국내 연구진이 피부 전달률과 체내 지속성을 높인 콜라겐 미세 캡슐 개발에 성공해 주목받고 있다. 연세대, 강릉원주대, 경북대, 연세유업, 동양미래대, 뉴트렉스테크놀러지, 성균관대 공동 연구팀은 콜라겐 섭취량은 줄이고 피부 개선 효과는 높일 수 있는 콜라겐 미세 캡슐을 개발했다고 11일 밝혔다. 이번 연구 결과는 약학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 컨트롤드 릴리즈’ 2024년 1월호에 실릴 예정이다. 사람의 피부는 콜라겐, 히알루론산, 엘라스틴으로 구성돼 있다. 콜라겐의 경우 20대 중반부터 1년에 1%씩 콜라겐 합성이 줄기 시작해 40대 이후부터는 급격히 감소한다. 피부 노화를 방지하기 위해 외부에서 콜라겐을 공급할 수 있다. 실제로 최근 먹는 화장품이라고 하는 ‘이너뷰티’ 시장이 빠르게 성장하고 있다. 콜라겐을 포함해 다양한 이너뷰티 제품들이 건강기능식품 및 건강보조식품의 형태로 출시돼 판매되고 있다. 피부에 전달된 콜라겐 펩타이드는 피부 탄력 유지와 피부 보습 등 피부 개선에 도움을 줄 수 있지만, 경구 투여 후 소화관 내 체류시간이 짧아 많은 양이 제대로 흡수되지 못하고 배출되는 단점이 있다. 연구팀은 이런 문제점을 해결하기 위해 기존 먹는 콜라겐 펩타이드를 이온성 겔화 반응, 정전기 압출을 통해 하이드로겔 내에 탑재할 수 있는 미세 캡슐에 적용했다. 이 기술을 활용하면 소장 부위에 캡슐이 접착돼 서서히 지속해 콜라겐을 방출해 체내 흡수율을 높일 수 있는 장점이 있다. 콜라겐 펩타이드처럼 매우 낮은 분자량, 높은 수용성의 물성을 지니는 물질은 제조공정 시 안정적으로 탑재하기가 쉽지 않다. 연구팀은 이 문제점을 개선하기 위해 피틴산이라는 더 강한 이온성 가교제를 활용해 콜라겐 미세 캡슐을 합성했다. 연구팀은 키토산 농도, 콜라겐 농도, 피틴산 농도, 피틴산 용액의 산성도(pH) 등을 최적화해 70% 이상의 고함량 콜라겐 펩타이드 미세 캡슐을 합성했다. 연구팀은 생쥐실험을 통해 미세 캡슐 형태로 경구투여 시 효과를 확인한 결과, 소장에 더 오래 머무르면서 체외 배출이 서서히 진행되는 것이 관찰됐다. 장 상피세포와 피부 세포에도 독성을 나타내지 않았으며 자외선B에 의한 광노화 억제 효과와 항산화 효과도 확인됐다. 특히 체내 흡수율이 증가하면서 더 많은 양의 콜라겐 펩타이드가 피부로 전달돼 광노화 방지, 항산화 효과, 피부 탄력 유지, 피부 보습 등 피부 개선에 많은 도움을 준다고 연구팀은 설명했다. 이번에 개발된 콜라겐 미세 캡슐 기술은 제품화 단계가 진행 중이어서 2024년 상반기 피부 기능성 건강 발효유 형태로 출시될 예정으로 알려졌다. 연구를 이끈 노영훈 연세대 교수는 “이번 연구는 먹는 콜라겐 펩타이드의 소화관 내 체류 시간 증대와 이를 통한 체내 흡수율, 피부 전달 효과를 획기적으로 늘렸다는 데 의미가 크다”라면서 “분말, 정제, 액상, 젤리 등 다양한 형태로 대량생산과 제품화가 가능해 건강기능식품에도 적용이 가능하다”라고 말했다.

아토피는 피부가 건조하고 가려움증과 함께 염증이 생기는 만성 피부질환이다. 유아나 아동에게서 주로 발생하는 아토피는 자가면역질환으로 알려졌지만 정확한 발병 원인이 밝혀지지 않아 주로 증상 완화 수준의 치료만 행해지는 경우가 많다. 국내 연구진이 배춧과 식물이자 전통 약재로 많이 쓰였던 대청의 잎(대청엽)에 아토피 피부염 개선 효능이 있는 물질이 있다는 것을 밝혀내 주목받고 있다. 한국한의학연구원 한의기술응용센터 연구팀은 대청엽 추출물이 아토피 피부염 개선에 효과가 있다고 27일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생물화학 분야 국제학술지 ‘몰레큘스’에 실렸다. 연구팀은 이번 연구에 앞서 연잎 같은 천연물을 활용해 항염, 항바이러스 연구를 진행해 왔다. 이번에는 전통 한약재인 대청엽 추출물의 아토피 피부염 치료 효과를 분석했다. 연구팀은 아토피 피부염을 유발한 생쥐와 아토피 피부염이 있는 사람의 상피세포를 이용해 실험했다. 그 결과, 아토피 피부염이 있는 동물에게 대청엽 추출물을 먹이면 알레르기질환인 아토피 피부염, 천식, 알레르기 비염과 관련 있는 것으로 알려진 혈중 IgE 생성량이 절반 이하로 떨어지고 면역세포의 반응과 염증 관련 인자 생성 및 발현이 64% 이상 억제되는 것이 관찰됐다. 상피세포에서도 대청엽 추출물이 면역세포 이동을 유도하는 물질 생성을 억제하고 히스타민이나 사이토카인 같은 물질을 줄여 염증이 10분의1로 줄어드는 것으로도 확인됐다. 연구를 이끈 마진열 한의학연구원 박사는 “이번 연구는 전통 약재 대청엽에서 새로운 아토피 피부염 치료 물질 개발 가능성을 보여준 것”이라고 설명했다.

