이 커피와 효과적으로 섞이지 못해 맛없는 커피가 된다”며 “주방에서는 화학과 물리학 측면에서 배울 수 있는 것들이 적지 않다. 예상하지 못했던 새로운 과학적 발견으로 이어지는 경우도 많다”고 말했습니다.

커피를 자주 마시는 사람의 장(腸) 속 유익균 수가 그렇지 않은 사람보다 최대 8배까지 더 많이 발견됐다는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다. 8일 국제 학술지 네이처 마이크로바이올로지에 실린 연구에 따르면 커피는 단순한 기호식품을 넘어 장내 미생물 생태계와 인체 건강 사이를 잇는 중요한 매개체로 작용할 수 있는 것으로 나타났다. 이탈리아 트렌토대학교 생물학 및 컴퓨터 생명과학과의 니콜라 세가타 교수가 이끈 이번 연구에서는 미국과 영국에 거주하는 성인 약 2만 2000명을 대상으로 식이 습관과 장내 미생물 간의 상관관계를 분석했다. 연구 결과 커피를 자주 섭취하는 사람의 장에서는 ‘로소니박터 아사카로라이티쿠스’(Lawsonibacter asaccharolyticus)라는 유익균이 그렇지 않은 사람보다 최대 8배까지 더 많이 발견됐다. 이는 일반 커피뿐만 아니라 디카페인 커피를 섭취한 경우에도 동일했다. 커피가 장내 유익균을 증가시키는 것이 카페인 성분 덕분만은 아니라는 뜻으로 풀이된다. 실험실 연구에서는 커피 속 항산화 성분인 ‘퀴닉산(quinic acid)’이 장내 유익균의 성장에 중요한 역할을 하는 것으로 확인됐다. 퀴닉산은 커피 원두는 물론 사과·블루베리·체리 등 다양한 식물성 식품에 함유된 항산화 물질로, 염증 완화와 산화 스트레스 저감에 기여하는 것으로 알려져 있다. 커피에 풍부한 클로로겐산은 장내 미생물에 의해 분해되며 퀴닉산으로 전환되는데, 이 과정이 유익균의 성장을 촉진하는 것으로 연구팀은 추정했다. 또한 연구팀은 클로로겐산 등 폴리페놀류 성분이 장내 유익균에 프리바이오틱스 효과를 부여해 장내 미생물의 다양성을 높이고, 면역력 증진 및 소화 기능 개선에도 기여한다고 설명했다. 연구팀은 “이번 연구는 커피와 같은 단일 식품이 특정 장내 미생물과 직접 상호작용할 수 있음을 입증한 드문 사례”라며 “장 건강과 식품 간의 연결고리를 밝히는 데 있어 중요한 전환점이 될 것”이라고 설명했다. 커피는 이미 장운동을 촉진하고 배변 활동을 도와주는 식품으로 잘 알려져 있다. 이번 연구 결과는 커피의 기능성에 ‘장 건강’이라는 새로운 의미를 더했다. 이번 연구에서는 커피 외에도 아로니아(블랙초크베리) 역시 같은 유익균의 증식을 돕는 식품으로 확인됐다. 이는 장 건강을 위한 식단 구성에 있어 다양한 선택지가 있을 수 있다는 것으로 풀이된다. 전문가들은 “커피 섭취가 장내 유익균 증식 및 미생물 다양성 증진을 통해 전반적인 건강 유지에 긍정적인 영향을 줄 수 있다”며 “이는 장내 미생물과 식이요법을 결합한 새로운 건강 관리 전략의 기반이 될 수 있다”고 전했다.

국내 연구진이 면역 항암치료를 방해하는 핵심인자를 처음으로 찾아내 폐암 치료의 새로운 장을 열었다. 조광현 카이스트 바이오및뇌공학과 교수팀은 폐암 세포의 면역 회피 능력을 결정짓는 핵심인자 ‘DDX54’를 찾아내는 데 성공했고, 이를 억제하면 암 조직으로 면역세포가 쉽게 침투할 수 있어 면역 항암치료 효과가 크게 개선된다는 사실을 확인했다고 8일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 4월 2일 자에 실렸다. 면역항암제는 인체 면역세포의 공격을 돕는 항체를 이용해 암을 치료하는 기술로, 화학 항암제와 달리 약물 부작용이 적어 주목받고 있다. 문제는 면역 항암치료 반응률이 낮아 실제 치료 혜택을 받는 환자가 많지 않다는 점이다. 연구팀은 폐암을 일으킨 생쥐를 대상으로 면역세포 침투를 막는 원인을 찾아내는 실험을 한 결과, DDX54가 면역세포의 암 조직 공격을 막는다는 점을 발견했다. 조광현 교수는 “폐암 세포가 면역 회피 능력을 갖게 만드는 핵심인자를 처음 찾아내고 이를 제어하면 면역 항암치료 효과를 높일 수 있다는 점을 확인했다는 점이 이번 연구의 핵심”이라고 설명했다. 이번 기술은 카이스트 내 교원창업기업인 바이오리트버로 기술 이전돼 면역 항암치료제의 동반 치료제로 개발 중이며, 2028년 임상시험에 투입될 예정이다.

