국내 연구진이 교통사고나 산업재해 같은 사고로 인한 척수 손상 환자나 운동신경 세포가 파괴되는 루게릭병 같은 질환을 치료할 수 있는 방법을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 김정범 교수팀은 피부세포에 2종의 유전인자를 주입해 척수를 구성하는 운동신경세포를 만드는데 성공했다고 29일 밝혔다. 연구팀은 동물실험을 통해 운동신경세포의 재생능력을 확인하기도 했다. 이 같은 연구결과는 유럽분자생물학회에서 발행하는 국제학술지 ‘이라이프’에 실렸다.신체를 지탱하는 척추뼈 안에 있는 신경조직인 척수는 뇌 신호를 몸 구석구석으로 전달하고 신체 감각을 뇌로 전달하는 중요한 역할을 한다. 척수가 손상이 되면 운동기능이나 감각을 잃거나 몸을 움직일 수 없는 심각한 후유증을 겪게 된다. 약물치료나 외과수술로 척수손상을 치료하기도 하지만 효과가 크지 않다. 이 때문에 줄기세포를 이용해 손상된 조직을 재생시키는 세포치료제가 주목받고 있지만 줄기세포 분화과정에서 암세포가 형성되는 경우도 환자에게 사용되지는 못하고 있다. 연구팀은 피부세포에서 원하는 목적의 세포를 바로 얻을 수 있는 직접교차분화 기술을 이용해 운동신경세포를 만들었다. 환자 피부세포에 두 종류의 유전자를 직접 주입해 만능세포단계를 거치지 않고 곧장 운동신경세포로 만들어지도록 해 기존 줄기세포치료제의 문제점인 면역거부반응과 암세포로 분화 가능성을 모두 해결했다.기존의 직접분화 기법으로 만들어진 세포수는 너무 적어 환자 임상치료에 활용하기 충분치 않았지만 연구팀은 세포 자가증식을 통해 대량생산이 가능토록 했다. 실제로 이렇게 만들어진 세포치료제를 척수를 손상시킨 실험쥐에 주입한 결과 운동기능이 회복되고 손상된 척수조직에서 신경이 재생되는 것이 확인됐다. 김정범 교수는 “척수 손상은 산업재해에 의한 발병률이 높은데 반해 지금까지 나온 기술로 치료는 쉽지 않았는데 이번에 개발된 세포치료제는 기존 치료방법들의 한계를 극복해 실질적인 치료효과를 가져다 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미 보스턴 아동병원 연구진, 저널 ‘네이처’에 논문 미국에서 털은 물론 신경세포 등을 갖춘 온전한 피부 조직을 배양하는 데 성공해 관심을 모으고 있다. 미국 보스턴 아동병원 과학자들이 마침내 털이 나는 온전한 피부 조직을 오르가노이드(organoids)에서 배양하는 데 성공했다. 오르가노이드는 유도만능줄기세포에서 배양한 소형 유사 장기나 조직을 말한다. 관련 논문은 6일 권위 있는 과학 저널 ‘네이처’에 실렸다. ‘과학계 난제’ 피부세포 배양…모낭·신경에 근육·지방도 형성 온전한 피부 세포 배양은 그 동안 과학계의 난제 중 하나였다. 피부 세포는 단순히 살갗 조직뿐만 아니라 모낭과 신경, 지방 등 여러 소기관이 있어야 체온 조절, 촉각 등의 기능을 온전히 수행할 수 있기 때문이다. 이러한 소기관이 없는 피부는 이식에 성공하더라도 일단 외관적으로도 문제가 되기 때문이다. 여러 소기관을 갖추고 제대로 된 기능을 갖춘 피부 세포를 배양하는 연구에 전 세계의 과학자들과 제약회사 등이 40년 넘게 도전했지만 아직 성공한 연구 사례가 없었다. 이번 연구를 주도한 카를 쾰러 박사는 “진피층과 상피층을 동시에 길러내는 배양법을 발견했다”면서 “두 피부층이 오르가노이드에서 서로 신호를 주고받으며 모낭, 지방세포, 신경세포 등이 형성됐다”라고 설명했다.연구팀은 2018년 생쥐의 줄기세포에서 털이 나는 피부 조직을 만드는 데 성공한 바 있다. 이번 연구는 성인의 피부에서 떼어낸 세포를 배아세포로 역분화시켜 유도만능줄기세포를 만드는 것에서 시작했다. 이것으로 길러낸 오르가노이드에서 진피와 상피가 함께 발달했고, 70일이 지나자 모낭이 싹트기 시작했다. 오르가노이드는 또한 촉각을 전달하는 신경뿐 아니라 피부 근육이나 지방과 비슷한 것도 형성했다. 최근 연구에서 피부의 지방은 상처 회복에 중요한 역할을 하는 것으로 보고됐다. 촉각 세포로 불리는 ‘메르켈 세포(Merkel cell)’도 오르가노이드에 생겼다. 표피 기저층의 예민한 부위에 존재하는 이 세포는 피부암의 일종인 ‘메르켈 세포암’과 관련이 있다. 이 세포 배양 기술이 암 치료 연구에도 활용될 수 있다는 뜻이다. 연구팀은 생쥐 모델에 이 기술을 시험해 상당히 고무적인 결과를 얻었다. “모낭은 무제한 만들 수 있다”… 문제는 ‘비용과 시간’ 그러나 이 기술을 탈모 치료에 적용하는 것에 대해선 신중한 입장을 보인다. 쾰러 박사는 “이식용 모낭을 거의 무제한으로 생산할 수 있는 기술을 갖췄다”면서도 “하지만 면역 거부 반응을 피해 개인 맞춤형 모낭을 만들려면 1년 이상이 걸릴 것으로 보이고 비용도 상상을 뛰어넘을 것”이라고 강조했다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

재미 한인과학자가 환자의 체세포를 신경세포로 바꿔 뇌에 이식하는 방식으로 파킨슨병 치료에 성공해 주목받고 있다. 주인공은 김광수(66) 미국 하버드대 의대 교수이다. 김 교수가 주도한 매사추세츠종합병원, 보스턴아동병원, 다나파버-하버드대 암센터, 코넬대 의대, 한국 한양대 공동연구팀은 환자의 피부세포를 만능줄기세포로 유도한 뒤 신경전달물질인 도파민을 생성할 수 있는 전구세포를 만들어 60대 파킨슨병 환자의 뇌에 주입한 결과 운동능력을 회복했다고 2일 밝혔다. 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘뉴잉글랜드 저널 오브 메디슨’에 실렸다. 연구팀은 파킨슨병을 앓는 69세의 의사이자 발명가인 조지 로페즈라는 자원자에게 2017년과 2018년 두 차례에 걸쳐 환자 자신의 체세포로 만든 도파민 신경세포를 뇌에 이식했다. 수술 후 2년 동안 자기공명영상(MRI), 양전자방출단층촬영(PET) 등 다양한 검사를 통해 파킨슨병 증상이 완화된 것을 확인했다. 환자 자신의 세포를 이용했기 때문에 면역거부반응이 나타나지 않았으며 복용하는 도파민약의 양을 줄일 수 있게 됐고, 환자는 스스로 신발끈을 다시 묶을 수 있을 뿐만 아니라 수영, 자전거 같은 신체활동도 원활하게 할 수 있을 정도로 운동능력을 회복한 것으로 알려졌다. 신경생물학, 줄기세포 분야에서 세계적인 석학으로 김 교수는 서울대 미생물학과를 졸업하고 카이스트 생물공학과에서 석박사를 마친 뒤 미국으로 건너가 코넬대 의대, 테네시대 의대 교수를 거쳐 하버드대 의대 교수로 재직 중이다. 김 교수는 “10년 정도 후속 연구를 더 진행하면 맞춤형 세포치료가 파킨슨병 치료에 보편적 방법으로 자리잡게 될 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