업무 스트레스, 학업 스트레스, 대인 스트레스……. 복잡하고 빠르게 변하는 사회를 사는 현대인은 여러 가지 스트레스에 노출돼 있다. 스트레스를 잘 극복하는 사람이 있는가 하면 힘들어하는 이들도 적지 않다. 그중에는 스트레스를 받으면 아랫배가 불편한 증상과 함께 변비와 설사가 지속되는 증상을 호소하는 사람도 많다. 한 통계에 따르면 현대인의 10~15%에게 스트레스로 인한 장 질환이 나타나고 있으며 미국에서는 감기에 이어 과민대장 증후군이 결근 원인 2위로 꼽힌다고도 하다. 과학자들이 스트레스와 장 질환의 관계를 찾아 나섰다. 미국, 독일, 네덜란드 공동 연구팀은 뇌에서 보낸 신호가 장의 신경세포로 전달돼 염증성 화학물질을 방출한다고 28일 밝혔다. 이번 연구에는 미국 펜실베니아대 의대, 필라델피아 아동병원, 필라델피아 아동병원 연구소, 독일 프라이부르크대, 네덜란드 마스트리히트대 메디컬센터, 자우더란트 메디컬센터 의학자, 과학자들이 참여했다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀’ 5월 25일자에 실렸다. 염증성 장 질환은 복통, 설사, 피로 증상을 유발한다. 대표적인 염증성 장 질환으로는 궤양성 대장염과 크론병이 있다. 연구팀은 생쥐실험을 통해 염증성 장 질환과 스트레스의 연관성을 추적한 결과 스트레스가 급증하면 뇌는 부신에 신호를 보내고 부신은 당질코르티코이드라는 화학물질을 방출한다는 사실을 확인했다. 당질코르티코이드가 장의 신경세포와 장의 신경세포들을 연결하는 교세포에 작용해 염증을 유발한다는 설명이다. 당질코르티코이드로 인해 신경 교세포 일부에서 면역 물질을 방출하는데 병원균이 없는 상황에서는 정상 세포를 공격해 장 염증을 일으킨다. 이번 연구는 염증성 장 질환을 넘어 유사한 신호 경로를 통해 피부와 폐에 발생하는 염증성 질환을 치료하는 데도 도움을 줄 것으로 기대된다. 연구를 이끈 크리스토프 타이스 미국 펜실베니아대 의대 교수(미생물학)는 “그동안 장 질환 치료에서는 환자의 심리적 상태를 무시했다”라며 “이번 연구는 만성 스트레스가 어떻게 신체 질병으로 이어지는지를 보여줘 스트레스 수준을 관리하는 것이 염증성 장 질환 치료에 도움이 된다는 것을 보여준다”라고 설명했다.

교대근무나 야근이 잦은 직장인들은 생체리듬이 깨져 두통과 불면증 같은 각종 질병에 시달리는 경우가 많다. 국내 연구진이 교대근무나 야근이 잦은 경우는 반드시 비타민D를 챙겨 먹는 것이 좋다는 연구 결과를 내놨다. 광주과학기술원(GIST) 의생명공학과, 분당서울대병원 공동 연구팀은 비타민D가 수면장애를 개선할 뿐만 아니라 치매 예방에도 도움이 된다는 사실을 확인했다고 24일 밝혔다. 수면장애 개선 관련 연구 결과는 영양학 분야 국제학술지 ‘뉴트리언츠’, 치매 예방에 도움이 된다는 연구 결과는 의생명과학분야 국제학술지 ‘바이오메디신즈’에 실렸다. 연구팀은 우선 대학병원 내 교대(150명)-비교대(203명) 근무자를 대상으로 비타민D와 체내 칼슘 농도를 측정하고 손목시계 형태의 액티그래피라는 장치로 수면 패턴을 조사했다. 일주기 리듬은 흔히 생체리듬이라고 불리는 데 수면-각성리듬과 체온, 호르몬 등 생리 주기를 조절한다. 불규칙한 생활습관으로 일주기 리듬이 깨져 늦게 잠들고 늦게 일어나는 식으로 맞춰지면 피로감을 호소하는 수면위상지연증후군이 나타나기도 한다. 실제로 2교대 또는 3교대식으로 교대 근무를 하거나 야근이 잦은 사람은 비교대 근무자에 비해 불규칙한 생활패턴을 갖게 되고, 이 때문에 생체리듬이 깨져 불면증, 수면장애, 만성피로, 우울증, 심혈관 질환 같은 건강문제가 발생하는 경우가 많다. 그 결과, 근무자 집단 모두에서 비타민D가 낮을수록 혈중 칼슘 농도가 낮았다. 비타민D와 칼슘 농도가 낮은 교대 근무자의 수면 장애는 비교대 근무자보다 더 심한 것으로 조사됐다. 칼슘 농도가 낮은 교대근무자의 경우는 잠자리에 누운 시각부터 실제 잠든 시각(수면 잠복기)과 실제 잠든 시각부터 깬 시각(총 수면시각)이 모두 긴 것으로 조사됐다. 혈중 칼슘 농도가 정상 범위에 있더라도 비타민D가 부족하면 수면 효율이 떨어지고 일주기 리듬의 지연이 나타나는 것으로 밝혀졌다. 또 연구팀은 생쥐실험을 통해 비타민D 결핍 상태가 다양한 유전적 발현의 병적 변화를 통해 알츠하이머를 유발시키는 베타아밀로이드 단백질 응집을 높이는 것으로 확인했다. 비타민D 결핍 상태에 있는 생쥐는 베타아밀로이드 단백질 응집체가 증가하고 기억력이 저하되는 것이 관찰됐다. 이 때 비타민D를 보충하면 베타아밀로이드 단백질 응집체가 줄어들고 기억력이 호전되는 것이 확인됐다. 김태 GIST 교수는 “이번 연구는 비타민D 결핍이 수면장애는 물론 알츠하이머 치매를 유발시키고 악화시킬 수 있는 요인이라는 것을 임상실험과 생쥐실험으로 밝혀냈다는 점에 의미가 있다”며 “비타민D는 현대인 건강을 위협하는 수면장애와 치매를 동시에 치료할 수 있는 1석 2조 효과를 가진 물질”이라고 설명했다.

노로바이러스는 사람의 위와 장에 염증을 일으키는 병원균으로 다른 바이러스들과 달리 낮은 기온에서 오히려 활동이 활발해져 겨울철 식중독의 주요 원인이다. 로타바이러스 역시 위와 장에 염증을 일으키는 병원균인데 주로 영유아에게 많이 발생한다. 지금까지 이 같은 장염 바이러스는 분변에 오염된 물이나 음식으로 인해 전파되거나 직접 접촉으로 전염되는 경우가 많다. 그런데 코로나19, 독감 같은 호흡기 질환을 유발시키는 바이러스들처럼 타액으로 전염될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 결국 식중독이나 장염을 막기 위해서는 마스크 착용이 필요하다는 것이다. 미국 국립보건원(NIH) 국립심장·폐·혈액연구소, 국립치과·두개안면연구소, 국립알레르기·감염병연구소, 국립생의학영상·생명공학연구소, 코네티컷대 간호대, 메릴랜드대 의대 공동연구팀은 생쥐 실험을 통해 위장관 바이러스들도 타액으로 전염될 가능성이 높다는 것을 확인했다고 8일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 6월 30일자에 실렸다. 노로바이러스나 로타바이러스 같은 위장관 바이러스는 전염성이 강해 공동 생활을 하는 영유아나 학교에서 빠르게 확산되는 경우가 많다. 지금까지는 배설물로 배출된 바이러스가 다른 숙주의 입을 통해 전염되는 ‘대변-구강 경로’가 일반적이며, 그 이외의 방식으로도 전염되는 것으로도 알려졌지만 의외로 정확한 전파 경로를 파악하지 못했다.연구팀은 새끼 생쥐에게 장염을 유발시키는 바이러스를 먹여 장과 침샘을 감염시켰다. 새끼는 젖을 먹으면서 바이러스를 모체에 전달하는 것이 확인됐다. 바이러스를 경구로 투여한 어른 생쥐 역시 장과 침샘이 감염되는 것이 관찰됐다. 특히 노로바이러스와 로타바이러스 일부가 침샘에서 빠르게 복제되는 것이 확인됐다. 이는 바이러스가 입을 통해 들어가면서 침샘도 감염시켜 침을 통해서도 전파가 가능하다는 것이다. 연구를 주도한 니얼 알턴 보닛 NIH 수석연구원(숙주병리 동역학)은 “이번 연구는 장 바이러스가 침샘에서 복제되고 전파될 수 있음을 보여주고 있다”며 “장염 및 식중독 바이러스가 침을 통해 지역사회에 전파된다면 마스크 착용 같은 방법이 바이러스 확산을 막을 수 있는 가장 간단하고 저렴한 방법이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

