인공지능을 활용한 한 신약개발이 추진된다. 울산과학기술원(UNIST)과 대웅제약은 16일 UNIST 본관 대회의실에서 ‘산학협력에 관한 협약’을 체결했다. 협약에 따라 UNIST와 대웅제약은 기존 신약 개발 체계에 빅데이터와 인공지능 기술을 접목하는 연구에 협력하기로 했다. 신약 개발에는 질병에 맞는 후보 물질을 찾고, 약효와 안전성을 검증하는 절차가 필요하다. 지금까지는 후보 물질을 일일이 찾고 분석하는 과정이 필요했다. 그러나 빅데이터와 인공지능 기술이 도입되면 신약 개발 관련 데이터들을 학습한 인공지능이 질병에 꼭 맞는 후보 물질을 찾을 수 있게 된다. 다만, 이를 위해서는 다양하고 방대한 데이터에서 지식과 통찰을 추출하는 ‘데이터 사이언스’ 기술이 필수적인데, 2016년 신설된 UNIST 경영공학부가 이 분야에서 성장 가능성을 인정받고 있다. 학부 소속 교수 8명 중 7명이 데이터 사이언스 전문가로 구성됐고, 연구와 교육 역시 관련 분야로 특화돼 있다. 대웅제약은 이런 잠재력을 높이 평가해 이번 협약을 추진했다. 앞으로 대웅제약은 신약 개발을 위한 데이터 가공과 신약 후보 물질의 실험 분석에, UNIST는 데이터 분석 알고리즘과 인공지능 기술을 개발에 각각 매진할 계획이다. 이정혜 UNIST 경영공학부 교수는 “최근 글로벌 제약사를 중심으로 신약 후보 물질을 발굴하거나 약효를 검증하는 데 빅데이터와 인공지능을 활용하는 기법이 확산되 고 “특히 의료, 약물, 유전체 등 각종 데이터를 학습한 인공지능은 신약 개발에 걸리는 시간을 획기적으로 단축할 것”이라고 기대했다. 전승호 대웅제약 대표는 “UNIST와 공동연구는 공익을 목적으로 하는 헬스케어 사업의 하나”이라며 “빅데이터를 활용한 신약 개발 분석 플랫폼 개발은 대웅제약의 신약 파이프라인 구축에 큰 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

생명은 어디에서 왔을까? 지구상에 있는 모든 세포가 수십억 년 전에 살았던 최초의 세포들로부터 유래했다는 사실을 생각해 보면 아득해진다. 생명이 태어나기 위해서는 반드시 그 이전의 생명이 필요하다. 그렇기에 생명이란 모든 유기체 사이의 희미한 연결고리를 암시하는 것 같기도 하다. 그런데 여기 그 연결고리 밖에서 생명체를 만들어 내고자 하는 과학자가 있다. 그는 이 생명에 ‘합성생명’이라는 이름을 붙였다. ‘인공생명의 탄생’의 저자인 크레이그 벤터의 이야기다.벤터는 합성생물학이라는 새로운 연구 분야에 큰 업적을 남긴 유전학자로, 민간의 인간 게놈 프로젝트를 주도한 것으로도 유명하다. 그는 이 책을 통해 그의 연구가 기반하고 있는 오래된 질문, 즉 “생명이란 무엇인가?”에 관한 과거 과학자들의 고찰로부터 시작해 자신이 이끌었던 합성생명체 연구의 성과와 함의, 미래 전망까지를 조명한다. 합성생명은 ‘온전히 합성된 암호문에 기반한 자기복제 생명’으로 정의된다. 즉, 컴퓨터로 소프트웨어를 만들듯이 DNA를 디자인해 생명체를 만들 수 있다는 이야기다. ‘인공생명의 탄생’에서 눈에 띄는 점은 합성생명을 만들어 내는 과정 자체에 관한 상세한 서술이다. 벤터의 연구팀은 2010년에 M.미코이데스라는 박테리아의 유전체를 모두 인공적으로 합성해 다른 종의 박테리아에 이식하는 실험에 성공하는데, 그 실험의 설계 과정과 시행착오들이 여러 장에 거쳐 서술된다. 때로는 단 하나의 문제를 풀기 위해 연구팀 전체가 몇 년을 매달린다. 벤터는 이렇게 만든 합성유전체의 DNA 서열에 리처드 파인먼의 말을 워터마크로 새겼다. ‘창조할 수 없다면 이해한 것이 아니다.’ 그동안 인류의 관념에서 생명이란 항상 그보다 더 일찍이 존재했던 조상으로부터 기원한 것이었다. 그러나 벤터가 만들어 낸 새로운 세포는 자연적 역사를 가지고 있지 않다. 인류는 진정한 의미에서 생명을 이해하기 위한 첫 관문을 통과한 것일까? 이제 벤터는 더 나아가 과감한 상상을 펼친다. 합성생명은 생물에 관한 인류의 지식을 놀라운 수준으로 증폭하고 새로운 형태의 작물들을 만들어 낼지도 모른다. 빛의 속도로 이동하는 생명의 정보를 상상할 수도 있다. 합성생물학의 파도가 과연 인류의 인식을 어디까지 넓혀 갈지, 지금 이 시점에서는 추측만 할 수 있을 뿐이다. 하지만 그 흐름을 조금이나마 이해한다면, 파도 타기는 더 재미있는 일이 될 것이다.