재미 한인과학자가 환자의 체세포를 신경세포로 바꿔 뇌에 이식하는 방식으로 파킨슨병 치료에 성공해 주목받고 있다. 주인공은 김광수(66) 미국 하버드대 의대 교수이다. 김 교수가 주도한 매사추세츠종합병원, 보스턴아동병원, 다나파버-하버드대 암센터, 코넬대 의대, 한국 한양대 공동연구팀은 환자의 피부세포를 만능줄기세포로 유도한 뒤 신경전달물질인 도파민을 생성할 수 있는 전구세포를 만들어 60대 파킨슨병 환자의 뇌에 주입한 결과 운동능력을 회복했다고 2일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘뉴잉글랜드 저널 오브 메디슨’에 실렸다. 연구팀은 파킨슨병을 앓고 있는 69세의 의사이자 발명가인 조지 로페즈라는 자원자에게 2017년과 2018년 두 차례에 걸쳐 환자 자신의 체세포로 만든 도파민 신경세포를 뇌에 이식했다. 수술 후 2년 동안 자기공명영상(MRI), 양전자방출단층촬영(PET) 등 다양한 검사를 통해 파킨슨병 증상이 완화된 것을 확인했다.환자 자신의 세포를 이용했기 때문에 면역거부반응이 나타나지 않았으며 복용하는 도파민약의 양을 줄일 수 있게 됐고, 환자는 스스로 신발끈을 다시 묶을 수 있을 뿐만 아니라 수영, 자전거 같은 신체활동도 원활하게 할 수 있을 정도로 운동능력을 회복한 것으로 알려졌다. 일본 야마나카 신야 교수가 처음으로 유도만능줄기세포(iPSc) 기술을 개발한 뒤 황반변성증 환자가 iPSc를 이용해 세포치료를 받은 적이 있지만 병의 호전이 관찰되지 않았다. 이번 연구는 iPSc를 이용해 뇌질환 환자치료에 처음으로 시도했을 뿐만 아니라 실제적 증상의 완화를 이끌어 낸 것으로 평가받고 있다. 이 때문에 과학계에서는 iPSc 기술이 여러 종류의 난치병 치료에 쓰일 수 있다는 가능성을 제시한 것으로 보고 있다.신경생물학, 줄기세포 분야에서 세계적인 석학으로 김 교수는 서울대 미생물학과를 졸업하고 카이스트 생물공학과에서 석박사를 마친 뒤 미국으로 건너가 코넬대 의대, 테네시대 의대 교수를 거쳐 하버드대 의대 교수로 재직 중이다. 김 교수는 “안정성과 효능성 입증을 위해 더 많은 환자를 대상으로 임상시험을 수행하기 위해 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받으려 필요한 절차를 밟고 있는 중”이라며 “10년 정도 후속 연구를 더 진행하면 맞춤형 세포치료가 파킨슨병 치료에 보편적 방법으로 자리잡게 될 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인간 뇌를 모방하는 핵심 전자칩의 개발이 생체 전자공학의 급격한 발전 덕분에 순조롭게 진행되고 있다. 이른바 ‘뉴로모픽 컴퓨팅 칩’으로 불리는 이 핵심 연산장치는 인간 뇌의 뉴런(신경세포)들과 이들을 연결하는 부위인 시냅스(연접부)들의 구조를 모방해 기계학습을 수행하면 기존 컴퓨터에서는 할 수 없던 복잡한 의사결정을 인간 수준으로 해낼 수 있다. 하지만 지금까지 기술로는 이 칩을 가동하는데 최소 1V 안팎의 전압이 필요했다. 이는 인간 뇌가 필요로 하는 전압인 80㎷와 비교하면 압도적으로 높은 전압이다. 하지만 뉴로모픽 컴퓨팅 칩의 최종 목표는 인간의 뇌를 완전히 대체할 수 있을만큼 발전하는 것이므로, 이렇게 높은 전압은 바람직하지 못하다. 그런데 미국 매사추세츠대 애머스트캠퍼스 연구진은 자신들이 개발하고 있는 뉴로모픽 컴퓨팅 칩을 가동하는 데 필요한 전압을 실제 뇌 수준인 40~100㎷까지 낮추는 데 성공했다고 밝혔다. 이런 성과 덕분에 이 전자칩은 실제 뇌를 재현하기 위한 마지막 관문을 돌파했다고 할 수도 있다. 또 적정 전압의 획득으로 손상됐거나 오래된 뇌세포를 대체하는 이른바 ‘뇌 바꾸기’도 실현 가능할 것이다. 그렇다면 도대체 무엇이 이번 저전압화를 가능하게 했던 것일까. 그 열쇠를 쥐고 있던 것은 뜻밖에도 세균에 있었다. 의사 시냅스의 구조 뉴로모픽 컴퓨팅 칩의 개발에 있어 가장 어려운 문제는 시냅스를 재현하는 것이다. 시냅스의 역할은 보통 전자회로의 스위치에 있는 온·오프 기능과 비슷하지만 다른 한편으로 흐르는 전류가 많거나 적음에 따라 스위치로 기능하는 유연성을 갖는다. 기존 전화회로로는 이런 성질을 재현하기가 어려웠지만, 최근 10여년간의 급격한 기술 발전 덕분에 뉴로모픽 컴퓨팅 칩은 실제 시냅스와 같이 유연한 전류 조절을 재현하는 의사 시냅스를 탑재하는 데 성공한 것이다. 저전압화 실현에 핵심이 된 부분은 금속 환원 미생물(혐기성 세균)인 지오박터 설퍼레두신스가 만들어내는 단백질로 된 나노와이어다. 이는 단면의 지름이 1나노미터 정도의 극미세선을 말한다. 생물 호흡의 본질은 체내에서 생긴 잉여 전자를 버리는 데 있다. 산소를 이용하는 호기성 호흡의 경우 체내 전자를 산소에 부여해 이산화탄소로 대체 방출한다. 반면 금속을 이용하는 혐기성 호흡은 체내에서 생긴 잉여 전자를 금속에 버리는 방식으로 호흡한다는 것이다. 연구진이 주목한 단백질 나노와이어는 혐기성 세균이 전자를 버리기 위해 금속(자연계에서는 광석)과 자신의 신체 일부를 연결하는 데 쓰인다. 이들 연구자는 의사 시냅스 사이를 이 혐기성 세균에서 채취한 나노와이어들로 채웠다. 그리고 의사 시냅스 전후 회선에 전압이 가해지면 나노와이어에 전자가 흐르고 주위에 부유시킨 은 이온을 은으로 바꿔 의사 시냅스 사이에서 은 덩어리가 생기게 했다. 분자 상태의 은이 모이면서 의사 시냅스는 접속돼 간다. 전기를 통하게 함으로써 수중의 은 이온(Ag+)이 단백질 나노와이어로부터 전자를 받아 은 덩어리를 형성하고 그 덩어리가 성장하면서 회로가 연결된다. 그리고 전기가 끊기면 집적된 은 덩어리는 다시 은 이온이 돼 수중에 녹아 연결이 끊어지는 것이다. 즉 혐기성 세균이 가지는 자연계 최소의 전선은 은과 은 이온으로부터 전자를 주고 받는 역할을 통해 생체 촉매와 같은 기능을 했다는 것이다. 생물이 지니는 촉매 작용은 매우 효율적이고 의사 시냅스의 작동에 필요한 전압을 극적으로 줄이는 과정으로 이어졌다. 따라서 이 연구를 통해 만들어진 신경 연결은 기존 기술의 비세포적 성질과 단백질 나노와이어로 이어진 세포적 성질 양측 모두를 지닌 이른바 하이브리드 뇌라고 할 수도 있다. 비세포성 뇌 만들어내나 이 연구로 생체 전압 수준의 제어가 실현돼 손상된 신경을 비세포성 전자회로로 대체할 수 있게 됐다. 배양한 세포와 달리 비세포성 회로는 거부 반응이 일어나기 어렵기 때문이다. 또 적정 전압은 대체할 신경을 중추신경으로 확대할 수도 있다. 뇌는 매우 생물학적인 조직이지만 신경 연결의 구조를 모방할 수 있으면 세포를 사용하지 않아도 모방할 수 있다. 손상됐거나 오래된 뇌세포를 이런 전자칩으로 대체할 수도 있다. 또 최신 연구에서는 쥐의 손상된 뇌를 인간의 피부세포에서 배양한 뇌세포를 사용해 대체하는 실험에도 성공했다. 이런 잠정적인 대체 기술을 통해 뇌를 모든 전자회로로 대체하는 미래도 가능해질 것이다. 어쩌면 그 때가 오기 전에 세포가 만들어내는 감정과 전자회에서 발생하는 감정의 차이가 무엇인지를 생각하기 시작해야 할지도 모른다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 네이처의 자매지인 네이처 커뮤니케이션스 최신호(20일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