영화 ‘디어헌터’, ‘택시드라이버’, ‘람보’ 등에는 베트남전쟁 참전 군인들이 전쟁 당시 겪은 참혹한 경험 때문에 삶이 피폐해진 모습들을 묘사하고 있다. 실제 전쟁 뿐만 아니라 지진, 화산폭발, 화재 등 대형 재난재해를 겪거나 사고 같은 심각한 사건을 경험한 사람들은 당시 상황에 대한 기억이 반복되면서 공포감과 고통을 느끼게 되고 정상적인 생활에 어려움을 겪게 된다. 이른바 외상후스트레스장애(PTSD)이다. 적지 않은 사람들이 PTSD에 고통스러워 하고 있기 때문에 이 문제를 해결하기 위해 과학자들은 다양한 연구를 시도하고 있다. 이 같은 상황에서 국내 연구진이 PTSD 치료 원리를 밝혀내 주목받고 있다. 미국 예일대 의대 정신과학과, 한국 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단 공동 연구팀은 동물실험을 통해 PTSD 치료제 작동 메커니즘을 처음으로 규명했다고 14일 밝혔다. 이번 연구 결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘분자 정신의학’ 4월 14일자에 실렸다. 현재 PTSD 환자를 위해 인지행동치료 같은 정신신경과 치료, 우울증 약물치료가 병행되고 있지만 호전율은 50%에 불과하다. 또 PTSD 치료제가 개발되고 있지만 치료 메커니즘이 명확하지 않은 상황이다. 연구팀은 지난해 12월부터 임상시험 2단계에 들어간 PTSD 치료제 ‘NYX-783’을 이용해 생쥐실험을 했다. 연구팀은 생쥐들에게 전기충격과 소음에 지속적으로 노출돼 공포기억이 만들어지도록 했다. 24시간이 지난 뒤 NYX-783를 주입해 변화를 관찰했다. 그 결과 변연하 내측 전전두엽 내 흥분성 신경세포의 소단위체 단백질들이 활성화되는 것이 확인됐다. 칼슘 이동 이온통로를 활성화시켜 신경기능을 조절하는 BDNF단백질 발현을 유도해 신경세포 가소성을 늘리고 결국 공포기억을 억제하는 것이 관찰됐다. NYX-783은 수컷 생쥐 뿐만 아니라 암컷에서도 PTSD 완화 효과를 보였다. 연구를 이끈 이보영 IBS 연구위원은 “이번 연구는 PTSD 치료제의 분자적 기전을 최초로 규명함으로써 PTSD 치료제 개발을 위한 이론적 토대를 마련했다”며 “여러 접근법을 적용해 다른 기전의 후보물질들을 구축해 PTSD 뿐만 아니라 다양한 정신신경과 질환 치료에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

과학기술의 발달로 암은 더 이상 불치의 병은 아니다. 그렇지만 여전히 예후가 좋지 않아 생존율이 낮은 암은 존재한다. 많은 과학자와 의학자들이 암환자의 생존율을 높이기 위한 노력을 기울이고 있다. 그 덕분에 암 치료는 외과수술, 화학항암제, 방사선 치료를 넘어 표적치료제, 면역치료제 등 다양한 치료법이 등장하고 있다. 국내 연구진이 방사선 치료와 표적 항암치료를 병행해 전이암까지 억제하는 방법을 찾아내 주목받고 있다. 한국원자력의학원 응용치료연구팀은 면역 활성을 억제해 암 치료를 방해하는 면역억제세포 발생을 감소시키고 방사선 치료 부위의 암세포 뿐만 아니라 전이암까지 제거할 수 있는 전신 항암면역치료 방법을 찾았다고 16일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의학 분야 국제학술지 ‘암 면역치료 저널’((Journal for immunotherapy of cancer)에 실렸다. 면역체계를 작동시켜 암세포를 제거하는 면역관문억제제 같은 면역치료제가 최근 등장해 방사선 치료와 함께 사용되면서 암 재발 및 전이를 막는 새로운 암치료 전략으로 많이 활용되고 있다. 그렇지만 면역관문억제제의 비용이 비싸고 일부 암에서는 치료 효과가 낮다는 단점이 있다. 연구팀은 면역세포 조절인자를 이용해 면역억제세포를 감소시키면 항암치료 효과가 높아진다는 점에 착안해 방사선 치료 후 나타나는 종양 내 면역억제세포 발생을 차단해 치료효과를 높이는 방법을 찾아나섰다. 연구 결과 연구팀은 새로 발굴한 신약후보물질을 방사선 치료와 병행하면 면역기능이 활성화돼 항암치료효과가 높아지는 것을 확인했다. 실제로 대장암을 유발시킨 생쥐 15마리에게 신약후보물질을 투여하고 방사선 치료를 함께 시행한 결과 모든 쥐에서 종양크기가 92.8%로 감소했고 특히 8마리에서는 종양세포가 완전히 사라진 것이 확인됐다. 또 암세포를 직접 파괴하는 항암면역 CD8 T림프구의 살상능력이 45.7%나 늘어나고 암세포에 대한 면역반응도 9.9%가 증가했다. 이 같은 효과는 방사선 치료, 신약후보물질만 투여했을 때보다 두 방법을 함께 사용했을 때 3~4배 증가하는 것을 확인했다.치료가 끝난 생쥐에게 다시 종양을 이식했을 때도 4주 정도 종양이 자라지 않는 것이 관찰됨으로써 장기간 항암효과 지속, 재발 억제효능이 있는 것이 확인됐다. 연구를 이끈 김재성 원자력의학원 박사는 “이번 연구는 고형암 뿐만 아니라 치료가 쉽지 않은 전이암까지 방사선 항암치료효과를 획기적으로 개선할 수 있는 방법을 찾았다는데 의미가 크다”며 “방사선병용 항암면역치료제 상용화 연구를 서둘러 난치암 환자들에게 치료혜택이 돌아갈 수 있도록 할 것”이라고 말했다.