마이크로바이옴 및 임상정보, 개인 식생활습관, 유전정보 등의 빅데이터 분석을 통해 헬스케어의 핵심인 개인맞춤형 의료를 실현하기 위한 연구가 활발한 것으로 나타났다. 마이크로바이옴은 인체에 서식, 공생하는 미생물 군집의 유전체로 인체 내 대사물질과 상호작용을 통해 대사작용·면역체계·신경계·약물 반응성 등 다양한 인체의 생리작용에 영향을 미친다. 5일 특허청에 따르면 마이크로바이옴 관련 특허출원은 2000년부터 2017년까지 총 361건이 출원됐다. 연 평균 10여건이 출원되다 최근 5년(13-17년)간 출원이 증가하는 추세다. 출원 증가는 국내 출원인이 주도하고 있다. 전체 출원의 63%(226건)는 내국인, 외국인 출원은 37%(135건)다. 내국인은 기업(112건)과 대학 및 연구소(90건)가 83%를 차지한 반면 외국인은 기업 출원이 76%(109건)로 달했다. 다국적 제약사들이 마이크로바이옴 연구에 적극적으로 나선 결과로 분석된다. 반면 내국인은 대학 및 연구소 출원이 외국에 비해 상대적으로 많은데, 연구소를 중심으로 2011년부터 국제 인간 마이크로바이옴 컨소시엄에 참여하는 등 이 분야에 활발한 연구가 진행되고 있다. 질환별 기술은 장염과 같은 염증이 28%(101건)를 차지했고 면역질환(80건), 비만·당뇨와 같은 대사증후군(67건), 암(46건), 우울증과 같은 정신질환(11건) 등으로 다양했다. 특허청은 2024년 마이크로바이옴을 활용한 치료제 시장이 약 94억 달러, 진단분야는 2019년 상업화돼 2024년 시장규모가 5억 달러를 웃돌 것으로 전망된다고 덧붙였다. 대전 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

호랑이는 판테라 티그리스(Panthera tigris)라는 하나의 종이지만, 지역에 따라 구분되는 몇 개의 아종(subspecies)이 존재한다. 각 아종은 서식지에 따라 적응된 몸집과 표면의 줄무늬로 구분해왔지만, 분류하는 학자에 따라서 다소 차이가 존재했다. 중국 베이징 대학 연구팀은 호랑이를 대표할 수 있는 32마리의 호랑이 DNA 표본을 검사해 호랑이의 아종이 모두 9개로, 이 가운데 3개 아종은 멸종했고 현재 남은 아종은 모두 6종이라는 연구 결과를 저널 커런트 바이올로지(Current Biology) 최신판에 발표했다. 연구팀에 따르면 현재 생존한 호랑이의 아종은 벵갈, 아무르, 남중국, 수마트라, 인도차이나, 말레이시아의 6개다. 사라진 아종은 카스피안, 자바, 발리 호랑이로 아쉽게도 이들은 모두 20세기에 멸종됐다. 물론 살아남은 생존 종도 겨우 명맥만 이어가는 상태다. 남중국 호랑이의 경우 이미 야생종은 멸종했으며 전 세계 야생 호랑이의 개체 수는 4000마리 수준에 불과한 것으로 추정된다. 참고로 시베리아 호랑이라고도 부르는 아무르 호랑이(P. t. altaica)는 과거 우리나라에서 서식했던 호랑이 아종이다. 물론 남한 야생종은 멸종됐고 현재 생존한 야생종은 대부분 러시아 극동 지역에 있는 것으로 알려졌다. 이번에 진행된 전장 유전체 연구(Genomic-wide study)에서 흥미로운 사실은 외형과 서식지의 차이에도 불구하고 사실 호랑이 아종 간의 유전적 차이는 크지 않다는 것이다. 호랑이의 기원은 300만 년 전으로 거슬러 올라갈 수 있으나 현생 호랑이의 대부분은 11만 년 전 살았던 호랑이의 자손으로 나타났다. 이 시기 호랑이의 개체 수가 크게 감소했다는 증거다. 또 확인된 흥미로운 사실은 전체 유전자 차이는 크지 않아도 몸집 등 생존에 관련된 일부 유전자에는 상당한 차이가 있다는 것이다. 예를 들어 ADH7 유전자는 몸집 크기와 관련된 유전자인데, 수마트라 호랑이처럼 섬에서 사는 호랑이에서 크기를 줄이는 방향으로 변이를 일으켰다. 먹이가 제한된 섬에서 살아남기 위해서는 에너지 소비를 줄여야 하는데, 가장 손쉬운 방법이 몸집을 줄이는 것이기 때문이다. 호랑이는 다른 대형 고양잇과 맹수와 마찬가지로 아종이나 서식지와 관계없이 대부분 개체 수가 심각하게 줄어든 상태다. 인간의 남획과 호랑이가 살 수 있는 서식지의 파괴가 주된 원인이다. 다행히 현재 남은 야생 호랑이에 대해서는 적극적인 보호가 진행되면서 완전히 사라지는 운명은 피할 수 있을 것으로 보인다. 이미 사라진 아종은 어쩔 수 없지만, 남은 호랑이의 아종이 끝까지 보호될 수 있도록 지속적인 노력이 필요할 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

자산을 스마트 거래하는 것이 목적인데 암호화폐 없이 블록체인 언급은 난센스 땅문서 관리 적용…성공적 비즈 모델로 암환자 종합적 치료계획 짜는데 효과적“‘블록체인의 성공이 4차 산업혁명의 성공’이라는 말이 있지만 한국이 주도한 암호화 화폐 거품은 심각한 부작용도 낳고 있습니다. 암호화 화폐와 블록체인을 둘러싼 혼동 탓에 미래의 밝은 전망이 유보될 우려가 있습니다.”18일 서울미래컨퍼런스 첫 번째 세션 ‘블록체인: 일상을 바꾸는 진화’를 진행한 최양희 전 미래창조과학부 장관(서울대 교수)의 첫 일성이다. 블록체인은 세계적으로 4차 산업혁명을 이끄는 커다란 축으로 꼽혀왔다. 그럼에도 정부는 블록체인 산업을 육성한다고 목소리를 높이는 동시에 투기를 방조하지 않겠다며 규제와 정책으로 암호화 화폐를 꽁꽁 묶어 놓은 것이 현실이다. 이날 연사들은 이런 모순을 지적하면서 우리가 블록체인을 어떻게 이해해야 하는지를 설명하기 위해 블록체인이 적용된 구체적인 사례에 집중했다. 두 번째 연사인 박성준 동국대 블록체인연구센터장이 일반인이 블록체인을 이해하는 방법에 대해 쉬운 답을 제시했다. 그는 “블록체인은 일종의 컴퓨터라고 생각하면 된다”면서 “사람들이 컴퓨터나 스마트폰 하드웨어의 동작 방식이나 이론은 모르지만 편하게 사용하는 것처럼 블록체인도 사용법만 이해하면 쉽다”고 말했다. 그는 블록체인의 첫 번째 기능이 암호화 화폐 발행인데 정부는 이 둘을 분리해 규제를 적용하고 있다고 꼬집었다. 그는 “블록체인의 목적은 디지털 자산을 스마트 계약으로 거래하는 세상”이라면서 “암호화 화폐가 없으면 블록체인 경제 시장이 활성화될 수 없고, 암호화 화폐를 분리하면 블록체인의 목적이 없어진다”고 말했다. 다른 연사인 이은철 비트퓨리그룹 한국지사장과 이은솔 메디블록 공동대표는 블록체인을 기반으로 한 창업의 성공적인 모델을 제시했다. 