추운 계절에 잉태된 사람이 더울 때 잉태된 사람보다 에너지 소비가 많고 체질량지수(BMI)가 낮으며 내장비만 가능성도 줄어든다는 연구 결과가 나와 눈길을 끌고 있다. 8일 일본 도호쿠대 요네시로 다케시 교수팀은 의학 저널 네이처 메타볼리즘(Nature Metabolism)에서 추운 계절과 더운 계절에 잉태된 3~78세 남녀 680여명을 대상으로 BAT 밀도와 활동성, 열 생성 등을 분석하고, BMI와 내장비만 등을 비교해 이런 결과를 얻었다고 밝혔다. 지방 감소에는 식습관과 운동이 중요하지만 추위와 더위에 노출되는 것도 중요하다. 추운 날씨에 노출되면 갈색 지방 조직의 활동이 활발해져 많은 에너지를 소모해 더 많은 열을 내면서 백색 지방 형태로 저장되는 지방은 줄게 된다. 갈색 지방은 에너지를 태워 체온 유지를 돕는다. 연구팀은 그러나 갈색 지방 조직(BAT:brown adipose tissue )의 활성에 나타나는 개인 차이가 어떤 근본적 요인에 의한 것인지 등은 아직 제대로 밝혀지지 않고 있다고 지적했다. 연구팀은 이 연구에서 3~78세의 건강한 남녀 683명을 대상으로 갈색 지방 조직 밀도·활동성, 열 생성을 분석하고, 출생일을 기준으로 수정 시점을 추정해 부모가 잉태·출산 기간에 노출된 춥거나 따뜻한 기온이 어떤 영향을 미쳤는지 비교했다. 그 결과 잉태 시점이 추운 계절(10월 17일~4월 15일)인 사람은 더운 계절(4월 16일~10월 15일)인 사람에 비해 갈색 지방 조직의 활성이 더 높은 것으로 나타났다. 추운 계절에 잉태된 사람 중에서 고활성 BAT를 가진 사람의 비율이 78.2%였으나 더운 계절에 잉태된 그룹은 66.0%만이 BAT를 가지고 있었다. 그러나 출생 시점의 계절은 BAT 유무에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 연구팀은 추운 계절에 잉태된 사람은 따뜻한 계절에 잉태된 사람보다 갈색 지방 조직의 활성이 높아 에너지 소비가 증가하고, BMI가 낮으며 내부 장기 주변에 지방이 축적될 가능성이 작았다고 설명했다. 또한 이 결과는 잉태 전 기간의 낮은 외부 온도와 큰 일교차가 자녀의 갈색 지방 조직 활성을 결정하는 요인임을 보여준다며 이는 잉태 시점의 기상 조건이 자녀의 생리에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있음을 시사한다고 전했다. 이어 이러한 현상의 근본적 메커니즘을 밝히고, 이 결과를 다양한 인구집단에 적용할 수 있는지, 유아기에 발생하는 변화 등 다른 식이·환경 변화가 어떤 영향을 미치는지 등을 파악하기 위해서는 추가 연구가 필요하다고 덧붙였다.