흔히 자폐증이라고 불리는 자폐스펙트럼 장애는 영유아에게서 많이 나타나는 난치성 신경발달장애이다. 타인에 대한 관심 부족과 정서적 상호작용 부족 때문에 사회적 관계형성이 어렵고 반복된 행동과 제한된 관심 등이 대표적인 특징이다. 자폐증은 유전이나 환경적 요인 등 다양한 원인 때문에 발생하는 것으로 알려져 있지만 확실한 원인은 알려져 있지 않다. 이 같은 상황에서 국내 연구진이 최근 급증하고 있는 미세플라스틱이 자폐스펙트럼 장애를 일으키는데 중요한 요인이라는 사실을 처음 밝혀내 주목받고 있다. 한국원자력의학원 방사선의학연구소 연구팀은 미세플라스틱이 모체로부터 유전돼 자폐스펙트럼 장애를 유발시킬 수 있다는 것을 처음으로 규명했다고 17일 밝혔다. 이번 연구결과는 환경과학 분야 국제학술지 ‘인바이러먼트 인터내셔널’ 2월호에 실렸다. 연구팀은 태아기, 수유기, 청소년기, 장년기, 노년기 등 전 연령대의 생쥐에게 폴리에틸렌 미세플라스틱을 2~12주간 섭취하도록 했다. 폴리에틸렌은 폴리프로필렌과 함께 가장 많이 생산되는 플라스틱 종류로 열에 강해 주방용품이나 페트병의 원료로 쓰일 뿐만 아니라 각질제거와 세정효과를 위해 스크럽 제품에도 사용되고 있다. 연구팀은 미세플라스틱에 노출된 쥐의 행동실험과 뇌조직 분석, 장내미생물 분표 등 다양한 방법으로 분석했다. 특히 사회성 실험으로 알려진 3챔버테스트를 통해 미세플라스틱을 섭취한 생쥐들은 모든 연령대에서 사회성이 감소하고 강박적이고 반복적 행동이 증가하는 등 자폐스펙트럼 장애를 겪는 사람과 같은 모습이 관찰됐다. 3챔버테스트는 3개의 연결된 방에 낯선 쥐와 친한 쥐를 함꼐 넣은 뒤 어느 쪽으로 더 많이 움직이는지를 관찰해 상호작용 및 사회성 지수를 측정하는 동물행동 실험법이다. 실제로 사회성 지수는 미세플라스틱을 섭취한 생쥐는 일반 생쥐의 절반에도 못 미친 것으로 나타났다. 특히 2주간 미세플라스틱에 노출된 임신한 생쥐에게서 태어난 새끼쥐는 미세플라스틱이 유전돼 생후 4주만에 자폐스펙트럼 장애 증상이 나타나는 것이 관찰됐다. 뇌조직 분석 실험에서도 미세플라스틱이 파편 형태로 뇌에 축적된 것이 확인됐으며 자기공명분광법(MRS) 측정에서도 미세플라스틱이 뇌의 해마와 전두엽 피질에서 학습과 관련한 대사물질을 교란시키는 것이 관찰됐다. 뇌 유전자는 물론 장내미생물 분포도 자폐스펙트럼 장애 환자와 동일하다는 것을 연구팀은 확인했다. 연구를 주도한 김진수 박사는 “플라스틱 사용이 급증하면서 배출되는 폐기물이 먹이사슬을 거쳐 사람의 몸 속에 들어와 축적된다는 사실은 여러 연구들에 의해 밝혀졌다”며 “이번 연구는 체내에 들어온 미세플라스틱이 자폐스펙트럼 장애 유발 원인이라는 사실을 밝혀낸 것으로 추가연구를 통해 다른 난치성 질환에 미치는 영향을 이어갈 것”이라고 설명했다.

국내 연구진이 무당개구리의 피부세포로 호흡기 독성물질을 탐지할 수 있는 방법을 찾아 주목받고 있다. 호흡기 질환 연구에서 동물실험을 대체할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 환경부 국립생물자원관, 울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 공동연구팀은 국내 자생 무당개구리의 배해 섬모상피세포로 호흡기 독성물질을 탐지할 수 있는 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. 섬모는 포유류는 기관지 안쪽 표면, 양서류는 피부나 세포 표면에 돋아있는 기관으로 섬모상피세포는 비강, 후두, 기관지 등 표면에서 유래한 세포를 말한다. 유럽연합(UN)은 2010년 실험동물보호지침을 만들어 동물실험을 엄격히 규제하고 있고 미국도 2035년부터 의학 및 생물학 실험에서 동물실험을 원칙적으로 금지하는 등 실험대상 동물을 세포나 장기유사체(오가노이드)로 대체하는 분위기이다. 이에 연구팀은 동물실험을 대체할 수 있는 방법을 찾던 중 자생 무당개구리의 배아 섬모가 독성물질에 민감하게 반응한다는데 착안했다. 연구팀은 지난해 3월부터 벤젠, 포름알데하이드, 과불화옥탄술폰산, 아황산가스 호흡기독성물질 4종을 형광입자로 처리한 뒤 무당개구리 섬모에서 분리한 섬모상피세포가 형광입자에 어떻게 반응하는지를 관찰해 세포 독성 민감도를 관찰했다. 그 결과 무당개구리 섬모상피세포는 호흡기 독성물질 4종에 대한 민감도가 약 1.7~3.8배 높은 것으로 나타났다. 이 정도의 민감도는 사람의 구강세포에서 반응과 비슷해 호흡기 질환 연구에도 충분히 사용할 수 있는 수준인 것으로 확인됐다. 이병희 국립생물자원관 유용자원분석과장은 “이번 연구는 대기오염물질로 유발되는 호흡기 질환 연구에 많이 쓰이는 설치류를 이용한 동물실험을 대체할 수 있을 것”이라고 전망했다.

암은 더이상 불치의 병으로 인식되고 있지는 않지만 여전히 치료가 쉽지 않은 질병이다. 이 때문에 많은 연구자들이 정상조직은 놔두고 암조직만 효과적으로 제거할 수 있는 방법을 찾고 있다. 국내 연구진이 마치 ‘자객’처럼 암조직으로 숨어들어간 뒤 집중적으로 공격해 암을 없애는 방법을 찾았다. 포스텍 화학과 연구팀은 생체단백질 ‘알부민’과 일산화질소 전구물질을 이용한 암치료 약물을 개발했다고 17일 밝혔다. 전구물질은 신체 내로 들어가 대사과정을 거쳐야만 효과가 나타나는 물질을 말한다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 실렸다. 일산화질소는 몸 속에서 다양한 생체 기능을 유도할 수 있어 이를 질병치료에 활용하려는 연구들이 많았다. 그런데 지금까지 개발된 일산화질소 약물은 분자의 구조적 불안정성으로 원하는 목표에 도달하기 전에 분해돼 치료 효과가 거의 없는 것으로 알려졌다. 연구팀은 림프절로 빠르게 이동하는 알부민을 활용해 일산화질소 전구약물이 림프절을 타고 암세포까지 빠르게 이동하도록 했다. 알부민을 타고 이동한 전구물질은 암세포로 이동한 뒤 암세포에 도달한 뒤 일산화질소가 방출돼 치료한다. 이번에 개발된 일산화질소 약물은 이전과 달리 액체와 닿아도 저절로 분해되지 않는다. 또 알부민은 몸속에 존재하는 단백질이라는 장점도 있다. 실제로 이번에 개발한 약물을 이용해 암을 유발시킨 생쥐에게 적용한 결과 암세포 무게가 30분의1로 줄었고 생존율도 치료받지 않은 생쥐보다 85%나 높았다. 연구를 이끈 김원종 포스텍 교수는 “이번 기술은 일산화질소의 부작용은 최소화하고 치료효과는 극대화할 수 있는 것으로 암 뿐만 아니라 자가면역질환, 난치성 신경질환, 감염성 질환 등을 예방하고 치료하는데도 활용 가능할 것”이라고 설명했다.