비트퓨리그룹은 블록체인 기술로 여러가지 시스템을 만들어 각국 정부와 민간에 적용했다. 이 지사장은 “조지아와 우크라이나는 정부 땅문서 관리 체계에 가장 먼저 블록체인을 적용했다”고 말했다. 메디블록은 개인의 건강기록을 블록체인 플랫폼으로 관리해 개인 정보를 보호하고 조작을 막으면서도 병원 이전이나 보험 가입·보험금 수령 등 필요할 때 자유롭게 쓸 수 있는 체계를 만들고 있다. 개인의 건강·의료 정보는 아직까지 규제와 정보보호 윤리 때문에 특정 병원 문턱을 넘지 못하는 실정이다. 이 공동대표는 “블록체인이 의료 부문에 적용되면 암 환자의 유전체 상태, 생활습관 등 모든 의료·건강 정보를 종합해서 치료계획을 짤 수 있다”면서 “수술 뒤에도 이를 바탕으로 사후관리를 해 환자의 육체·정신 상태를 암 치료 전 수준으로 끌어올릴 수 있다”고 말했다. 김민석 기자 shiho@seoul.co.kr 김희리 기자 hitit@seoul.co.kr

현대 생물학의 세계적인 석학 리처드 도킨스가 쓴 ‘이기적 유전자’ 40주년 기념판(을유문화사)이 번역·출간됐다.1976년 첫 출간된 ‘이기적 유전자’는 “인간은 유전자의 꼭두각시”라고 선언하며 “유전자에 미리 프로그램된 대로 먹고 살고 사랑하면서 자신의 유전자를 후대에 전달하는 임무를 수행하는 존재”라는 파격적 주장으로 수많은 찬사와 논쟁을 낳았다. 25개 이상의 언어로 번역됐으며, 국내에서는 2000년 이후에만 40만부가량 팔렸다. 도킨스는 40주년 기념판 에필로그에서 자연선택은 다른 유전자와 함께 수가 불어나는(번성하는) 유전자를 선호한다며 책 제목처럼 ‘이기적’이라고 말한다. 그러나 그간의 논쟁을 의식한 듯 “유성생식이 생겨난 결과, 종은 서로 함께 지낼 수 있는 유전자들의 협력적 카르텔이 되었다”며 ‘협력적 유전자’나 ‘불멸의 유전자’도 책 제목으로 좋았을 것이라는 고백도 털어놓는다. 그는 또 “개체군의 역사를 정량적으로 유추하는 데는 한 개체의 유전체로도 충분하다”며 “유전자로 이기성과 이타성의 진화는 물론 오래된 과거도 밝혀낼 수 있다”고 단언한다. 그는 이 같은 연구가 미래에 더 활발하게 일어나 “그 결과가 50주년 기념판 후기에 화려한 색을 더할 것”이라고 예측한다. 이슬기 기자 seulgi@seoul.co.kr

매년 150억원 재단사업비로 생명과학 분야 신진과학자 연구비 지원프로젝트 20년 기념해 한국 과학자 100명 연구과제 지원 예정서경배과학재단(이사장 서경배)은 생명과학 분야 기초연구에서 새로운 연구 활동을 개척하는 창의적이고 열정적인 한국인 신진과학자 다섯명을 최종 선정해 지난 13일 서울 용산구 아모레퍼시픽 본사에서 ‘2018년 서경배과학재단 신진과학자 증서 수여식’을 진행했다. 2016년 ㈜아모레퍼시픽그룹 서경배 회장이 기부한 3000억원을 출연해 세운 공익재단인 서경배과학재단은 ‘혁신적 과학자의 위대한 발견을 지원하여 인류에 공헌한다’라는 비전을 가지고 있다. 지난해부터 2021년까지 매년 신진과학자 다섯명을 선발해 총 25명에게 연구비를 지원할 계획이다. 재단 사업비를 매년 150억원으로 책정했다. 더불어 신진과학자 선발 프로젝트 개시 20년이 경과하는 2036년에는 100명의 한국인 과학자들이 서경배과학재단의 연구비를 지원받게 된다. 올해는 재생 치료 연구, 분자암 생물학, 막단백질 구조생물학, 유전자 조절 기전, 암 유전체 구조 연구 등 다양한 분야에서 신규 연구자가 선정됐다. △김진홍 교수(서울대학교 생명과학과)는 근골격계 퇴행성 질환의 재생 기전에 획기적으로 새롭게 접근하려는 시도(“The origin of regeneration signal from damaged connective tissue that specifies endogenous stem cell differentiation”)로, 고령화 사회에서 주목받는 재생 치료 분야에 기여할 것이라고 평가받았다. △박현우(연세대학교 생화학과) 교수는 세포 배양 시 부착되거나 부유하는 특성이 바뀌는 기전을 파악해 이를 암 전이의 치료에 활용하는 연구 과제(“The Biology of Epithelial-Hematopoietic Conversion”)를 제안했다. 해당 연구는 세계적으로도 혁신적이면서 독보적인 분야를 열정적으로 개척한 점에서 높은 점수를 얻었다. △우재성(고려대학교 생명과학부) 교수는 간극연결 채널의 구조를 밝혀 세포 간 커뮤니케이션의 메커니즘을 이해하려는 연구(“Molecular structures and mechanisms of Cx43 and Cx36 gap junction channels”)를 제출했다. 생물학의 난제를 획기적으로 해결해낼 혁신적인 주제를 제안했다는 평을 얻었다. △정인경(카이스트 생명과학과) 교수는 삼차원 게놈 구조 변화의 원리를 규명하고 이를 통해 유전자의 발현 조절 기전을 밝히는 선도적인 연구(“Unraveling a principle of 3D chromatin dynamics in gene regulation”)를 제안했다. △주영석(카이스트 의과학대학원) 교수의 주제(“Origins and functional consequences of complex genomic rearrangements in cancer cells”)로, 암세포에서 유전체의 구조 변이가 암 유전체 발현에 미치는 영향을 밝히기 위한 선도적이고 혁신적인 연구를 제안했다. 서경배과학재단은 지난 1~4월 연구과제를 공모해 총 92개 연구과제를 접수했다. 국내외 석학으로 구성된 심사위원단의 1차 서류 심사(5~6월)를 벌이고, 2차 패널 토론(7월)과 발표 및 토론 심사(9월)를 거쳐 이들 신규과학자를 선발했다. 선발된 과학자들에게는 5년간 매년 3억~5억원 규모로, 총 125억원을 지급할 방침이다. 정진하 심사위원장은 “2018년 서경배과학재단 연구 지원 사업 심사를 통해 많은 연구자들이 점점 더 혁신적이고 모험적이며, 장기적인 연구를 생각하고 있다는 사실을 확인할 수 있었다”면서 “이번에 선정된 창의적이고 열정적인 신진과학자분들이 앞으로 재단의 지원을 통해 각자의 분야에서 세계적인 생명과학자로 성장할 것으로 기대한다”는 심사 소회를 전했다. 서경배 이사장은 “눈에 보이는 하늘 밖에도 무궁무진한 하늘이 있다는 ‘천외유천(天外有天)’을 향한 믿음에서 시작된 서경배과학재단은, 인류를 향한 위대한 발자취를 내딛는 과학자의 탄생을 염원한다는 준엄한 미션을 품고 있다”며 “인류의 삶의 질을 높이는 데 중요한 토대가 되어줄 생명과학 기술 발전을 위해, 앞으로도 석과불식(碩果不食)’의 마음으로 다음 세대와 인류를 위한 새로운 씨앗이 되어주실 신진과학자분들의 연구 활동을 전폭적으로 지원하겠다”는 뜻을 밝혔다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