지방은 생명체에 꼭 있어야 하는 성분이다. 스스로 영양분을 만들어내지 못하는 동물의 경우 음식의 형태로 섭취해야 한다. 인간에게 필요한 필수 지방산의 양이 많지 않기 때문에 결핍되는 일이 드물지만, 오메가3 지방산이나 다른 불포화지방산처럼 건강에 유익한 지방산들은 충분히 섭취해야 한다. 요즘엔 생선이나 견과류 대신 가공식품으로 지방을 보충하기 일쑤다. 기름진 패스트푸드에는 동맥경화를 유발하는 포화지방이 많을 뿐 아니라 그 자체로 열량이 매우 많다 보니 비만의 원인이 될 수 있다. 결국 당뇨나 고혈압, 심혈관 질환뿐 아니라 암 발생 위험도까지 올라가게 된다. 고지방 식이는 여러 암의 발생률을 높이는데 유방암도 예외가 아니다. 과학자들은 지방 섭취량이 지나치게 많을 경우 유방암 자체의 발생 위험도 커지지만 예후도 좋지 않다는 사실을 발견했다. 스페인 국립암연구센터(CNIO) 과학자들은 고지방 식이가 유방암 전이 위험도를 높이는 이유를 연구했다. 유방암 중에서도 다른 장기로 쉽게 전이돼 예후가 좋지 않은 암인 유방암인 삼중 음성 유방암(TNBC)과 고지방 식이의 연관성을 조사했다. 삼중 음성 유방암은 에스트로겐 수용체(ER), 프로게스테론 수용체(PR), 인간 표피 성장 인자 수용체2(HER2) 과발현 및 유전자 증폭이 모두 음성이거나 낮은 수준인 유방암으로 초반부터 폐 같은 다른 장기로 쉽게 옮겨가 생존율이 낮다. 연구팀은 환자에서 얻은 삼중 음성 유방암 조직을 쥐들에 이식한 후 고지방 식이와 정상 식이 그룹을 나눠 차이를 비교했다. 그 결과 고지방 식이가 다른 장기, 특히 폐에 대한 원격 전이를 촉진하는 몇 가지 이유가 밝혀졌다. 우선 고지방 식단을 한 쥐는 암의 전이 전 단계인 전전이 틈새(premetastatic niche)가 촉진되는 변화를 보였다. 또 혈소판이 증가하고 혈액 응고 능력이 높아졌다. 더 많이 만들어진 혈소판은 종양에서 떨어져 나온 암세포에 들러붙어 면역세포 공격을 피해 혈관을 타고 ‘안전하게’ 이동할 수 있게 했다. 마지막으로 고지방 식단은 폐에서 파이브로넥틴(fibronectin)이라는 물질을 활성화시켜 폐 조직으로 전이를 돕는다. 이 연구는 저널 네이처 커뮤니케이션스 4월 2일자에 실렸다. 이 연구는 지나친 고지방 식단이 암 발생 위험도만 높이는 게 아니라 초기부터 원격 전이를 도와 치료를 어렵게 만들 수 있다는 점을 보여준다. 따라서 지나친 패스트푸드와 가공식품 섭취는 자제할 필요가 있다. 사실 지방이나 식품 자체가 나쁘기보다는 우리가 그것을 너무 남용하고 과도하게 섭취하는 것이 문제일 수 있다. 이런 음식을 좋아하더라도 매일 습관적으로 먹는 일은 피해야 할 것이다.

미국암학회(ACS)가 권고하는 암 생존자를 위한 영양 및 신체활동 가이드라인(ACS Guideline for Diet and Physical Activity)을 지키면 암 생존자의 사망 위험을 24% 줄일 수 있다는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다. 7일 미국암학회 역학연구 책임자 잉왕 박사팀은 국제학술지 미 국립암연구소 저널(JNCI)에서 비흡연 비만 관련 암 생존자 3700여명의 생활 습관과 사망 위험을 평균 15년 이상 추적 관찰해 이런 결론을 얻었다고 밝혔다. 앞서 미국암학회는 지난 2022년 암 생존자들에게 비만을 피하고 신체활동을 유지하며, 건강한 식단을 섭취하고 알코올 섭취를 제한할 것을 권장하는 영양 및 신체활동 가이드라인을 발표했다. 가이드라인은 체중 증가를 피하고 건강한 범위 내에서 유지하면서 신체활동을 성인은 매주 150~300분의 중간 강도 운동이나 75~150분의 고강도 운동(어린이·청소년은 매일 1시간 이상 중간 또는 고강도 운동)을 할 것을 권고했다. 또한 건강에 좋은 영양소가 풍부한 녹색·빨간색·주황색 등 다양한 채소와 섬유질이 풍부한 콩류, 과일, 통곡물을 섭취하고, 대신 붉은 육류·가공육, 설탕 첨가 음료, 초가공식품, 정제 곡물 식품 등은 피하라고 권고했다. 이어 술은 마시지 않는 것이 가장 좋지만, 마셔야 한다면 여성은 하루에 한 잔, 남성은 하루에 두 잔 이하로 마셔야 한다고 전했다. 연구팀은 이 연구에서 1992~2002년 비만 관련 암 진단을 받은 비흡연 암 생존자 3742명(평균 연령 67.6세)을 대상으로 진단 후 평균 15.6년간 체질량지수(BMI), 신체활동, 식단, 알코올 섭취 등 가이드라인 준수 여부를 0~8점으로 평가하고 사망 위험과의 관계를 분석했다. 이 기간에 2340명이 사망했다. 분석 결과 가이드라인 준수 점수가 6~8점인 생존자는 0~3점인 생존자에 비해 모든 원인에 의한 사망 위험이 24% 낮았다. 심혈관 질환으로 인한 사망 위험은 33% 낮았고, 암 관련 사망 위험은 21% 낮았다. BMI와 신체활동 점수가 높을수록 모든 원인에 의한 사망률이 낮았고, 암 진단 전후 가이드라인 점수가 5점 미만을 유지한 생존자에 비해 지속해 5점 이상을 유지한 생존자는 모든 원인 및 심혈관 질환 사망 위험이 낮았다. 또한 연구팀은 연구 기간에 낮은 가이드라인 준수 점수가 높은 점수로 개선된 생존자의 경우 모든 원인에 의한 사망률도 낮아졌다고 밝혔다. 논문 제1 저자 겸 교신저자인 왕 박사는 “암 진단을 받으면 사람들은 더 건강하게 살 수 있는 방법을 생각하게 되고, 생존자는 더 오래 살 가능성을 높이기 위해 어떤 생활 습관을 바꿀 수 있는지 알고 싶어 한다”며 “이 결과는 올바른 생활 습관 선택이 암 생존율에 어떤 영향을 미치는지 잘 보여준다”고 전했다.