코로나19 상황이 길어지면서 배달 음식을 이용하는 인구가 늘었다. 그로 인해 일회용 플라스틱용품 사용도 급격히 증가해 환경오염에 대한 우려가 그 어느 때보다 커지고 있다. 환경부를 중심으로 정부가 다회용기 사용을 독려하는 것도 이 때문이다. 이런 상황에서 한국생명공학연구원 희귀난치질환연구센터를 중심으로 한 공동연구팀은 미세플라스틱보다 더 잘게 쪼개진 초미세플라스틱(나노플라스틱)이 세대를 넘어 유전될 수 있고 자손의 뇌 발달에 문제를 일으킬 수 있다고 14일 밝혔다. 과학기술연합대학원대학교(UST), 건국대, 포스텍, 안전성평가연구소 과학자들이 참여한 이번 연구 결과는 환경 분야 국제학술지 ‘위험물질 저널’(Journal of Hazardous Materials)에 실렸다. 미세플라스틱은 5㎜ 미만의 플라스틱 조각, 초미세플라스틱은 더 잘게 쪼개져 1마이크로미터(㎛) 이하로 분류한다. 미세플라스틱은 기본적으로 크기가 작아 하수처리시설에 걸러지지 않고 바다, 하천으로 유입된다. 물고기가 이를 먹이로 착각해 섭취하고 인간이 그 물고기를 먹으면서 피해를 입게 된다. 미세플라스틱의 세대 간 전이와 뇌 발달에 미치는 영향에 대해서는 명확히 밝혀진 바 없었다. 연구팀은 생쥐실험을 통해 초미세플라스틱이 출산 후 모유 수유를 통해 자손으로 전달된다는 사실이 확인됐다. 또 태어난 자손의 여러 장기에 미세플라스틱이 축적되고 뇌 조직에서도 발견됐다. 특히 학습, 기억에 관여하는 뇌의 해마 영역에서 뇌 신경세포 형성을 담당하는 신경줄기세포의 숫자가 눈에 띄게 감소된 것이 발견됐다. 행동실험에서도 미세플라스틱을 섭취한 모체에서 태어난 새끼들은 기억력, 판단력 등 인지능력과 운동능력이 현저하게 떨어진다는 것도 확인됐다. 연구를 이끈 이다용 생명공학연구원 박사는 “이번 연구는 생쥐를 이용한 실험이지만 초미세플라스틱이 세대를 거쳐 자손에게 전달되는 경로와 분포를 처음으로 규명하고 지속적으로 노출이 될 경우 자손의 뇌 발달 이상을 유발할 수 있다는 가능성을 제시했다”고 설명했다.

국내 연구진이 고지혈증 치료에 사용되는 약물을 이용해 면역체계를 활성화시켜 암을 치료하는 방법을 찾아 화제가 되고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 테라그노시스연구단 김인산 단장과 삼성서울병원 소화기외과 조용범 교수 공동연구팀은 현재 고지혈증 치료에 사용되는 스타틴을 치료가 어려운 변이암 치료에 적용할 수있는 방법을 찾았다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 의학 분야 국제학술지 ‘암 면역치료 저널’에 실렸다. 과학기술이 발달하면서 암이 더 이상 불치의 병이 아닌 관리가능한 질병으로 받아들여지고 있지만 치료가 어려운 것이 사실이다. 암 치료법으로 가장 많이 쓰이는 것은 외과수술, 방사선 치료, 화학항암제 등이다. 환자의 불편함을 줄이기 위해 여러 항암치료법이 개발되고 있다. 2세대 항암치료법인 표적치료, 최근에는 인체 면역체계를 활용해 암을 제거하는 방법인 3세대 항암치료법 면역치료가 대표적이다. 항암 면역치료는 정상세포 손상없이 암세포만 제거할 수 있으며 인체 면역체계를 활용하기 때문에 약물 부작용이 적고 치료경과도 좋다. 그렇지만 암의 잦은 변이로 인해 평균 30% 미만 환자에게만 효과가 있다는 한계가 있다. 또 전체 발생 암 중 4분의 1은 RAS 단백질 중 하나인 KRAS 변이로 인해 발생하고 이들 암 중에는 폐암, 대장암, 췌장암 등 암 환자의 예후가 나쁘고 치사율도 높은 것으로 알려져 있다. 이에 연구팀은 고지혈증 치료에 사용되는 스타틴이 콜레스테롤 뿐만 아니라 여러 지질대사 산물 생성을 막는다는데 착안했다. 연구팀은 생쥐에게 암을 유발시킨 뒤 항암제와 스타틴을 정맥주사했다. 실험 결과 스타틴은 암 조직 주변 면역세포를 활성화시킬 수 있는 다양한 신호를 방출시켜 대표적인 면역세포인 T세포를 활성화시켜 암을 선택적으로 공격했다. 또 스타틴도 KRAS 변이암을 선택적으로 죽이고 기존 항암면역치료시 내성을 만드는 암 면역환경을 바꿔 항암 면역치료 효과도 높이는 것으로 확인됐다. 연구팀은 스타틴이 암치료에 실제로 사용되기 위해서는 추가적인 임상연구를 통해 최적의 용법과 암 조직에 효과적으로 전달할 수 있는 방법을 추가로 연구해야한다고 밝혔다. 김인산 KIST 단장은 “이번 연구는 임상에서 이미 사용되고 있는 약물에서 새로운 치료기능을 찾아내는 약물 재창출의 또하나 사례”라며 “특히 인체의 면역시스템을 활성화시켜 변이암 세포 사멸을 유도하려는 것으로 기존 항암 면역치료제 한계를 극복하도록 돕는다는 점이 주목할만한 부분”이라고 설명했다.

몇 년 전 일까지도 생생하게 기억하던 사람들도 나이가 들면서 기억력이 예전같지 않고 자꾸 ‘깜박깜박’하는 경우가 잦아진다. 나이들면서 인지기능이 떨어지는 것을 막기 위해 규칙적인 운동이나 독서가 권장되고 있지만 뇌기능의 퇴화를 예방하거나 막을 확실한 방법은 아직까지 없다. 그런데 한국인 과학자가 포함된 영국 케임브리지대, 리즈대, 이탈리아 신경과학연구소, 플로렌스대, 일본 고베약학대, 네덜란드 왕립 신경과학연구소, 싱가포르 국립대병원, 캐나다 웨스턴대, 체코 실험의학연구소 공동연구팀은 생쥐실험을 통해 노화로 인해 발생하는 기억력 감퇴를 줄이고 예방할 수 있는 방법을 찾았다고 23일 밝혔다. 케임브리지대 뇌치료센터의 한인 과학자 양수정 박사가 제1저자 겸 교신저자로 참여해 연구를 주도했다. 이번 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘분자 정신의학’ 최신호에 실렸다. 뇌신경가소성은 뇌가 새로운 것을 배우고 적응하며 기억을 유지할 수 있게 돕는 능력인데 나이가 들면서 뇌신경가소성이 서서히 저하된다. 특히 뇌신경가소성이 내외부적 요인으로 인해 급격하게 저하될 경우는 각종 퇴행성 뇌질환을 앓을 가능성이 높아지는 것으로 알려져 있다. 이 같은 상황에서 연구팀은 뇌 신경세포인 뉴런을 둘러싸고 있는 ‘뉴런주위망’(PNNs) 속 화학 성분을 변화시키면 신경가소성이 회복되고 노화에 따른 기억력 감퇴를 늦추거나 막을 수 있다는 사실을 생쥐실험으로 밝혀냈다. 연구팀은 생후 20개월된 생쥐와 생후 6개월된 생쥐의 기억력과 판단력을 측정한 결과 인간처럼 나이가 들수록 인지기능이 퇴화된다는 것을 확인했다. 연구팀은 20개월 된 생쥐의 PNNs 속 화학 성분을 변화시킨 다음 미로찾기를 비롯한 각종 인지능력 측정을 한 결과 6개월된 생쥐와 비슷한 수준으로 회복된 것을 관찰했다. 연구에 참여한 제임스 포셋 케임브리지대 교수는 “이번 연구는 생쥐를 대상으로 진행됐지만 인간의 뇌 속 분자와 구조가 설치류와 비슷한 점이 많다는 점에 주목해야 한다”며 “이번 방법을 이용하면 사람에게서 나타나는 노화로 인한 기억력 감퇴도 예방하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.