접고 펼 수 있거나 휘어지는 스마트폰을 만들 수 있는 기술을 세계 최초로 개발한 안종현(46) 연세대 교수 등 6명이 국내 학술계 최고 권위의 대한민국학술원상을 받는다. 대한민국학술원은 안 교수를 비롯해 독창적 연구업적을 세워 국내 학술연구 진흥에 이바지한 연구자 6명에게 대한민국학술원상을 수여한다고 16일 밝혔다. 대한민국학술원상은 1955년부터 현재까지 252명의 수상자를 배출한 국내 학술계에서 가장 오래된 상이다. 자연과학응용부문에서 수상한 안 교수는 2010년 세계 최초로 접히고 휘어지는 터치패드인 ‘플렉서블(유연한) 그래핀 터치 패널’을 세계 최초로 개발해 관련 논문을 ‘네이쳐 나노테크놀로지’에 발표했다. ‘꿈의 소재’로 불리는 그래핀은 흑연에서 떼어낸 전기 효율이 높은 물질로 반도체와 디스플레이, 태양전지 등에 쓰이며 2~3년 내에 상용화될 것으로 전망된다. 안 교수의 논문은 지난 7년간 인용지수가 5000번에 달하는 세계 최상위 논문 중 하나로 평가된다. 사회과학부문 수상자인 김병연(56) 서울대 교수는 그동안 단편적으로 연구된다는 지적을 받아 온 북한경제를 객관적이고 과학적으로 연구했다는 평가를 받았다. 김 교수의 대표 저서 ‘북한 경제 베일을 벗기다’는 직접 수집한 자료를 토대로 북한의 현 경제 상황을 실증적으로 분석했다. 이 저서는 영국 캠브리지대 출판부에서 영문으로 출간하기도 했다. 인문학부문에서는 인공지능 번역기의 기술로 쓰이는 ‘대규모 코퍼스 분석’의 연구기법을 독어학 분야에 도입한 이민행(59) 연세대 교수가, 자연과학기초부문에서는 20여년 동안 전 세계 수학자들이 풀지 못했던 ‘K3곡면의 사교 유한대칭군의 분류 문제’를 해결한 금종해(61) 고등과학원 교수와 식물체의 환경 스트레스 면역 연구를 내놓은 이상렬(61) 경상대 교수가 수상자로 선정됐다. 또 고추 유전체 염기서열을 완성한 최도일(53) 서울대 교수도 자연과학응용부문 수상자에 이름을 올렸다. 시상식은 17일 서울 서초구 대한민국학술원에서 개최되며 김상곤 사회부총리 겸 교육부 장관이 시상한다. 박재홍 기자 maeno@seoul.co.kr

제3세대 유전자 가위 기술 ‘크리스퍼-캐스9’. 최첨단 생물학 기술인 유전자가위 기술에 대해 미국과 한국에서 동시에 주목받고 있다. 미국에서는 동부와 서부의 명문대라고 할 수 있는 캘리포니아 버클리대(UC버클리)와 하버드대와 MIT 공동 설립한 브로드연구소 사이에서 크리스퍼 유전자가위 기술의 특허권을 둘러싼 세기의 재판이 지난 10일 일단락 됐다. 한국에서는 크리스퍼 유전자가위 대표연구자인 김진수 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단장의 특허권 빼돌리기 논란이 때문이다. 10일(현지시간) 미국 연방항소법원은 크리스퍼-캐스9 유전자 가위의 특허권을 둘러싼 UC버클리와 브로드연구소간 분쟁에서 브로드연구소의 손을 들어줬다. 지난해 2월 미국 특허청의 1심 판결에서 패배한 UC버클리가 한 판 뒤집기를 시도했지만 역부족이었다. 이번 항소심 판결에 대해 크리스퍼 유전자 가위를 개발한 제니퍼 다우나드 교수가 포함된 UC버클리가 연방대법원에 상고할 수 있지만 미국 법조계에서도 대법원이 상고신청을 받아들일지에 대해서는 의문을 표하고 있다. 항소심을 맡은 킴벌리 무어 판사는 판결문을 통해 “브로드연구소는 상당한 증거로 뒷받침되는 사실들을 제시한 것으로 보이며 UC버클리의 주장은 설득력이 없다고 판단했다”고 밝혔다. 2012년 5월 UC버클리 제니퍼 다우나드 교수팀이 유전자가위를 이용해 바이러스DNA 특정부분을 편집하는데 성공한 뒤 낸 특허가 크리스퍼 유전자 가위기술을 이용한 최초 특허이다. 다우나드 교수팀은 DNA를 선택적으로 자를 수 있음을 보여주면서 크리스퍼-캐스9의 주요기능을 밝히는데 핵심적 역할을 했다는 평가를 받고 있다. 그런데 같은해 12월 MIT 펑 장 교수팀이 속한 브로드연구소에서 크리스퍼 유전자가위를 인간이나 쥐 같은 포유류에도 적용할 수 있다는 것을 입증하고 특허를 출원했다. 2014년 4월 브로드연구소는 일정 요건을 만족하는 출원에 대해서는 심사청구 순서에 상관 없이 다른 출원보다 먼저 심사할 수 있도록 한 우선심사제도를 이용해 크리스퍼 유전자가위 기술에 대한 미국 내 특허권을 취득했다. 이에 대해 UC버클리에서는 선발명주의 원칙에 따라 미국 특허청 심판위원회에 저촉심사를 신청했다.2017년 2월 미국 특허청은 “브로드연구소의 발명과 UC버클리의 발명은 완전히 다르기 때문에 브로드연구소의 특허는 유효하다”며 “특히 인간과 쥐 등 진핵세포에 활용가능성을 입증한 브로드연구소 특허권을 인정한 것이지 UC버클리가 낸 특허출원이 무효가 되는 것이 아니다”라고 판결했다. 이에 대해 UC버클리는 “우리의 특허권은 크리스퍼 유전자가위가 세포 종류에 상관없이 하나의 세포에서 사용되는 모든 과정을 담고 있다”며 항소했다. 이번 판결에 대해 미국 과학계에서는 유전자 가위 기술의 발전속도가 무척 빠르기 때문에 지금 당장은 양측에서 중요하겠지만 새로운 기술이 또 등장한다는 가정하에 미래에는 쓸모 없을 수 있다고 평가하고 있다. 미국 법조계에서도 “두 연구팀이 특허권을 놓고 이번처럼 사생결단하듯 싸운 것은 20세기 초 에디슨과 웨스팅하우스간 전구 전쟁 이후 처음아닌가 싶다”고 밝히기도 했다. 미국에서는 신기술 개발에 대한 치열한 경쟁이 벌어지고 있는 가운데 한국에서는 국회의 국정감사를 앞두고 김진수 단장의 특허권을 둘러싸고 ‘빼돌리기 논란’이 불거졌다. 김 단장이 국가 연구개발비로 개발한 기술을 자신이 창업한 바이오벤처기업 특허로 둔갑시켰다는 것이다. 서울 소재 한 대학 교수는 이 같은 논란과 관련해서 “유전자가위 기술이 최근 주목받고 있는 첨단기술이기 때문에 특히 관심을 끄는 것 같다”면서 “현재 수사가 진행 중인 사안이고 명확한 증거 없이 빼돌리기라고 비판한다면 어떤 연구자가 기술사업화나 직무발명에 관심을 갖겠나”라고 우려했다. 또 다른 교수도 “이번 사건으로 황우석 박사 논문조작 사건 때처럼 첨단기술에 대한 대중의 부정적 인식과 함께 연구자들의 활동이 위축되서는 안 될 것”이라고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