과거에 비해 덜하지만 봄철이 되면 미세먼지와 황사 때문에 공기 질이 나빠지는 경우가 잦다. 영국 런던대(UCL) 역학 및 공중보건학과, 행동과학·보건학과, 미국 서던캘리포니아대(USC) 경제·사회연구센터, 미시간대 공중보건학부 공동 연구팀은 이산화질소, 초미세먼지(PM 2.5)에 장기간 노출될 경우 노인들의 뇌 건강, 특히 언어 인지 능력의 급격한 저하를 가져올 수 있다고 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘노인학 저널’(The Journals of Gerontology: Series A) 4월 7일 자에 실렸다. 이산화질소는 연소 과정을 통해 대기 중으로 배출되는 물질로, 자동차, 트럭, 버스 같은 차량의 배출가스뿐만 아니라 발전소, 오프로드 기계류에서 발생한다. 초미세먼지 역시 휘발유, 디젤 등 석유 유래 연료 연소와 목재 연소에서 배출되는 물질로 폐 속 깊이 침투하는 것으로 알려져 호흡기 건강에 치명적인 것으로 알려져 있다. 연구팀은 65세 이상 성인 남녀 1127명을 대상으로 2008~2017년까지 10년 동안 대기 오염 노출 정도 조사하고, 2018년에 기억력과 계획 세우기, 문제 해결, 새로운 상황 적응하기와 같은 실행 기능, 언어 능력을 포함한 전반적 인지 기능을 평가했다. 연구 결과, 이산화질소와 초미세먼지 수준이 가장 높은 지역에 거주한 사람들은 오염 수준이 평균보다 낮은 지역에 사는 사람에 비해 인지 테스트에서 낮은 점수를 받았다. 오염이 가장 심한 지역에 사는 사람들 대부분은 인지 측정 점수에서 하위 3분의 1에 속하는 점수를 받았다. 특히 눈에 띄게 나쁜 것은 언어 능력이었으며, 단어를 빠르게 찾아내고 말하는 능력이 현저히 떨어진다는 사실을 발견했다. 연구팀은 대기 오염의 장기 노출이 언어와 의미 파악에 관여하는 뇌의 측두엽을 손상하기 때문으로 분석했다. 연구를 이끈 조르조 디 제사 UCL 박사는 “이번 연구는 대기 오염이 폐와 심장뿐만 아니라 뇌 건강에도 해롭다는 사실을 보여준다”며 “특정 오염물질이 언어 능력처럼 특정 인지 과정에 특이적 영향을 미칠 수 있다는 것을 알 수 있다”고 말했다.