시험을 앞두고 벼락치기로 열심히 외운 문제가 나왔는데도 기억이 나지 않아 시험을 망친 기억이 누구나 한 번쯤은 있을 것이다. 열심히 공부하고 외웠는데도 기억이 나지 않는 경우가 있는가 하면 잊혀진 줄만 알았던 기억이 갑자기 떠오른 경우도 있다. 국내 연구진이 이런 독특한 기억 형성에 대한 원리를 밝혀내 주목받고 있다. 카이스트 생명과학과 연구팀은 수많은 뇌신경세포(뉴런)와 이들 사이의 시냅스 연결로 구성된 복잡한 신경망에서 기억을 형성하는 뉴런이 선택되는 원리를 규명했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 1949년 캐나다 신경심리학자 도널드 헤브는 두 뉴런이 시간상 동시에 활성화되면 뉴런간 시냅스연결이 강화되는 시냅스 가소성이 생길 것이라는 아이디어를 제시했고 이후 실험을 통해 학습, 경험 등으로 특정 시냅스가 장기강화(LTP)가 일어난다는 것이 증명됐다. 수업을 들은 직후 배운 것을 한 번 훑어보는 것만으로도 기억이 오래 지속될 수 있기 때문에 학습에서 복습이 강조되는 것이다. LTP가 기억의 핵심이라는 것은 알려져 있지만 LPT가 기억을 인코딩하는 뉴런을 어떻게 정하는지 아직까지 규명되지 않았다. 실제 경험과 학습은 기억이라는 형태로 뇌에 저장돼 필요할 때 불러오게 되는데 이 같은 기억은 뇌 전체 중에 극히 적은 수의 뉴런들에 인코딩되고 저장된다고 알려져 있다. 그런데 기억 담당 뉴런이 정해져 있는 것인지, 아니면 특정 과정에 의해 선택되는지는 불확실했다. 연구팀은 광유전학 기술을 이용한 생쥐 실험으로 이 같은 비밀을 파헤쳤다. 연구팀은 생쥐의 뇌 편도체 부위 중 자연적 학습조건에서는 LPT가 생기지 않는 시냅스를 자극하거나 차단함으로써 기억을 인코딩하는 뉴런이 달라지는지를 본 것이다.연구팀은 생쥐에게 기억과 관련없는 시냅스를 미리 자극해 LTP가 형성되기 쉽게 만든 뒤 공포체험을 시키면 공포기억이 원래 기억에 관여하는 시냅스가 아닌 자극된 시냅스에 장기기억이 만들어진다는 것을 확인했다. 또 공포기억이 형성된 뒤 광유전학 기술로 해당 시냅스 연결을 약하게 만들면 기억이 형성되지 않는다는 것을 확인했다. 연구팀에 따르면 시냅스 강도를 인위적으로 조작하면 기억이 새겨지는 뉴런이 바뀔 수 있다는 것이다. 한진희 카이스트 생명과학과 교수는 “이번 연구는 LTP에 의해 뉴런들 사이에서 새로운 연결패턴이 만들어지고 경험이나 학습에 연관된 특이적 세포집합체가 뇌에 새롭게 만들어짐을 보여줌으로써 기억형성원리를 규명한 것”이라며 “기억이 뇌에 어떻게 형성되는지를 알려줌으로써 치매는 물론 조현병 같은 기억형성 관련 질환을 치료하는 단초를 제공할 수 있을 것”이라고 설명했다.

국내 연구진이 치매원인물질이 스스로 잡아먹어 치매를 차단할 수 있는 방법을 찾아내 주목받고 있다. 한국생명공학연구원 질환표적구조연구센터, 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소, 이화여대 약대 공동연구팀은 베타아밀로이드 단백질과 함께 치매 유발 주요 원인으로 꼽히는 타우단백질을 자가포식으로 분해하는 원리를 발견했다고 27일 밝혔다. 자가포식은 세포 스스로가 불필요한 세포 성분이나 세포소기관, 단백질을 분해시켜 에너지원으로 재생하는 현상이다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 건강보험심사평가원에 따르면 국내 치매환자 증가율은 연평균 16%로 65세 이상 노인 10명 중 1명이 치매를 앓고 있다. 더군다나 최근에는 60세 미만에서도 환자 수가 꾸준이 늘고 있을 뿐만 아니라 20~30대에서도 치매증상을 보이는 이들이 나타나고 있어 치매 예방과 치료에 대한 기술 개발이 시급하다. 치매의 주요 원인은 알츠하이머로 알려져 있으며 보통 뇌신경세포 속 베타아밀로이드나 타우단백질이 비정상적으로 증가해 뭉치면서 신경세포를 파괴해 인지기능과 기억력 상실을 일으키는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 알코올이나 뇌졸중 같은 다른 원인으로 발생하는 경우도 많다. 이처럼 다양한 원인과 정확한 발병원인을 알 수 없기 때문에 일단 치매가 발생하면 치료할 수 있는 방법이 없는 상황이다. 이달 초 미국식품의약국(FDA)는 치매 진행을 늦출 수 있는 아두카누맙이라는 알츠하이머 치매 치료제에 대한 임상4상 시험을 조건부로 승인하기는 했지만 효과에 대해서 전문가들은 상반된 의견을 내고 있다. 기존에는 대부분 단백질 분해효소인 프로테아좀이라는 물질로 치매 원인물질인 타우단백질 제거를 유도하고 있지만 이 역시 효과가 확실치는 않다. 연구팀은 치매를 유발시킨 초파리와 생쥐에게 mRNA 유전자를 조작해 ‘UBE4B’라는 단백질을 증가시키면 타우단백질이 스스로 분해되는 자가포식현상이 촉진돼 타우단백질의 비정상적 응집이 감소하며 치매 증상이 완화되는 것을 확인했다. 특히 기존 프로테아좀을 이용해 분해하는 것보다 자가포식 작용이 타우단백질을 더 효과적으로 제거할 수 있다는 사실을 알게 된 것이다. 연구팀은 UBE4B를 이용한 타우단백질 분해조절 인자에 대해 특허 출원을 진행 중이다. 연구를 이끈 류훈 KIST 박사는 “이번 연구결과는 치매원인 물질 중 하나인 타우단백질 분자가 자가포식작용에 의해 분해될 수 있다는 사실을 밝혀냈다”라며 “이번에 발견된 타우단백질 분해 메커니즘은 생쥐를 이용한 실험에서도 확인된 만큼 사람의 치매에 대응할 수 있는 새로운 방법을 제시해줄 수 있을 것으로 기대한다”고 설명했다.