주름, 가려움을 막아주는 성분인 ‘엑토인’이 풍부한 원생생물이 국내 염전에서 처음으로 발견됐다. 피부를 보호하는 물질을 개발하는 등 산업적 활용가치가 높다. 환경부 국립생물자원관은 충남 태안지역 염전에 서식하는 편모충류 1종을 포함해 총 5종의 원생동물 신종을 발견했다고 9일 밝혔다. 원생동물은 광합성을 하지 않는 단세포 생물이다. 전 세계적으로 21만종이 분포하는 걸로 알려졌다. 이번에 태안에서 발견된 편모충류 신종은 ‘오렘 하이퍼살리나’다. 염전처럼 염도가 높은 환경에서는 원래 원생동물이 거의 살지 않는 것으로 알려졌다. 하지만 이번 발견을 통해 원생동물이 어떻게 염도가 높은 환경에서 살 수 있도록 진화해왔는지 알아볼 기회가 생겼다. 염도가 높은 환경에서 사는 원생동물엔 피부보호에 탁월한 성분인 엑토인이 풍부해 산업적 가치가 높다. 연구진은 유전체 분석기법 등을 활용해 해당 생물에서 엑토인 등 물질의 대량 생산체계 등을 구축하고 국내·외 특허도 신청할 계획이다. 서민환 국립생물자원관 생물자원연구부장은 “지금껏 연구가 활발히 이뤄지지 않은 원생동물을 앞으로도 지속적으로 발굴하겠다”며 “생물다양성 가치를 높이는 한편 생물 주권을 지키겠다”고 말했다. 세종 오경진 기자 oh3@seoul.co.kr

조로증 등 20여 종 유전성 질환 원인규명 단초국내 연구진이 유전체라고 불리는 DNA 염기서열 전체를 구성하는 3차원 구조에 대한 비밀을 풀어냈다. 순천향대 의생명연구원, 미국 카네기연구소 공동연구팀은 ‘라민’이라는 핵막 단백질이 유전체 3차원 구조를 변화시키는 데 관여해 유전자 발현을 조절한다는 사실을 규명했다고 17일 밝혀냈다. 이번 연구는 세포생물학 분야 국제학술지 ‘몰레큘러 셀’ 최신호에 실렸다. DNA는 생물의 형태와 특성을 결정하는 유전정보를 갖고 있는 핵심 물질이다. DNA는 이중나선 구조라는 독특한 형태로 단단히 꼬이고 접혀있다가 필요한 부분을 펴서 유전정보를 나타내고 전달한다. DNA 염기서열의 이상과 관계없이 이 3차원 구조에 문제가 생기면 유전정보 발현 상태가 달라지면서 다양한 유전질환을 유발시키는 것으로 알려져 있다. 하지만 DNA 3차원 구조를 조절하는 메커니즘이나 물질에 대한 규명은 잘 돼있지 않다. 연구팀은 대용량, 고해상도 유전체 분석기법을 활용해 세포의 핵을 둘러싸고 있는 핵막에 존재하는 라민이라는 물질이 DNA의 특정 부분이 팽창하거나 핵막에서 떨어져 나가는 것을 억제해 DNA 3차원 구조형성과 유지에 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 세포에 라민 단백질이 없는 경우 DNA 특정 부위의 3차원 구조가 변형되면서 비정상적으로 작동한다는 것도 확인했다. 라민이 없거나 돌연변이는 조로증, 근이영양증, 지방이영양증 같은 20여종의 유전성 질병으로 알려져 있는 만큼 이번 연구로 유전성 질환의 정확한 원인 확인은 물론 치료제 개발에 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 김영조 순천향대 의생명연구원 교수는 “이번 연구는 DNA 3차원 구조형성에서 핵막 단백질의 역할을 처음으로 증명한 것”이라며 “라민의 돌연변이가 없는 정상세포에서도 환경적 요인이나 노화 등으로 인해 라민이 변성되거나 없어지는 현상이 발견되는 만큼 노화로 인한 퇴행성 질환에서 라민과 유전체 3차원 구조의 역할을 밝혀낼 계획”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 유전체라고 불리는 DNA 염기서열 전체를 구성하는 3차원 구조에 대한 비밀을 풀어냈다. 순천향대 의생명연구원, 미국 카네기연구소 공동연구팀은 ‘라민’이라는 핵막 단백질이 유전체 3차원 구조를 변화시키는데 관여해 유전자 발현을 조절한다는 사실을 규명했다고 17일 밝혀냈다. 이번 연구는 세포생물학 분야 국제학술지 ‘몰레큘러 셀’ 최신호에 실렸다. DNA는 생물의 형태와 특성을 결정하는 유전정보를 갖고 있는 핵심 물질이다. DNA는 이중나선 구조라는 독특한 형태로 단단히 꼬이고 접혀있다가 필요한 부분을 펴서 유전정보를 나타내고 전달한다. DNA 염기서열의 이상과 관계없이 이 3차원 구조에 문제가 생기면 유전정보 발현 상태가 달라지면서 다양한 유전질환을 유발시키는 것으로 알려져 있음에도 불구하고 DNA 3차원 구조를 조절하는 메커니즘이나 물질에 대해서는 정확히 알려져 있지 않았다. 연구팀은 대용량, 고해상도 유전체 분석기법을 활용해 세포의 핵을 둘러싸고 있는 핵막에 존재하는 라민이라는 물질이 DNA의 특정 부분이 팽창하거나 핵막에서 떨어져 나가는 것을 억제해 DNA 3차원 구조형성과 유지에 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다.연구팀은 세포에 라민 단백질이 없는 경우 DNA 특정 부위의 3차원 구조가 변형되면서 비정상적으로 작동한다는 것도 확인했다. 라민이 없거나 돌연변이는 조로증, 근이영양증, 지방이영양증 같은 20여종의 유전성 질병으로 알려져 있는 만큼 이번 연구로 유전성 질환의 정확한 원인 규명은 물론 치료제 개발에 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 김영조 순천향대 의생명연구원 교수는 “이번 연구는 DNA 3차원 구조형성에서 핵막 단백질의 역할을 처음으로 증명한 것”이라며 “라민의 돌연변이가 없는 정상세포에서도 환경적 요인이나 노화 등으로 인해 라민이 변성되거나 없어지는 현상이 발견되는 만큼 노화로 인한 퇴행성 질환에서 라민과 유전체 3차원 구조의 역할을 밝혀낼 계획”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구상 모든 생명체의 삶과 죽음에는 DNA 유전정보를 담은 게놈(유전체)이 관여하고 있다. 사람은 32억쌍에 이르는 DNA 염기를 갖고 있는데 이 중 하나만 잘못돼도 희귀 유전병이나 암으로 고통을 받게 된다. 과학자들은 이 문제를 해결하기 위한 다양한 방법을 찾아왔지만 번번이 실패했다.그러던 중 최근 인간은 ‘유전자 가위’라는 강력한 도구를 손에 넣게 됐다. 유전자 가위는 DNA에서 문제를 일으키는 염기서열을 찾아 잘라내고 정상적인 유전자를 붙여 넣거나 특정 염기를 다른 염기로 교체하는 일종의 ‘유전자 편집 기술’이다. 현재 쓰이는 3세대 ‘크리스퍼’ 유전자 가위는 1, 2세대보다 만들기 쉽고 가격이 저렴해 많은 과학자들이 다양한 분야에서 활용하며 연구하고 있다. 유전자 가위를 이용한 ‘유전자 드라이브’로 페스트를 비롯해 각종 질병의 매개체가 되는 시궁쥐를 절멸시키는 연구가 진행되는가 하면 간에서 생성되는 콜레스테롤 양을 줄이도록 유전자를 편집해 심근경색을 예방하는 실험이 성공하기도 했다. 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UC샌디에이고) 생명과학부 연구팀은 크리스퍼 유전자 가위 기술을 이용해 인류에게 해가 되는 개체군을 절멸시킬 수 있는 유전자 드라이브 기술을 확보했다고 생물학 분야 학술데이터베이스 ‘바이오아카이브’(bioRxiv) 4일자에 발표했다. 유전자 드라이브는 특정 유전자가 세대를 거듭하면서 후손들에게 유전되도록 해 결국 해당 종(種) 전체 개체의 유전형질을 바꾸는 기술이다. DNA의 특정 부분을 크리스퍼 가위로 자른 뒤 원하는 기능의 유전자를 붙인 다음 해당 생물종의 유전체에 심으면 생식과 번식을 반복하면서 특정 유전자가 전체에 퍼지는 원리이다. 이 때문에 많은 연구자들은 질병을 옮기는 유해 곤충을 없애거나 질병을 매개하는 기능 자체를 없애버리는 데 활용하기 위한 연구들을 진행하고 있다. 이미 지카바이러스나 말라리아, 뇌염 등을 옮기는 모기를 멸종시킬 수 있는 유전자 드라이브 기술은 실험실 수준에서 확보한 상태다. UC샌디에이고 연구팀은 페스트나 각종 질병의 매개체인 시궁쥐, 집쥐 등 설치류를 제거할 수 있는 유전자 드라이브를 이번에 구축한 것이다. 일반적인 유전법칙으로는 유전자가 후손에게 전달되는 비율은 50%이지만 이번 기술은 암컷 생쥐의 변이된 유전자를 전달할 수 있는 비율이 73%에 이른다. 그렇지만 호주 캔버라 국립대 게탄 버지오 유전학 교수를 비롯한 또 다른 유전자 가위 연구자들은 “유전자 드라이브가 실험실에서는 완벽하게 작동하겠지만 야생에서는 생각만큼 효과를 못 볼 수 있다”며 “유전자 드라이브가 해당 지역의 설치류 전체에 확산되기 위해서는 많은 시간이 걸릴 것이고 그 정도의 시간이면 종의 저항성도 생겨나 더 걷잡을 수 없는 상황이 될 수도 있을 것”이라고 우려했다. 또 미국 펜실베이니아대 의대, 생명공학기업 프리시전 바이오사이언스 공동연구팀은 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 어른 마카크 원숭이의 간에서 ‘PCSK9’이라는 유전자를 편집하는 방식으로 ‘나쁜 콜레스테롤’로 알려진 LDL콜레스테롤 생산을 억제해 혈중 콜레스테롤 농도를 낮추는 데 성공했다고 생명공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’ 10일자에 발표했다. 연구팀은 인체에 무해한 아데노연관바이러스에 크리스퍼 유전자 가위를 탑재시켜 마카크 원숭이의 간으로 전달했다. 유전자 가위를 주입하고 4개월 뒤 6마리의 어른 원숭이 간에서 PCSK9 유전자가 기능을 하지 못하게 되면서 혈중 LDL콜레스테롤이 60% 이상 감소됐다고 연구팀은 보고했다. 연구팀은 PCSK9 유전자를 편집해 치료하는 방법이 동물실험을 통해 검증된 만큼 일부 문제점을 개선하면 PCSK9 차단제를 복용할 수 없는 심장질환 환자들에게도 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 제임스 윌슨 펜실베이니아대 유전자치료학 교수는 “이번 연구를 통해 유전자 가위 기술이 인간을 제외한 영장류에서도 효과적으로 작동한다는 사실을 확인하게 됐다”며 “원숭이의 몸에 별다른 문제 없이 콜레스테롤 생성을 억제할 수 있다는 것은 기술의 안정성을 증명하는 것”이라고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 천일염에서 새로운 미생물을 발견하는데 성공했다.한국식품연구원 부설 세계김치연구소 미생물기능성연구단 노성운 박사팀은 김치의 주 재료 중 하나인 천일염에서 열과 염분에 모두 잘 견디는 극한 미생물을 찾아냈다고 5일 밝혔다. 이번 연구는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호에 실렸다. 이번에 찾아낸 미생물은 고균의 일종으로 높은 온도와 고염(鹽) 상태에서도 생존과 증식이 가능하다고 연구팀은 밝혔다. 고균은 세균, 진핵생물과 생물의 3영역 중 하나로 핵이 없는 원생생물로 극한 환경에서도 살 수 있는 진화 초기단계 미생물이다. 일반적으로 극호염성 고균은 소금 농도가 20% 이상인 고염 환경에서 잘 자라는데 젓갈이나 김치 같은 비교적 소금 농도가 높은 발효식품 등에서도 많이 발견되는 이유이다. 특히 극호염성 고균은 극한 환경에서 생존, 증식한다는 성질 때문에 산업적 가치가 높지만 극한 환경에서 어떻게 살아남는지에 대한 메커니즘이 명확히 밝혀지지 않았다.연구팀은 차세대 염기서열 분석법을 이용한 유전체 분석으로 새로운 형태의 고균을 찾아냈다. 이번에 발견한 고균은 특히 열에 잘 견디는 호열성(好熱性)으로 기존의 고균은 35~45도에서 잘 자라지만 이번에 발견한 고균은 50~55도의 비교적 높은 온도에서도 생존이 가능하며 66도에서도 증식할 수 있다는 사실을 확인했다. 또 호염성 고균 중 세번째로 큰 유전체 크기를 가진다는 점과 다른 고균과 다른 특이 유전자를 보유하고 있다는 것도 밝혀냈다. 노성운 박사는 “고염, 고온이라는 극한 환경에서도 생존, 증식이 가능하기 때문에 다양한 바이오산업 분야 원료로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 이번 연구로 밝혀낸 유전체 정보는 극한 미생물의 특이 유전자 해독과 적응 메커니즘 분석에 대한 단서도 제공해줄 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 유전자 가위를 이용해 바이러스로 인해 생기는 질병의 근본원인을 찾아내는 방법을 개발했다.기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단 김진수 단장과 한국화학연구원 CEVI융합연구단 바이러스예방팀 김천생 박사 공동연구팀은 제3세대 유전자 가위 기술인 ‘크리스퍼 유전자 가위’를 이용해 바이러스 숙주인자를 찾는 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 분자생물학 분야 국제학술지 ‘게놈 리서치‘ 최신호에 실렸다. 이번 연구에 참여한 김진수 IBS 단장은 28일 발행된 세계적인 과학저널 ‘네이처’에서 ‘동아시아 스타과학자 10인’ 중 한 명으로 선정되기도 했다. 최근 기후변화와 교류 증가로 메르스, 지카 같은 신변종 바이러스 질환이 증가하는 추세다. 이들 바이러스 질환을 진단하고 치료하며 예방하기 위해서는 바이러스 증식에 관여하는 특정 유전자(숙주인자)를 빠르고 정확하게 찾아내야 한다. 문제는 유전자가 세포 내 DNA에만 3만 여개가 들어있으며 그 형태와 기능이 각각 다르다는 것이다. 이 수많은 유전자 중 숙주인자를 찾아내기 위해 기존에는 혼합 스크리닝 방법과 어레이 스크리닝법이라는 두 가지 방법 중 하나가 활용됐다. 혼합 스크리닝법은 세포를 한꺼번에 모아놓고 세포 내 각각 다른 유전자를 없앤 뒤 어떤 세포에서 바이러스가 죽는지를 살펴보고 숙주인자를 찾아내는 것이다. 어레이 스크리닝은 세포를 열과 행으로 배열해 특정 유전자 발현을 억제하는 siRNA의 반응을 일일이 관찰하는 기술이다. 연구팀은 각각의 단점을 극복하기 위해 두 기술을 결합시킨 기술을 개발했다. 연구팀은 이를 활용해 봄과 여름철 영유아에게 수족구를 일으키는 콕사끼바이러스 증식에 관여하는 숙주인자를 밝혀내는데 성공했다. 김진수 단장은 “이번 연구는 생명공학 분야 혁신적 기술인 크리스퍼 유전자 가위가 바이러스 치료제나 예방백신을 개발하는데도 도움이 될 수 있음을 보여준 것”이라며 “특히 이번 스크리닝 기술은 대규모 병원체 분석 등에 강력하게 활용될 수 있는 분석도구가 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

김진수(서울대 화학과 교수) 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단장과 김빛내리(서울대 생명과학부 석좌교수) IBS RNA연구단장이 세계적인 과학저널 ‘네이처’가 28일자 특별판에 발표한 ‘동아시아 스타 과학자 10인’으로 선정됐다.‘게놈 에디터’ 김진수 단장은 원하는 유전자를 잘라내 유전질환을 치료하는 데 활용할 수 있는 유전자 가위 분야에서 뛰어난 성과를 보이고 있다. 특히 3세대 유전자 가위인 ‘크리스퍼-캐스9’을 활용해 작물 생산량을 늘리거나 근육량을 늘린 돼지 등을 개발하는 한편 유전자 변형으로 인해 나타나는 희귀 질병을 치료하기 위한 연구 성과들을 발표했다. ‘RNA 탐구자’ 김빛내리 단장은 생물의 유전자 발현을 조절하는 ‘마이크로 RNA’ 분야에서 세계적인 연구 성과를 내고 있다. 2001년 서울대 교수로 처음 부임했을 때만 해도 김 단장이 연구하던 마이크로 RNA는 생소한 연구 분야였다. 척박한 연구환경에도 불구하고 김빛내리 단장은 2003년 마이크로RNA의 생성 과정에 필수적인 ‘드로셔’ 단백질을 발견하고 이후 드로셔 단백질 구조까지 밝혀냈다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘게놈 에디터’와 ‘RNA 탐구자’. 세계적인 과학저널 ‘네이처’가 28일자에 발표한 ‘동아시아 스타 과학자 10인’에 선정된 김진수 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단장(서울대 화학과 교수)와 김빛내리 IBS RNA연구단단장(서울대 생명과학부 석좌교수)에게 붙여진 별명이다. 네이처는 28일자 특별판을 통해 한국, 홍콩, 말레이시아, 싱가포르, 대만 동아시아 5개 국가에서 뛰어난 성과를 보이고 있는 과학자 10인을 선정했다.우선 김진수 단장은 원하는 유전자를 잘라내 유전질환을 치료하는데 활용할 수 있는 유전자 가위 분야에서 뛰어난 성과를 보이고 있다. 특히 3세대 유전자 가위인 ‘크리스퍼-캐스9’을 활용해 작물 생산량을 늘리거나 근육량을 늘린 돼지 등을 개발하는 한편 유전자 변형으로 인해 나타나는 희귀질병을 치료하기 위한 연구성과들을 발표했다. 김 단장은 “유전자 가위를 활용한 치료제 개발은 오랜 시간이 걸릴 수 있지만 유전자 가위를 이용한 유전자 변형 작물은 병에 대한 저항력과 생산성 향상을 통해 보다 빠르게 우리 삶으로 스며들 수 있다”고 언급했다. 김빛내리 단장은 생물의 유전자 발현을 조절하는 ‘마이크로 RNA’ 분야에서 세계적인 연구성과를 내고 있다. 2001년 서울대 교수로 처음 부임했을 때만해도 김 단장이 연구하던 마이크로 RNA는 생소한 연구분야였다. 척박한 연구환경에도 불구하고 김 단장은 2003년 마이크로RNA의 생성과정에 필수적인 ‘드로셔’ 단백질을 발견하고 이후 드로셔 단백질 구조까지 밝혀냈다.네이처는 “김빛내리 단장은 39세의 젊은 나이에 한국의 노벨상이라 불리는 호암의학상을 수상했다”며 “그 과정에서 그는 한국 과학자의 단 19%만을 차지하고 있는 여성과학자의 롤모델이 되었다”고 평가했다. 한편 네이처는 이들 외에 싱가포르의 유방암 연구자인 징메이 리, 홍콩의 전염병 연구자 말릭 페이리스, 대만의 실내오염 연구자 후에이 젠 제니 수, 말레이시아의 바이오연료 연구자인 수 수잔나 유수프 등을 동아시아 스타과학자로 선정했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