생명공학의 급속한 발전으로 손상하거나 사멸한 뇌세포를 외부에서 배양한 뇌세포와 바꿀 수 있게 됐다. 게다가 대체할 뇌세포는 반드시 환자와 같은 사람일 필요가 없어졌다. 최근 실험에서도 쥐의 뇌에 인간의 뇌세포를 이식해 장기간 생존시키는 데 성공했었다. 하지만 이식된 인간의 뇌세포가 쥐의 뇌에서 역할을 얻어 양자 간에 신경 연결이 이뤄졌는지는 알려지지 않았다. 그렇지만 이번에 스웨덴 연구진이 뇌졸중에 걸린 쥐의 뇌에 인간의 피부세포에서 이른바 유도만능줄기세포로 불리는 역분화줄기세포(iPS세포)를 생성하고 이를 뇌신경세포로 바꾼 것을 이식했는데 이런 인간의 뇌세포가 쥐의 뇌세포와 신경 연결이 이뤄진 것으로 확인됐다. 또 새롭게 확립된 이종 간의 신경 연결은 쥐의 뇌에 광범위하게 이뤄졌으며, 뇌졸중으로 인해 손실됐던 쥐의 운동능력과 감각기능을 회복시켰다는 사실도 밝혀졌다. 이는 서로 다른 뇌를 결합해 하나의 뇌로 기능하게 하는 데 성공한 최초의 사례가 된다. 이른바 ‘뇌세포 대체’로 불리는 이 기술에 의해 쥐의 두개골 내부에서 인간의 뇌세포 비율을 100%까지 늘릴 수 있을 것이다. 그리고 만일 윤리적인 문제를 극복한다면 인간의 두개골 속을 유전자를 개량한 다른 인공 세포로 채울 수도 있을지 모른다. 그렇지만 우리는 이런 생물을 지금까지와 마찬가지로 쥐 또는 인간이라고 불러도 되는 것일까? 인간의 뇌세포가 쥐의 뇌세포를 대체하다국내 뇌졸중 환자는 연간 60만 명에 달하며 사망원인은 4위일 정도로 위험도가 높다. 살아남더라도 3명 중 1명은 반신마비나 언어장애 등 장애를 평생 갖고 살아야 한다. 현재 뇌졸중에 대해 기대되는 근본적인 치료법은 iPS세포에서 분화시킨 신경세포를 뇌에 이식함으로써 잃어버린 신경 연결을 회복하는 것이다. 하지만 임상시험은 장벽이 높고 이식한 인간의 신경세포가 어떻게 동작하는지는 대부분이 수수께끼에 싸여 있다. 따라서 이들 연구자는 인위적으로 뇌졸중이 유발된 쥐에 인간의 뇌세포를 더함으로써 이식된 뇌가 어떻게 작동하는지를 알아내려고 했다. 실험에 쓰인 쥐는 대뇌피질에 뇌졸중으로 인해 손상을 입은 상태이며 인간의 신경세포가 손상 부분을 덮게 했다. 그리고 이식 실험을 하고 6개월이 지났을 무렵, 쥐의 상황에 현저한 개선을 볼 수 있었다.연구진은 무슨 일이 일어났는지를 확인하기 위해서 쥐의 뇌를 전자현미경이나 그 외의 신경 연결을 시각화하는 기술에 의해 관찰을 시작했다. 그 결과, 이식된 인간의 뇌세포가 쥐의 뇌세포와의 신경 연결을 이루고 있는 것으로 확인됐다. 또 이식된 세포로부터의 신경 축삭은 뇌의 반대편 즉 세포를 이식하지 않은 반구에까지 침식해 광범위한 신경의 연결을 만들고 있었다. 인간의 뇌세포와 생쥐의 뇌세포 연결이 확인된 것은 이번 연구가 세계 최초이다. 하지만 쥐에 일어난 뇌졸중의 개선이 인간의 뇌세포와의 연결에 의한 것인지는 아직 단언할 수 없다. 따라서 이들 연구자는 인간의 뇌세포에 미리 설정해 놓은 활동 스위치를 끄기로 했다. 이식 뇌의 활동 스위치를 꺼 봤다쥐에 이식된 인간의 뇌세포에는 빛에 의한 자극에 의해 활동 스위치를 끄는 구조가 도입돼 있었다. 만일 쥐의 개선이 인간의 뇌세포에 의한 것이라면 인간의 뇌세포 스위치를 끔으로써 쥐는 다시 뇌졸중의 증상을 재발할 것이다. 인간의 뇌세포 활동을 끈 결과, 예상대로 쥐는 뇌졸중 증상을 다시 보였고 운동능력과 감각능력을 상실했다. 이 결과로부터 인간의 뇌세포는 뇌졸중을 일으킨 쥐의 뇌에서 새로운 기능을 획득해 쥐의 건강 상태 개선에 크게 기여하고 있던 것이 밝혀진 것이다. 오래된 뇌세포는 어떻게 처리해야 하나 이번 연구를 통해 이식된 인간의 뇌세포가 뇌졸중으로 인해 발생한 쥐의 뇌 손상을 복구하고 대체한 것으로 확인됐다. 앞으로 이식된 뇌세포가 기억과 지능, 사고, 정신 그리고 성격 등에 어떤 영향을 미치는지 동물실험이나 뇌의 회춘을 바라는 지원자들에 의한 임상시험을 통해 조사할 수 있을 것이다. 또 이번 성과는 죽은 신경세포를 새로운 건강한 신경세포로 대체하는 것이 가능하게 됐음을 의미한다. 인간의 뇌에 대해 항상 신선한 뇌세포를 사용한 대체가 이뤄지게 되면 이론상 뇌와 정신은 불멸이라고 할 수 있다. 단 한 가지, 주의해야 할 것이 있다. 그것은 뇌세포 대체를 진행하는 속도와 대체된 뇌세포의 처리 문제이다. 한 번에 모든 것을 대체하는 것은 단순한 자살이다. 정신의 통일성을 유지한 채 뇌세포 대체를 진행하기 위해서는 한 번의 대체 과정을 최대 몇 %씩 한정할 필요가 있을 것이다. 특히 최신 연구에 의해 밝혀진 뇌 속 의식의 발생원과 같이 3~4㎜ 미세한 조직에 대해서는 세심한 주의가 필요하다. 또 대체된 오래된 뇌세포를 살아있는 채로 보존할지, 의료폐기물로 처리할지도 철학적이고 윤리적인 문제로 발전한다. 오래된 뇌세포를 모아 재구성하면 오래된 당신이 부활하기 때문이다. 그렇게 되면 오래된 인격과 새로운 인격 중 어느 쪽이 더욱더 정당성이 있는 당신이 되는지도 생각할 필요가 있을 것이다. 자세한 연구 결과는 미국국립과학원회보(PNAS) 4월 6일자에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

그린알로에(대표이사 정광숙) 화장품 브랜드인 ‘알로에스테’의 기초 3종인 스킨, 로션, 크림이 한국경영인증원이 주최한 ‘2020년 대한민국 친환경상품 1위 그린스타 인증’에서 친환경 제품으로 선정됐다. 알로에스테는 현대여성의 피부고민을 데일리케어를 통해 개선시키기 위해 경피독의 주범인 합성성분을 빼고 자연유래 성분의 기능성 신소재를 함유해 에코화장품 연구개발에 집중했다. 알로에스테는 화학방부제 대신 자연유래 성분들로 안정화 했고 화장품의 베이스로 사용하는 라벤더수를 함유함으로써 항염, 항균 작용은 물론 피부 테라피효과까지 높였다. 알로에스테 기초 3종은 기본적으로 에센스 성분들을 바탕으로 ‘아데노신’과 같은 주름기능성분이 함유돼 다양한 피부 고민에 도움을 줄 수 있도록 제품화했다. 회사 측에 따르면 화장품의 주원료인 알로에는 미국 농림부가 인정한 유기농 원료를 사용해 알로에다당체가 피부 진정과 세포 간 보습력을 높인다. 또 9가지 복합차추출물의 자연유래분들로 구성해 지친 피부를 안정화 시켜 피부트러블 완화에도 도움을 주고 있다고 밝혔다. 이밖의 원료들도 중국산 원료는 단 1%도 함유하지 않는다는 원칙으로 세계적인 연구를 통한 신소재를 발굴하는 등 정직한 원료 사용을 원칙으로 하고있다. 알로에스테의 기초3종에는 올리고히아루론산, 유비퀴논, 마린콜라겐, 세라마이드 등과 같은 신소재들이 함유돼 세안 후 건조해지기 쉬운 피부에 즉각적으로 수분과 영양을 공급해 유수분 밸런스를 맞춰주고 있다. 스킨에는 에탄올 성분이 배제돼 여드름과 같은 민감한 피부도 순하게 사용할 수 있게 촉촉함을 유지시켜주고, 로션은 영양성분이 피부 진피층까지 깊숙이 전달돼 탄력 있는 피부로 가꿔준다.마지막 크림제품에는 유효성분이 피부각질세포에 보호막을 형성해 유해환경으로부터 피부세포를 보호하고 건조한 피부에 윤기를 더해주는 기능성제품으로 소비자의 사랑을 받고 있다. 주차미 그린알로에 연구소장은 “그린알로에 화장품브랜드인 알로에스테는 화장품의 유해성분을 뺀 친환경제품 연구개발에 투자를 아끼지 않고 있다”며 “자연유래 신소재를 지속적으로 발굴해 소비자에게 인정받는 착한 기업으로 성장해 나갈 것”이라고 밝혔다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