과학의 발달로 다양한 암치료 기술이 등장하고 있지만 암 치료에서 가장 많이 쓰이는 방법은 외과수술, 화학항암요법, 방사선치료이다. 악성 세포인 암세포가 워낙 끈질기다보니 이를 없애는 과정에서 정상세포나 유전자들도 피해를 입게된다. 암의 전이 만큼이나 항암치료과정에서 나타나는 각종 부작용에 환자들이 힘들어하는 이유도 이 때문이다. 국내 연구진이 항암제, 방사선치료로 인해 나타나는 부작용 중 하나인 심장손상을 줄일 수 있는 방법을 찾아내 주목받고 있다. 한국원자력의학원 생체반응연구팀, 강원대 의생명과학대 공동연구팀이 항암제 ‘독소루비신’과 흉부방사선 치료과정에서 발생하곤 하는 심독성으로 인한 심장손상을 줄이는 방법을 찾았다고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 독소루비신은 유방암, 방광암, 림프종, 백혈병 등 다양한 형태의 암환자에게 처방되는 화학요법 약물이며 흉부방사선치료는 식도암, 폐암 등에 처방되는 치료방법이다. 문제는 이들 치료법이 효과도 크지만 탈모, 골수억제, 구토 등 부작용이 발생했지만 이와 함께 심독성으로 인한 심부전, 심장마비 같은 심장질환을 일으킬 수 있다. 연구팀은 생쥐실험을 통해 독소루비신과 방사선이 심장혈관세포의 DNA 손상을 일으키고 복구되지 못한 DNA가 늘어나고 지속적으로 손상되면서 세포변이를 일으켜 혈관이 딱딱해지는 섬유화 현상이 나타나는 것으로 확인했다. 심혈관 섬유화로 인해 심장근육세포의 기능이 급격히 나빠지는 것으로 조사됐다. 연구팀은 이 같은 일련의 과정에서 ‘L1세포부착인자’가 많이 발현되는 것도 관찰할 수 있었다. L1세포부착인자는 암세포 발현에 관여해 암세포 증식과 이동, 성장에 영향을 주는 물질이다. 암세포를 제거하기 위한 치료과정에서 오히려 암 증식과 성장에 영향을 미치는 물질이 증가하는 역설적인 상황이 벌어지는 것이다. 이에 연구팀은 암치료 과정에서 심장이 손상된 생쥐를 대상으로 L1세포부착인자에만 결합하는 항체물질을 주입하면 심장혈관세포의 지속적인 DNA 손상을 막아 심독성 부작용을 줄이고 암세포의 전이와 성장도 막아 생존율이 50% 이상 증가하는 것이 관찰됐다. 이윤진 원자력의학원 박사는 “이번 연구는 항암제와 방사선 치료를 할 때 발생하는 DNA 손상과 심독성을 줄이는 특정 항체를 개발해 사용하면 항암치료 부작용은 줄이고 치료효과는 높일 수 있음을 보여주고 있다”라면서 “항암제 심독성을 조절할 수 있는 임상약물 개발을 위한 추가연구를 진행할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

많은 사람들이 알고 있듯 암세포는 정상세포와는 달리 비정상적으로 무한증식한다는 특징이 있다. 외과수술, 화학적 항암요법, 방사선치료 등으로도 쉽게 죽지 않고 살아남아 환자를 괴롭히는 경우가 있다. 국내 연구진이 암세포가 외부 스트레스에도 끄떡없이 빠르게 증식하는 이유를 밝혀내 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 공동연구팀은 세포 분열 중 발생하는 DNA 복제 스트레스를 해소시켜 암세포가 죽지 않고 살아남게 만드는 단백질을 발견했다고 20일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘핵산연구’에 실렸다. 세포가 분열해 중식할 때는 세포 속 DNA가 함께 복제된다. DNA를 이루는 약 30억쌍의 염기물질이 복제되는 과정 중에는 다양한 원인 때문에 오류가 발생하는데 이 오류를 제때 교정되지 못하면 복제스트레스가 발생해 세포가 죽게 된다. 복제스트레스는 복제 과정에서 발생하는 오류 때문에 DNA 복제가 멈춰 세포 분열과 증식도 멈추게 만드는 역할을 한다. 연구팀은 살아있는 세포에서 실시간으로 단백질 위치를 확인할 수 있는 단초점 세포형광이미징 기술을 활용해 암 세포의 변화를 관찰했다. 그 결과 세포 핵 내부에서 DNA 복제 스트레스 때문에 DNA 복제가 멈춘 위치로 NSMF 단백질이 빠르게 이동하는 것이 관찰됐다. NSMF 단백질은 신경세포 이동을 촉진해 뇌의 발달과 형성에 관여하는 것으로 알려져 있었는데 이번 연구를 통해 암세포의 생존과 확산에도 영향을 미친다는 것이 밝혀졌다. NSMF 단백질은 PRP19, ATR 같은 DNA 복제스트레스를 해소하는 역할을 하는 단백질들을 복제 오류가 발생한 지역으로 이동시켜 복제오류를 수정해 DNA 복제가 다시 이뤄지도록 한다는 것이다. 실제로 정상세포와 비교해 암세포에서는 NSMF 단백질 발현량이 특히 높았는데 이는 NSMF 단백질이 암세포 성장과 분열, 전이를 촉진시키는 역할을 한다는 의미이다. 연구팀은 유전자가위 기술을 이용해 관련 유전자를 제거해 NSMF 단백질 발현을 억제시키면 DNA 복제오류가 누적돼 DNA 복제가 멈추면서 암세포가 성장하지 못하고 죽는 것을 관찰했다. 연구팀은 생쥐실험을 통해 이 같은 사실을 입증하는데 성공하기도 했다. 채영찬 교수는 “지금까지 암세포의 복제스트레스 대응 과정은 미지의 상태로 남아있었다”라며 “이번 연구를 통해 뇌발달에 관여한다고 알려졌던 NSMF 단백질이 세포 복제스트레스 해소에도 참여한다는 새로운 사실이 밝혀져 암세포 복제 스트레스 대응방식을 교란시켜 암세포를 죽이는 방식의 4세대 표적항암제 개발에 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