불면증은 가장 흔한 수면 장애로 우리나라에서 23%의 유병률을 보이고 있다. 불면증은 적절한 수면을 취할 기회와 환경을 제공해도 잠들기 어렵고, 잠이 들어도 자주 깨며, 새벽에 일찍 깨는 것을 가리킨다. 이런 현상이 주 3회, 3개월 이상 지속되면 불면장애로 진단한다. 불면증은 삶의 질을 떨어뜨리고 신체적·정신적 건강에 심각한 영향을 줄 수 있는 질환이다. 어떻게 자고 싶어도 잘 수 없는 상태에 이르는 것일까.미국 뉴욕시립대의 스필만 박사가 제안한 ‘불면증 발생의 3가지 행동 모델’은 30년이 지난 지금도 유효하다. 불면증은 선행 요인, 유발 요인, 지속 요인 등 세 가지 요인이 상호 작용해 발생한다는 것이다. 첫째, 원래 가지고 있던 성격이나 스트레스에 대한 민감성, 유전적 특성을 포함한 개인의 특성을 선행 요인이라고 한다. 불면증은 이런 개인적 특성이 기본적으로 영향을 준다. 지난해 네덜란드의 다니엘 포스튜마 교수는 국제 협력 연구를 통해 7500여 명의 전유전체 관련성 분석을 실시했다. 그 결과 불면증과 연관된 유전자를 발견해 국제학술지 ‘네이처 제네틱스’에 보고했다. 또 불면증 호소와 내성적인 성격, 대사 경향은 유전적으로 양의 상관관계를 나타냈다. 이 연구는 불면증과 연관된 유전자가 선행요인으로 작용할 수 있음을 보여준다. 둘째, 별 문제 없이 지내던 사람도 실직, 실연, 사건, 사고 등에 의해 스트레스가 발생하면 급성 불면증이 시작될 수 있는데 이를 유발 요인이라고 부른다. 셋째, 스트레스 발생 이후 급성 반응은 점차 줄지만 잠을 못 자는 것에 대한 불안, 걱정이 증가하고 이에 대한 잘못된 대처가 고착화되면서 유발 요인과는 별개의 잘못된 수면 행동이 나타난다. 이를 지속 요인이라고 한다. 지속 요인이 작동하면 뇌가 과도하게 활성화돼 만성적인 불면증으로 연결된다. 불면증 환자는 잠을 잘 못 자기도 하지만 잠을 잘 때 뇌가 과하게 활성화돼 있다. 반대로 깨어 있을 때는 뇌활성이 저하돼 낮 동안 기능 저하를 경험한다. 불면증을 치료하려면 과하게 활성화된 뇌를 다시 정상 수준으로 낮춰야 한다. 급성기에 효과적인 것은 ‘약물요법’이다. 불면증 치료제는 공통적으로 각성을 유발하는 뇌회로를 억제하는 기능이 있다. 하지만 약물 효과가 정확하게 뇌의 어떤 부위에 영향을 미치는지는 명확하게 밝혀지지 않았다. 2016년 영국 임페리얼칼리지의 윌리엄 위즈덴 교수팀은 불면증 치료제 ‘졸피뎀’의 작용 부위를 밝히는 실험을 진행했다. 졸피뎀에 반응하지 않도록 유전자를 조작한 쥐에서 뇌 시상하부의 ‘히스타민 뉴런’에서만 졸피뎀 반응을 되살리자 수면 유도 효과가 회복됐다. 반면 ‘대뇌피질 뉴런’의 졸피뎀 반응을 되살렸을 때는 수면 유도 효과가 크지 않았다. 향후 시상하부의 히스타민 뉴런만을 목표로 하는 약물을 개발한다면 좀더 자연스런 수면을 유발할 수 있을 것이다. 하지만 만성 불면장애를 약물만으로 치료할 수는 없다. 지속 요인은 수면에 대한 잘못된 이해, 과도한 기대 등 ‘인지적 오류’를 포함하고 있다. 불면증 환자들은 실제 수면량보다 자신이 적게 잔 것으로 보고하는 경향이 있다. 지난해 미국 브리검영대의 대니얼 케이 박사팀은 이런 불일치가 수면 중 비정상적인 두뇌 활성과 관련됐다는 것을 발견했다. 수면 중 뇌의 오른쪽 전섬엽, 왼쪽 대상피질의 활성이 저하된 환자들은 실제보다 적게 잔 것으로 보고했다. 수면에 대한 올바른 이해와 건강한 수면 습관 형성을 돕는 ‘인지행동치료’를 병행해야 효과적인 치료와 재발 방지가 가능하다는 것이다. 불면증에 대한 뇌과학적 연구는 불면증이 심리적인 현상이 아닌 뇌신경의 이상 현상을 동반하고 있음을 밝히고 있다. 즉 생물학적인 요소와 환경·심리적인 요소의 복합적인 상호 작용으로 불면증이 발생한다. 이것이 불면증 치료가 단순한 약 처방으로 끝나지 않고 다양한 요소를 고려한 통합적인 접근을 필요로 하는 이유다.

●극미량 가스에 변색 ‘나노센서’ 개발 카이스트 신소재공학과 김일두 교수팀은 황화수소와 반응하면 흰색에서 갈색으로 변하는 염료물질 ‘아세트산납’을 고분자 나노섬유 표면에 결합시켜 극미량의 가스도 맨눈으로 신속하게 확인할 수 있는 색변화 센서를 개발했다고 12일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국 화학회가 발간하는 국제학술지 ‘분석 화학’ 최신호에 실렸다. 기존 가스검출 센서는 검출 한계가 5으로 사람의 호흡에 포함돼 있는 1 수준의 황화수소는 감지하지 못한다는 단점이 있다. 이번에 개발한 색변화 센서는 표면적이 넓은 나노섬유를 기반으로 하고 있기 때문에 미세한 가스까지 정확하게 검출할 수 있을 정도로 감도가 우수하다. 이번 기술을 적용하면 날숨만으로도 각종 질병 진단은 물론 마약 검사, 유해 환경가스 검출 등에 활용할 수 있을 것으로 예상된다. ●‘건강100세 식품 개발’ 토론회 열려 한국과학기술한림원(원장 이명철)은 12일 오후 3시 서울 중구 프레스센터에서 ‘건강 100세를 위한 맞춤식품 필요성과 개발 방향’을 주제로 ‘제127회 한림 원탁토론회’를 열었다. 토론자로 참석한 박상철 전남대 석좌교수는 해외 장수인들의 식단을 소개하고 한국 전통 장수식단의 우수성과 새로운 장수식단 개발의 선행 요건을 제안했다. 이미숙 한남대 명예교수는 급격히 증가하는 노인들의 건강연령을 위한 개인별 맞춤형 식단 개발의 필요성과 국가의 정책적 지원, 기업 투자 필요성에 대해 강조했다. 김경철 테라젠이텍스 부사장은 미래 맞춤 의학에 대해 설명하고 개인 유전체 분석을 통해 유전자 맞춤 영양과 식단의 필요성을 강조하고 이를 통해 유전자를 건강하게 만드는 원리를 발표했다.

롯데푸드와 롯데중앙연구소가 중앙대가 손잡고 당뇨와 스트레스 개선에 도움을 주는 프로바이오틱스 개발에 나섰다. 롯데푸드는 중앙대 의과대학 김원용 교수, 약학대학 황광우 교수와 함께 ‘마이크로바이옴 분석 기술을 이용한 스트레스 및 2형 당뇨병 개선 프로바이오틱스 소재 개발’을 주제로 한 미생물유전체전략연구사업단 연구과제가 농림축산식품부 지원 과제에 선정됐다고 24일 밝혔다. 롯데푸드는 “마이크로바이옴 분석 기술을 이용해 현대인의 가장 심각한 대사질환 중 하나인 당뇨 증상을 완화하면서 스트레스에 의한 증상도 함께 개선하는 고기능성 프로바이오틱스를 개발할 계획”이라고 밝혔다. 2021년까지 약 10억원의 정부지원금을 포함해 모두 20억원의 연구비를 들여서 진행한다. 한편 ‘마이크로바이옴’은 ‘마이크로바이오타’와 ‘유전체’의 합성어로, 우리 몸에 사는 미생물과 그 미생물의 유전정보 전체를 의미한다. 최근 생체대사 조절, 소화력, 아토피·비만·당뇨·암 등 각종 질환과 관련 있다는 사실이 알려지면서 주목을 받고 있다. 롯데중앙연구소 관계자는 “앞으로 마이크로바이옴 기술을 식품에 활용하는 연구가 급부상할 것”이라면서 “다양한 연구 협력을 진행할 계획”이라고 말했다. 김희리 기자 hitit@seoul.co.kr