형제자매가 있는 아이들보다 외동인 아이가 더 똑똑하고 창의적이며 행복하다는 연구 결과가 나왔다. 5일(현지시간) 뉴욕포스트는 국제학술지 ‘네이처 인간 행동(Nature Human Behavior)’에 실린 보고서를 인용해 “형제자매 없이 외동으로 자란 환경이 인지 기능과 정신 건강에 더 긍정적인 영향을 미쳤다”고 보도했다. 이에 따르면 중국의 연구진은 뇌 영상 분석, 행동 평가, 사회경제적 및 아동기 트라우마 설문지 등의 방법을 통해 형제자매가 있거나 외동으로 자란 18~30세 7186명으로 구성된 그룹을 평가했다. 연구진이 참가자의 뇌 MRI를 통해 사고·추론 및 신체 신호 처리를 담당하는 조직인 회백질과 백질을 비교한 결과, 외동 자녀가 더 나은 정신 건강과 기억력을 지녔으며 뛰어난 언어 능력과도 관련이 있다는 사실을 발견했다. 다른 평가에서도 외동 아이들이 더 높은 삶의 만족도를 보였으며, 더 개방적이고 창의적인 것으로 나타났다. 또한 외동 자녀는 충동성이 낮고 보상 의존성이 낮았다. 연구진은 “더 많은 경제적 자원과 부모의 가용성, 주의 및 반응성의 향상은 외동 자녀의 지적 역량, 심리적 안녕 및 성숙한 사회적 행동에 대한 견고한 기반을 제공할 수 있다”고 설명했다. 다만 이 연구에서는 형제자매가 없는 것을 보완할 수 있는 사촌이나 친구 등 다른 사람들과의 상호 작용을 포함해 경제적 요인 등 외부 요인은 살펴보지 않았다고 매체는 덧붙였다.

면역에 대한 지식이 생기기 전에도 인류는 한 번 전염병에 걸린 사람은 다시 걸리지 않는 경우가 많다는 사실을 알고 있었다. 지금 보면 위험천만한 일이지만, 종두법 개발 전에는 치사율이 높은 질병이었던 천연두에 대해 면역을 얻기 위해 천연두 환자의 딱지나 고름을 건강한 사람에게 접종하는 인두법이 시행되기도 했다. 1798년 영국의 의사인 에드워드 제너는 소의 천연두인 우두에 걸린 사람은 천연두에 대해 면역이 생긴다는 사실을 발견하고 우두를 이용한 종두법을 개발해 천연두 퇴치의 길을 열었다. 종두법의 사례처럼 인류는 질병에 걸려 자연적으로 생기는 면역을 더 안전하게 얻기 위해 백신을 개발했고, 덕분에 우리는 직접 병에 걸리지 않고도 각종 전염병에 대한 면역을 안전하게 획득할 수 있게 됐다. 그런데 최근 과학자들은 이런 재주가 인간만의 전유물이 아니란 사실을 발견했다. 존스 홉킨스 대학의 조슈아 모델 교수가 이끄는 연구팀은 인간에 병을 일으키는 대표적인 세균 중 하나인 화농성 연쇄상구균 (Streptococcus pyogenes)이 바이러스 감염에 대한 면역을 획득하는 기전을 연구했다. 바이러스는 기본적으로 다른 세포의 물질을 이용해 증식한 후 숙주 세포를 파괴하고 다음 숙주를 찾는 방식으로 살아간다. 이 가운데 숙주가 박테리아인 경우를 박테리오파지(bacteriophages)라고 하는데, 박테리아를 먹는다는 뜻이다. 과학자들은 항생제 내성균처럼 치료가 까다로운 세균을 없애기 위해 박테리오파지를 연구해왔다. 하지만 그 과정에서 찾은 놀라운 사실은 세균 역시 박테리오파지 감염에 대한 면역 시스템을 지니고 있다는 것이다. 백혈구보다 훨씬 작은 박테리아가 몸 안에 침투한 바이러스를 막는 비결은 바이러스의 유전자를 자르는 유전자 가위인 CRISPR Cas9 시스템이다. 바이러스는 결국 RNA나 DNA를 세포 안으로 삽입해 증식하는 것이기 때문에 유전자를 잘라 버리면 막을 수 있다. 문제는 바이러스의 유전자를 정확히 구분하는 것이다. 아무 유전자나 마구잡이로 자르면 세균도 위험해진다. 연구팀은 잠복기인 바이러스와 활동 중인 상태의 바이러스 두 가지를 이용해 세균이 잠복기인 바이러스를 이용해 바이러스 유전자에 대한 정보를 획득하고 이를 통해 바이러스에 대한 면역을 획득한다는 사실을 알아냈다. 인간이 약독화 바이러스나 세균을 이용해 백신을 만드는 것처럼 세균도 약해진 바이러스를 이용해 면역을 획득한 것이다. 연구팀은 세균의 면역 획득 과정을 방해하면 항생제 내성균을 감염에 취약하게 만들어 제거할 수 있을 것으로 보고 연구를 계속하고 있다. 면역은 좋은 의미로 사용되지만, 내성균의 면역은 인간에게는 좋은 일이 아니기 때문이다. 인간의 면역은 강하게 하면서 항생제 내성균의 면역은 약하게 하는 방법을 알아낸다면 내성균 확산 문제를 해결할 새로운 실마리를 얻을 수 있을 것이다.