미국 과학자들이 피부세포로 시각세포를 만들어 앞을 보지 못하는 생쥐들에게 이식해 사물을 인지할 수 있게 하는데 성공했다. 미국 노스텍사스대 의대 시각연구소, 국립보건원(NIH) 산하 국립안(眼)연구소, 노스캐롤라이나 채플힐대 의대 안과, 바이오기업인 나노스코프 테크놀로지, 아이CRO, CIRC테라퓨틱스 공동연구팀은 피부줄기세포로 알려진 섬유아세포를 화학적으로 재구성해 시력과 관련된 광(光)수용체 세포를 만들 수 있다는 것을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 16일자에 발표했다. 노인성 황반변성, 당뇨망막병증 같은 다양한 망막질환은 빛을 감지하는 광수용체 세포가 사라지면서 회복시킬 수 없기 때문에 심할 경우는 시력을 잃을 수 있다. 이 때문에 광수용체를 재생시키는 방법을 찾는 것은 과학계의 중요한 과제 중 하나였다. 그동안 광수용체 재생을 위해 사용한 방법은 피부나 혈액세포를 이용해 줄기세포를 만든 다음 줄기세포를 광수용체로 분화되도록 유도해 이식하는 것이었다. 그런데 연구팀은 줄기세포를 만들어 분화를 유도하는 과정을 건너 뛰고 섬유아세포를 직접 광수용체 중 막대세포로 재프로그래밍한 것이다. 생물학에서 재프로그래밍 또는 리프로그래밍(reprogramming)은 특정 세포를 완전히 새로운 종류의 세포로 바꾸는 것으로 체세포 핵을 치환하거나 유도만능줄기세포(iPS), 세포융합 방법으로 만든다. 유도만능줄기세포는 성인의 세포를 이용해 모든 종류의 세포나 조직으로 분화시킬 수 있지만 이식 준비가 되기까지는 6개월이나 걸린다. 그렇지만 이번에 개발한 재프로그래밍 기술을 활용하면 피부세포를 10일 만에 이식 가능한 광수용체로 만들 수 있다. 광수용체는 막대세포와 원뿔세포 두 종류로 나뉘는데 더 많은 것이 막대세포이다. 막대세포는 빛에 민감해 어두운 곳에서 빛을 인식하는 구실을 하고 망막 주변부에 더 많이 분포한다. 막대세포가 손상되면 빛이 적은 어두운 곳에서는 아예 앞이 보이지 않는 야맹증이 나타나게 된다. 연구팀은 생쥐의 섬유아세포를 유도 광수용체 막대세포(CiPCs)로 전환시킬 수 있는 5종류의 화합물을 만들었다. 연구팀은 이들 화합물을 이용해 만든 CiPCs를 분석한 결과 실제 광수용체 막대세포와 유사하다는 것을 확인했다.연구팀은 망막변성이 일어나 시력을 거의 잃은 14마리의 생쥐의 눈에 CiPCs를 이식한 뒤 빛에 대한 동공반사와 시력을 조사했다. 그 결과 3~4주 뒤 6마리의 생쥐에게서 빛이 약한 환경에서도 동공반응이 개선됐음을 확인했다. 또 시각기능 회복 여부를 알아보기 위해 회피시험을 실시했다. 그 결과 장애물도 쉽게 피하는 것을 확인했다. 또 이식 3개월 뒤에는 광수용체들이 망막 안쪽 뉴런과 시냅스 연결이 된 것도 관찰됐다. 화학적 리프로그래밍으로 만들어 낸 세포가 실제 시각 회복에 도움이 됐다는 것을 보여준 것이다. 사이 샤발라 노스캐롤라이나대 의대 교수는 “이번 연구는 직접적이고 화학적인 재프로그래밍을 통해 망막과 같은 세포를 만들어 낼 수 있음을 보여주는 첫 번째 성과”라며 “이번 기술을 활용하면 중간 단계를 거치지 않기 때문에 세포치료제를 개발하는데 걸리는 시간을 상당히 단축시킬 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

추운 겨울철 뿐만 아니라 요즘처럼 낮과 밤의 일교차가 큰 환절기에는 심장이나 뇌 혈관에 문제가 생기는 심·뇌혈관질환 발생률이 높아진다. 혈관에 문제가 생겼을 때 조기에 치료하지 못할 경우 심각한 후유증에 시달리거나 심할 경우 사망에 이르는 경우가 많다. 국내 연구진이 혈관질환을 근본적으로 치료할 수 있는 원천기술을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 연구팀은 뇌혈관이나 심혈관 질환을 치료하고 생체조직을 3D프린터로 찍어낼 때 필요한 혈관의 원료로 쓸 수 있는 혈관줄기세포를 개발했다고 30일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 및 의학분야 국제학술지 ‘동맥경화, 혈전증 및 혈관생물학’ 최신호(25일자)에 실렸다. 혈관에 문제가 발생하면 일반적 치료방법으로는 고치기가 쉽지 않아 최근에는 혈관을 재생하는 방식의 세포치료에 대한 관심이 높아지고 관련 연구도 늘고 있다. 혈관치료법은 혈관을 구성하는 혈관내피세포와 평활근세포로 분화할 수 있으며 지속적인 자가증식이 있는 혈관줄기세포를 이용하는 방법이 특히 주목받고 있다. 혈관줄기세포는 배아줄기세포나 유도만능줄기세포를 분화해 얻을 수 있지만 이 방법으로 만들어진 줄기세포들은 다양한 종류의 세포로 분화할 수 있다는 분해능력 때문에 오히려 암세포 발전할 가능성도 높다. 줄기세포 분화과정에서 미분화된 상태로 남아있던 것들이 몸 속에서 혈관세포가 아닌 암세포로 변할 가능성도 높다는 것이다. 이 때문에 실제 환자 치료에는 사용하기 어려운 상황이었다. 연구팀은 줄기세포를 만들 때 만능분화 단계를 건너뛰고 특정 세포로만 분화될 수 있도록 하는 ‘직접교차분화’ 기술을 이용해 혈관줄기세포를 만들었다. 직접교차분화는 다 자란 성체세포를 다른 조직의 세포가 될 수 있는 줄기세포로 직접 바꾸는 기술이다. 환자의 피부세포를 떼서 만능줄기세포가 아닌 혈관세포로만 자랄 수 있도록 할 수 있다는 것이다. 연구팀은 피부를 구성하는 섬유아세포에 두 개의 유전자를 주입해 혈관줄기세포로 바꾸는데 성공했다. 이렇게 만들어진 혈관줄기세포는 끊임없이 자기를 복제하는 자가증식능력과 혈관구성세포인 혈관내피세포와 평활근세포로만 잘 분화되는 것으로 확인됐다. 실제로 혈관이 손상된 생쥐에게 이번에 만들어진 혈관줄기세포를 주입하면 막히거나 손상된 혈관이 새로 만들어지면서 혈류 흐름이 회복된 것이 관찰됐다.이와 함께 생체조직을 만드는 3D 바이오 프린팅에서는 조직세포 뿐만 아니라 혈관까지 만들어야 하는데 이번에 개발한 혈관줄기세포를 이용하면 혈관을 쉽게 만들 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 김정범 교수는 “이번 연구결과는 배아줄기세포나 유도만능줄기세포를 사용했을 때 나타날 수 있는 부작용을 최소화할 수 있는 기술”이라며 “뇌혈관이나 심혈관 질환을 치료할 수 있는 세포치료제를 상용화하기 위해 한 걸음 다가갔다는데 의미가 크다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국의 과학자들이 114세 여성의 혈액세포를 재프로그래밍해 이른바 유도만능줄기세포로 불리는 역분화줄기세포(iPS세포)로 바꿔 세포의 노화 수준을 사실상 신생아 상태로 되돌렸다. 이는 사람의 수명을 무한히 늘릴 수 있는 가능성을 보여준 것이다. 26일(현지시간) 미 뉴스위크와 사이언스얼러트 보도에 따르면, 이들 연구자가 수행한 이 실험 연구는 노화와 관련한 새로운 연구 분야의 문을 열 수 있다. 이번 연구에 혈액을 기증한 114세 여성은 이른바 초백세인(Supercentenarian)으로 불리는 부류에 속한다. 초백세인은 110세 이상 사는 사람들을 말하는 데 이들은 생활 습관에 그리 상관없이 일반인들보다 오래 살 뿐만 아니라 건강을 훨씬 더 오랫동안 유지한다. 이 연구에 참여했으며 이런 사람들을 추적조사하는 미 연구단체 노인학연구그룹(GRG)은 오늘날 전 세계에서 나이가 110세 이상으로 확인된 사람은 56명에 불과하다고 말한다. 지금까지 연구자들은 이처럼 극도로 오랫동안 사는 사람들의 여러 공통적인 특성을 발견했다. 2008년부터 일본에서 이런 초백세인을 대상으로 한 한 연구에서는 이들이 심혈관계 질환을 앓은 병력이 거의 또는 전혀 없으며 암이나 당뇨 병력은 완전히 없다는 것으로 나타났다. 이번 연구는 그런 초백세인에게서 채취한 세포를 재프로그래밍하려고 시도한 것이다. 이에 대해 연구 공동저자인 미 샌포드버넘프레비스(SBP) 의학연구소의 줄기세포 생물학자 에번 스나이더 박사는 “우리는 이렇게 노화한 세포를 다시 프로그래밍할 수 있을까?라는 큰 질문에 답하기 시작했다”고 말했다. 세포 재프로그래밍은 전문화된 일반 세포들을 다시 어떤 세포로도 변할 수 있는 iPS세포로 되돌리는 과정을 포함한다. 이런 iPS세포화는 2006년 일본 교토대의 야마나카 신야가 개발했다. 그는 쥐의 피부세포에서부터 iPS세포를 유도했는데 이런 세포는 체내 어떤 조직으로도 만들 수 있다.미 생명공학기업 에이지X 테러퓨틱(AgeX Therapeutics)의 지은 리 박사가 주도한 이번 연구에서는 114세 여성뿐만 아니라 건강한 43세 여성 참가자와 이른바 조로증으로 불리는 급속한 노화를 유발하는 질병이 있는 8세 어린이 환자의 세포도 재프로그래밍하는 데 성공했다. 또 이들 연구자는 일부 실험에서 염색체 끝부분을 열화로부터 보호하지만 시간이 지나 세포가 분열함에 따라 짧아지는 말단소립인 텔로미어를 재프로그래밍 과정으로 재설정할 수 있다는 것을 발견했다. 이는 사실상 114세에서 0세로 바뀌는 것을 의미하지만 모든 텔로미어를 재설정한 것은 아니었기에 앞으로 추가 연구가 필요할 것으로 보인다. 연구진은 초백세인의 세포를 iPS세포로 되돌림으로써 어떤 요인이 이들을 그렇게 오랫동안 건강하게 살게 하는지를 알아낼 수 있으리라 생각한다. 끝으로 연구진은 “이런 데이터는 텔로미어 길이를 복원해 재프로그래밍하는 데 극단적 나이가 절대적인 장벽은 아니라는 점을 보여준다”고 설명했다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 ‘생물화학·생물물리학연구학회지’(Biochemical and Biophysical Research Communications) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

차가운 합성물질이 아닌 실제 살아있는 세포를 이용해 만든 로봇이 세계 최초로 등장했다. 획기적인 결과물인 만큼 윤리적 논란도 예상된다. 사이언스데일리 등 과학전문매체의 13일 보도에 따르면 미국 버몬트대학과 터프츠대학 공동 연구진은 아프리카발톱개구리에게서 채취한 피부와 심장 세포 및 슈퍼컴퓨터를 이용해 초소형 ’로봇‘을 제작하는데 성공했다. 연구진은 개구리 배아로부터 심장세포와 피부세포를 조합하고, 슈퍼컴퓨터의 진화 알고리즘을 이용해 시뮬레이션 모델을 설계했다. 연구진이 심장과 피부세포를 이용한 이유는 스스로 수축과 이완을 하는 세포의 에너지와 움직임이 기계의 동력원 역할을 할 수 있기 때문이다. 이후 연구진은 해당 시뮬레이션 설계를 통해 총 네 개의 다리와 중앙에 비어있는 공간을 가진 세포 모델을 구현하는데 성공했다. 아프리카발톱개구리의 학명을 따 제노봇‘(xenobot)이라고 명명된 이 로봇은 직선 또는 작은 원을 그리며 이동할 수 있고, 몇 개 이상의 세포가 ’합동‘으로 움직이는 것도 가능하다. 이 모든 움직임은 컴퓨터 프로그래밍을 통해 제어가 가능하다. 세포인 만큼 손상될 경우 자가복구가 가능하며, 세포의 생명력에 따라 7일 정도가 지나면 세포가 죽는 과정과 동일한 과정으로 죽어 없어진다. 연구진은 크기가 1㎜ 남짓한 이 ’살아있는 로봇‘이 중앙의 비어있는 공간에 특정 약물을 싣고 몸 안으로 들어가 특정 위치에 정확하게 약물을 전달하거나, 동맥 내벽의 플라크를 제거하는 등 다양한 역할을 수행할 수 있을 것으로 기대했다. 연구진은 “그동안 DNA나 세포조직 일부가 기계 제작에 활용된 사례는 있었지만 순수하게 생물학적 세포만으로 로봇이 만들어진 것은 이번이 처음”이라면서 “다만 이 같은 성과는 윤리적인 문제에 직면할 수 있다. 살아있는 조직인 만큼 생명체로 봐야하는지, 기계로 봐야하는지에 대한 논란이 생길 수 있기 때문”이라고 설명했다. 이어 “이번 연구는 기계나 로봇이 합성물질로 만들어져야 한다는 고정관념에서 벗어난 결과”라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 국제학술지 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

힐튼호텔 그룹의 상속녀인 패리스 힐튼이 이번엔 스킨케어 분야에 진출한다. 지난 10여년간 세계 최고의 모델, 배우로 활동해온 힐튼은 미국 로스앤젤레스에 설립한 스킨케어 컴퍼니 ‘힐튼 라이프스타일(Hilton Lifestyle, LLC)’을 통해 국내 멀티채널네트워크 마케팅의 선두주자인 ㈜엠씨엔미디어(대표 임응순)와 손잡고 그녀의 첫 번째 풀 스킨케어 브랜드 ‘프로 D.N.A. (Pro D.N.A.)’를 선보인다. 프로 D.N.A. 스킨케어 라인은 지중해의 미세조류에서 찾은 특수한 DNA 복원 효소와 피부 보습력 향상에 탁월한 히알루론산을 복합하여 만든 힐튼 라이프스타일사의 독점성분인 GenoMatrix®가 다량 함유되어 있는 특징이 있다. 사람의 피부는 매일 10억개의 피부세포를 복제하는데 이때 손상된 세포를 복제하게 되면 주름을 생성하고 피부톤을 칙칙하게 하는 등 노화의 원인이 된다. GenoMatrix®는 이를 방지하기 위해 손상된 세포를 원상복구 하여 건강한 세포만을 복제하게 만들어 피부가 늙는 근본적인 원인을 개선해 준다. 패리스 힐튼은 “아주 어렸을 때부터 어머니가 피부 관리의 중요성에 대해 얘기해 주시곤 했다”며 “시중에 발매되고 있는 제품들중 나에게 최고로 적합한 제품을 찾는데 어려움을 느꼈던 경험을 바탕으로 직접 최고의 효과를 제공해 줄 수 있는 스킨케어 라인을 개발하기로 결심했다”고 밝혔다. 프로 D.N.A. 라인은 패리스 힐튼이 직접 개발 과정에 참여하였고 총 4가지(듀얼액션 클렌져, 리커버리 세럼, 리프트&펌 아이크림, 페이스&데콜타쥬 크림) 제품으로 구성되어있다. 또한 이와 함께 2017년 30여 개국에 출시하여 3주 만에 완판을 기록한 그녀의 첫 번째 스킨케어 제품인 ‘유니콘 미스트’를 전 세계에서 한국에만 독점으로 재공개 한다. 패리스 힐튼의 Pro D.N.A.를 국내에 독점으로 공급하는 엠씨엔미디어의 임응순 대표는 “최고의 품질을 자랑하는 패리스 힐튼의 스킨케어 제품을 소개할 수 있어 대단히 기쁘고 국내 프리미엄 스킨케어 시장의 선두주자가 될 수 있도록 노력할 계획이다”라고 말했다. 패리스 힐튼이 자신 있게 선보이는 ProDNA + 유니콘미스트 라인은 NS홈쇼핑을 통하여 첫 선을 보이며 다음달 1일 19시 40분 방송에 직접 출연해 제품을 소개할 예정이다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

한국식품연구원 전통식품연구단은 옻나무에서 주로 발견되는 ‘설퓨레틴’이 자외선에 의한 피부 콜라겐 분해를 막아 주름을 억제한다는 사실을 새로 알아냈다고 3일 밝혔다. 피부가 자외선에 노출되면 피부 조직 내 교원섬유(피부의 모양을 유지해주는 콜라겐 조직) 분해효소가 활성화되면서 콜라겐이 분해돼 주름이 만들어진다. 연구팀은 인체유래 피부세포를 이용해 실험한 결과 설퓨레틴이 교원섬유 분해 효소는 물론 주름을 만들어 내는 또 다른 염증 관련 신호전달체계를 억제한다는 사실을 확인했다. 설퓨레틴은 아토피 피부염은 물론 관절염, 비만과 같은 만성질환을 억제하는 데도 도움이 된다고 알려져 왔던 물질이다. 연구팀은 설퓨레틴을 이용한 주름방지 화장품 같은 산업적 이용을 위한 후속연구를 진행할 계획이다. 이번 연구결과는 식품학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 펑셔널 푸드’ 최신호에 실렸다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

세포간 경쟁관계에서 피부 노화 나타나 나이 들면 COL17A1 단백질 점점 감소 이 때 ‘Y-27632’ ‘아포시닌’이 탄력 유지“얼마나 슬픈 일인가! 난 점차 늙고 끔찍하고 흉해지겠지. 내가 언제나 젊고 이 그림이 대신 나이를 먹을 수 있다면! 그것을 위해서라면 세상에 내가 바치지 못할게 뭐가 있을까. 내 영혼이라도 기꺼이 내어줄 것이야.” 아일랜드의 유미주의 작가 오스카 와일드가 쓴 장편소설 ‘도리언 그레이의 초상’은 자신의 초상화에 매료돼 영원한 젊음을 유지하고 그림이 대신 늙어가도록 영혼을 파는 주인공이 등장한다. 소설 속 주인공뿐만 아니라 ‘불로불사’(不老不死)를 꿈꾸며 불로초를 찾도록 한 진시황의 이야기도 유한한 삶을 사는 인간이 꿈꾸는 ‘불로장생’의 열망을 보여주는 대표적 사례이다. 과학기술과 의학의 급속한 발전으로 최근에는 ‘불로불사’까지는 아니더라도 건강하게 오래 살 수 있는 방법들이 속속 나오고 있다. 유전자 편집을 통해 노화세포가 스스로 제거되도록 하거나 3D 프린팅 기술을 이용해 노화된 신체조직을 교체한다든지 젊은 피를 수혈받는 등의 방법은 노화에 대응하기 위한 대표적인 연구결과물이다. 일본 도쿄대 의대 줄기세포생물학과, 의학·치의과학센터, 피부과학과, 프랑스 스트라스부르대 유전학 및 분자생물학과 공동연구팀은 생쥐를 이용해 피부 노화는 세포 간 경쟁관계에서 나타나는 현상이라는 사실을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 4일자에 발표했다.노화된 피부는 두께가 얇아지고 약해지면서 상처가 날 경우 치유되는 시간이 오래 걸린다. 이는 피부 각질세포나 멜라닌 세포처럼 피부 탄력을 유지하는 세포들의 숫자가 현저하게 줄어들기 때문이다. 또 탄력 있는 젊은 피부는 피부 내 정상 줄기세포들이 손상되거나 늙은 줄기세포를 밀어내는 일종의 ‘경쟁’을 통해 유지되는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 이런 세포 간 경쟁이 피부 노화를 어떻게 유발시키는지에 대한 명확한 작동 메커니즘은 아직 밝혀지지 않은 상태였다. 이에 연구팀은 생후 7주 된 어린 생쥐부터 30개월 된 늙은 생쥐까지를 대상으로 생쥐 꼬리 피부의 노화를 정밀 분석했다. 생쥐 꼬리는 사람의 피부세포와 비슷한 구조와 형태를 갖고 있는 것으로 알려져 있다. 분석 결과 ‘COL17A1’이라는 특정 콜라겐 단백질이 피부 세포들의 경쟁을 촉진시킨다는 사실을 밝혀냈다. 젊을 때는 피부 내에 COL17A1 농도가 높아 세포 경쟁을 촉발시켜 손상되거나 문제 있는 세포들을 제거함으로써 탄력 있는 피부를 유지하는 것이다. 그렇지만 나이가 들면 자외선이나 각종 유해환경에 노출되는 시간이 축적돼 피부 내 COL17A1 단백질이 점점 줄어든다는 사실을 확인했다. 나이가 들면서 세포 경쟁이 줄면서 손상되거나 문제 있는 세포를 제거하지 못해 피부 노화 현상이 나타난다는 설명이다. 연구팀은 ‘Y-27632’와 ‘아포시닌’이라는 물질이 COL17A1 단백질 감소를 막아 생쥐의 상처 치유를 촉진시키고 피부의 탄력을 유지시킨다는 사실도 밝혀냈다. 노화 연구자들은 이번 연구결과를 반기면서도 “이번 연구를 포함해 지금까지 나온 대부분의 노화 연구들은 노화의 속도를 늦추거나 막으면 노화 관련 질병도 사라질 것이라는 전제에서 진행되고 있는데 이는 나이와 관련된 또 다른 생물학적 조건들을 고려하지 않고 있다는 것이 가장 큰 맹점”이라며 “진정한 노화 연구가 되기 위해서는 고령화로 인해 복합적으로 나타날 수 있는 질환의 가능성과 그에 대한 예방, 건강수명 연장에 따른 사회적, 제도적 대응까지 함께 이뤄져야 한다”고 지적했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

자폐 스펙트럼 장애(자폐증)가 발생하는 원천적인 단서가 미국 연구팀에 의해 밝혀졌다. 미국 솔크 연구소(Salk Institute)의 러스티 게이지 교수 연구팀이 자폐증 환자는 애초에 뇌 신경세포(neuron)가 만들어지는 과정부터 정상인과 다르다는 연구 결과를 발표했다고 메디컬 익스프레스가 7일 보도했다. 연구팀은 자폐증 환자 8명과 정상인 5명으로부터 채취한 피부세포를 배아줄기세포와 같은 기능을 지닌 유도만능 줄기세포(iPS:induced pluripotent stem cell)로 되돌린 뒤 다시 신경세포로 분화시키면서 그 과정을 비교 관찰했다. 그 결과 자폐증 환자는 정상인보다 신경세포가 더 빠르게 만들어지는 과정이 관찰됐다. 줄기세포 단계에서 신경세포 단계로 분화하는 유전자 프로그램을 추적한 과정에서도 자폐증 환자의 줄기세포는 정상인의 줄기세포보다 유전자 프로그램이 진행되는 속도가 빠른 것으로 나타났다. 자폐증 환자의 신경세포는 성장 속도도 정상인의 신경세포보다 빠르고 신경세포의 가지(branch)들도 더 복잡했다. 이러한 차이는 지금까지 자폐증과 연관이 있는 것으로 밝혀진 유전자들 대부분에서 관찰됐다. 뇌 발달의 초기 단계에서 발생한 비정상이 자폐증으로 이어지는 것으로 과학자들은 생각하고 있다.이 연구 결과가 자폐증 발생 과정에서 나타나는 공통적인 병리학적 특징을 찾아내는 데 도움이 될 것으로 연구팀은 기대하고 있다. 연구팀은 다음 단계 연구로 자폐증 환자의 줄기세포로 뇌 오가노이드(organoid)를 만들어 여러 종류의 뇌세폰 간 상호 작용을 관찰할 계획이다. 오가노이드란 인체 장기와 유사한 구조, 세포 구성, 기능을 지닌 3차원적 세포 덩어리를 말한다. 이번 연구 결과는 영국의 신경과학 전문지 ‘네이처 뉴로사이언스’(Nature Neuroscience) 최신호에 실렸다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

맥도날드, KFC 등 패스트푸드점에서 판매하는 프렌치프라이(감자튀김)에 탈모 치료효과가 있다는 연구결과가 나왔다. 일본 요코하마주립대학의 준지 후쿠다 교수 연구진은 탈모인 쥐를 대상으로 화학물질인 디메틸폴리실록산 배양액을 주입한 뒤 변화를 관찰했다. 연구진이 사용한 디메틸폴리실록산은 프렌치프라이를 만들 때 기포 방지를 위해 사용하는 소포제다. 인체에는 무해하다고 알려져 있지만 가슴 보형물에 사용되는 실리콘 수지와 같은 성분이라는 점에서 꾸준히 논란이 된 화학첨가물이다. 연구진은 주의 피부세포와 디메틸폴리실록산을 혼합해 배양한 뒤, 이 혼합물이 피부 세포의 모낭(털이 발육하는 주머니)의 수에 어떤 영향을 미치는지 관찰했다. 그 결과 디메틸폴리실록산을 기초로 한 배양 수조에서 일종의 ‘모낭 싹’이 동시에 5000개까지 ‘대량 생산’되는 것을 확인했다. 그리고 이 모낭 싹을 탈모인 쥐에게 이식한 결과, 모낭으로부터 새로운 모발이 자라난 것을 확인했다. 흥미로운 것은 모낭 싹을 대량으로 만드는데 큰 역할을 한 디메틸폴리실록산이 맥도날드와 도미노피자, 피자헛, KFC 등 패스트푸드점에서 사용되는 ‘시크릿 재료’라는 사실이다. 일반적으로 감자튀김이나 피자와 같은 기름진 성분은 모낭과 모근의 건강을 해쳐 탈모를 유발하거나 탈모 증상을 더욱 심해지게 하는 것으로 알려져 있지만, 이번 연구는 패스트푸드 혹은 정크푸드에 포함된 특정 성분이 발모에 도움이 될 수도 있다는 사실을 입증했다. 게다가 해당 물질이 실리콘 계열의 물질로 건강에 부정적인 영향을 미친다고 알려져 있다는 점에서, 더욱 관심이 쏠렸다. 연구를 이끈 후쿠다 교수는 “이번 실험 결과는 매우 고무적”이라면서 “우리는 이 실험을 통해 남성들에게서 전형적으로 나타나는 탈모의 치료제를 찾을 수 있을 것이라고 희망한다”고 말했다. 현재 탈모치료에 활용되는 대표적인 방법 중 하나는 머리 뒷부분(후두부)의 모낭을 탈모 부위로 이식해 다시 모발이 자라게 하는 것인데, 후두부에도 모발이 부족한 사람은 이 치료 방법을 선택하는 것이 어렵다. 이런 탈모 환자들에게는 모낭 생산이 보다 근본적인 탈모 치료법이 될 수 있으며, 연구진은 탈모를 정복할 수 있는 날이 머지않았다고 기대했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘바이오머터리얼즈’(Biomaterials) 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

우리 뇌는 캄캄한 두개골 안에 갇혀 있지만 시시각각 외부환경을 파악하고 그에 적절한 반응과 전략을 명령하며 생명을 유지하는 사령탑 역할을 하고 있다. 이것은 오감(五感)이 있기 때문에 가능하다. 우리 몸의 감각기관인 눈, 귀, 코, 혀, 피부는 뇌가 외부 세상과 소통하는 창문과 같다. 이 가운데 피부는 어떻게 촉감을 감지하는 것일까. 피부에는 촉각 정보를 인지하는 네 가지 수용기가 있다. ‘메르켈 원반’은 가벼운 터치 등에 반응하며 적응이 느리다. ‘마이스너소체’는 느린 진동이나 미세한 감촉에 반응하는데 주로 털이 없는 손가락 말단이나 눈꺼풀에 존재한다. ‘루피니 말단’은 피부가 당겨지는 것을 감지하고, ‘파치니 소체’는 꾹 누르는 압력과 빠른 진동을 감지한다. 이런 다양한 촉감은 고속도로와 같은 척수를 통해 전달되고 감각 신호의 관문인 시상을 통과한 뒤 대뇌피질로 간다. 최근 표피 속 메르켈 세포가 외부 자극에 반응해 감각 뉴런에 신호를 전달한다는 사실이 밝혀져 촉감 발생 기전의 전통적인 개념이 변화하고 있다. 더 나아가 전체 표피 세포의 3~6%인 메르켈 세포 외에 표피의 94~97%를 이루고 있는 ‘각질형성세포’가 촉감 전달에 어떤 역할을 하지 않을까 의문을 갖는 연구자들이 생겨났다. 이와 관련해 체릴 스터키 위스콘신대 밀워키 캠퍼스 교수팀은 지난달 흥미로운 연구 결과를 발표했다. 그는 전신을 덮고 있는 피부세포 자체도 어떤 역할을 할 것이라는 가설을 세우고 정교한 실험을 계획했다. 먼저 광유전학을 이용해 각질형성세포의 활성을 억제하자 놀랍게도 실험동물의 촉각 반응이 감소했다. 연구팀은 각질형성세포가 분비하는 ‘ATP’라는 물질이 감각 반응을 유발한다고 밝혔다. ATP가 신경세포 외벽에 있는 ‘P2X4’라는 단백질 수용체에 달라붙어 신경신호를 유발한다는 사실까지 규명했다. 단순히 외부 환경으로부터 방어하는 장벽 역할만 하는 줄 알았던 각질형성세포가 촉감 생성의 주역임이 밝혀진 것이다. 통증이나 가려움증 같은 증상을 국소적인 치료로 개선할 수 있는 방법을 열어준 것이다. 촉각이 뇌와 상호작용하는 범위는 상당히 넓다. 데이비드 린든 미국 존스홉킨스대 교수는 그의 저서 ‘터치: 손, 마음, 정신의 과학’에서 촉각과 관련한 유전자, 세포, 신경회로가 인간 고유의 경험을 창조해낸다고 했다. 그는 다음과 같은 촉각의 특징과 의미를 설명했다. 촉각을 처리하는 경로는 첫째 접촉 정보를 전달하는 감각 경로다. 진동, 압력, 위치, 섬세한 결 등을 전달하는 것이다. 두 번째는 사회적, 감정적 정보를 처리하는 경로다. 이를 통해 감정적 의미를 해석해 사회적 유대감, 쾌락, 통증과 연관된 부위를 활성화시킨다. 촉각의 독특한 측면은 감정적 맥락이 촉각 경험 자체를 바꾸기도 한다는 점이다. 누군가 어깨에 손을 올리면 상대가 친한 친구인지, 연인인지, 싫어하는 사람인지에 따라 느낌이 다르다는 것을 쉽게 알 수 있다. 우리는 어떤 사실이나 경험을 현실감 있게 느꼈을 때 ‘피부에 와닿는다’는 표현을 쓴다. 보고 듣는 것보다 우리 피부에 와닿을 때 비로소 진짜로 느끼게 된다. 촉각은 우리 신체와 외부 세상이 만나는 방법 중 가장 큰 인터페이스다. 오감 중에 중요하지 않은 것이 하나도 없지만 우리 뇌가 가장 현장감 있는 판단을 할 때 촉각이 빠져서는 안 되는 이유가 여기에 있다. 깜깜한 두개골 속 뇌가 현장에서 송신하는 촉각을 민감하게 느낄 때 개인도 사회도 현명한 판단을 할 수 있으리라 믿는다.

중국 연구진이 세계 최초로 원숭이 자신의 체세포를 이용해 복제 원숭이를 만들어 내는 데 성공했다.중국과학원(CAS) 신경과학연구소 연구팀은 긴꼬리원숭이과에 속하는 마카크원숭이를 복제해 동일한 유전자를 가진 두 마리 새끼를 탄생시키는 데 성공했다고 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 25일자에 발표했다. 이번에 활용된 ‘체세포핵치환’(SCNT) 기술은 22년 전인 1996년 영국 연구진이 복제양 돌리를 만들 때 썼던 것과 똑같은 것으로 영장류에 활용된 것은 처음이다. SCNT는 난자에서 핵을 제거하고 다른 체세포에서 분리한 핵을 넣어 복제 수정란을 만든 뒤 대리모에게 착상시켜 복제동물을 태어나게 하는 기술이다. 연구팀은 유산된 암컷 원숭이 태아에서 피부세포를 채취했다. 동시에 다 자란 암컷 원숭이에게서 난자를 채취해 DNA가 들어 있는 세포핵을 제거한 뒤 피부세포와 결합시키고 mRNA라는 유전물질을 넣어 줬다. 연구팀은 109개의 복제 수정란을 만들어 79개를 대리모 21마리에게 이식시킨 결과 6마리가 임신에 성공했다. 그중에서 최종적으로 태어난 것이 ‘중중’(中中·왼쪽)과 ‘화화’(華華·오른쪽)라고 이름 붙여진 복제 원숭이다. 원숭이의 이름은 중국을 뜻하는 중화(中華)에서 한 글자씩 딴 것이다. 또 연구팀은 이 두 마리의 복제 원숭이들 유전자를 분석한 결과 처음 피부세포와 완전히 일치한다는 사실을 확인했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

표피층, 진피층, 피하지방층으로 이뤄진 피부에는 수십종의 세포가 존재한다. 이런 복잡한 구조 때문에 많은 연구자들이 동물이나 사람의 피부와 똑같은 피부조직을 만들려는 시도를 했지만 대부분 실패했다. 그런데 한국인 과학자가 포함된 미국 연구팀이 털이 자라는 모낭까지 갖춘 피부세포를 만드는 데 성공해 주목받고 있다.미국 인디애나대 의대, 스탠퍼드대 의대 공동연구팀은 생쥐의 줄기세포를 채취해 실험용 접시에서 피부 모낭세포를 만드는 데 성공했으며, 이 내용을 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 지난 2일자(현지시간)에 발표했다고 7일 밝혔다. 특히 이번 연구에는 인디애나 의대 이비인후과 연구실에서 박사후과정 연구원으로 있는 한국인 과학자 이지윤 박사가 제1저자로 참여했다. 연구팀은 앞서 연구했던 줄기세포를 이용해 내이(內耳)세포를 재생하는 기술을 활용해 배양하기 어렵다는 모낭세포를 만드는 데 성공했다. 연구팀은 생쥐의 내이에서 채취한 줄기세포를 실험용 접시에서 배양해 ‘피부 오가노이드’를 만들었다. 오가노이드는 일종의 실험용 미니 장기이다. 연구팀은 태아가 자라는 것과 똑같은 환경을 만들어 실험용 접시에 담긴 생쥐의 내이세포를 배양했다. 배양을 시작한 지 8일이 지난 후부터는 피부 유기질세포라는 둥근 모양의 세포가 만들어지는 것이 관찰됐고 20일이 지나면서부터 피부 모낭세포가 형성돼 실제로 털이 자라는 것이 관찰됐다. 이 박사는 “이번 연구는 전체 피부 구조를 구현하는 데 중요한 청사진이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

겨울에서 봄으로 넘어갈 때나 가을에서 겨울로 넘어가는 환절기에는 몸에 이상을 호소하는 사람들이 많습니다.여느 때보다 병원을 찾는 이들도 많다고 합니다. 계절이 바뀌면서 체내 호르몬 분비의 변화 뿐만 아니라 흔히 생체리듬이라고 하는 생체시계의 변화 때문이기도 합니다. 이런 생체시계의 변화로 인한 후유증은 긴 휴가를 보내고 일상으로 복귀할 때도 마찬가지로 나타난다. 이 때문에 지난달 초 긴 추석 연휴 끝에 연휴 후유증으로 출근과 등교를 어려워 하는 사람들이 많이 눈에 띄기도 했다. 실제로 사람들은 태어날 때부터 누가 가르쳐 주지 않아도 날이 밝으면 잠에서 깨고 어두워지면 잠자리에 듭니다. 또 일정시간이 되면 배가 고파지는 것도 생체시계의 일종인 소위 ‘배꼽시계’가 작동해 소화효소를 배출하기 때문입니다. 사람을 비롯한 생명체들은 지구 자전으로 낮과 밤이 주기적으로 변하는 것에 맞춰 24~25시간을 주기로 일정하게 움직이는 신체리듬을 갖고 있습니다. 이 신체리듬을 ‘생체시계’(biological clock)나 ‘일주기 리듬’(Circadian Rhythm)이라고 부르는데 약 25억년 전 지구에 나타난 시아노박테리아도 24시간 주기의 생체시계를 갖고 있었다고 합니다. 지난달 2일 올해 첫 노벨상 수상자 발표인 노벨생리의학상은 초파리를 이용해 일주기 리듬을 제어하는 유전자를 분리하고 생체 시계의 작동 메커니즘을 밝혀낸 제프리 홀 미국 메인대 교수, 마이클 로스바시 브랜다이스대 교수, 마이클 영 록펠러대 교수에게 돌아갔습니다. 과학계에서 이들의 발견은 기존 생체시계에 대한 개념을 완전히 바꾼 일종의 ‘패러다임 쉬프트’로 받아들여졌습니다. 이들은 생체시계 작동에 필수적인 ‘피리어드’ 유전자를 활성화시키는데 필요한 단백질을 발견하고 빛이 생체시계와 일치하도록 만드는데 필요한 단백질들까지 발견했기 때문입니다. 피리어드 유전자가 만들어 내는 단백질 농도가 24시간 주기로 놀랄만큼 정확하게 변화함으로써 인간의 행동, 호르몬의 혈중농도, 수면, 체온, 대사 등 필수기능을 조절한다는 것입니다. 외부환경과 체내 생체시계가 일시적으로 차이를 보일 때는 시차부적응 현상 같은 단기적 증상이 나타나지만 계속 문제가 될 경우 면역계의 균형이 무너져 각종 알레르기나 자가면역질환 같은 난치성 만성질환에 시달릴 수 있게 된다고 합니다. 생체시계 교란으로 인해 면역체계가 완전히 무너질 경우 만성염증은 물론 심할 경우 패혈증으로 이어져 사망에 이르는 경우도 있다고 하네요. 그런데 의학 분야 국제학술지 ‘사이언스 중개의학’ 8일자(현지시간)에는 영국 분자생물학연구소, 케임브리지대 의대 애든브룩스 병원, 맨체스터대 부속 사우스맨체스터 아너러리 대학병원 공동연구진이 수행한 생체시계와 관련한 재미있는 연구결과가 또 하나 실렸습니다.그동안 생물학자와 신경과학자들은 생체시계가 시각 신호를 전달받고 처리하는 시신경교차상핵이라는 시상하부의 영역에만 있다고 생각해 왔습니다. 그런데 신체 다른 각 부위의 세포에도 생체시계 조절기가 있다는 것이 밝혀졌다고 합니다. 연구팀은 상처 치유에 필수적인 섬유아세포라는 피부세포를 연구했는데 이 세포들도 생체시계를 갖고 자기조절력을 발휘한다는 것을 밝혀냈습니다. 연구팀은 섬유아세포를 성장시킨 피부세포를 실험접시에 놓고 8시간 간격으로 상처를 낸 다음 치유되는 과정을 살펴봤습니다. 생체시계 작동 시간이 다른 때를 잡아 상처를 내고 치료 속도와 과정을 살핀 것입니다. 그 결과 낮에 입은 상처가 밤에 난 상처보다 빨리 치유된다는 사실을 알게 된 것이지요. 실험접시의 실험에서 벗어나 실제 생쥐에게 서로 다른 생체시계 시간에 상처를 내고 치유과정을 살펴본 결과도 마찬가지였다고 합니다. 상처 치유를 위한 단백질이 낮시간에 더 활발히 작동한다는 것입니다. 상처치유 단백질도 밤 시간에는 잠이 든다는 얘기로 볼 수 있습니다. 연구진은 국제화상상해 데이터베이스를 조사한 결과 야간 화상환자가 낮 화상환자보다 치유기간이 평균 11일 이상 더 오래걸린다는 사실도 확인했습니다. 존 오닐 분자생물학연구소 박사는 “이번 연구를 통해 상처 발생시간이 치유속도에도 관여한다는 사실을 알게 됐다”며 “추가적이고 좀 더 명확히 통제된 임상시험을 해봐야겠지만 이 연구결과 대로라면 개인의 일주기 리듬에 맞춰 수술을 하는 것이 회복기간도 줄이고 회복속도를 높일 수 있음을 알 수 있다”고 말했습니다. 이 연구를 보고 갑자기 궁금증이 생기네요. 타인에게 입은 마음의 상처도 밤에 받은 것보다 낮에 받은 것이 더 빨리 잊혀지고 치유될까요. edmondy@seoul.co.kr