국제올림픽위원회(IOC)와 세계반도핑기구(WADA)가 도핑 적발을 위한 유전자 검사를 이르면 내년에 열리는 도쿄올림픽부터 도입할 전망이다. 6일(한국시간) 올림픽 관련 뉴스를 다루는 온라인매체 ‘인사이드 더 게임스’와 영국 일간 가디언 등에 따르면 토마스 바흐 IOC 위원장은 폴란드 카토비체에서 열린 WADA 세계회의에서 “도쿄올림픽에 건조 혈반(DBS)을 활용한 유전자 검사를 도입할 수 있다”고 밝혔다. 그는 “유전자 서열 조사가 잘 이뤄진다면, 유전자 검사는 약물 사용 이후 수개월 동안 체내에 남은 사용 흔적을 발견할 수 있는 획기적인 방법이 될 것”이라면서 “WADA의 승인이 떨어지면 도쿄올림픽에서 이를 즉시 도입할 수 있다”고 공언했다. ‘인사이드 더 게임스’는 도핑 유전자 검사는 손가락 끝의 혈액 몇 방울로 간단히 실시할 수 있고, 수집이나 수송·보관 절차 등에서도 비용과 공간을 훨씬 줄일 수 있어 소변·혈액 검사의 대안으로 큰 지지를 얻을 것이라고 내다봤다. IOC 의과학위원회 위원이기도 한 영국 브라이턴대학 스포츠 과학·유전학과 야니스 핏실래디스 교수가 개척한 도핑 유전자 검사는 적혈구 생성을 촉진시켜 지구력을 끌어올리는 ‘에리스로포이에틴’(EPO) 등을 투여할 경우 체내 유전 형질이 어떻게 변화했는지를 감지해 낸다. 기존 도핑테스트보다 훨씬 분명하다. 핏실래디스 교수는 인체에는 약 2만 1000개의 유전자가 있으며 이 중 수백개는 사람이 EPO 등을 복용하거나 수혈할 때 반응한다는 점을 발견하고 유전 형질의 변화가 약물 복용 후 수개월 지속된다는 점도 알아냈다. 바흐 위원장은 “약물 사용 발견과 억제를 극대화하기 위해 도쿄올림픽에 앞서 약물 검사는 역대 어느 대회보다 광범위하게 이뤄질 것”이라면서 유전자 검사가 당장 도쿄대회 개막에 맞춰 도입되지 않더라도 나중에 대비해 선수들의 유전자 표본을 수집할 예정임을 시사했다. IOC와 WADA 등은 2022년 베이징동계올림픽부턴 유전자 검사를 공식 도입하기로 합의한 것으로 전해졌다. 최병규 전문기자 cbk91065@seoul.co.kr

아프리카코끼리의 멸종을 부르는 불법 상아 밀거래를 추적할 새로운 기술이 개발됐다. 미국 일리노이주립대학 알프레드 로카 교수 연구진에 따르면 2006~2016년 아프리카 코끼리는 상아를 노린 불법 밀렵 등의 이유로 11만 마리가 감소했다. 현재 남아있는 아프리카코끼리의 개체수는 41만 5000만 마리에 불과하다. 연구진이 개발한 새로운 기술은 약 2000마리의 아프리카코끼리로부터 채취한 DNA 데이터베스를 기반으로 한다. 연구진은 직접 모은 특정 유형의 미토콘드리아 DNA 데이터와 압수된 상아의 DNA를 대조하면, 상아의 ‘주인’이 어느 지역에서 서식하던 코끼리인지 확인할 수 있으며 이러한 정보는 해당 밀렵 지역에서 밀렵꾼들을 찾아 검거하거나 단속을 강화하는데 도움을 준다. 즉 불법으로 채집된 상아의 원산지를 확인할 경우, 불법 거래가 이뤄지는 장소 및 밀렵과 밀수 네트워크의 뿌리를 확인하는데 도움을 준다는 것. 여기에 압수된 상아의 주인을 정확히 식별하는 것은 해당 코끼리 개체수를 정확히 파악하는데 효과적이다. 이번에 개발된 기술은 암컷(어머니)에게서만 자식으로 유전되는 미토콘드리아 DNA 정보를 이용한다. 이는 암컷이 천성적으로 무리를 떠나지 않는 습성이 있고, 이러한 습성이 태어난 지역과 서식지를 구별하는데 더욱 도움이 되기 때문이다. 연구진에 따르면 현재 아프리카에 있는 코끼리 200마리 중 한 마리는 데이터베이스에 DNA 자료가 등록돼 있다. 연구진은 앞으로 더 많은 장소에서 더 많은 샘플을 통해 자료의 규모를 확대하고, 지리적·유전적 희소성까지 밝혀낼 수 있는 프로그램으로 발전시킬 예정이다. 연구를 이끈 알프레드 로카 교수는 “이 프로그램을 통해 코끼리가 밀렵의 피해를 입고 있는 지역을 파악할 수 있으며, 밀렵꾼들이 새롭게 또는 지속적으로 목표로 하는 지역이나 특정 코끼리 개체를 신속하게 식별할 수 있다”고 설명했다. 이어 “이 프로그램은 상아의 수요와 공급을 줄이기 위한 노력의 한 단계”라면서 “상아의 밀렵을 줄이기 위한 경제적 비용을 낮추는데에도 도움이 될 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 미국 유전학회 공식 학술지인 유전학저널(Journal of Heredity) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

조현병은 과거에 정신분열증으로 알려진 정신질환으로 생각, 감정, 지각, 행동 등 여러 측면에서 다양한 증상이 종합적으로 나타나는 것이 특징이다. 미국의 경우 조현병 환자는 전체 인구의 0.7%, 전 세계적으로도 1% 정도가 앓고 있는 것으로 알려져 있다. 국내에서도 조현병 환자는 약 50만명에 이르는 것으로 보고 있다. 조현병은 유전적 요인이 가장 큰 것으로 알려져 있지만 뇌의 생화학적, 해부학적 이상으로 생거나 살면서 겪는 각종 환경적, 심리적 요인도 작용하는 것으로 알려지는 등 아직까지는 정확히 발병원인이 알려져 있지는 않은 상태이다. 그런데 최근 미국 연구진이 조현병을 유발하는데 결정적인 작용을 하는 유전자 변이를 찾아내 조현병의 원인은 물론 치료방법을 찾는데 도움이 될 것으로 보인다. 미국 매사추세츠종합병원 유전자의학센터, 하버드-MIT 브로드연구소 스탠리정신의학연구센터, 의학 및 인구유전학프로그램 공동연구팀은 전장엑솜분석(whole exome sequencing)이라는 방법을 이용해 조현병을 유발하는데 중요한 역할을 하는 것으로 추정되는 10개의 새로운 DNA를 발견했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 지난 15~19일까지 미국 휴스턴에서 열린 ‘미국인간유전학회’(ASHG) 2019 연례컨퍼런스에서 발표됐다. 연구팀은 전 세계 5개 대륙에 살고 있는 2만 5000명의 조현병 환자와 10만명의 일반인의 게놈을 전장엑솜분석이라는 기법으로 비교했다. 전장엑솜분석은 생명체의 모든 유전체 염기서열을 분석하는 전장유전체분석과는 달리 실제 단백질을 합성하는 부분인 엑손만을 선별해 분석하는 방법이다.엑솜은 전체 유전체 중 약 1% 정도를 차지하고 있지만 실제 질병을 일으키는 유전변이의 80% 이상이 엑솜에서 발견되는 만큼 질병 원인 유전자를 찾을 때 많이 쓰이는 방법이다. 그 결과 조현병 위험을 높이는 10개의 유전자를 새로 찾아냈는데 이 중 2개는 글루탐산염 수용체와 관련돼 있는 것으로 확인됐다. 글루탐산염 수용체는 뇌 세포간 신호전달에 중요한 역할을 하는 단백질로 알려져 있다. 이들 유전자의 기능 감소가 조현병 증상을 촉진시키거나 악화시키는 것으로 연구팀은 보고 있다. 더군다나 이들 10개 유전자는 뇌 신경발달 지연과 자폐스펙트럼 장애를 유발시키기도 하는 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 매사추세츠병원 유전의학센터 타진더 싱 박사는 “이번 연구를 통해 발견한 유전자는 변이와 명백한 분자적 메커니즘을 갖고 있기 때문에 조현병을 유발시키는 실질적 원인으로 볼 수 있을 것”이라며 “조현병 발병의 생물학적 경로를 이해할 수 있도록 돕는 한편 새로운 유전적 치료법을 찾을 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

무더운 여름이나 격한 운동을 한 다음에는 이가 시릴 정도로 차가운 맥주 한 잔이 생각난다는 사람들이 많다. 역사상 가장 오래된 알코올 음료인 맥주는 물, 차(tea) 다음으로 세계에서 세 번째로 많이 소비되는 음료라는 말처럼 전 세계인이 즐겨 마시는 술임은 확실하다.약 1만년 전 인류가 농경을 시작하면서 저장된 곡물과 물이 만나 발효되면서 만들어진 것이 바로 ‘취하게 하는 물’인 맥주라는 것에 대해 많은 학자들이 의견 일치를 보이고 있다. 실제로 기원전 4000년쯤 수메르인들이 설형문자로 맥주를 만드는 방법을 기록해 놓고 있기도 하다. 맥주를 의미하는 영어단어 ‘비어’(beer)가 ‘마시다’라는 뜻의 라틴어 ‘비베레’(bibere)와 ‘곡식’을 뜻하는 고대 게르만어 ‘베오레’(bior)에서 유래됐다는 것만 봐도 그 역사를 짐작할 수 있다. 맥주의 주원료는 물, 대맥이라는 보리, 홉, 효모 등이다. 그런데 똑같은 원료로 만들더라도 맥주의 맛은 천차만별이다. 맥주의 본고장이라는 독일, 벨기에 과학자들과 미국 과학자들이 효모의 종류에 따라, 그리고 발효 중 서로 다른 효모들이 혼합되고 결합되는 하이브리드 과정을 거치면서 독특한 맛을 만들어 낸다는 사실을 각각 밝혀냈다.벨기에 VIB-KU 루벵 미생물센터, 루벵대 유전학연구소, 루벵 맥주연구소, 겐트대 식물생명공학·바이오인포매틱스학과, 독일 바이헨스테판 발효·식품관리 연구센터 공동연구팀은 밀가루를 빵으로 만들고 당분이 포함된 물을 맥주나 와인으로 바꾸는 대표적인 효모균 200여종의 게놈을 분석한 결과 이들 중 4분의1이 여러 종의 효모균 DNA가 섞인 ‘하이브리드 효모균’이라는 사실을 밝혀냈다. 미국 위스콘신 메디슨대, 스페인 농화학·식품기술연구소, 프랑스 파리 샤클레대, 아일랜드 더블린 트리니티칼리지, 포르투갈 리스본 노바대, 아르헨티나 코마휴국립대 국제공동연구팀도 전통 발효주인 맥주, 와인, 과실주 효모의 게놈을 분석한 결과 대표적인 7가지의 효모종(種) 게놈 조합을 발견했다. 이들의 연구 결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 에콜로지 앤드 에볼루션’ 22일자에 함께 실렸다.독일과 벨기에 연구팀은 전 세계적으로 유명한 괴즈 맥주(자연 발효시킨 에일 맥주의 한 종류)와 트래피스트 맥주(벨기에 등의 수도원에서 생산하는 에일 맥주) 같은 독일과 벨기에 정통맥주 속 효모를 분석했다. 그 결과 이들 맥주에는 에일 맥주를 만들어 내는 사카로스미세스 세레비지에를 비롯해 사카로스미세스 쿠드리아브제비, 유아바누스, 우바룸 등 다양한 맥주효모 DNA가 재조합된 새로운 잡종 효모균들이 작용함으로써 맥주의 독특한 맛과 향을 만들어 내는 것으로 확인됐다. 또 연구팀은 현재 전 세계적으로 널리 쓰이는 맥주 효모들의 기원을 분석한 결과 대부분이 중세시대 벨기에와 독일에서 유래된 것이라는 점도 밝혀냈다. 또 미국 포함 6개국 국제공동연구팀은 발효주에서 발견되는 100여개의 혼합 효모 게놈을 분석한 결과 혼합 효모에 영향을 미치는 대표적인 7가지 DNA 시퀀스를 발견했다. 이와 함께 대부분의 혼합 효모는 2~3개의 효모가 결합된 것으로 나타났지만 독특한 맛과 향으로 맥주 애호가들의 사랑을 받는 맥주들은 4~5개의 효모에서 비롯된 혼합 효모가 만들어 내는 것으로 연구팀은 밝혀냈다. 케빈 베르스트레펜 벨기에 루벵대 교수는 “맛이 좋고 향이 좋은 맥주를 만들기 위해 가장 중요한 것은 효모를 어떻게 구성하는가에 따라 달려 있다”며 “맥주의 맛도 발효화학 같은 과학의 힘에 좌우될 수 있다는 것을 보여 준 연구”라고 말했다. 크리스 토드 히팅거 미국 위스콘신 메디슨대 교수(유전학)도 “효모의 유전적 차이가 맥주라는 최종 산물까지 가는 분자반응 메커니즘을 다르게 만들고 그 때문에 맛과 향이 제각각 달라질 수 있는 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2009년 미국 애플사에서 ‘아이폰 3GS’를 처음 내놓으면서 휴대전화 시장은 스마트폰 중심으로 재편됐다. 현재 전세계 성인 대부분이 스마트폰 1대씩은 갖고 있는 것으로 알려져 있을 정도로 등장 10년 만에 스마트폰 없는 세상은 상상할 수 없게 됐다. 스마트폰 이전의 휴대전화는 전화와 문자메시지 사용이 주요 기능이었지만 스마트폰 시대에서는 전화는 부수적인 기능으로 밀려나고 다양한 컨텐츠를 언제 어디서나 사용할 수 있도록 하는 단말기 개념이 강해졌다. 이 때문에 스마트폰으로 인한 각종 정신적, 신체적 건강 문제도 제기되고 있는 상황이다. 대표적인 것이 스마트폰 중독 증상일 것이다. 그런데 보건과학자들이 스마트폰 화면에서 나오는 블루라이트가 노화도 촉진시킬 수 있다는 연구결과를 내놔 주목받고 있다. 미국 오레곤주립대 통합생물학과, 오레곤보건과학대 산업보건과학연구소, 폴란드 바르사바대 동물생리학과 공동연구팀은 스마트폰, 컴퓨터, TV 화면에서 발생하는 블루라이트에 장시간 노출될 경우 시신경은 물론 뇌와 피부 세포에 심각한 손상을 일으킨다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 네이처 출판그룹에서 발행하는 보건학 분야 국제학술지 ‘노화와 질병 메커니즘’ 18일자에 실렸다. 블루라이트는 우리 눈에 파란색으로 보이는 빛으로 380~500㎚(나노미터) 파장을 갖는 가시광선 영역으로 빨간색이나 노란색 같은 다른 가시광선들에 비해 파장은 짧고 에너지는 크다는 특징이 있다. 물체를 선명하게 볼 수 있게 해주는 대신 블루라이트에 오래 노출되면 불면증을 유발할 수 있고 시력손상 등의 건강상 문제가 발생할 수 있다는 주장은 꾸준히 나오고 있다. 연구팀은 질병이나 노화연구에 많이 사용하는 초파리를 이용해 스마트폰과 컴퓨터에서 나오는 블루라이트 파장대의 빛에 매일 노출될 경우 세포와 생체 변화를 관찰했다. 연구팀은 초파리를 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 매일 12시간씩 블루라이트 파장대 빛에 노출시키고 나머지 초파리들은 블루라이트 파장이 걸러진 빛에 노출되도록 했다.그 결과 매일 12시간씩 블루라이트에 노출된 파리들은 그렇지 않은 파리들에 비해 같은 시기에 태어났음에도 불구하고 수명이 절반에 가까운 42%나 짧은 것으로 나타났다. 또 블루라이트에 지속적으로 노출된 초파리들은 망막 세포와 뇌 신경세포인 뉴런에 손상을 입어 벽을 쉽게 기어오르지 못하는 등 이동능력이 눈에 띄게 저하되는 것도 관찰됐다. 실험에 사용한 일부 초파리들은 태어날 때부터 눈이 발달되지 않은 상태였는데 이들도 블루라이트에 지속적으로 노출되면 뇌 손상과 운동장애 증상을 보이는 한편 수명이 짧아진 것을 연구팀은 관찰했다. 예드비가 기볼도비치 오레곤주립대 교수(통합유전학)는 “빛은 뇌파 활동, 호르몬 생성, 수면 패턴은 물론 세포 재생 같은 인체 순환리듬에 중요한 역할을 하는데 블루라이트 같은 인공광에 대한 노출이 증가하면 이런 생리적 메커니즘 전체가 무너지게 된다”라며 “이번 연구를 통해 인공광이 노화를 가속화시킨다는 사실을 밝혀낸 것은 매우 놀라운 일이며 생체에 영향을 덜 미치는 인공광 개발을 촉진시킬 것으로 기대한다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

빛을 이용해 세포의 기능을 조절하는 광유전학 기술을 활용해 인체 면역력도 조절할 수 있는 방법을 국내연구진이 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단 소속 허원도(카이스트 생명과학과) 교수팀이 항체를 빛으로 활성화시켜 특정 단백질을 억제할 수 있도록 만들 수 있는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다. 이번 연구결과는 과학기술 분야 신기술을 다루는 국제학술지 ‘네이처 메소드’ 15일자에 실렸다.병원균이나 바이러스로부터 우리 몸을 보호하는 방어체계인 면역의 핵심은 항체이다. 항체는 알파벳 Y자 형태의 단백질로 길이가 다른데 긴 것보다 짧은 항체조각이 세포 내에서 더 잘 녹는다. 기존에 이런 항체들의 활성을 조절할 때는 화학물질을 주로 이용했는데 정밀하게 조절이 어렵다는 문제가 있었다. 연구팀은 빛을 이용해 항체 활성화를 조절할 수 있는 ‘옵토바디’ 기술을 개발했다. 녹색형광단백질을 인지하는 가장 작은 항체조각인 ‘GFP 나노바디’를 재료로 했는데 여기에 청색 빛을 쬐어주면 항체가 활성화되고 이것들이 세포이동에 관여하는 단백질을 억제하는 것을 관찰했다. GFP 나노바디에 빛을 쬐어주면 바이러스나 병원균이 다른 세포로 이동하는 것을 막을 수 있다는 의미이다. 이와 함께 연구팀은 화학물질을 이용해 항체 활성을 조절하는 ‘케모바디’ 기술도 함께 개발했다. 세포 내 신호체계와 관련된 면역억제제로 사용되는 라파마이신으로 둘로 쪼개 있던 항체 조각을 재결합시켜 활성화시키고 활성화된 항체 조각 역시 세포이동에 관여하는 단백질을 억제한다는 것을 확인한 것이다. 이번 기술은 빛을 이용해 항체 활성을 빠른 시간 내에 시공간적으로 세밀하게 조절하는 것이 가능하다는 장점이 있다. 또 빛으로 활성화된 항체가 특정 단백질을 억제했을 때 감소되는 기능을 추적하면 해당 단백질 기능을 파악할 수 있고 활성화된 항체를 단백질의 실시간 활성과 이동을 관찰할 수 있는 바이오센서로도 이용할 수 있다는 점에서 새로운 연구방법을 개발한 의미도 크다. 허원도 카이스트 교수는 “이번 연구는 항체광유전학을 새로 개발해 항체 조각이 쪼개지면 비활성화되고 재결합하면 활성화된다는 사실을 밝혔다는데 큰 의미가 있다”며 “특히 빛으로 세포 내 단백질 기능을 제어할 수 있는 다양한 연구분야에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 신개념 항체, 차세대 면역항암제 개발에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“나 요즘 다이어트 시작했어”라고 말하는 사람들을 보면 가장 먼저 식단을 육류와 탄수화물류를 빼고 신선한 야채와 과일로 바꾼다. 실제로 조리 음식이 장내미생물의 종류와 숫자에 영향을 미친다는 연구결과가 나왔다. 미국 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 미생물학·면역학과, 글래드스톤 연구소, 하버드대 시스템생물학센터, 인간진화생물학과, 화학·화학생물학과, 로렌스 버클리국립연구소 환경유전학및시스템생물학부, 에너지부(DOE) 산하 조인트게놈연구소, 보스턴대 의학과, 캐나다 맥길대 마이크로옴·질병센터 공동연구팀은 조리된 음식이 장내 미생물을 변화시킨다는 사실을 확인했다고 2일 밝혔다. 이같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 미생물학’ 1일자에 실렸다. 지금까지 많은 연구에서 장내 미생물은 만성염증, 체중증가는 물론 암 발생까지 건강에 다양한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 식단이 장내미생물에 어떤 영향을 미치는지 구체적으로 확인하기 위해 생후 21일된 생쥐 24마리를 4그룹으로 나눠 생고기, 조리된 고기, 생야채, 조리된 야채를 8주 동안 먹였다. 실험에 사용된 야채는 고구마, 감자, 옥수수, 완두콩, 당근, 사탕무였다. 8주 뒤 각각의 생쥐들 장내미생물을 채취해 분석한 결과 생고기와 조리된 고기를 먹은 생쥐들의 장내미생물은 크게 차이를 보이지 않았지만 야채의 경우는 조리된 것과 그렇지 않은 것들을 먹은 생쥐들 장내미생물의 종류나 숫자에 차이를 보였다. 연구팀은 생쥐 실험결과를 바탕으로 사람에게도 비슷한 결과가 나타나는지 확인하기 위해 8명의 건강한 남녀 대학생을 두 그룹으로 나눠 3일 동안 각각 조리된 음식과 조리되지 않은 음식만을 먹도록 한 뒤 분변 검사를 실시했다. 그 결과 사람에게서도 생쥐들과 똑같은 연구결과를 얻었다. 생쥐나 사람이나 조리되지 않은 음식을 먹는 사람들의 장내미생물 숫자와 종류가 다양한 것으로 조사됐으며 외부에서 침투하는 각종 세균이나 바이러스에 대항할 수 있는 면역력을 가진 장내미생물이 많은 것으로도 확인됐다. 조리된 음식을 많이 먹는 사람의 장내미생물들은 영양분을 더 많이 흡수하도록 돕기는 하지만 외부에서 침투한 물질에 대한 저항성은 낮은 것으로 나타났다. 피터 턴보 UCSF 교수는 “그동안 장내미생물 변화는 탄수화물 대사 변화 때문에 나타나는 것으로 알려져 있는데 이번 연구를 통해 장내미생물 군집 변화가 야채나 채소에 포함된 화학물질 때문에도 나타날 수 있다는 것을 밝혀낸 것이 이번 연구의 의미”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

올해 노벨과학상 수상자 발표가 열흘 앞으로 다가오면서 어떤 사람이 수상자로 선정될지 관심이 집중되고 있다. 이런 가운데 지식정보 글로벌 기업인 클래리베이트 애널리틱스가 올해 노벨상 수상이 유력한 연구자들을 발표했다. 클래리베이트 애널리틱스는 SCI급 연구논문 데이터베이스인 ‘웹 오브 사이언스’를 기반으로 노벨상 수상이 유력한 ‘2019 피인용 우수연구자’를 26일 발표했다. 올해 우수연구자로 선정된 이들은 미국, 오스트리아, 덴마크, 독일, 이스라엘, 네덜란드, 영국 7개국 19명이다. 특히 19명 중 10명은 미국 내 대학들에서 활동하는 연구자들로 올해 노벨과학상과 경제학상도 미국 연구자들이 싹쓸이 할 수 있다는 가능성을 보여주고 있다. 우선 생리의학 부문에서는 한스 클레버스 네덜란드 위트레흐트대 분자유전학과 교수, 존 캐플러, 필리파 매렉 국립유대인연구센터 생물의학연구학과 석좌교수, 에른스트 밤베르크 독일 막스플랑크 생물물리학연구소 명예소장, 칼 다이서로스 스탠포드대 정신의학 및 행동과학부 교수, 게로 미센보크 영국 옥스포드대 생리학 석좌교수가 꼽혔다. 클레버스 교수는 윈트신호전달경로 연구를 통해 실험동물 없이 약물시험을 할 수 있는 환경을 제공했으며, 캐플러 교수와 매렉 교수는 자가면역질환 메커니즘에 대한 이해를 높이는 연구를 수행했으며 밤베르크 소장과 다이서로스, 미센보크 교수는 광유전학 기술을 만들어 신경과학 분야 발전에 기여한 공로를 인정받았다. 물리학 분야에서는 아르투르 에커트 영국 옥스포드대 양자물리학 교수, 토니 하인즈 스탠포드대 응용물리학과 교수, 존 퍼듀 미국 템플대 물리학부 석좌교수가 선정됐다. 또 화학분야에서는 롤프 위스헨 독일 뮌헨대 화학과 교수, 모르텔 멜달 덴마크 코펜하겐대 화학과 교수, 에드윈 서던 영국 옥스포드대 생화학과 교수, 마빈 카루더스 콜로라도 볼더대 석좌교수, 르로이 후드 미국 프로비던스 성요셉 병원 최고과학책임자(CSO), 마이클 헝커필러 캘리포니아 퍼시픽 바이오사이언스사 CEO가 우수 연구자로 선정됐다. 경제학 분야에서는 브라이언 아서 미국 산타페연구소 객원교수, 쇠렌 요한센, 카탈리나 유셀리우스 덴마크 코펜하겐대 경제학과 명예교수, 에이리얼 루빈스타인 미국 뉴욕대 경제학과 교수 4명이 유력 경제학상 후보로 거론됐다.클래리베이트는 2002년부터 매년 노벨상이 수여되는 생리의학, 물리학, 화학, 경제학 분야에서 가장 영향력 있는 연구자들을 선별해 발표하고 있다. 1974년 이후 SCI에 등록된 약 4700만개의 논문 중 2000회 이상 피인용이 이뤄진 논문들을 쓴 연구자들을 선정해 발표해고 있다. 지금까지 2000회 이상 피인용이 이뤄진 연구는 4900건, 전체 0.01%에 불과한 것으로 알려졌다. 클래리베이트에서 지목한 우수연구자들 중 실제 노벨상을 수상한 사람들은 50명으로 이 중 29명은 클래리베이트에서 선정한 뒤 2년 이내에 노벨상을 수상했다. 한편 클래리베이트에서 선정한 노벨상 유력연구자로 한국인은 2014년 유룡 카이스트 교수, 2017년 박남규 성균관대 교수가 선정됐고 지난해에는 울산과학기술원(UNIST)에서 연구 중인 로드니 루오프 교수가 이름을 올린 바 있다. 데이비드 펜들버리 클래리베이트 연구원은 “올해 선정된 우수연구자들은 다양한 주제에 대해 상당한 연구업적을 남기고 대중들의 과학 이해도를 높이는데 기여한 사람들”이라며 “연구성과가 동료 연구자들 이외에 과학계 전반에 광범위하게 영향을 미쳤다”라고 평가했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