공간감각이 둔해 몇 차례 가본 길이나 장소를 제대로 기억하지 못하고 처음 가본 것처럼 헤매는 사람들을 두고 ‘길치‘라고 부른다. 공간감각이 공간기억으로 연결되지 못하기 때문에 나타나는 행태이다. 길치도 음악감각이 떨어지는 음치처럼 노력해도 쉽게 고쳐지지 않는 경우가 많다. 그런데 뇌에 빛을 비추는 단순한 방법만으로도 ‘길치’에서 벗어날 수 있다는 흥미로운 연구결과가 나왔다. 영국 런던대 의생명연구소, 신경과학과, 노르웨이 국립과학기술대(NTNU) 시스템 신경과학연구소, 독일 막스플랑크 생물사이버네틱스연구소, 프랑스 파스퇴르연구소 공동연구팀은 뇌에 빛을 쪼여 GPS 세포라고 불리는 장소세포를 재조정할 수 있다고 9일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 7일자에 실렸다. 사람을 포함해 대부분 동물의 뇌에는 장소를 인지하거나 길 찾기를 담당하는 ‘장소세포’가 있다. 뇌 속 위성항법장치(GPS)라고도 불리는 장소세포는 그동안 공간정보만 처리하는 것으로 알려졌지만 최근에는 감각이나 기억에도 관여하는 것으로 확인되기도 했다. 연구팀은 생쥐실험을 통해 길을 제대로 찾지 못하는 길치 쥐라도 장소세포를 빛으로 자극하면 위치에 대한 기억을 재활성화시킬 수 있음을 확인했다. 연구팀은 장소세포가 단순히 공간에 대한 기억 뿐만 아니라 뇌 속 정보들을 탐색해 찾게 만들어주는 역할을 한다는 사실을 증명한 것이다. 연구팀은 생쥐의 신경세포를 조작해 뇌 신경세포가 활성화될 때 빛이 발생해 쉽게 파악할 수 있도록 했다. 그 다음 디지털 홀로그램으로 특정 경로를 기억하도록 설탕물로 보상을 했다. 연구팀은 홀로그램과 똑같은 실제 미로에 생쥐를 갖다 놓은 뒤 길을 찾도록 했다. 가상현실과 실제가 똑같았지만 처음에 생쥐는 길을 찾지 못하고 우왕좌왕하는 모습을 보였다. 이후 연구팀이 레이저를 이용해 장소세포를 자극한 결과 생쥐는 실제 미로에서도 손쉽게 길을 찾아내는 것이 관찰됐다. 이번 연구를 주도한 신경과학자 마이클 하우저 런던대 교수는 “이번 연구는 장소세포라는 특정 신경세포를 이용해 기억이 뇌에 저장되는 방식을 좀 더 정확하게 알 수 있게 해주고 있다”라며 “기억이 저장되는 방식에 대한 새로운 사실과 이해도를 높여 통해 치매나 알츠하이머 같은 기억관련 장애를 치료할 수 있는 새로운 방법을 찾는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

정신없이 바쁜 일상, 뇌에서 받아들이기 어려울 정도로 쏟아져 나오는 각종 정보들로 현대인들은 스트레스 상황에 항상 노출돼 있다. 최근에는 코로나19 사태가 장기화되면서 ‘코로나 블루’(코로나 우울증)를 호소하는 목소리도 많아지고 있다. 스트레스가 심해지면 불안, 우울, 강박 증상 등이 나타나는 경우도 많은데 극심한 스트레스, 특히 외상성 스트레스는 뇌의 구조 자체를 바꿔 공격성을 높이고 분노조절장애에 시달리게 만들 수 있다는 연구결과가 나왔다. 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립정신건강연구소(NIMH), 국립의과학연구소(NIGMS), 국립당뇨·소화기·신장병연구소(NIDDKD), 군의관의과대, 미네소타대 신경행동발달연구센터 공동연구팀은 외상성 스트레스가 공격성을 높이고 분노조절장애를 가져올 수 있다고 21일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 뇌과학분야 국제학술지 ‘저널 오브 뉴로사이언스’ 20일자에 실렸다. 트라우마라고도 부르는 외상성 스트레스는 충격적인 사건이나 자연재해으로 인해 자신이나 타인에 대한 물리적 위협을 경험하거나 목격한 다음 겪게 되는 심리적 외상을 말한다. 많은 사람들이 트라우마는 자신과 상관없는 일로 생각하지만 살다보면 크고 작은 외상성 스트레스를 겪게 된다. 직장이나 학교에서 경험이나 믿고 있던 지인에게서 배신, 가까운 사람의 질병 등 다양한 요인이 트라우마를 남기는 경우가 많다. 외상성 스트레스를 받게 되면 신체적, 심리적 변화가 나타나는데 지금까지는 단순히 충격적인 사건의 후유증 때문으로 인식돼 왔다. 그런데 연구팀은 외상성 스트레스는 감정과 사회적 행동에 관여하는 편도체 자체에 변형을 일으키고 편도체와 뇌의 다른 부위가 연결된 두 개의 통로에 변화를 유발시킨다는 것을 생쥐실험으로 확인했다.연구팀은 수컷 생쥐들을 좁은 공간에 여러 마리를 넣어놓는다든지 음식 주는 시간과 양을 불규칙하게 하는 등 스트레스를 준 뒤 뇌를 관찰했다. 그 결과 스트레스를 받은 생쥐는 그렇지 않은 생쥐에 비해 편도체와 편도체 회로가 달라지고 다른 생쥐들에 대한 공격성이 더 늘어난 것이 확인됐다. 연구팀은 빛을 이용해 뇌 심부를 자극하고 편도체 회로 한 쪽이 활성화되는 것을 억제하고 차단한 결과 공격적인 행동을 줄이는데도 성공했다. 연구팀은 과도한 스트레스로 인해 공격성이 증가하거나 분노조절장애를 겪는 사람에게도 이 같은 뇌심부 자극을 적용해 같은 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 연구를 이끈 NIMH 시냅스발달·가소성연구분과의 제이콥 노드먼 박사는 “이번 연구는 개체들이 견뎌낼 수 있는 수준을 넘어서는 과도한 스트레스는 우울감 뿐만 아니라 공격성까지 자극해 개인적으로나 사회적으로 문제가 될 수 있다는 것을 보여주고 있다”라며 “뇌의 깊은 부분을 자극함으로써 스트레스로 인해 자극되는 뇌 경로를 차단한다면 공격성이나 시도 때도 없이 터져나오는 분노를 줄일 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사람은 6가지 대표적인 감정을 7000여 종류의 표정으로 나타낸다고 알려져 있다. 지금까지 동물은 감정을 얼굴로 표현하지 못한다고 알려졌지만 독일 생물학자들이 사람 외의 동물들도 표정을 통해 감정을 드러낸다는 사실을 새로 밝혀냈다. 독일 막스플랑크 신경생물학연구소 나딘 고골라 박사팀은 루트비히 막시밀리안 뮌헨대 시스템신경과학부, 막스플랑크국제연구학교(IMPRS) 분자생명과학부와 함께 동물들도 행복하고 기분 나쁘고 불안한 감정을 얼굴로 표현할 수 있다는 사실을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 3일자에 발표했다. 연구팀은 9마리 생쥐의 머리에 광섬유를 설치한 뒤 다양한 맛의 음료를 맛보도록 하면서 얼굴의 미세한 변화를 관찰해 촬영하는 한편 ‘2광자 현미경’으로 뇌신경세포의 활동을 관찰했다. 특히 연구팀은 생쥐 얼굴의 미세한 변화를 파악하기 위해 인공지능(AI)의 기계시력 기술을 활용했다. 그 결과 생쥐들도 인간과 비슷하게 행복감, 혐오감, 고통, 분노, 두려움이라는 5가지 감정 상태를 표정으로 나타낸다는 사실을 확인했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr