75만명 이상 대상 연구결과 발표“O형 코로나19 감염 위험 9~18% 낮아” 신종 코로나 바이러스 감염증(코로나19)에 걸릴 위험성이 다른 혈액형 보유자보다 O형이 상대적으로 적다는 연구결과가 나왔다. 8일(현지시간) 파이낸셜타임스(FT)에 따르면, 미국 캘리포니아주 서니베일 소재 유전공학 회사 23앤드미(23andMe)는 최근 발표한 연구논문에서 약 75만 명 이상을 대상으로 혈액형과 코로나 19의 상관성을 분석한 결과 O형이 다른 혈액형의 확진 환자보다 9~18% 적었다고 밝혔다. 다른 혈액형 간에는 코로나19 감염 위험성과 관련해 별 차이가 없었다. 연구진에 따르면 이 같은 연구결과는 ‘예비적 데이터’를 기반으로 한 것이다. 연구진은 “코로나19를 좀 더 잘 이해하는데 우리의 리서치플랫폼을 사용할 수 있도록 연구가 계속 진행되고 있다. 과학계에 코로나19에 대한 좀 더 통찰력을 제공하는 것이 우리의 목표”라고 설명했다. 미국 스탠퍼드대의 박사과정생인 다니가와 요스케와 마누엘 리바스 연구원 역시 지난 3월 24일 연구논문 사전공개 사이트인 프리프린츠닷오르그 사이트(https://www.preprints.org)에 올린 ‘코로나 19 숙주유전학 및 연관 표현형에 관한 초기 리뷰 및 분석(Initial Review and Analysis of COVID-19 Host Genetics and Associated Phenotypes)’이란 제목의 논문에서 특정 혈액형, 특히 O형이 코로나19에 강한 것으로 보인다고 주장한 바 있다. 중국 연구진 “A형이 더 취약해” 앞서 중국 남방과기대와 상하이교통대 등 8개 대학연구소 및 의료기관들은 3월11일 발표한 논문에서, 코로나19 발원지인 후베이성 우한과 선전에서 2000명이 넘는 환자들을 대상으로 조사한 결과, A형이 코로나19에 상대적으로 더 취약한 것으로 나타났다고 밝혔다. 반면 O형은 다른 혈액형에 비해 감염 위험이 상대적으로 훨씬 낮았다고 전했다. 연구진이 분석대상으로 삼은 우한의 사망자 206명 중 85명이 A형이었다. 이는 O형 사망자 52명보다 63%나 많은 규모다. 연구진은 이 같은 혈액형별 사망자 비율이 성별과 나이별 그룹에서 비슷하게 나타났다고 밝혔다. 하지만 논문은 조사 대상 환자 수가 2000여명에 불과하다는 점에서 한계가 있는 것으로 받아들여졌다. 김채현 기자 chkim@seoul.co.kr

혈액형 A형이 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)에 걸렸을 때 더 위험할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 3일(현지시각) 뉴욕타임스의 보도에 따르면 독일의 킬 대학 분자 유전학자인 안드레 프랭크 교수 연구팀은 혈액형이 A형인 환자가 코로나에 걸렸을 때 인공호흡기를 착용할 정도로 증상이 심각하게 나타날 확률이 다른 혈액형에 비해 50% 높다는 연구 결과를 발표했다. 연구팀은 지난 2월부터 인공호흡기를 착용해야 할 정도로 증상이 심각한 코로나 중환자 1000여명의 혈액 샘플을 분석해왔다. 환자 유전정보(게놈) 300억개에서 900만 개를 추출한 뒤 분석한 결과, 연구팀은 유전자 내에 코로나가 영향을 끼치는 부분이 두 곳이라는 것을 밝혀냈다. 이렇게 밝혀진 두 곳 중 하나가 혈액세포 표면에 단백질을 만들도록 지시하는 유전자로, 혈액형을 결정하는 세포와 깊은 연관이 있는 곳이었다. NYT는 연령이나 기저질환이 코로나19 증세 악화와 관련이 있다는 사실은 널리 알려졌으나 유전학자들은 DNA 검사를 통해 더 적극적인 치료가 필요한 환자를 구별할 수도 있을 것으로 본다고 전했다. 혈액형과 코로나19와의 관련성을 보여주는 연구가 나온 것은 처음이 아니다. 러시아 연구진은 혈액형이 A형이면 코로나19에 가장 많이 걸린다고 주장한 바 있다. 중국 과학자들 역시 A형 환자가 더 심각한 증상을 나타냈다고 발표했다. 김채현 기자 chkim@seoul.co.kr

코로나19의 원인 바이러스는 지난해 말 처음 사람에게 감염돼 그때부터 전 세계로 급속히 확산했다는 유전자 분석 결과가 나왔다. 영국 유니버시티 칼리지 런던(UCL) 유전학연구소의 프랑수아 발루 교수가 이끄는 국제 연구진은 전 세계 코로나19 확진자 7600여 명에게서 채취한 원인 바이러스의 유전자 자료를 분석해 위와 같은 결과를 전염병 분야의 세계적 학술지 ‘감염, 유전학 그리고 진화’(Infection, Genetics and Evolution) 최신호(5월 5일자)에 발표했다. 연구에 따르면, 이들 연구자는 전 세계 과학자들이 코로나19의 유전자 자료를 공유하고 있는 대규모 데이터베이스(DB)를 사용해 서로 다른 시기, 세계 여러 나라에서 채취한 원인 바이러스의 염기서열에 관한 변이를 자세히 조사했다. 그 결과, 코로나19 원인 바이러스는 지난해 말부터 처음으로 사람들을 감염시키기 시작한 것으로 나타났다. 이는 해당 바이러스가 확인되기 훨씬 전에 이미 확산해 많은 사람을 감염시켰다고 가정하는 기존 시나리오들을 배제하는 것이라고 이들 연구자는 설명했다. 일부 의사는 코로나19 바이러스가 지금까지 보고된 것보다 몇 개월 전부터 조용히 확산하기 시작해 이미 많은 사람이 면역력을 획득했을 가능성에 기대를 걸어왔다. 발루 교수 역시 “모두 이런 시나리오를 바라고 있었고 나 역시 마찬가지였다”면서 “실제 감염자는 많아도 세계 인구의 10%에 불과할 것”이라고 말했다. 코로나19 바이러스는 박쥐에서 유래했지만, 또 다른 동물들에게 먼저 감염된 뒤 사람에게 전염됐다는 것이 다른 많은 연구로 밝혀졌다. 최초 감염자는 지난해 12월 중국 우한시에서 보고됐다. 바이러스는 스스로 복제할 때마다 오류가 생기는 데 이런 변이는 시간과 지리적 위치를 통해 바이러스를 추적하는 이른바 분자시계로 활용될 수 있다. 발루 교수에 따르면, 코로나19 바이러스는 엄청난 속도로 세계 거의 모든 나라로 확산했다. 이들 연구자는 또 미국과 유럽 등 여러 나라에서도 지난 1, 2월 첫 번째 확진자가 발생하기 몇 주 전이나 심지어 한두 달 전 사람들에게 감염됐다는 의혹을 뒷받침하는 유전적 증거를 발견했다. 하지만 발루 교수는 어떤 나라에서도 이른바 0번째 환자라고 불리는 실질적 최초의 환자를 찾는 것은 불가능할 것이라고 말했다. 또 그는 “모든 바이러스는 자연적으로 변이한다. 변이 자체가 나쁜 것은 아니며 코로나19 바이러스가 예상보다 빠르거나 느리게 변한다는 것을 시사하는 증거는 아무것도 없다”면서도 “아직 이 바이러스가 점점 더 치명적이거나 덜 전염되는 방향으로 변하고 있다고 단정 지을 수 없다”고 지적했다. 지금까지 이와 같은 보고서를 검토해온 미국 존스홉킨스 보건안전센터의 분석가 레인 웜브로드 박사는 코로나19 원인 바이러스의 유전적 변화가 어떻게 이 바이러스를 전염성이나 병원성으로 만들 수 있는지 증명하려면 동물을 대상으로 한 더 많은 연구가 필요하다고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

중국 우한의 바이러스 실험실에서 코로나19 바이러스가 유출됐다는 의혹은 음모론에 불과하지만 이는 가라앉지 않을 것이라고 전문가들은 내다봤다. 22일 기준 전세계 17만 7200여명의 목숨을 앗아간 코로나 최대 피해국은 현재 발원지인 중국이 아니라 사망자가 4만 5000명이 넘은 미국이다. 홍콩 사우스차이나모닝포스트는 21일 우한 실험실에서 바이러스가 유출될 수 없다는 전문가들의 분석에도 미국은 자체적으로 실험실을 조사하겠다는 입장이라고 보도했다. 자오리젠 중국 외교부 대변인은 지난달 코로나를 미국 군인들이 우한에 퍼뜨렸다고 주장했다. 우한 실험실은 중국 최초의 BSL-4 등급 실험실로 쉽게 전염되는 치명적인 병원균을 다룰 수 있도록 설계됐다. 게다가 과실을 추적하는 세이프티 랩스 장치 어디에서도 코로나 바이러스가 유출됐다는 기록은 없다. 에마뉘엘 마크롱 프랑스 대통령은 지난주 우한 실험실과 코로나 바이러스를 연관지을 어떤 증거도 없다고 말했으며 세계보건기구(WHO)는 현재 증거로는 코로나19는 동물에서 온 것이라고 밝혔다. 우한 실험실의 책임자인 쉬증리(55)는 3월 ‘사이언티픽 아메리칸’ 학술지에 “처음에는 실험실의 책임이 있을까 싶어 두려웠지만, 코로나19와 우리 실험실에서 박쥐로부터 추출한 바이러스 샘플은 어떤 유전체도 일치하지 않았다”고 설명했다. 쉬는 중국에서 ‘배트우먼’으로 불리며 급성호흡기증후군(사스·SARS)을 일으킨 코로나 바이러스가 박쥐에서 유래했다는 것을 밝혀냈다.위안지밍 실험실 부책임자는 중국 CGTN 방송과의 인터뷰에서 “코로나가 우한에서 발병했고, 우리 실험실도 우한에 있기 때문에 의혹을 가지는 것은 이해하지만 바이러스가 실험실에서 유출될 수 있는 방법이 없다”며 “엄격한 규제때문에 실험을 할 때마다 코드가 있어야 해서 바이러스 유출이 없었다는 것은 자신한다”고 강조했다. 우한 바이러스 실험실은 2015년 프랑스의 후원 아래 세워졌으며 2018년부터 본격적으로 가동해 에볼라와 니파 바이러스 등에 대한 연구를 해왔다. 하지만 우한 실험실에 제대로 훈련받은 연구진이 부족했고 실험실 폐기물을 적절하게 버리지 않는 등의 안전상 실수로 바이러스가 유출됐을 가능성에 대한 의구심은 여전히 남아있다. 즉 실험실에서 제대로 폐기 처분되지 않은 박쥐같은 동물에서 바이러스가 유출되었을 수 있다는 것이다. 프랑스 유전학자 앙투안느 단친은 “우한 실험실에서 코로나가 새어나왔을 가능성을 배제할 수 없다”며 “바이러스의 기원은 모자이크와 같아서 한 가지만 있는 것이 아니다”라고 주장했다. 단친은 지난 2002~2003년 중국 남부 지역을 덮친 사스의 코로나 바이러스를 연구해 여러 종의 동물로부터 바이러스가 형성됐다고 밝힌 바 있다. 그는 “코로나19도 마찬가지라고 생각한다”며 “최초의 발병자인 환자 0를 정확히 알 수 없기 때문에 바이러스 기원도 한 가지가 아니라고 본다”고 덧붙였다. 윤창수 기자 geo@seoul.co.kr　

“코로나19, 변이 통해 적응력 높여 통제 쉽지 않아” 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)의 바이러스 생성 능력이 사스(SARS·중증급성호흡기증후군)보다 훨씬 강하다는 연구 결과가 나왔다. 12일 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 위안궈융(袁國勇) 홍콩대 미생물학과 교수가 이끄는 연구팀은 이와 같은 연구 결과를 담은 논문을 의학 전문지 임상 전염병 저널(Journal Clinical Infectious Diseases)에 발표했다. 연구팀은 “사스는 48시간 이내에 10∼20배의 자기 복제를 했지만, 코로나19는 일부 사례에서 100배의 자기 복제를 했다”고 밝혔다. 6명의 코로나19 환자의 폐에서 떼어낸 조직을 연구한 결과 코로나19는 48시간 이내에 바이러스 입자를 사스보다 3.2배나 더 많이 생성한 것이다. 인체의 면역반응과 염증 유발에서는 코로나19가 사스보다 훨씬 느린 것으로 나타났다. 의학자 재스퍼 찬은 “이는 코로나19가 인체 내에서 마치 닌자처럼 은밀하게 자기 복제를 한다는 것을 의미한다”고 설명했다. 사스보다 자기 복제 능력은 훨씬 강하지만 염증 유발은 매우 적기 때문에 무증상이나 경증 환자가 많을 수 있다는 것이다. 위안궈융 교수는 “인구의 90%가 코로나19에 대한 면역력을 갖추지 못했기 때문에 7월 이전에 코로나19 확산을 통제하기는 힘들 것”이라며 “홍콩 등에서 코로나19 확산이 소강상태에 접어들었지만, 마스크를 계속 쓰고 사회적 거리 두기 정책을 이어나가야 할 것”이라고 밝혔다. 3종의 유전적 변이인 ‘A’, ‘B’, ‘C’ 출현 영국과 독일의 유전학자들은 코로나19 바이러스에서 3종의 주요 유전적 변이인 ‘A’, ‘B’, ‘C’가 출현한 것을 발견했다고 밝혔다. 변이 ‘A’는 코로나19 발원지인 중국 우한(武漢)과 미국, 호주 등에서 발견됐으며, 코로나19의 자연 숙주로 알려진 박쥐가 보유한 코로나바이러스와 가장 유사한 것으로 분석됐다. 변이 ‘B’는 가장 흔한 변이로서 우한은 물론 동아시아 곳곳에서 발견됐으며, 변이 ‘C’는 유럽 지역에서 가장 많이 발견됐다. 연구팀은 변이 ‘B’가 ‘A’에서 파생됐고, 변이 ‘C’는 다시 ‘B’에서 파생한 것으로 추정했다. 김채현 기자 chkim@seoul.co.kr

영국 케임브리지 대학 연구팀 발표 코로나19 바이러스가 3가지 유형의 변이를 일으키며 세계로 퍼져나갔다는 연구 결과가 나왔다. 영국 케임브리지 대학의 피터 포스터 유전학 교수 연구팀은 코로나19 바이러스가 서로 밀접한 연관이 있으면서도 서로 다른 3가지 뚜렷한 유형으로 변이를 일으키면서 중국 우한으로부터 아시아, 북미, 유럽, 호주로 번져나갔다는 연구 결과를 제시했다고 영국의 일간 더 선 인터넷판이 11일 보도했다. 연구팀은 지난해 12월 24일부터 지난 3월 4일 사이에 세계에 발생한 코로나19 감염 환자 160명으로부터 채취한 바이러스의 완전한 유전체 염기서열을 분석한 결과 이런 사실이 밝혀졌다고 설명했다. 코로나19 바이러스의 유전체와 가장 가까운 유형, 즉 A형은 중국 우한의 박쥐와 천산갑에서 발견됐다. 이것이 코로나19 바이러스 확산의 뿌리였다. 하지만 A형은 우한에서 크게 확산된 유형은 아니었다. A형은 우한에서 살았던 것으로 알려진 미국인들에게서 발견됐고 미국과 호주에서 발생한 많은 환자에게서 나타났다. 또 다른 변이형은 A형에서 변이된 B형으로 중국 우한에서 크게 유행했고 동아시아 지역의 환자들에게서 나타났다. B형은 동아시아 지역을 벗어나지 못했다. B형에서 변이된 C형은 이탈리아, 프랑스, 스웨덴, 영국 등 유럽의 초기 환자들에게서 발견됐다. C형은 중국 본토에서 나온 샘플에서는 찾아볼 수 없었지만 한국, 싱가포르, 홍콩에서도 발견됐다. 이탈리아의 경우 지난 1월 27일 독일에서 발생한 첫 환자를 통해 초기 감염이 전파됐다. 이탈리아 감염의 초기 전파 경로는 싱가포르의 ‘집단 감염’과 연관이 있는 것으로 분석됐다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원 회보 최신호에 발표됐다. 최선을 기자 csunell@seoul.co.kr

유전적 요인으로 발생할 수 있는 ‘잠복 황반이상증’의 유전자 변이 특성에 대한 내용이 규명됐다. 분당서울대병원 우세준, 주광식, 박규형 안과 교수팀은 한중일 3개국의 유전성 망막질환 연구자들의 공동연구를 통해 잠복 황반이상증의 임상양상과 유전자 이상에 대한 연구결과를 안과 분야 국제적 저명지 ‘Ophthalmology’ 최신호에 실었다고 밝혔다. 잠복 황반이상증은 망막 중심부인 황반의 변성으로 인해 서서히 기능이 쇠퇴하는 유전성 질환이다. 대부분의 경우 20세 이후에 증상이 나타나 일상생활이 어려울 정도로 시력저하가 심해질 수 있으며, 이와 함께 색각 이상을 보이는 경우도 있다. 1989년 일본 안과의에 의해 발견된 질환이지만 지금까지도 발병 기전에 대해 뚜렷하게 규명되지 않는 유전성 질환이다. 이에 한국의 우세준 교수, 일본의 후지나미 교수, 중국의 수이 교수는 동아시아유전성망막질환 학회(EAIRDs; East Asia Inherited Retinal Disease Society)를 설립, 첫 연구로 아시아인의 잠복 황반이상증에 대해 분석했다. 연구 대상자는 한국(6가족), 중국(4가족), 일본(11가족) 세 국가에서 총 21개 가족 36명의 잠복 황반이상증 환자였으며, 질환의 양상과 유전학적 이상을 최초로 확인해 발표했다. 현재까지 발표된 연구 중 가장 많은 환자에 대해 분석한 것으로 확인됐다. 연구 대상자 36명 중 12명은 여성, 24명은 남성이었으며, 발병 시점의 연령은 평균적으로 25.5세, 시력은 좌우 동일하게 평균 0.65인 것으로 나타났다. 주목할 만한 점은 근적외선을 이용해 망막의 단면영상을 확인할 수 있는 빛간섭단층촬영이 잠복 황반이상증 진단에 가장 유용하다는 사실이었다. 또한 ‘RP1L1’이라는 유전자의 돌연변이가 2종류 확인돼 병의 유전적 기전에 대한 중요한 실마리를 제시했다. RP1L1 유전자 변이는 우성 유전으로 부모 중 한 명만 질환이 있어도 자식 중 50%에서 이 질환이 나타날 수 있는데, 다른 환자에 대해서도 유전적 진단을 통해 이번에 분석된 유전자 돌연변이와 비교한다면 질환의 유무를 확인할 수 있을 것으로 보인다. 우 교수는 “잠복 황반이상증은 진단이 어려워 원인불명의 시신경 이상으로 오진되거나 혹은 꾀병으로 생각하는 경우가 흔한 질환이었다”며 “한중일 3개국의 공동연구를 통해 이 질환이 서양보다는 아시아인에서 흔하게 발병하며 이를 정확히 진단할 수 있는 방법을 제시한 것에 연구의 의미가 있다”고 전했다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

과학과 의학기술이 발전해 다양한 암 치료법이 나오고 있지만 암은 여전히 공포의 대상이 되고 있다. 지난해 통계청이 발표한 ‘2018년 사망원인통계’에 따르면 2018년 한국인의 3대 사망원인은 암, 심장질환, 폐렴이었으며 특히 전체 사망자의 26.5%가 암으로 사망하는 등 가장 중요한 사망원인으로 꼽히고 있다. 완치수준으로 암을 이겨낸다고 하더라도 그 과정에서 환자들과 보호자들의 고통은 심하다. 다양한 항암치료법이 나오고 있지만 여전히 많이 사용되는 것은 화학요법이다. 문제는 화학적 항암요법은 암세포를 죽여 암세포를 죽이는 방식인데 정상적인 세포까지 공격하면서 항암치료후 구토나 설사, 탈모, 무기력증 등 부작용이 발생한다. 그런데 국내 연구진이 기초연구 수준이지만 이런 구토유발 항암치료 없이 암세포를 원래 정상세포로 바꾸는 방법을 찾아내 주목받고 있다. 카이스트 바이오및뇌공학과, 삼성서울병원 공동연구팀은 시스템생물학 기법으로 대장암세포를 정상적인 대장세포로 변환시키는데 필요한 핵심인자를 찾아내고 세포실험을 통해 정상세포 전환에 성공했다고 9일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국암학회에서 발행하는 의학분야 국제학술지 ‘분자 암 연구’(Molecular Cancer Research)’ 2일자 표지논문과 하이라이트 분석기사로 실렸다. 암 치료를 위해서는 외과수술과 방사선치료, 화학적 항암치료, 표적 항암치료, 면역 항암요법이 쓰인다. 표적 항암치료는 암세포만 특이적으로 없애고 면역 항암요법은 인체의 면역시스템을 활성화시켜 암세포를 제거하는 것이지만 효과와 적용대상이 제한적이고 오래 치료받을 경우는 내성이 발생하는 것은 마찬가지이다. 이 때문에 여전히 화학적 항암치료 방법이 쓰이고 있다. 연구팀은 환자의 고통을 줄이고 암세포를 제거한다는 치료 목적을 달성하기 위해 20세기 초부터 간혹 발견된 암세포의 정상세포 변환현상에 주목했다. 암세포의 정상세포 변환에 대해 많은 연구자들이 관심을 갖고 있었지만 원리가 정확히 밝혀지지 않고 인위적으로 제어할 수 있는 방법을 찾지 못해 우연한 현상에 머물러 있었다.연구팀은 시스템생물학적 기법으로 대장암 세포와 정상적 대장 세포의 유전자 조절 네트워크를 분석한 결과 정상 대장세포로 변환할 수 있는 핵심인자 5종(CDX2, ELF3, HNF4G, PPARG, VDR)을 찾았고 이와 관련된 후성유전학적 조절인자(SETDB1)도 발견했다. 연구팀은 암세포에서는 SETDB1가 특이적으로 활성화돼 암세포가 정상세포로 변환되는 것을 차단하고 있다는 것을 확인한 것이다. 실제로 분자세포 실험을 통해 대장암 세포에서 SETDB1를 억제했을 때 세포가 과다하게 분열되는 것이 멈추고 정상 대장세포의 유전자 발현패턴을 회복하는 것이 관찰됐다. 조광현 카이스트 교수는 “지금까지 암은 유전자 변이가 누적되면서 나타나는 현상이기 때문에 정상세포로 되돌릴 수 없다고 알려졌지만 이번 연구를 통해 정상세포로 변환이 가능하다는 것을 확인했다”라며 “아직 기초연구이기는 하지만 이번 연구결과를 바탕으로 새로운 치료법이 개발된다면 현재 항암치료의 부작용과 내성발생을 최소화해 환자의 고통을 줄이고 당뇨나 고혈압처럼 암도 만성질환으로 관리가 가능해질 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2020년 새해가 밝았습니다. 과학적으로만 따진다면 지구 자전으로 12월 31일에서 1월 1일로 날이 바뀐 것뿐이고 지구가 공전궤도를 따라 움직이면서 반복되는 사계절을 1년 12달로 나누다 보니 새로운 해가 시작된 것처럼 인식될 뿐 특별할 것이 없습니다. 올해는 새 천년의 두 번째 10년인 2010년대를 마감하고 ‘새로운 10년’이 시작되는 때입니다. 2000년대가 시작되고서 지난 20년 동안 과학분야에서는 인공지능(AI) 재등장, 유전자 편집기술 같은 생물학 기술의 발전, 기후변화 가속화 등 많은 일이 있었습니다. 과학계는 새로운 10년이 시작되는 2020년에는 어떤 연구들이 세계인의 눈을 사로잡을 것인지 이런저런 예측들을 내놓고 있습니다. 전 세계 과학계에 미치는 영향을 고려할 때 다양한 과학분야의 성과를 다루는 ‘네이처’와 ‘사이언스’의 2020년 첫 호, 가장 앞 부분을 장식한 연구들을 통해서도 올 한 해, 그리고 앞으로 10년을 조심스럽게 예측해볼 수도 있을 것입니다. ‘네이처’가 올해 첫 호에 앞세운 연구는 다름 아닌 의과학 분야입니다. 미국 국립보건원(NIH) 백신연구센터, 피츠버그대 의대 미생물·분자유전학과, 피츠버그 아동병원 소아과, 라곤의학연구소, 매사추세츠공과대(MIT) 의공학기술연구소, 브로드연구소, 코흐 통합암연구소 공동연구팀은 결핵백신(BCG) 접종방식을 바꾸면 결핵 예방에 더 효과적일 것이라는 연구결과를 발표했습니다. 네이처는 이들의 논문과 함께 분석 리포트를 실었습니다. BCG는 태어나서 가장 먼저 맞는 백신 중 하나로 생후 4주 이내에 접종합니다. 경피용이나 피내용 방식으로 실시하는데 경피용은 피부에 주사액을 바른 다음 바늘식 도장을 눌러 피부에 흡수시키도록 하는 방식이고 과거 ‘불주사’라고 알려진 피내용은 주사기로 접종을 하는 것입니다. 두 방법 모두 피부 밑 피하조직에 주사하는 방식입니다. 연구팀은 히말라야 원숭이를 대상으로 BCG 접종방식과 백신용량을 변화시킨 뒤 관찰했습니다. 연구팀은 원숭이들을 두 그룹으로 나눈 후 한 그룹은 현재 쓰는 것처럼 표준용량으로 피내접종을 하고 다른 한 그룹은 표준용량보다 100배 많은 양을 정맥에 직접 주사한 다음 폐결핵균에 노출시켰습니다. 6개월 뒤 관찰한 결과 정맥주사를 맞은 원숭이들은 대부분 결핵균에 감염되지 않았지만 피내접종을 받은 원숭이들은 10마리 중 8마리가 결핵균에 감염된 것이 확인됐다고 합니다. 물론 동물실험 결과이기 때문에 곧바로 사람을 대상으로 적용할 수 없을 것입니다. 그렇지만 이런 기초연구들이 누적되면서 후진국 질병이라고 하는 결핵을 완전히 퇴치할 수 있게 될 것입니다. 1980~90년대 나온 SF를 보면 2020년이 되면 우주복 비슷한 옷을 입고 날으는 호버보드를 타고 다니며 달이나 화성을 옆집 드나들 듯 할 것으로 생각했었습니다. SF에서 묘사한 것처럼 세상이 변하지는 않았지만 당시로서는 상상할 수 없었던 스마트폰, 영상통화기술, 유전자가위, 여러 분야에서 인간의 능력을 뛰어넘는 AI 등이 등장했습니다. 현실은 어느 날 갑자기 놀라운 과학기술이 ‘짠’하고 나타나기보다 가랑비에 옷 젖듯 서서히, 그러다 어느 순간 새로운 기술로 완전히 바뀐 세상이 우리 곁에 와 있는 경우가 많습니다. 올해는 어떤 연구성과들이 나와 인류의 삶을 바꾸는 동력이 될지 기대됩니다. edmondy@seoul.co.kr

매년 연말이 되면 올해 가장 주목받은 뉴스를 선정해 발표하곤 한다. 과학계에서는 일반인들을 대상으로 설문조사를 거쳐 전문가들이 올해의 뉴스나 올해 주목받은 연구들을 뽑는다. 전문가의 입장이 아니라 일반인들의 관점에서 가장 좋아했던 연구결과들은 다르지 않을까. 세계적인 과학저널 ‘사이언스’는 ‘연구자나 전문가가 아닌 대중들이 가장 좋아했던 올해의 과학뉴스 10선’을 선정했다. 이것들은 사이언스 홈페이지에 올라온 과학뉴스들 중 독자들이 가장 많이 관심을 가진 뉴스들로 잃어버린 대륙, 암흑물질로 만든 총알, 우주 소, 인간 길들이기 등이 포함됐다.사이언스는 가장 먼저 ‘인간이 가장 먼저 길들인 것은 다름 아닌 인간’이라는 소식이라고 밝혔다. 이탈리아, 스페인, 독일, 스위스 4개국 11개 연구기관이 이달 5일 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’에 발표한 연구결과이다. 사람은 고양이, 개, 소, 말 등 많은 동물들을 길들여 사람의 친구로 삼았는데 연구자들에 따르면 인간이 가장 먼저 길들인 것은 다름 아닌 ‘사람’ 그 자체라는 것이다. 연구진은 유전학적 증거를 분석한 결과 연구진은 인간 스스로 공격성을 줄이는 방향으로 스스로를 길들여 더 우호적이고 협력적인 방향으로 진화하게 됐다는 사실을 밝혀내 화제가 됐다.대중들이 두 번째로 관심을 많이 가진 연구는 ‘우드 와이드 웹’(Wood Wide Web) 였다. 우드 와이드 웹은 일종의 ‘나무들의 인터넷’으로 미국, 독일, 중국, 영국 생태학자들이 지난 5월 15일 ‘네이처’에 발표한 연구이다. 이들에 따르면 나무들은 땅 위에서는 독립적으로 보이지만 땅 속에서는 나무 뿌리와 토양 사이 수 백만 종의 곰팡이와 박테리아들과 네트워크를 이뤄 영양분과 신호를 주고받는다. 기후변화로 인해 가뭄이 잦아지고 있는 만큼 산림이 어떤 역할을 할 수 있을 것인지를 보여주는 중요한 연구라는 평가를 받았다.지난해 6월 발견된 ‘우주 암소’(The Cow)라는 별칭이 붙은 ‘AT2018cow’ 폭발은 올해까지 여전히 풀리지 않는 수수께끼로 남았다. AT2018cow는 전형적인 초신성보다 10~100배 밝고 관측 2주만에 완전히 사라져버려 과학자들의 궁금증을 더했다. 지난 1월 ‘천체물리학 저널’에는 우주 암소는 갓 태어난 블랙홀이거나 초밀도 중성자 별일 가능성이 있다는 연구결과가 실리기는 했지만 여전히 신비한 ‘수수께끼’로 남아있게 됐다.실험실 생쥐도 숨바꼭질을 할 수 있으며 사람과 장난을 칠 정도라는 연구결과에 대해서도 많은 사람들이 관심을 가졌다. 지난 9월 13일 ‘사이언스’에는 독일 훔볼트대 생물학과 연구진이 실험실 쥐에게 숨바꼭질을 가르치는데 성공했으며 사람과 장난할 수 있을 정도라는 재미있는 연구결과가 발표됐다. 보통 실험실에서는 먹이를 주는 등 보상행위를 통해 특정 행동을 하도록 훈련시키는데 이번에는 부모와 아이들이 하듯 사회적 상호작용을 통해서만 숨바꼭질을 가르치는데 성공했다는데 많은 사람들이 주목했다.해외여행을 나가면 외국어를 잘 하는 사람들도 현지인들의 언어 속도에 당황하는 경우가 많다. 이탈리아 사람들이나 스페인 사람들은 말을 더 빨리 하는 것 같고 독일어는 또박또박 천천히 하는 느낌이 든다. 그렇지만 아주대 불어불문학과 오윤미 교수가 포함된 국제공동연구팀은 지난 9월 5일자 ‘사이언스 어드밴시즈’에 언어가 다르고 아무리 빠른 것처럼 느껴지더라도 정보전달 속도는 초당 39.15비트로 일정하다는 연구결과를 발표했다. 실제로 이 속도를 넘어가면 인간의 뇌에서 정보처리가 불가능하다고 밝혔다.흔히 잃어버린 대륙이라고 하면 ‘아틀란티스’를 떠올리는 경우가 많다. 그렇지만 네덜란드, 노르웨이, 남아프리카공화국, 스위스, 영국, 호주의 지질학자들이 지난 9월 3일자 지구과학 분야 국제학술지 ‘곤드와나 리서치‘에 발표한 연구에 따르면 약 1억 4000만년 전에는 유럽 일대에 ‘대 아드리아’(Greater Adria)라는 대륙이 존재했다는 사실을 밝혀냈다. 그런데 이 대륙의 실체를 확인할 수 없는 이유는 가상의 대륙 아틀란티스처럼 바다 속에 가라앉은 것이 아니라 유럽 남부 지각 밑에 깔려 있기 때문이다.대중들이 열광한 과학 뉴스 중 하나는 미국 캘리포니아 샌디에고대(UC샌디에고) 연구진이 후성유전학 시계를 이용해 개의 나이를 사람의 나이로 환산하는 방법을 발견해 낸 것이다. 이 연구는 미국 콜드스프링하버 연구소에서 운영하는 생물학 분야 출판 전 논문공개 사이트인 ‘바이오아카이브’(bioRxi) 11월 4일자에 실렸다. 연구팀은 생후 4주~16살의 래브라도 레트리버 품종 개 104마리를 대상으로 게놈 메틸화를 사람의 것과 비교한 결과 개의 노화시계는 처음에는 사람보다 빨리 가다가 이후에는 더 천천히 움직인다는 사실을 밝혀냈다. 이 밖에도 미국 케이스 웨스턴 리저브대 물리학과와 지구환경행성학과 연구진이 거대 암흑물질의 경우 사람의 몸을 암흑물질 탐지기로 사용할 수 있다는 아이디어를 내놨다는 뉴스에 사람들이 관심을 보였다. 영국 브리스톨대 기계공학과, 스페인 팜플로나 공립대 공동연구팀이 개발한 영화 스타워즈처럼 영상과 소리, 촉감이 동시에 느껴지는 3D 가상현실 영상 기술도 독자들이 주목한 올해의 연구로 선정됐다. 이스라엘 와이즈먼연구소 연구진이 지난 11월 27일자 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’에 발표한 연구도 주목받았다. 이들은 대장균의 유전자를 편집해 식물처럼 이산화탄소를 흡수해 생존할 수 있는 기술을 개발함으로써 지구온난화 주범 이산화탄소를 흡수해 의약품이나 주요 화학물질로 전환시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

스위스 로잔연방공과대(EPFL) 시스템생물학·유전학연구실, 연방 바이오인포매틱스 연구소, 로잔대 복잡계유전학연구그룹 공동연구팀은 ‘세포 속 공장’이라고 불리는 미토콘드리아의 DNA가 생명체의 신진대사 특성을 결정짓는 중요한 요소라고 11일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 메타볼리즘’ 10일자에 실렸다. DNA가 생물체의 외형을 결정짓는 중요한 요소라는 것은 알려져 있었지만 미토콘드리아 DNA 역할에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았었다. 이에 연구팀은 초파리의 미토콘드리아 DNA 염기서열 분석을 실시한 결과 다양한 질병과 특성이 미토콘드리아 DNA의 미세한 변화에 따라 달라지는 것을 확인했다. 연구팀은 실제로 초파리의 미토콘드리아 게놈 일부를 교체해 이전보다 음식을 많이 섭취하거나 다른 식습관을 갖도록 하는 데 성공했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

네안데르탈인, 데니소바인과 현생인류, 외형변화 보이는 유전자 숫자나 특성 달라 “무언가를 길들이지 않고서는 그것을 잘 알 수 없지…친구를 가지고 싶다면 나를 길들여줘…길들인다는 게 뭐지?…네가 나에게 이 세상에서 단 하나뿐인 존재가 되는거지. 나도 너에게 세상에 하나뿐인 유일한 존재가 되는거야.” 프랑스의 작가 생텍쥐페리의 대표작 ‘어린왕자’에서 나오는 여우의 유명한 대사 중 하나이다. 길들인다거나 익숙해진다는 단어와 가장 가까운 생물학적 용어를 찾는다면 ‘가축화’(domesticated)라고 할 수 있을 것이다. 인간이 나무 위에서 내려와 걷기 시작하고 사회를 이루면서 개, 고양이, 양, 소, 말 등 다양한 야생 동물들을 길들여 가축화시켜왔다. 그런데 그런 길들이기, 가축화의 가장 오래된 대상은 다름 아닌 ‘인간’이었다는 것을 증명하는 연구결과가 나왔다. 이탈리아 밀라노대 종양학·혈액종양학과, 유럽종양연구소 줄기세포 후성유전학연구소, 임상보건의료과학연구재단(IRCCS) 산하 고통완화요양병원, 스페인 바르셀로나대, 바르셀로나 복잡계연구소, 칸타브리아대 의생명과학기술연구소, 카탈로니아고등과학연구소(ICREA), 신경유전학센터, 독일 쾰른대 분자의학센터(CMMC), 쾰른대병원 인간유전학연구소, 하이델베르크대병원 인간유전학연구소, 스위스 취리히연방공과대(ETH) 신경과학연구소 공동연구팀은 현생인류인 호모사피엔스가 네안데르탈인이나 데니소바인 같은 친척들과 유전학적으로 갈라진 뒤 공격성을 줄이는 방향으로 스스로를 가축화시켰다고 6일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 5일자에 실렸다. ‘현생인류가 이전 영장류 조상과 완전히 다른 것은 자기 길들이기(self-domestication) 때문’이라는 주장이 생물학계에서는 끊임없이 나왔었다. 자기길들이기, 또는 자기사육화는 인간이 스스로 동물적 본능을 억제하고 사회에 맞춰 가는 과정을 이야기한다. 현생인류가 인류의 조상들보다 덜 공격적이고 더 협동적이며 사회적이라는 것이 자기길들이기의 대표적 증거라는 설명이다. 가축화는 생물학적으로 나타나기도 하는데 반려견이나 고양이, 길들여진 여우 같은 경우는 이빨과 두개골이 작아지고 짧아진 꼬리, 접힌 귀 등의 신체적 변화와 함께 야생상태에 있는 것들보다 신경능줄기세포(neural crest stem cell)가 적다는 점이다. 사람도 진화과정을 거치면서 두개골이 작아지고 눈두덩이가 덜 튀어나오도록 변화됐다. 연구팀은 ‘BAZ1B’라는 유전자가 신경능줄기세포를 조절하는데 중요한 역할을 한다는 점에 착안해 연구를 실시했다. 여러 종류의 유전자가 자기길들이기에 관여했겠지만 외모 변화를 가져오는 대표적인 유전자 하나를 집중 분석한 것이다.일반적으로 사람들은 BAZ1B 유전자를 2개 갖고 있지만 윌리엄스-보이렌 증후군(WBS)을 갖고 있는 사람은 BAZ1B 유전가가 1개 밖에 없다. WBS를 앓는 사람들은 지적능력은 일반인과 큰 차이가 없지만 두개골이 작고, 얼굴도 작고 어리고 약해보이는 특징이 있으며 처음 보는 사람과도 오랫동안 눈을 마주치는 것을 피하지 않고 낯을 별로 가리지 않는 등 매우 사교적이고 상냥하다. 약간 지적 능력이 떨어지더라도 가벼운 학습장애나 불안증상만 보이는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 BAZ1B 유전자가 자기길들이기의 대표적인 특징인 외모 변화에 영향을 미치는지 확인하기 위해 11개의 신경능줄기세포를 배양했다. 4개는 일반인, 4개는 WBS 환자, 3개는 WBS와는 다르지만 다른 유전적 장애를 갖고 있는 환자의 것이었다. 이렇게 배양된 세포를 이용해 BAZ1B 활성도를 변화시킨 뒤 관찰했다. 그 결과 BAZ1B 활성 변화가 안면이나 두개골 발달에 관여하는 것으로 알려진 다른 수 백개의 유전자에 영향을 미친다는 사실을 확인했다. 연구팀은 또 현생인류와 2명의 네인데르탈인 유전자, 1명의 데니소바인 유전자를 이용해 BAZ1B 유전자 여부를 분석했다. 그 결과 현생인류는 네인데르탈인이나 데니소바인에 비해 BAZ1B 유전자나 이에 영향을 받는 유전자들이 적은 것으로 확인됐다. 이번 연구를 주도한 주세페 테스타 이탈리아 밀라노대 교수(분자생물학)는 “동물의 가축화와 인간의 자기가축화는 비슷해보이지만 전혀 다른 개념”이라며 “인류가 협동사회를 유지하면서 외부에 대응하기 위해서 사회를 와해시키는 공격성을 없애려는 방향으로 진화를 해왔지만 동물의 가축화에서 볼 수 있듯이 인간의 공격성을 완전히 없애지는 못한 것 같다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

SF영화 ‘가타카’(1997)는 일명 ‘디자이너 베이비’가 일반화 된 사회의 모습을 단편적으로 그린다. 신의 영역에 도전하는 ‘디자이너 베이비’는 부모가 원하는 맞춤형 아기의 탄생을 가능케 한다는게 이 영화의 설정이다. 그렇다면 영화 속 설정처럼, 실제 현실에서 크리스퍼 유전자가위 기술이 키나 손가락 개수, 지능지수 등을 맞춤으로 설정한 아이를 태어나게 할 수 있을까? 이스라엘 히브리대학 연구진은 “사람들은 디자이너 베이비의 탄생이 과연 올바른지, 윤리적으로 어긋난지에 대해 논쟁하지만, 실제로 이것이 가능한지에 대해서는 알지 못한다”면서 인간의 배아를 선별하는 것에 대한 연구결과를 공개했다. 연구진이 주목한 것은 착상전 유전자 검사(Preimplantation genetic testing; PGT)와 다중유전자위험점수(PRS)다. 착상 전 유전자 검사는 체외 수정으로 얻은 여러 배아에서 세포를 채취하고 유전적으로 분석하는 것을 의미한다. 대부분 착상 전 배아의 기형 판단을 위한 유전자로 활용되는데, 일부 과학자들은 이 기술이 유전자를 편집하는 디자이너 베이비 탄생의 첫 번째 단계라고 본다. 다중유전자위험점수는 어떤 특성(이 연구에서는 키와 IQ)에 한 개인의 전체 유전자가 미치는 영향을 수치화 한 것이다. 히브리대학 연구진은 착상 전 유전자 검사와 유전자 데이터, 컴퓨터 시뮬레이션 모델 및 실제 28개 가구의 부모와 자녀들의 유전자를 분석한 결과, 해당 기술이 영화 속 설정을 현실로 만들기는 어려울 것으로 보인다고 판단했다. 연구진의 분석에 따르면, 배아의 염색체에서 키와 관련한 유전자를 편집할지라도, 실제 키울 수 있는 키는 약 2.5㎝ 정도에 불과한 것으로 나타났다. 예컨대 유전적으로 키가 170㎝ 정도까지 자랄 것으로 예상되는 아이의 유전자를 편집해도, 최대 신장은 ±172.5㎝에 불과하다는 것. 똑똑한 아이를 바라며 지능지수를 편집한 아이의 IQ도 평균 2.5 정도밖에 오르지 못할 것으로 연구진은 예측했다. 연구진은 “유전학의 내재된 불확실성에 따라, 여러 가지 요인들이 키와 IQ에 대한 유전자적 예측 정확도를 흐리게 한다. 예컨대 영양 상태나 양육환경 등의 조건은 아동의 신체 및 인지 발달에 관여하며, 이는 유전자 선별검사나 다중유전자위험점수로는 포착할 수 없다”고 지적했다. 이어 “키가 더 큰, 혹은 더 똑똑한 아이가 될 배아의 순위를 매기는 것은 헛된 일일 수 있다”면서 “많은 부모들이 아이의 외모나 능력을 마음대로 ‘맞춤’하기 위해 유전자 테스트 기법을 사용할 수 있다. 그러나 부모들은 자녀의 키가 얼마나 클 것인지 보다, 질병에 노출되지 않고 건강하게 자라는데 더 많은 걱정을 해야 한다”고 덧붙였다. 다만 연구진은 착상전 유전자 검사 등을 이용해 다운증후군이나 낭포성 섬유증, 근이영양증 등 유전적 특징이 있는 배아를 확실하게 선별할 수 있으며, 부모가 희망한다면 이런 테스트를 거쳐 자녀에게 전염될 수 있는 유전적 질병이 있는지 확인할 수 있다고 설명했다. 연구진은 “부모는 아직 자녀의 키를 ‘맞춤 설정’할 수는 없지만, 유전자 검사나 편집 등을 통해 자녀의 건강을 미리 개선할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 자세한 연구결과는 세계적 권위의 학술지 셀(Cell)의 최신호(21일자)에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

“Omnes viae Romam ducunt.”(모든 길은 로마로 통한다) 기원전 8세기 무렵 라틴인이 세운 도시국가인 로마는 급속하게 영토를 확대해 5현제 중 하나인 트라야누스 황제가 통치했던 117년 무렵에는 지중해를 에워싸는 대제국을 완성했다. 제국을 세우는데 큰 기여를 한 로마군대는 중장보병이 중심을 이뤘기 때문에 점령지와 로마를 잇는 도로를 만드는 것이 필수적이었다. 이 때문에 공병대를 중심으로 로마의 토목기술이 급속히 발전했다. ‘길은 직선이어야 한다’는 대명제 하에 공병대는 1~2m 정도 땅을 판 뒤 위에 모래를 깔고 다진 뒤 30㎝ 정도 자갈을 깔고 그 위에 돌, 다시 자갈을 깐 뒤 시멘트와 같은 것으로 덮었다. 그 위에 다시 자갈과 모래를 깔고 제일 위쪽에는 크고 평평한 돌을 까는 것으로 도로를 완성했다. 이 도로는 3세기 말 기준으로 총 길이 8만 5000㎞였는데 포로로마노 같은 곳은 지금도 잘 보존돼 있다. 이런 도로를 통해 지중해 주변과 멀리 브리타니아(영국), 게르마니아(독일), 사하라사막, 유프라테스강에 이르는 제국 전체로 물자와 사람이 오갔다. 그런데 고고학자들과 생물학자들이 단순히 길 뿐만 아니라 지중해와 유럽 전체의 유전자도 로마로 들고난 것으로 확인됐다는 연구결과를 내놨다. 모든 길과 DNA가 로마로 통했던 셈이다. 미국 스탠포드대, 하워드 휴즈 의학연구소, 이탈리아 문화재·활동부, 로마 사피엔자대, 토리노대, 피사대, 사사리 누오로주(州) 고고학·미술·조경부, 로마시 문화유산부, 로마 제3대학, 포지아대, 아일랜드 더블린칼리지대, 오스트리아 비엔나대, 포르투갈 코임브라대, 프랑스 엑스마르세이유대, 바티칸시국 그리스로마 유물부 등 7개국 28개 연구기관으로 구성된 공동연구팀은 고대 많은 유럽의 유전적 혈통들이 당시 로마 제국과 연결돼 있었으며 현재 유럽과 지중해 일대 인구의 유전적 변화 패턴을 그대로 반영한다고 8일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 8일자에 실렸다.1세기를 전후해 고대 로마는 지중해 전역과 현재 유럽, 중동, 북아프리카에 이르는 영토를 갖고 있는 인구 7000만명의 제국 수도였다. ‘팍스 로마나’ 시대에는 로마에만 100만명에 이르는 사람이 살았던 것으로 추정되고 있다. 이 정도의 도시 인구는 1500년 이후 산업혁명이 시작되기 이전까지는 유럽에서는 거의 없었던 것으로 알려져 있다. 그렇지만 당시 로마인들의 유전학적 구성에 대해서는 거의 알려져 있지 않은 상태다. 이에 연구팀은 로마 제국이 형성되기 이전부터 로마는 유럽과 지중해 사이의 중요한 문화적, 상업적 교차로였다는 점에 착안해 로마를 중심으로 주변 29개 고대 로마 유적지에서 1만 2000년 전까지로 거슬러 올라갈 수 있는 127개의 인간 게놈을 추출해 분석했다.그 결과 선사시대에 크게 두 번의 로마인의 유전적 변화가 있었다는 것을 확인했다. 우선 약 1만 2000년~6000년 전까지 로마인들의 유전자는 서유럽의 수렵채집인들과 유사성을 가졌다. 그런데 6000~3500년 전 신석기 시대에 농업중심 경제가 만들어지면서 소(小)아시아라고 불렸던 현재 터키반도 일대에 살았던 아나톨리아인과 유프라테스강 주변에 살았던 이란인 농부들이 유입됐으며 청동기 시대가 되면서 지중해 전역에서 온 사람들과 교역이 활발해지면서 유전적 교합이 이뤄진 것으로 확인됐다. 이 때문에 기원전 753년 로마가 건국됐을 당시에는 이처럼 근동지역과 서유럽 혈통이 주를 이루고 있었는데 이후 제국이 확장되는 과정에서 근동, 북아프리카와 지중해 전역에 사는 사람들의 유전자가 섞인 것으로 확인됐다. 조나단 프리차드 미국 스탠포드대 교수(유전학·진화생물학)는 “이번 연구는 지난 1만 2000년 동안 로마와 이탈리아 중부의 유전학적 역사를 개괄했다는데 의미가 크다”라며 “중부 이탈리아의 유전적 다양성은 로마 제국의 흥망성쇠를 함께 하고 있으며 유럽과 지중해의 유전적 교두보, 흔히 얘기하는 것처럼 ‘모든 유전자는 로마로 통한다’라는 결론을 낼 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@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

“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

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

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