역사드라마에 등장한 후고구려 왕 ‘궁예’처럼 다른 사람의 눈을 보고 마음을 읽는다는 관심법을 갖고 있지 않더라도 눈을 보면 어떤 사람인지 무슨 생각을 하는지 대략 파악할 수 있게 된다. 이 때문에 ‘눈은 마음의 창’이라고 한다. 실제로 정신분석학자나 심리학자, 심지어는 범죄 프로파일러들도 대담자의 눈에 주목하는 이유이다. 눈의 색깔이나 상태 등을 살펴보고 건강도 파악할 수 있다. 최근 의과학자들이 동공 상태를 보고 알츠하이머의 진행 상태나 발병 가능성 등을 파악할 수 있는 방법을 찾아내 주목받고 있다. 미국 캘리포니아 샌디에고대(UC샌디에고) 정신과학과, 노화 행동유전학센터, 방사선과, 신경과학과, 샌디에고 보건부 산하 스트레스·정신건강센터, 버지니아 커먼웰스대 정신학 및 행동유전학연구소, 국립 외상후스트레스장애(PTSD)센터, 보스턴대 의대 정신과, 의생명유전학과, 보스턴대 보건대 의학통계학과, 보스턴대 뇌과학과, 캘리포니아 리버사이드대(UC리버사이드), 노르웨이 오슬로대 병원 임상의학연구소 정신건강및중독부 공동연구팀은 치매 인지검사를 하는 동안 동공의 팽창 정도를 측정해 알츠하이머 치매가 얼마나 진행됐는지를 파악할 수 있는 방법을 찾아냈다고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 뇌과학 및 신경과학 분야 국제학술지 ‘노회 신경생물학’에 실렸다. 알츠하이머는 치매 원인의 약 70%를 차지하는 퇴행성 뇌질환이다. 알츠하이머는 베타아밀로이드 단백질이나 타우 단백질이 뇌에 침착되면서 나타나는 것으로 알려져 있는데 일반적 증상이 나타나기 수년~수십년 전부터 뇌는 손상을 입는 것으로도 알려져 있다. 이 때문에 치매를 예방하거나 진행을 늦추기 위해서는 알츠하이머를 조기에 판단하는 것이 중요하다. 문제는 알츠하이머 진행여부를 판단하기 위해서 뇌에 주사바늘을 꽂아 뇌 조직을 떼어낸다든지(생검), 영상측정 장치로 뇌를 찍거나 인지검사를 실시해야 한다. 생검을 하거나 영상측정 장치로 뇌를 찍는 방법은 환자에게 불편을 주거나 비용이 많이 들고 인지검사는 정확도가 떨어진다. 연구팀은 중뇌에서 인지와 각성을 조절하는 뉴런들이 모여있는 청반(LC)에 주목했다. 청반은 동공의 움직임에도 관여하는데 인지기능을 활용할 때 동공의 크기가 커진다는 설명이다. 문제가 어렵다고 느낄수록 동공의 크기는 커지게 되는데 연구팀은 알츠하이머 증상을 갖고 있는 사람들은 똑같은 문제에 대해 정상인보다 동공이 커지는 반응을 보인다고 설명하고 있다. 연구팀은 56~66세의 남성 1119명을 대상으로 기존의 생검 및 영상측정 장치로 뇌에 치매 유발 단백질이 쌓이고 있는지 여부를 조사하는 동시에 인지능력 검사와 함께 동공반응과 크기 변화를 측정했다. 그 결과 치매가 진행되고 있는 환자들의 경우는 인지능력 검사 중 동공의 크기가 더 커지는 것을 관찰했다. 동시에 인지능력검사 결과가 일반인들과 비슷한 경도인지장애 환자들도 동공의 크기에서는 차이를 보이는 것으로 조사됐다. 윌리엄 크레이멘 UC샌디에고(정신과학) 교수는 “이번 연구결과는 개념적 단계이지만 추가 연구를 통해 측정방법을 정교하게 다듬는다면 비용이 들지 않고 간단하게 치매를 측정할 수 있는 방법”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

간밤에 꾼 꿈이 희뿌연 안개가 낀 것처럼 가물가물한 과학적 원인이 밝혀졌다. 미국 스탠포드 국제연구소와 일본 나고야대학, 훗카이도대학의 공동 연구진이 따르면 기본적으로 수면이 뇌가 새로운 기억을 저장하는데 도움을 주긴 하나, 일부 단계에서는 뇌가 선택적으로 뉴런과 뉴런 사이의 시냅스 연결을 방해해 낮동안 있었던 일이나 간밤에 꾼 꿈 등을 기억하지 못하게 한다. ‘시냅스 재정규화’로 불리는 이 과정은 잠을 자면서 불필요한 경험을 기억에서 삭제함으로써 뇌의 과부화를 막아주는 역할을 하는데, 지금까지 전문가들은 뇌의 이러한 활동의 원인을 정확히 밝혀내지 못했었다. 공동 연구진은 실험용 생쥐 및 광유전학 기술을 통해 두뇌 외측 시상하부에서만 생성되는 ‘멜라닌 응집 호르몬’(MCH) 뉴런의 역할을 집중 분석했다. 그 결과 멜라닌 응집 호르몬의 뉴런을 억제시키자 기억력이 향상되는 반면, 멜라닌 응집 호르몬의 뉴런을 활성화시키자 기억력이 저하되는 것을 확인했다. 또 수면 중 뇌의 전기신호를 추적한 결과, 멜라닌 응집 호르몬 뉴런이 활성화되면 섬유질의 축색돌기를 통해 기억을 담당하는 해마로 억제 신호를 보내는 것을 확인했다. 즉 꿈을 꾸는 렘 수면 과정에서 멜라닌 응집 호르몬의 뉴런이 활성화되면, 깨어 있을 때 경험했던 많은 일뿐만 아니라 이것들이 나타난 꿈 마저도 선택적으로 지워질 수 있다는 것. 연구진은 “이번 연구는 렘 수면 단계의 특정 뉴런의 신호가 기억을 지우거나 강화하는데 중요한 역할을 한다는 사실을 입증했다”면서 “새롭지 않거나 중요하지 않은 정보를 적극적으로 잊어 버리는데 역할을 미친다는 사실을 알게됐다”고 설명했다. 이어 “꿈은 주로 렘 수면단계에서 멜라닌 응집 호르몬 뉴런이 활성화되는 동안 나타나며, 이 과정은 꿈의 내용이 해마에 저장되는 것을 막을 수 있다. 결과적으로 꿈이 빨리 잊혀지게 되는 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 세계적인 과학저널인 ‘사이언스’ 20일자 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

크리스토퍼 놀런이 감독하고 리어나도 디캐프리오, 조지프 고든 레빗 등이 출연한 영화 ‘인셉션’(2010)은 꿈을 공유해 타인의 생각을 빼내거나 꿈 자체를 설계해 기억을 지우기도 하고 심을 수도 있다는 기발한 상상력을 담고 있다. 실제로 우리가 깨어 있을 때 경험한 많은 일들은 뇌에 차곡차곡 쌓여 있다가 잠이 든 뒤 버려야 할 것과 간직해야 할 것으로 구분되어지며 일부는 꿈으로 나타나기도 한다. 뇌과학이 눈부시게 발전하고 있지만 여전히 잠과 꿈, 기억의 상관관계는 명확히 밝혀지지 않고 있다. 이런 가운데 일본 나고야대 환경의학연구소, 홋카이도대 의대 신경약리학과, 의생명과학과, 도카이대 생명과학부, 미국 SRI인터내셔널 신경과학센터 공동연구팀은 잠자는 동안 뇌가 정보를 선택해 각인시키거나 지워버리는 기억 조절 신경 메커니즘을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 20일자에 발표했다. 연구팀은 잠자는 동안 눈이 빠르게 움직이며 꿈을 꾸는 렘(REM) 수면 단계에 주목했다. 렘 수면 단계에서는 몸은 잠들어 있지만 뇌는 빠르게 활동하면서 하루의 경험을 기억할 것인지 아닌지를 선별해 처리하는 것으로 알려져 있다. ‘시냅스 재정규화’라고 불리는 이 과정은 잠자는 동안만 나타나는 현상으로 불필요한 경험을 기억에서 지워버림으로써 뇌의 과부하를 막아준다. 연구팀은 광유전학 기술을 활용해 뇌의 시상하부에서만 발견되는 ‘멜라닌 응집호르몬’(MCH) 뉴런이 렘 수면 활성화와 함께 시냅스 재정규화 과정에서도 핵심적인 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 생쥐를 이용한 실험을 통해 MCH 뉴런을 억제시키면 기억력이 증가하는 반면 MCH 뉴런을 활성화시키면 기억력이 눈에 띄게 떨어지는 것을 확인했다. 아키히로 야마나카 나고야대 교수는 “이번 연구는 렘 수면 활성 신경통로가 기억을 지우고 강화시키는 데 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다는 데 의미를 갖는다”며 “MCH 뉴런의 활성 정도와 경로를 변경시키면 기억을 선택적으로 조작할 수도 있을 것”이라고 말했다. edmondy@seoul.co.kr

무더운 여름이 지나고 선선한 공기가 기분까지 좋게 만들어주는 가을이 찾아왔다. 그러나 몇 년 전부터 가을이 되면 대기정체로 인한 국내외 오염물질이 한반도 밖으로 빠져나가지 못해 미세먼지 농도가 치솟는 일이 잦아지고 있다. 미세먼지 같은 대기오염물질에 자주 노출될 경우 특히 노약자와 임산부들은 건강에 치명적인 영향을 받는다. 대기오염물질은 호흡기 질환, 각막염 등은 물론 심혈관 질환의 원인이 되고 임산부의 경우 조산아나 저출산아를 낳을 확률도 높아진다. 유럽 연구진이 대기오염물질에 자주 노출된 임산부를 조사한 결과 태반에까지 대기오염물질이 침투한다는 사실을 처음으로 확인했다. 벨기에 하셀트대 환경과학센터, 의생명연구소, 루벤대 표면화학·촉매센터, 루벤대 의대 공중보건·1차의료과, 이스트 륌부르흐병원 산부인과 공동연구팀은 임신 중 대기오염에 노출된 여성의 태반에서 블랙카본 입자가 발견됐다는 연구결과를 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 18일자에 발표했다. 블랙 카본(BC)은 이산화탄소와 함께 지구온난화에 영향을 주는 물질로 석유, 석탄 같은 화석연료, 나무 등 탄소를 포함한 연료가 불완전 연소될 때 나오는 검은 그을음으로 장기간 노출시 폐기능과 인지능력이 떨어뜨리는 것으로 알려져 있다. 크기가 지름 2.5㎛(마이크로미터) 이하로 매우 작아 초미세먼지(PM2.5)에 해당되는 물질로 분류되기도 한다. 연구팀은 이스트 륌부르흐병원에서 출산한 28명의 임산부를 무작위로 뽑아 주거 환경과 거주지 대기오염도를 조사하고 태반 조직을 채취해 고해상도 영상으로 분석했다. 28명의 산모 중 5명은 조산아, 나머지 23명은 산달을 다 채우고 태어난 아이를 출산했다.그 결과 임신 중 블랙 카본 농도가 높은 지역(1㎥당 2.42㎍)에 사는 산모 10명이 블랙 카본 농도가 비교적 낮은 지역(1㎥당 0.63㎍)에 노출된 산모들에 비해 태반 조직에 블랙 카본 수치가 높게 나왔다. 연구팀에 따르면 블랙 카본이 태반에 축적되면서 나타날 수 있는 세포생물학적 차원의 분석은 추가로 연구하겠지만 산모의 건강은 물론 태아의 건강과 뇌신경 발달에도 분명히 영향을 미칠 것으로 예상된다고 설명했다. 팀 나우롯 벨기에 하셀트대 환경과학센터 교수는 “이번 연구는 태아가 사는 집이라고 할 수 있는 태반조직에 블랙 카본 입자가 축적될 가능성이 매우 크다는 점을 보여준데 의미가 있다”라며 “대기오염 물질이 체내에 축적되면서 산모와 태아에게 미치는 후생유전학적 변화를 포함한 분자수준의 변화에 대해 추가로 연구를 진행할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

일본의 한 국립대학에서 영어를 가르치고 있는 미국인 교수가 수업 중 한국인 비하 발언을 일삼은 것으로 드러나 파문이 일고 있다. 일본의 반인종차별단체 ARIC는 도쿄 히토쓰바시대학교 존 F. 맨쿠소 준교수(조교수)가 수차례에 걸쳐 한국인 혐오 발언을 했다며 해임을 요구하고 나섰다. ARIC에 따르면 맨쿠소 교수는 지난 5~6월 사이 자신이 맡고 있는 ‘영어 프레젠테이션 스킬 1’ 강의에서 한국인들을 반복적으로 모욕했다. 지난 6월 4일 강의에서는 “한국인은 ‘국’이다”라는 인종차별적 발언을 서슴없이 내뱉었다. ‘국’(gook)이란 미국을 비롯한 영어권 국가에서 동양인을 가리키는 인종차별적 용어다. 이뿐만이 아니다. 맨쿠소는 “은어 하나 알려주겠다”면서 ‘빠가촌’(バカチョン)이라는 말을 입에 올렸다. ‘빠가촌’은 바보(ばか, 바가)와 촌(チョン)의 합성어로, ‘바보 같은 조센징’이라는 뜻이다. 맨쿠소 교수는 한국인과 재일조선인은 모두 ‘빠가촌’이라면서 수업에도 없는 박사과정 학생을 욕하기도 했다. 맨쿠소 교수는 같은 대학 박사과정에 재학 중인 재일조선인 3세를 예로 들며 “(그는) 바보다. 다른 한국인처럼 미쳐 있다”고 말한 것으로 알려졌다. 이 같은 맨쿠소 교수의 한국인 비하는 수업에 참여한 학생이 녹취록을 공개하고 학교 측에 적절한 조치를 요구하면서 드러났다. AIRC가 공유한 지난 5월 7일 강의 녹취록에는 “혹시 너희가 이걸 녹음하고 있다면 역시나 조선인은 멍청이들”이라거나 “조센징은 머리가 어떻게 됐다, 정신병원에 가라. 지금 바로 정신병원에 가서 상담받아”라며 폭언을 퍼붓는 맨쿠소 교수의 목소리가 담겨있다. 맨쿠소 교수가 이처럼 거리낌 없이 차별적 발언을 내뱉을 수 있었던 배경에는 그가 정한 특별한 강의 규칙이 있었다. 맨쿠소 교수는 2018년부터 자신의 강의실을 ‘프리 스피치 존’으로 지정하고, 학생들에게 몇 가지 조항이 담긴 약정서에 서명할 것을 강요했다. “인종차별, 성차별, 동성애 혐오, 성전환혐오와 관련한 어떠한 의사소통에도 불평하지 않으며 문제를 제기하지 않는다”는 내용이다.파문이 일자 맨쿠소 교수는 도리어 억울하다는 입장을 드러냈다. 맨쿠소는 비하 발언이 담긴 녹취록은 프랑스인 학생과의 ‘사적인 대화’를 불법적으로 녹음한 것이라며 학교와 경찰에 철저한 조사를 요구하고 나섰다. 그는 자신의 트위터를 통해 “수업 중에 한 발언이 결코 아니”라면서 “일부러 강의실에 숨겨놓았던 녹음기 두 대가 지난해 12월과 올 5월에 학생과 교사에 의해 발견됐다”라고 말했다. 그러나 학교 측은 이번 사태에 대해 그 어떤 대응도 하지 않고 있다. 지난 1991년부터 28년간 이 대학에서 강의를 한 맨쿠소 교수는 한국인 비하 발언 외에도 온갖 민족주의적 발언과 성희롱 옹호 발언을 일삼았다. AIRC는 맨쿠소 교수가 지난 2016년 12월 14일 ARIC 연구회를 직접 찾았을 당시 “나는 도널드 트럼프를 위해 일하고 있다. 우리는 전 세계를 돌아다니며 트럼프를 반대하는 사람들과 접촉하고 있다”는 백인지상주의적 발언을 했다고 폭로했다. 또 2009년 발간한 유일한 저서 ‘연애 세포를 단련하는 영어회화’(엔터브레인, 2009)에서는 “솔직하게 말합시다. 남자는 여자를 쳐다볼 수밖에 없습니다. 이건 유전학적으로도 증명됐습니다. 혹시 누가 쳐다보는 것이 불쾌해 그만두라고 말할 참이라면, 남성의 관점에서 말하건대 그건 큰 잘못입니다”라며 성희롱을 정당화하는 주장을 펼쳤다고 꼬집었다. ARIC는 현재 사회 청원 플랫폼 '체인지'(change.org)에서 맨쿠소 교수의 해임건 등에 대한 서명 운동을 벌이고 있다. (https://www.change.org/p/fire-racist-hitotsubashi-university-professor-john-f-mancuso) 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

성장호르몬과 두 가지 당뇨약을 혼합한 약제가 노화를 늦출 뿐만 아니라 심지어 되돌릴 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미 캘리포니아대 로스앤젤레스캠퍼스(UCLA) 등 연구진이 51~65세 백인남성 9명을 대상으로 1년간 이같은 혼합제를 투여하는 임상시험을 시행해 이들의 생물학적 나이가 최소 2년6개월 젊어졌다고 국제학술지 ‘에이징 셀’(Aging Cell) 5일자에 발표했다. 연구진은 ‘후생유전학적 생체시계’를 이용해 이들 참가자의 생물학적 나이를 측정했다. 연구 공동저자인 스티브 호바스 UCLA 유전학과 교수가 6년 전 개발한 이 생체시계는 시간이 지남에 따라 DNA를 화학적으로 바꾸는 DNA 메틸화를 추적해 신체 조직의 노화 수준을 측정하는 것이다. 이들 연구자는 성장호르몬이 인간의 가슴샘(흉선) 조직을 안전하게 재생할 수 있는지에 주목하고, 이번 임상시험을 설계했다. 가슴샘은 폐와 가슴뼈 사이에 있는 데 골수에서 생성된 백혈구를 감염이나 암과 싸우는 면역세포인 T세포로 성숙하게 해 면역기능에 꼭 필요하지만, 사춘기 이후 기능이 떨어지는 것으로 알려졌다. 그런데 기존에 동물을 대상으로 한 일부 연구에서 성장호르몬이 가슴샘의 재생을 촉진하지만, 당뇨병 마저 유발할 수 있는 것으로 나타나 이번 시험에서는 성장호르몬과 함께 당뇨 치료제로 널리 쓰이는 디하이드로에피안드로스테론(DHEA)과 메트포르민 2종을 동시에 투여했다고 연구진은 설명했다. 이른바 ‘가슴샘 재생, 면역복구, 인슐린 경감’(TRIIM·Thymus Regeneration, Immunorestoration and Insulin Mitigation)으로 불리는 이 시험은 2015년 5월 미 식품의약국(FDA)으로부터 승인을 받았고, 참가자들을 모집해 몇 달 뒤 캘리포니아주 팰로알토에 있는 스탠퍼드 의료센터에서 시작됐다. 연구진은 참가 남성 9명이 약물을 투여받는 동안 정기적으로 흉골 조직 검사를 시행했다. 그 결과 참가자 모두 흉선의 DNA에서 메틸이 줄어든 것으로 나타났다. 이는 생물학적으로 최소 2년6개월 더 젊어진 것이라고 연구진은 설명했다. 심지어 이중 7명은 흉선에서 새 조직이 생겼고 가슴샘의 지방도 줄어들었다. 또 시험 종료 뒤 혈액 표본을 제공한 참가자 6명은 그 후 6개월 동안 효과가 지속된 것으로 나타났다. 이에 대해 호바스 교수는 “생체시계가 느려질 것이라고 예상했지만, 되돌려지는 것까지는 아니었다”면서 “약간 미래에 온 것 같은 느낌이었다”고 말했다. 하지만 이 연구는 참가자가 매우 적고, 51세부터 65세까지 백인 남성만 조사했으며 약물을 복용하지 않은 비교 집단(대조군)을 이용하지 않았다는 점에서 한계를 드러낸다. 다른 전문가들 역시 “효과는 있겠지만 연구가 소규모이고 통제된 것이 아니었으므로 확고한 결과라고 말할 수 없다”는 회의적인 반응을 보였다. 이는 연구진 역시 인정하는 부분이다. 이에 대해 연구를 주도한 LA 소재 노화 연구회사 ‘인터빈 이뮨’(Intervene Immune)의 최고과학책임자(CSO) 겸 공동설립자인 그레고리 페이 박사는 다양한 나이와 인종 그리고 여성까지 포함한 대규모 임상시험을 앞으로 시행해 나갈 것이라고 밝혔다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

최첨단 유전자 교정기술인 유전자 가위 기술을 이용한 알비노 도마뱀이 사상 처음으로 탄생했다.　 최근 미국 조지아 대학 연구팀은 유전자 편집 기술인 크리스퍼 유전자가위(CRISPR-Cas9)를 사용해 네 마리의 작은 알비노 도마뱀을 탄생시켰다는 논문을 생명과학분야 국제 학술지인 ‘셀 리포트'(Cell Reports) 최신호에 발표했다.　 크리스퍼 유전자가위 기술은 DNA 등 세포 내 유전정보를 자르고 붙여 선택적으로 교정하는 기술을 말한다. 특히 지난해 말 중국 남방과학기술대 교수가 이 기술로 유전자 편집된 쌍둥이 아기를 태어나게 했다고 발표해 세계적인 파문을 일으킨 바 있다. 이처럼 과학자들은 포유류와 새, 물고기들을 유전자 가위 기술로 조작한 바 있으나 파충류인 도마뱀이 성공한 것은 이번이 처음이다. 파충류의 경우 언제 수정이 이뤄질 지 예측하는 것이 어렵고 단세포 배아를 꺼내 체외에서 조작하는 것도 힘들어 이 기술을 적용할 수 없었기 때문이다.논문 공동저자인 더글라스 맨케 조지아 대학 유전학부 교수는 "파충류의 경우 포유류나 물고기처럼 쉽게 배아를 조작할 수 있는 좋은 방법이 없다"면서 "우리는 도마뱀의 난소 에 있는 여러 개의 미성숙한 난자에 크리스퍼단백질을 미세 주입하는 방식을 고안했다"고 설명했다. 　 이같은 과정을 거쳐 연구팀은 난모세포 146개에 유전자 편집을 시도, 흰 피부를 가진 알비노 도마뱀 4마리를 탄생시켰다. 물론 연구팀이 유전자 가위 기술로 알비노 도마뱀을 만들어 낸 이유는 있다. 일반적으로 선천성 유전질환인 알비노(백색증) 인간에게 나타나는 시력 결함의 문제를 이같은 실험동물을 통해 해법을 찾을 수 있기 때문이다. 맨케 교수는 "백색증을 가진 사람들의 경우 망막의 중심부에 있는 중심와(fovea)가 없거나 발달하지 않아 시력이 좋지않다"면서 "쥐는 중심와가 없지만 높은 시력을 가진 도마뱀은 가지고 있다"고 밝혔다. 이어 "도마뱀의 유전자를 분석을 통해 인간의 DNA가 얼마나 유사한 변화로 선천적 결함을 유발하는지 이해할 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지난해에 비해 덜 했지만 사람들을 지치게 만든 폭염과 열대야가 서서히 힘을 못 쓰면서 계절은 가을로 성큼 걸어들어가고 있다. 오곡이 익어가는 풍요의 계절이 몇 년 전부터는 대기정체로 인한 미세먼지가 시작되는 때로 인식되기 시작했다. 정부도 다양한 미세먼지 대책을 내놓고 있지만 아직은 눈에 띄는 효과는 나타나지 않고 있는 상황이다. 그런데 미세먼지를 비롯한 환경오염 물질에 지속적으로 노출될 경우 우울증이나 조현병과 같은 뇌신경질환을 앓게될 가능성이 높다는 연구결과가 나왔다. 미국 시카고대 의대, 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 사회·유전학연구소, 덴마크 오르후스대 경제경영학부, 환경과학부, 스웨덴 카롤린스카연구소 역학·생명통계학과 공동연구팀은 대기질이 열악한 환경에서 오랜 시간을 보낼 경우 우울증, 조현병, 성격장애 같은 정신질환을 앓을 가능성이 급격히 증가한다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘PLOS 생물학’ 21일자에 실렸다. 연구팀은 2003년부터 2013년까지 미국 건강보험 청구 데이터베이스에 등록된 약 1억 5110만명의 기록과 1979년부터 2002년 사이에 덴마크에서 태어나 10살을 맞은 사람들 140만명의 기록을 분석했다. 미국팀은 개인의 대기오염 노출을 정량화하기 위해 미국 환경보호청(EPA)에서 활용하고 있는 87가지 대기질 측정 수치를 덴마크 팀은 이보다는 적은 14가지 대기질 지표를 사용했다. 특히 연구팀은 환경오염 물질이 사람의 정신건강에 어떤 영향을 미치는지에 대해 주목했다.생쥐를 이용한 기존 연구들에 따르면 초미세먼지나 산화질소, 오존 등 대기오염 물질은 코와 폐를 통해 뇌로 이동하면서 우울증, 강박증과 같은 행동장애를 유발시키는 것으로 알려졌다. 사람에게서 나타나는 조현병이나 우울증 같은 정신질환은 유전적 요인이나 특정 경험 등이 복합적으로 작용해 나타나지만 환경적이나 신경화학적 요인에 의해 나타날 수도 있는 것으로 추정하고 있다. 연구팀은 건강기록과 환경오염 정도를 비교분석한 결과 동물실험에서와 마찬가지로 사람들도 대기오염 물질에 장기간 노출될 경우 양극성 장애, 경계선 인격장애, 조현병, 우울증 같은 정신질환은 물론 뇌전증이나 파킨슨병 같은 신경정신질환을 앓을 가능성이 일반인들에 비해 2배 이상 높은 것으로 확인했다. 아티프 칸 시카고대 의대 박사는 “이번 연구는 삶의 물리적 환경, 특히 대기질이 인간의 신경, 정신과적 장애에 어떤 영향을 미치는지 그대로 보여주고 있다”라며 “미세먼지에 오래 노출됐다고 모두 정신질환을 앓게 된다는 것이 아니라 대기오염물질들이 유전적, 신경화학적 영향을 미쳐 정신과적 질환 발병을 쉽게 만든다는 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

당신과 똑같이 생긴 사람 즉 ‘도플갱어’를 만날 확률은 100만 분의 1도 안 된다. 그런데 3여년 전 아일랜드 더블린에 사는 당시 20대 여성 니암 기니(30)는 SNS를 통해 자신과 똑같이 생긴 도플갱어를 찾아나섰고, 이를 통해 인근 지역에 한 명, 이탈리아에 또 다른 한 명의 도플갱어가 산다는 것을 알아내 세계적인 주목을 받았었다.기니는 18일 오후 8시30분(현지시간) 호주에서 방영한 채널세븐 방송의 뉴스 프로그램 ‘선데이 나이트’와의 인터뷰에서 “내 첫 도플갱어 캐런 브래니건과 처음 만났을 때 서로 두 시간 동안 말을 별로 하지 않았다. 그저 서로를 묵묵히 바라봤다”면서 “정말 멋지지만 기분이 이상했다”고 말했다. 이어 “외모는 닮았지만, 성격이나 성향은 전혀 달랐다”고 덧붙였다. 그 후로 그녀는 두 번째 도플갱어 루이사 구이차르디를 만나기 위해 이탈리아까지 비행기를 타고 날아갔다. 이에 대해 그녀는 “닮은 사람을 만나는 데서 자신의 모습을 발견하는 것은 매우 이상한 경험이었다”고 회상했다. 또한 3개월 뒤 그녀는 세 번째 도플갱어를 찾았다. 이번에도 아일랜드 인근 지역에 사는 여성이었다. 아이린 애덤스라는 이름의 이 여성은 당시 도플갱어를 찾아나선 기니의 소식을 친구들로부터 전해들었다고 밝혔었다. 기니는 “자신이 특별하고 독특해서 이 세상에 자신과 같은 사람은 없다고 생각하다가 똑같이 생긴 사람을 만나 자신이 생각만큼 특별하지 않다는 것을 깨달았다”고 말했다. 하지만 기니라는 여성만이 자신의 도플갱어들을 기적적으로 찾아낸 유일한 사람은 아니었다.이날 방송에는 영국 에식스 카운티에 사는 닐 리처드슨(73)과 존 제미선(79)이 등장했다. 두 남성은 거의 똑같이 생겼을 뿐만 아니라 심지어 같은 마을에서 살고 있었다. 사실 리처드슨은 지난 2014년 아내 매리언 리처드슨과 함께 브레인트리라는 이 작은 마을로 이사를 왔는 데 그 후로 주민들이 그를 보고 이상한 표정을 짓기 시작했다는 것이다. 이에 대해 리처드슨은 “난 마을에서 누구도 알지 못했다. 따라서 많은 사람이 날 다른 사람으로 착각하는 모습에 의아했다”면서 “사람들은 계속해서 내게 다가와 ‘안녕 존! 오늘 어때?’라고 인삿말을 건넸다”고 회상했다. 또 그는 “아내와 한 카페에 갔는데 다른 테이블에서 한 남성이 내게 다가와 ‘내 아내는 당신이 존 제미선이라고 한다’고 말해서 난 ‘그럼 그는 틀림없이 잘 생긴 친구일 것’이라고 농담했다”고 말했다. 심지어 리처드슨은 주민들에게 자신이 존이 아니라는 사실을 납득시키는 것조차 힘들었다고 털어놨다. 그는 “그날 카페 주인도 내게 다가와 ‘안녕, 존!’이라고 인사했다”면서 “그래서 난 ‘아니, 난 존이 아니라 닐이다!’고 했다”고 말했다. 그러고 나서 닐은 그 주인에게 자신이 아직 실제로 만나지 못한 존이 아님을 증명하기 위해 신분증까지 꺼내 보여줬다. 리처드슨과 제미선은 2015년 일일 런던 역사 여행에 참석했다가 우연히 처음 만났다. 리처드슨은 “버스에 올라탔을 때 난 지금까지 만난 적이 없는 존을 봤다. 그래서 난 그에게 다가가 ‘실례하지만 난 당신이 존 제미선이라고 생각한다’고 했다”고 회상했다. 그 후로 절친한 친구 사이가 됐다는 두 사람은 단지 외모만이 비슷한 것이 아니었다. 두 사람 모두 시를 매우 좋아하며 같은 대학에서 교사가 되기 위한 과정을 밟았고 모두 종교 교육을 가르쳐 왔다는 것이다. 유사한 점은 거기서 끝이 아니었다. 두 사람은 각각 아내와 만난지 2주 만에 청혼했고 결혼한지 똑같이 50년이 됐다. 사실 두 사람의 각 아들들은 호주 전통악기인 디저리두도 똑같이 연주할 수 있다. 이에 대해 닐은 “그것은 그야말로 운명의 사건”이라고 말했다.아일랜드에 사는 섀넌 로너건(25)과 스웨덴에 사는 사라 노르드스트룀(21) 역시 눈에 띠게 닮았지만, 4년 전 처음 만난 사이다. 로너건은 “낯선 사람 같지만 그녀를 아는 것 같았다. 그녀는 나와 닮았기 때문에 믿을 수 있었다”면서 “어색함은 전혀 없었다”고 말했다. 그런데 두 여성은 닮은 외모와 달리 성격은 전혀 반대다. 노르드스트룀은 “(섀넌은) 훨씬 더 외향적이고 사교적”이라고 말했다. 그러자 로너건은 “그건 스웨덴 사람 특성인 것 같다. 난 약간 사교적이고 사라는 매우 조용하다”고 말했다.서로 아무런 관계가 없는 두 여성은 어떻게 이렇게 비슷하게 보일 수 있는지 궁금했다. 이에 따라 이들은 도플갱어를 연구하는 영국 킹스칼리지런던의 팀 스펙터 유전학교 교수의 연구 프로젝트에 참여했다.스펙터 교수는 인터넷상에서 화제가 됐던 한 장의 사진을 보고 나서 도플갱어 연구를 시작했다. 그 사진은 우연히 비행기 옆자리게 앉게 된 두 남성의 외모가 거의 똑같아 보이는 것이었다. 그는 연구에 사람의 모든 얼굴 윤곽을 측정할 수 있는 첨단 얼굴매핑 시스템과 3D 영상을 사용하고 있다. 이를 통해 그는 로너건과 노르드스트룀이 유전적으로 낯선 사람이었음에도 얼굴 유사성 점수가 90%로 매우 높다고 판단할 수 있었다. 또 그는 리처드슨과 제미선에 대해서도 검사를 진행했고, 두 남성이 서로 알지 못하는 먼 조상이 같을 수 있다는 분석을 내놨다. 두 사람의 유사성은 81%인데 이는 앞서 두 여성보다 낮지만 일란성 쌍둥이의 점수에 가까운 것이다. 하지만 두 남성이 상당한 버릇과 보디랭귀지(몸짓 언어)를 공유하고 있음에도 불구하고 현재 단계에서는 이를 검사할 방법은 없다고 스펙터 교수는 말했다. 스펙터 교수는 니암과 아이린에 대해서도 DNA 검사를 진행했었다. 하지만 두 여성은 같은 아버지와 어머니에게 태어났을 가능성은 0.0006%, 부모 중 한 명의 피를 받았을 가능성은 0.1%, 2만 년 전 같은 조상에 뿌리를 두고 있을 개연성은 높은 것으로 확인됐다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

위는 식도와 소장을 잇는 소화기관 중 하나이지만 음식물을 섭취하는데 있어서 가장 중요한 장기이다. 위 내부 위점막층 상피는 위장 중에 가장 두꺼운 부분으로 음식물이 지나가고 소화되는 과정에서 주기적으로 손상되지만 위 줄기세포의 세포 재생기능으로 손상부위를 복구된다. 위점막층 상피 손상이 복구되지 않는 경우 각종 위장병에 걸리게 된다. 그렇지만 정확한 발병 메커니즘은 아직 밝혀지지 않은 상태이다. 영국 케임브리지대, 랭커스터대, 대구경북과학기술원(DGIST), 독일 칼 구스타프 카루스 의대, 막스플랑크 분자세포생물학및유전학연구소, 오스트리아 분자생명공학연구소, 일본 게이오대 의대, 네덜란드 우트레흐트대 의대 공동연구팀은 위궤양이나 위염, 위암의 발병원인을 찾고 새로운 치료법을 개발하는데 도움이 될 위 줄기세포의 특성을 규명했다고 19일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 스템 셀’ 최신호(15일자)에 실렸다. 지금까지 많은 연구자들이 위 줄기세포를 관찰한 결과 상피 내 위샘 상부에만 줄기세포가 있는 것으로 파악하고 있었지만 최근 위샘 아랫쪽인 기저부에서도 줄기세포가 추가로 발견돼 위 손상 복구에 대한 정확한 메커니즘을 파악하지 못했다. 이는 위샘에서 줄기세포를 명확히 구분해 낼 수 있는 마커 유전자의 정확도가 떨어졌기 때문이다. 연구팀은 마커 유전자 대신 세포 특성에 따라 위치를 파악할 수 있는 ‘다색 마우스 색종이 리포터 시스템’이라는 기술을 이용해 생쥐의 위 상피세포를 파악하는데 성공했다. 연구팀은 유방암 예방제로 알려진 타목시펜을 생쥐에게 투약한 다음 현미경으로 세포분열과 이동을 관찰했다. 다색 마우스 색종이 리포터 시스템은 약물을 투여했을 때 줄기세포별로 색깔이 달라지는 것에 착안해 세포를 구분해 내는 기술이다. 연구팀은 이 기술을 바탕으로 위샘 하부와 상부에서 서로 다른 종류의 위 줄기세포를 찾아냈다. 분석 결과 위 상부 줄기세포는 빠르게 분열하는 반면 하부 줄기세포는 느리게 분열한다는 사실과 함께 각각 위치에 따라 위샘 재생을 담당한다는 것도 확인했다. 김종경 DGIST 뉴바이올로지전공 교수는 “이번 연구는 서로 역할과 특성이 다른 위 줄기세포의 위치와 분자적 특성을 규명했다는데 의미가 크다”라며 “위샘 재생은 위점막층 복구에 영향을 줘 각종 위장질환과 위암 발병원인을 좀 더 정확하게 이해하고 새로운 개념의 치료법을 개발하는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우리나라 성인 남녀 1인당 1개씩은 갖고 있다는 스마트폰을 이용해 뇌신경회로를 조절해 치매나 파킨슨병 같은 뇌신경질환을 치료할 수 있는 방법이 개발됐다. 카이스트 전기및전자공학부와 미국 워싱턴대 마취학및약리학부 공동연구팀이 스마트폰 어플리케이션(앱)을 이용해 약물과 빛을 뇌의 특정 부위에 전달해 신경회로를 정교하게 조절할 수 있는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 의공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’ 6일자에 실렸다. 이번 기술은 신약개발시 장기간 동물실험이 필요할 때나 치매, 파킨슨병 같은 퇴행성 뇌신경질환을 치료할 때도 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 빛을 이용해 특정 뇌신경세포를 자극하는 광유전학 기술이나 약물을 이용해 주변 신경회로에 영향을 주지 않고 뉴런이나 신경을 제어할 수 있는 신경약물학은 현재 뇌신경질환 치료나 연구에 활용되는 전기자극기술보다 효과가 뛰어나다는 장점이 있다. 문제는 사용 기기의 크기가 커 뇌 조직을 손상시키거나 정교하게 제어하기 어렵다는 단점이 있다. 또 광섬유나 약물주입관 때문에 뇌 이식한 다음에는 행동 제약이 생긴다. 이에 연구진은 플라스틱과 같은 중합체로 만들어진 미세유체관과 마이크로 LED를 결합시켜 머리카락 두께의 유연한 탐침을 만들었다. 이 장치를 소형 블루투스 기반 제어회로와 교환 가능한 약물카트리지와 결합시킨 뒤 스마트폰 앱을 이용해 무선으로 제어할 수 있는 2g 남짓한 뇌 이식장치를 만들었다. 연구팀은 이 장치를 생쥐의 뇌 보상회로에 이식하고 도파민 활성물질과 억제물질이 든 카트리지를 결합시켰다. 그 다음 스마트폰 앱을 이용해 도파민을 제어하거나 활성화시켜 쥐의 행동을 조정하는데 성공했다. 또 생쥐의 뇌에 빛에 반응하는 단백질을 주입해 빛에 반응하도록 해 쥐가 특정 장소를 좋아하고 싫어하도록 조종할 수 있음을 확인했다.정재웅 카이스트 전기및전자공학부 교수는 “이번 기술은 기존의 전기자극 방법보다 훨씬 더 정교해 부작용 없는 뇌 제어가 가능하다”라며 “추가 연구를 통해 두개골 내에 완전히 이식할 수 있고 반영구적으로 사용가능한 형태로 디자인할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

물만 마셔도 살이 찐다거나 비만인 가족이 많은 사람이라면 이 연구결과에 주목할 필요가 있겠다. 같은 환경에서도 살이 찔 위험이 훨씬 높은 일명 ‘비만 유전자’를 가진 이들에게는 ‘달리기’(조깅)가 가장 강력한 무기가 될 수 있다는 연구결과가 나왔다. 국립 타이완대학이 30~70세 성인 1만 8424명을 대상으로 혈액샘플과 게놈 시퀀스를 분석했다. 실험 참가자들은 평상시 운동 여부와 어떤 운동을 하는지 등의 설문조사를 받았다. 연구진은 이들 중 특히 비만과 관련이 높은 유전자를 찾아내고, 이러한 유전자와 특정 운동간의 상관관계를 찾기 위해 노력했다. BMI(체질량지수)와 체지방량, 허리와 엉덩이둘레도 정기적으로 측정했다. 그 결과 운동의 종류와 관계없이 어떤 운동이든 꾸준히 하는 사람은 그렇지 않은 사람에 비해 체질량지수가 낮아지는 것을 확인했다. 유전적으로 살이 찌기 쉬운 사람도 운동을 할 경우 체질량지수가 이전보다는 낮아졌다. 이중 제질량지수와 체지방량을 낮추고 비만에서 탈출하는데 가장 큰 도움이 되는 운동은 천천히 달리기(조깅)였다. 비만 유전자를 가진 사람 중 달리기를 하는 사람은 유사한 유전자를 가졌지만 달리기가 아닌 다른 운동을 한 사람에 비해 체질량지수와 체지방량이 낮아지고 엉덩이둘레가 줄어들었다. 연구진은 달리기가 어렵거나 부담스러울 경우, 등산, 걷기, 빠르게 걷기, 사교댄스 등의 운동도 살을 빼는데 효과는 있다고 밝혔다. 다만 가볍게 자전거 타기나 스트레칭, 수영 등의 특정 운동은 위의 운동 종류에 비해 체중감량 효과가 덜 한 것으로 나타났다. 자전거나 스트레칭은 다른 운동에 비해 열량 소모가 비교적 적고, 차가운 물에서 해야 하는 수영의 경우 운동 후 간식이나 식욕을 더욱 촉진시킬 수 있기 때문이다. 연구진은 “유전적인 요소가 비만을 가져올 수 있지만 다양한 종류의 운동은 이를 극복하도록 돕는다”면서 “자전거 타기나 스트레칭, 수영 등이 살을 빼는데 효과가 없는 것은 아니다. 다만 이들 운동은 달리기와 같은 운동에 비해 유전적인 비만이 있는 사람들에게 덜 효과가 있었던 것”이라고 설명했다. 자세한 연구결과는 유전학 분야의 세계적인 학술지 플로스 제네틱스(PLoS Genetics) 1일자 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr