무더위가 수그러들며 낮과 밤의 기온 차가 10도 이상 벌어지는 환절기가 다가오고 있다. 환절기에는 몸의 면역력이 크게 떨어지면서 몸에 잠복해 있던 수두 바이러스가 활성화돼 대상포진에 걸리기 쉽다. 대상포진이 발생한 부위에 따라 뇌수막염, 실명, 안면마비, 청력손실, 근력저하와 같은 합병증도 발생할 수 있어 특히 노약층은 더 주의해야 한다. 18일 건강보험공단에 따르면 최근 5년간 대상포진으로 병원을 찾은 환자는 2014년 64만명에서 2018년 72만명으로 12.4%(연평균 3.0%) 증가했다. 연령별로 보면 지난해 50대 환자(24.5%)가 가장 많았고 60대(21.1%), 40대(15.7%) 등 주로 중고령층 환자의 비중이 컸다. 하지만 20~30대 젊은 환자(약 18%)도 적지 않은 비중을 차지했다. 대상포진은 흔히 중고령층이 많이 걸리는 질병으로 알려졌으나 최근에는 젊은 환자들이 증가하는 추세다. 30대(4.0%), 40대(3.6%)가 전 연령대를 통틀어 인구 10만명당 연평균 증가율이 가장 높다.국민건강보험 일산병원 마취통증의학과 조정구 교수는 “면역력 저하를 일으키는 스트레스가 30~40대에 더욱 커짐에 따라 대상포진 증가율이 높아지는 것으로 보인다”고 분석했다. 대상포진은 매우 심한 통증이 있는 수포(물집)가 군집돼 띠 모양의 분포를 보이며 발생하는 바이러스 질환이다. ‘수두·대상포진 바이러스’가 신경을 따라 내려가면서 한쪽 방향으로 피부 병변이 나타난다. 어렸을 때 수두를 앓으면 수두를 일으켰던 수두 바이러스가 없어지지 않고 신경 속에 오랜 기간 잠복한다. 그러다 스트레스, 과로, 당뇨 같은 만성 질환으로 면역력이 약해지면 이 바이러스가 다시 활동한다. 바이러스는 처음 수두를 일으켰을 때와 달리 자신이 숨어 있던 신경에 손상을 줘 감각저하, 신경병성 통증, 이상감각을 일으키며 그 신경을 타고 나와 피부에 발진, 수포 등을 일으킨다. 대상포진의 특징은 피부병변보다 통증이 먼저 나타난다는 것이다. 이 때문에 신경통이나 오십견 등으로 오인하는 일이 많다. 처음에는 파스를 붙이고 생활하다 이상 증상을 호소하며 병원을 찾는 환자가 많다고 한다. 통증은 따가움, 찌르는 듯한 통증, 찌릿함, 쑤심, 타는 듯한 느낌 등 다양한 형태로 나타난다. 중앙대병원 피부과 김범준 교수는 “얼굴에 대상포진이 발생하면 두통으로 생각하기 쉽고 옆구리에 발생하면 요로결석이나 담석으로, 사지를 침범하면 몸살, 근육통, 디스크 등으로 오해하기 쉽다”며 “몸의 특정 부위에 국한적으로 통증이 발생하거나 살이 스치기만 해도 아프고 최근 피로하거나 무리한 후 발생했다면 대상포진을 의심해 볼 필요가 있다”고 말했다. 피부 병변이 나타나기 4~5일 전부터 동통(쑤시고 아픈 증상), 압통, 감각이상이 발생하고 가벼운 자극에도 과민 반응이 나타나며 극히 일부에서 두통, 권태감, 발열 등이 동반될 수 있다. 통증이 나타나고서 1~10일이 지나면 피부 반점과 물집이 생기고 점점 뭉치면서 띠 모양이 된다. 1~2주 후에 껍질이 딱딱해져 딱지가 떨어진다. 피부 병변이 클수록 환자는 더 심한 통증을 느낀다. 특히 고령 환자가 더 심각한 통증을 호소한다. 연세대 세브란스병원 피부과 오상호 교수는 “아이를 낳는 고통보다 더하다고 표현하는 사람도 있지만 가려움 혹은 별 통증을 못 느끼는 환자도 있다. 발병 부위에 따라 가슴통증, 복통 등을 호소하기도 하며 감각 신경에 이상이 생기기도 하고 운동 신경이 마비되기도 한다”고 설명했다. 간혹 안면신경 마비나 항문 부위에서는 배뇨장애가 나타나며 일시적으로 사지의 힘이 빠지기도 한다. 대상포진이 꼭 피부에만 나타나는 것은 아니다. 점막과 폐, 간, 뇌와 같은 내부 장기에도 나타날 수 있다. 경희대병원 피부과 신민경 교수는 “안구 신경에 대상포진이 발생하면 포도막염과 각막염, 결막염, 망막염, 시신경염, 녹내장, 안구돌출, 외안근 마비 등을 동반할 수 있으며 청(聽)신경을 침범하면 이명, 안면마비, 귀 통증 등이 발생하고 전정기관에 나타나면 현기증과 감각신경성 난청이 발생할 수 있다”고 말했다. 가장 심한 합병증은 ‘대상포진 후 신경통’이다. 김 교수는 “대상포진 피부 병변이 치유되고 나서도 바이러스에 의해 신경세포가 파괴돼 신경에 상처를 남겨 ‘포진 후 신경통’이 남게 될 수 있다”고 말했다. 이런 신경통은 몇 주나 수개월, 혹은 수년까지도 지속될 수 있다. 김 교수는 “40세 이하에서는 비교적 드물지만 60세 이상에서는 환자의 50% 정도에서 발생한다”며 “통증 외에도 수면장애, 만성통증에 따른 피로, 우울증 등이 동반될 수 있어 진통제를 적극적으로 사용해 통증을 조절해야 한다”고 조언했다. 대상포진을 예방하려면 면역력을 떨어뜨릴 수 있는 과로와 스트레스를 피하고 운동으로 체력을 유지해야 한다. 예방접종도 효과가 있다. 60세 이상 성인 3만 9000명을 대상으로 무작위 임상실험을 한 결과 대상포진 예방접종을 한 집단이 위약(가짜 약)을 사용한 집단보다 대상포진 발생 빈도가 51.3% 감소했다. 중앙대병원 마취통증의학과 신화용 교수는 “예방접종 자체가 대상포진의 발생을 완전히 막을 수는 없지만 대상포진 후 신경통으로 이행하는 것을 66.5% 감소시키는 것으로 보고됐다”고 말했다. 60대에 접종하면 약 60%의 예방 효과가 있다. 그러나 70대가 되면 40%, 80대가 되면 20%로 떨어진다. 적지 않은 예방접종 비용을 고려하면 비용 대비 효과가 가장 큰 60대에 예방접종을 하는 게 좋다. 대상포진은 전염성이 약하지만 환자로부터 수두가 전염될 수 있다. 특히 대상포진 발생 후 일주일까지는 물집이나 고름에서 바이러스가 분리돼 나올 수 있어 환자와의 접촉을 피해야 한다. 이현정 기자 hjlee@seoul.co.kr

혈압약이 알츠하이머 위험을 낮춘다는 사실을 또 다시 입증하는 새로운 연구결과가 나왔다. 미국국립보건원(National Institutes of Health)이 혈압으로 인한 심장질환 위험이 높은 50세 이상 성인 9300명을 대상으로 2010년부터 추적관찰을 시작했다. 연구진은 이중 고혈압 환자 449명 두 그룹으로 나눈 뒤, 한 그룹은 수축기 혈압(최고혈압)을 140mmHg 이하로 낮추는 표준 치료를, 다른 그룹은 120mmHg 이하로 떨어뜨리는 공격적 치료를 시행했다. 동시에 실험 시작 전과 후에 MRI뇌 촬영을 통해 뇌의 백질에 나타난 병번 부위의 총 용적의 변화를 비교했다. 일반적으로 대뇌는 피질(겉부분)과 수질(속부분)으로 나눠져 있으며, 피질은 회색을 띠고 있어 회백질, 수질은 흰색을 띠고 있어 백질로 부른다. 이중 백질은 수많은 신경섬유로 구성돼 있고, 백질에 변병이 발생할 경우 MRI에서 밝은 하얀색으로 나타난다. 백질의 병변 용적이 증가할 경우 알츠하이머와 치매 등의 위험이 높아진 것으로 판단하는데, 추적연구 결과 표준치료를 받은 그룹은 밸질 병변 용적이 평균 평균 1.45㎤ 증가한 데 비해 공격적 치료 그룹은 0.92㎤에 그쳤다. 백질 병변은 신경세포를 보호하는 아교세포의 손상이 늘고 뇌혈관이 누출되는 것과 연관이 깊고, 이러한 증상들은 모두 고혈압과도 연관이 깊다. 연구진은 공격적인 혈압 약물치료가 병변의 증가를 억제할 수 있으며, 이것이 알츠하이머의 위험을 낮추는 것에도 도움이 될 것으로 판단했다. 한편 연구진은 이번 연구에 앞서 고혈압의 공격적인 치료가 치매로 이어질 수 있는 경도인지장애의 위험도 낮출 수 있다는 연구결과를 발표했었다. 자세한 연구결과는 미국 의사협회 저널(Journal of American Medical Association) 최신호(8월 13일 자)에 게재됐다. 사진=123rf.com(자료사진) 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

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

울산과학기술원(UNIST) 연구진이 사고나 질병 등으로 손상된 신경세포를 되살리는 단백질을 발견해 손상된 뇌나 척수 신경을 재생하는 치료제 개발에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대된다. 울산과기원 민경태 생명과학부 교수팀은 23일 세포 안에서 소기관들을 연결하는 단백질인 ‘Grp75’(Glucose regulated protein 75)가 손상된 신경을 재생시키는 원리를 규명했다고 밝혔다. 신경세포(neuron)는 인간의 뇌와 몸을 연결해 감각을 받아들이고 운동을 조절하는 역할을 한다. 이 세포는 나뭇가지 모양으로 길게 뻗은 축삭돌기(axon)를 가지고 있으며 이곳이 손상되면 쉽게 재생되지 않는다. 특히 중추신경계인 뇌나 척수를 심하게 다치면 사지 마비 등 장애로 이어진다. 그러나 신경세포 재생 능력에 대한 분자·세포학적 연구나 재생 능력을 회복하는 방법을 제시한 연구는 지금까지 미미했다. 민 교수팀은 신경세포가 손상된 뒤 나타나는 재생 과정을 살피면서 이 과정에서 핵심 역할을 하는 단백질을 찾아냈다. 신경세포가 손상되면 재생을 위한 여러 세포 반응이 나타난다. 먼저 세포 속 소기관인 소포체와 미토콘드리아가 축삭돌기 말단으로 이동한다. 소포체는 찢어진 막을 복구하고, 미토콘드리아는 세포 반응에 필요한 에너지를 제공하는 역할을 하기 위해서다. 이때 필요한 에너지 수요보다 공급이 충분하지 않아 신경세포 재생이 원활하게 이뤄지지 않는다. 민 교수팀은 소포체와 미토콘드리아를 연결하는 단백질인 Grp75에 주목해 이 단백질이 늘어나면 소포체와 미토콘드리아의 상호작용이 늘어나 세포 재생 활동에 도움을 준다는 가설을 세우고 실험했다. 연구진은 좌골신경이 손상된 실험 쥐에 Grp75 단백질의 과발현을 유도해 운동·감각 능력을 회복하는 등 신경세포 재생을 확인했다. 민 교수는 “Grp75 단백질이 많이 만들어지자 소포체와 미토콘드리아 접촉막이 늘어났다”면서 “그 결과 미토콘드리아 에너지 생성 능력이 향상되고, 신경 재생에 필요한 충분한 에너지가 제공됐다”고 설명했다. 그는 “다른 외부 물질을 도입하지 않고 세포 자체 능력을 향상해 신경 재생을 촉진한 연구였다”며 “척수 손상이나 외상성 뇌 손상처럼 중추신경에 손상을 입어 회복이 어려운 환자들을 치료하는데 새로운 실마리를 제공할 것’이라고 기대했다. 민 교수팀의 이 연구내용은 자연과학 분야 학술지인 미국국립과학원회보(PNAS) 23일 자에 실렸다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

신경세포는 뇌와 몸 각 부분을 연결해 감각을 받아들이고 운동을 조절한다. 특히 신경세포에는 나뭇 가지 모양으로 길게 뻗은 축삭돌기가 있는데 뇌나 척수를 다치면 이 부분이 크게 손상되면서 사지마비나 하반신 마비 같은 심각한 운동장애로 이어진다. 더군다나 한 번 손상된 신경세포는 다시 재생되기가 어렵다는 점이다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부, 대전대 한의과대 공동연구팀은 세포 내에서 소기관들을 연결하는 ‘Grp75’라는 단백질이 손상된 신경을 재생시킬 수 있다는 것을 알아냈다고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 23일자에 실렸다. 지금까지 신경세포의 재생 능력에 대한 분자차원이나 세포차원에서 작동원리는 밝혀지지 않았다. 신경세포가 손상되면 세포 속 소기관 중 하나인 소포체와 미토콘드리아가 축삭돌기 말단으로 이동하게 된다. 소포체는 찢어지거나 상처난 막을 복구하고 미토콘드리아는 세포반응에 필요한 에너지를 제공하기 위해서이다. 문제는 세포에서 필요로 하는 에너지 수요보다 공급이 충분치 못해 신경세포 재생이 원활하지 못하다. 연구팀은 소포체와 미토콘드리아를 연결하는 단백질인 Grp75에 주목하고 이 단백질이 늘어나면 소포체와 미토콘드리아의 상호작용이 활발해지면서 세포 재생 활동에 도움을 줄 것으로 예상했다. 실제로 연구팀은 허벅지를 지나는 신경인 좌골신경을 손상시킨 쥐에게 Grp75 단백질이 많아지도록 한 결과 신경세포가 재생되는 것을 볼 수 있었다. 소포체와 미토콘드리아의 접촉막이 늘어나면서 미토콘드리아의 에너지 생성 능력이 커지고 신경 재생에 필요한 충분한 에너지가 제공된 것이다.민경태 UNIST 생명과학부 교수는 “이번 연구는 외부에 특정 물질을 주입하지 않고도 소포체-미토콘드리아 접촉막을 늘림으로써 세포 자체의 치유 능력을 향상시켰다는데 의미가 크다”라며 “척추 손상이나 외상성 뇌 손상처럼 중추신경이 손상돼 회복이 어려운 환자를 치료하는 단초가 될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

흰줄숲모기 수컷 생식력 감소 위해 방사선 쪼이고 세균까지 감염시켜 알 낳아도 부화 못하거나 수명 짧아 모기 개체 수 매년 83~94%씩 줄어평년 기준으로 올해 장마도 일주일 정도 뒤면 끝날 것이다. 장마가 막바지에 다다르면서 날씨도 점점 더워지고 있다. 여름밤 무더위에 지쳐 까무룩 잠에 들라치면 갑자기 귓가에서 ‘애앵’ 소리를 내면서 꿀잠을 방해하는 골칫거리도 기승을 부릴 것이다. 바로 여름밤의 불청객 ‘모기’이다.●“매년 7억명 이상 모기 인한 전염병 걸려” 모기는 일본뇌염, 말라리아뿐만 아니라 뎅기열, 황열병, 웨스트나일 바이러스, 지카 바이러스 등 치명적인 감염병을 옮겨 인류의 건강을 위협하는 해충이다. 실제로 세계보건기구(WHO)에 따르면 매년 7억명 이상의 사람이 모기로 인한 전염병에 걸리고 이 중 100만명이 사망한다. 모기가 시각적으로 사람을 알아보고 피를 빠는 것으로 생각하지만 그렇지 않다. 일반적으로 사람은 피부를 통해 350여 가지 화합물을 배출하는 것으로 알려져 있다. 모기는 이 중 호흡을 통해 배출되는 이산화탄소, 땀 속에 포함된 1-옥텐-3올, 락트산 같은 화합물과 체열에 이끌린다. 모기는 머리에 있는 깃털처럼 생긴 더듬이와 턱 쪽에 있는 짧은 더듬이에 후각 신경세포를 갖고 있다. 짧은 더듬이는 30m나 떨어져 있는 사람의 숨 속에 포함된 이산화탄소를 감지할 정도로 민감하게 작동한다. 밤잠을 설치게 만들고 각종 질병을 옮기는 모기를 박멸하기 위해 과학자들은 다양한 방법을 연구해 왔다. 천적을 이용한 고전적인 퇴치법에서부터 유전자를 변형시킨 GM모기나 방사선, 박테리아로 불임 모기를 만드는 방법까지 등장하고 있다. 방사선을 쬐어 생식능력을 떨어뜨린 수컷 모기들은 일반 수컷 모기들에 비해 번식 경쟁력이 지나치게 떨어진다는 문제가 있었고 세균을 이용하는 방법은 실험실 수준에 그쳐 효과가 확실하지 않았다. ●“지금까지 나온 모기 퇴치법 중 가장 효과적” 이 같은 상황에서 중국 중산대·미국 미시간주립대 열대병요인통제 통합연구센터, 국제식량농업기구(FAO)·국제원자력기구 공동 해충통제연구소, 호주 멜버른대 생명과학부 바이오21연구소와 9개 중국 대학 및 연구기관이 참여한 공동연구팀은 방사선 기술과 모기의 생식력을 감소시키는 세균을 함께 사용해 모기를 거의 완벽하게 퇴치하는 데 성공했다. 이 같은 연구결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 18일자에 실렸다. 연구팀은 한국과 일본, 중국을 비롯해 호주, 유럽 등 거의 전 세계에 서식하면서 각종 전염병을 옮기는 흰줄숲모기(Aedes albopictus)를 대상으로 실험을 했다. 연구팀은 방사선으로 수컷 모기의 생식 능력을 적정 수준까지 떨어뜨리고 ‘볼바키아’(Wolbachia)라는 세균에 감염시키는 이중 처리를 한 다음 야생에 방사했다. 볼바키아는 곤충의 세포 속에서 기생하면서 곤충의 생식 능력을 떨어뜨리는 세균으로 알려져 있다. 실제로 볼바키아에 감염된 수컷 모기의 자손들은 알에서 부화하지 못하거나 태어나자마자 죽거나 수명이 짧아진다. 연구팀은 중국 광저우시 일부 지역에 방사선을 쬐고 볼바키아로 감염시킨 수컷 모기를 방사한 뒤 2년 동안 추적조사한 결과 모기의 개체수가 매년 83~94%씩 줄어들면서 야생 모기 대부분이 제거됐다고 밝혔다. 현재 해당 지역에서 발견되는 모기들은 실험 지역 바깥에서 유입된 것으로 인구유전학적 분석결과 확인됐다. 이번 연구를 주도한 시지용 미국 미시간주립대 교수(미생물학·분자유전학)는 “이번 연구는 지금까지 나온 모기 퇴치 방법 중 가장 효과적인 것으로 모기로 인한 각종 전염병에서 인류를 구해 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

학교성적, 취업문제, 승진문제, 건강 등 현대인은 태어나면서부터 스트레스에 둘러 싸여 산다고 할 정도로 주변 곳곳에 스트레스 요인들이 산적해 있다. 물론 ‘모든 것을 내려놓고 살아야 한다’라고 이야기하는 사람들이나 책들도 많지만 일반인들에게는 쉽지 않은 일이다. 이렇듯 생활 곳곳에서 발견되는 스트레스는 만성화돼 심각한 개인적, 사회적 문제를 야기시킨다. 암이나 우울증, 조현병 같은 각종 정신질환의 원인이 되기도 하고 싶할 경우 치명적인 퇴행성 뇌질환이나 뇌손상 위험을 높이는 것으로 알려져 있지만 스트레스와 뇌기능 손상 사이의 메커니즘이 정확히 알려져 있지 않다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 유성운 교수팀은 만성 스트레스로 인해 성체 해마신경줄기세포가 사멸되는 과정과 자가포식 사멸과정을 조절할 수 있는 방법을 찾아냈다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘오토파지’ 최신호(6월 24일자)에 실렸다. 기존 다수의 동물실험 연구에서도 스트레스를 겪는 동물은 새로운 신경세포를 생성하지 못하다는 사실은 알려져 왔다. 연구팀은 만성 스트레스로 인한 각종 뇌질환이 성체 해마신경줄기세포 사멸로 인해 성체 신경발생 감소가 나타나기 때문이라는 사실을 밝혀냈다. 성체 신경발생은 학습과 기억, 정서조절을 담당하는 해마 부위 신경줄기세포에서 가능한 것으로 퇴행성 뇌질환, 신경발달 질환과 관련이 깊은 것으로 알려져 있다. 자가포식 세포사멸은 세포가 세포 내부 물질을 자기 스스로 먹어치워 제거함으로써 자신을 보호하는 반응이다. 연구팀은 생쥐의 신경줄기세포와 유전자 조작 생쥐를 이용해 세포사멸 유전자 중 하나인 Atg7을 제거하면 신경줄기세포의 사멸이 방지되고 스트레스 증상에도 정상적인 뇌기능을 유지하는 것을 확인했다. 이와 함께 SGK3라는 유전자가 자가포식 세포사멸을 유도한다는 사실을 밝혀내고 이 유전자를 제거하면 신경줄기세포가 스트레스에도 줄어들거나 제거되지 않는다는 것을 입증했다. 유성운 DGIST 교수는 “이번 연구는 만성 스트레스로 의한 신경줄기세포의 자가포식 세포사멸 메커니즘을 명확하게 밝혀냈다는데 의미가 있다”라며 “추가적 연구를 통해 우울증, 치매 등 뇌신경질환 치료방법이나 치료제를 개발할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

엄마 뱃속 태아 시절 뇌신경세포가 발달하지 못해 뇌가 일정 크기 이상 성장하지 못하면 각종 신경질환이나 선천성 장애를 갖고 태어날 수 있다. 지금까지 대뇌의 발달 과정과 그에 따른 신경세포의 분화와 조절 과정이 명확히 밝혀지지 않았는데 국내 연구진이 그 비밀을 풀어냈다. 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소, 신경과학연구단과 중앙대 약대 공동연구팀은 신경줄기세포의 염소이온체널 중 하나인 ‘아녹타민1’이라는 단백질이 태아의 신경발달 과정에서 뇌세포를 특정 위치로 이동시키고 두뇌의 크기를 조절한다는 사실을 규명했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 실렸다. 뇌 신경세포의 선천적 발달 장애는 인지능력, 운동기능 저하는 물론 자폐스펙트럼 증후군 같은 다양한 뇌신경 질환의 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 신경줄기세포는 배아 시절 신경세포 증식 뿐만 아니라 뇌 피질을 정확한 위치로 이동시켜 두뇌 형성 과정 전체를 조절하는 역할을 한다. 이 과정은 매우 정교하게 진행되는데 지금까지는 이런 신경줄기세포 발달에 따른 뉴런의 이동, 두뇌와의 연관성이 명확하게 규명되지 않고 있다. 연구팀은 태아 신경발달 과정에서 아녹타민1이라는 단백질이 신경줄기세포에서 많이 나타난다는 사실을 확인하고 여기에 주목했다. 연구팀은 아녹타민1이 활성화되면 신경줄기세포가 늘어날 뿐만 아니라 뇌신경 발달 과정에서 대뇌 피질 내에 존재하는 뉴런의 위치와 두뇌 크기도 조절된다는 사실을 확인했다. 실제로 아녹타민1이 결핍된 생쥐의 신경줄기세포의 섬모 길이가 정상 생쥐보다 짧아 신경세포가 정상발달되지도 않고 최종 뇌의 크기도 정상 생쥐보다 작다는 사실을 관찰했다. 오우택 KIST 뇌과학연구소장은 “이번 연구는 뇌신경세포 형성과정 중 신경줄기세포에서 아녹타민1 이온채널의 역할을 재조명함으로써 동물의 뇌신경 형성과정에 대한 이해를 넓히는데 도움을 줬다”라며 “뇌형성 과정에서 나타나는 오류현상으로 나타날 수 있는 자폐증, 조현병, 뇌전증 같은 뇌신경질환의 새로운 치료법을 개발하는 단초가 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

다이어트를 하겠다고 굳은 결심을 한 사람도 ‘딱 한 번만’이라고 생각하고 단짠(달고 짭짤한) 음식을 한 번 입에 대는 순간 나도 모르게 폭풍흡입하고 있는 모습에 스스로 깜짝 놀라는 경우가 있다. 많은 사람들이 달고 기름진 음식이 살을 찌우고 허리둘레를 굵게 만드는 등 외형을 바꾼다는 것은 잘 알고 있다. 그렇지만 뇌에는 어떤 영향을 미치는지 정확하게 알지 못하고 있다. 그런데 과학자들이 달고 기름지고 짭짤한 음식을 즐겨 먹게 되면 뇌의 특정 신경세포 활동을 변화시켜 과식을 막아주는 뇌 신경 ‘브레이크’를 고장낸다는 사실을 밝혀냈다. 캐나다 캘거리대 호츠키스 뇌연구소 스테파니 보그랜드 교수는 입맛을 자극하는 달고 기름진 음식이 뉴런의 활동을 변화시켜 과식을 하게 만든다는 사실을 메타분석을 통해 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 28일자에 발표했다. 메타 분석은 비슷한 주제로 연구된 문헌들을 통계적으로 통합하거나 비교해 새로운 결론을 도출해 내는 연구 방법이다. 과학자들은 달고 기름진 음식을 위주로 식사를 제공받은 생쥐와 영양분이 골고루 분포된 식단을 제공받은 생쥐의 유전자 발현을 비교함으로써 음식이 뉴런을 어떻게 변화시키는지 주로 관찰했다. 과학자들은 특히 외측 시상하부(lateral hypothalamus)에 주목했다. 외측 시상하부는 식사량, 섭식 조절에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.과학자들은 뇌 신경세포의 활성화 정도를 관찰하기 위해 칼슘이미징이라는 광유전학 기술과 이광자현미경(two photon microscope)을 활용했다. 이광자 현미경은 파장이 두 배 긴 광자 2개를 이용해 빛의 산란을 줄임으로써 표적물을 보다 선명하게 볼 수 있도록 한 광학장치이다. 또 칼슘이미징은 세포 내 중요한 2차 신호전달물질인 칼슘의 농도를 이미지화시켜 세포의 활성을 확인할 수 있도록한 기술이다. 그 결과 균형잡힌 식사를 해온 생쥐들은 설탕물이나 기름진 음식을 먹게 하더라도 적당한 시기에 외측 시상하부에서 식사를 마치라는 신호가 전달됐지만 비만한 생쥐들의 경우는 외측 시상하부의 반응 속도가 느리다는 사실이 확인됐다. 또 균형 잡힌 식사를 해온 생쥐들에게도 12주 이상 달고 기름진 음식만으로 식단을 바꿔 비만을 유발시킨 경우 마찬가지로 외측 시상하부의 반응속도가 느려져 과식을 하는 것이 관찰됐다. 12주 만에 외측 시상하부 반응속도가 이전보다 80% 가량 줄어들었다고 과학자들은 밝히고 있다. 스테파니 보그랜드 박사는 “식단을 바꾸는 것은 매우 미묘한 변화라고 생각할 수 있겠지만 이것이 뇌세포의 활동과 성질을 완전히 바꿔버릴 수 있다는 것은 놀라운 일”이라고 “식사 조절과 관련된 뇌 신경세포들과 관련 수용체를 찾아낸다면 약물이나 기타 방법으로 과식이나 폭식을 제어하는 것도 가능할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사람들은 자신과 친한 친구나 처음 만난 사람인데 마음이 잘 맞을 경우 ‘주파수가 잘 맞는 사람’이라고 소개하곤 한다. 주파수가 맞는다는 것은 내가 말하지 않았는데도 똑같은 생각을 하거나 의도를 갖고 있을 때의 표현으로 ‘텔레파시가 통한다’라고도 말한다. 그런데 과학자들이 실제 자연에서 텔레파시가 통하고, 주파수가 맞는 현상을 발견해 주목받고 있다. 독일 막스플랑크 조류학연구소 행동신경생물학과, 루트비히 막시밀리안대 통합신경과학부, 남아프리카공화국 프레토리아대 동물학과 공동연구팀은 참새의 일종인 흰눈썹베짜기(White-browed sparrow-weaver) 수컷과 암컷이 함께 지저귈 때 뇌 활성화부위와 뇌신경세포 활동이 정확하게 일치한다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 13일자에 실렸다. 흰눈썹베짜기는 남부와 동부 아프리카에 폭넓게 분포하고 있는 참새의 일종으로 둥지를 짓고 지배적인 수컷 암컷 한 쌍과 함께 8마리가 함께 생활하는 것으로 알려져 있다. 흰눈썹베짜기는 천적이 다가오면 동료들과 한꺼번에 소리를 내 쫓아내는데 특히 암수 한 쌍이 정확히 같은 소리를 내 과학자들의 궁금증을 유발시켰지만 이에 대한 신경학적 메커니즘이 밝혀지지는 않았었다. 연구팀은 모바일 송수신기를 세 쌍의 암수컷의 뇌에 설치해 자연에 방사한 뒤 지저귈 때 뇌파와 음향신호를 동시에 기록했다. 새에 장치한 모바일 송수신기는 0.6g으로 배낭형태로 새에게 붙이도록 만들어졌다. 연구팀은 이 장치를 통해 세 쌍이 지저귀는 소리를 650개 파일로 저장했다. 이렇게 녹음된 소리를 분석한 결과 보통 수컷이 먼저 노래를 시작하고 암컷이 뒤따라 부르는 것으로 확인됐다. 수컷이 지저귀기 시작한 뒤 암컷이 노래를 시작하기 까지는 약 0.25초 밖에 걸리지 않은 것으로 나타났다. 정밀 장치 없이 그냥 들을 경우는 암수가 거의 동시에 지저귀는 것으로 느낄 수 있을 정도의 시간차이다.수컷이 노래를 부르기 시작하면 암컷의 대뇌 후배측면에 위치한 고차발성중추(HVC)라는 부위가 곧바로 활성화되면서 노래를 시작하게 된다고 연구팀은 설명했다. HVC는 새들의 소리학습과 생리적 반응을 관장하는 뇌 영역이다. 이 부위가 마치 두 물체의 진동수가 일치하는 공진현상처럼 한 쌍의 흰눈썹베짜기에게 HVC 부위 뇌파와 신경세포 활동이 일치한다는 것이다. 수잔나 호프만 독일 막스플랑크 조류학연구소 박사는 “이번 연구는 서로 다른 개체가 소리정보의 입력과 동시에 신경세포 활동과 음성이 동기화돼 일치한다는 것을 시각적으로 보여준 것으로 구체적인 신경학적 메커니즘은 추가 연구를 통해 규명할 계획”이라며 “사람들도 타인과 사회적 상호작용을 할 때 비슷한 형태로 작동할 것으로 보인다”라고 말했다. 호프만 박사는 “감각 정보의 입력이 제대로 되지 않을 경우나 관련 신경세포 활동이 비정상적일 때 타인과 상호작용이 어려워지는 것으로 생각된다”라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난해 11월 말 허젠쿠이 중국 남방과기대 교수가 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 후천성면역결핍증(AIDS)에 걸리지 않도록 유전자 편집을 한 쌍둥이 아기가 태어나게 했다고 발표해 전 세계 과학계가 발칵 뒤집혔다. 이후 중국 과학계 내에서도 비판과 자성의 목소리가 터져나오는 한편 생명과학계에서는 인간의 존엄성을 침해하지 않는 연구 지침을 마련하기 위한 모임을 갖는 등 움직임이 있었다.유전자 편집 기술 연구가 위축되는 것 아니냐는 우려도 있었지만 유전자 가위를 이용한 난치병 치료와 유전자 가위 기술의 정확도를 높이기 위한 연구는 꾸준히 이어지고 있다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 13일자에는 생명과학자들의 주목할만한 연구 두 편이 한꺼번에 실렸다. 우선 중국과학원 선전고등기술연구원, 중산대, 남중국농업대, 미국 매사추세츠공과대(MIT), 매사추세츠종합병원, 하버드-MIT 브로드연구소 등 공동연구팀은 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 마카크 원숭이의 ‘Shank3’(섕크3) 유전자를 편집해 사람에게 나타나는 자폐증과 다른 신경발달장애와 관련된 증상을 그대로 재현하는데 성공했다. 자폐스펙트럼 장애는 소아 1000명당 1명꼴로 나타나는 발달장애로 타인과 상호관계가 형성되지 않고 정서적 유대감을 형성하기 어려운 것이 특징이다. 많은 연구자들이 자폐증을 치료할 수 있는 약물 개발에 나서고 있지만 모두 실패해 현재는 행동·심리 치료법이 유일하다. 자폐증 치료약물 개발에 나선 연구자들은 생쥐를 이용해 전임상실험을 했지만 생쥐와 사람의 신경학적 구조의 차이 때문에 치료제 개발로 이어지지 않았다. 이런 문제를 극복하고자 연구팀은 영장류를 이용해 치료제 개발의 단초를 마련하려고 시도했다.섕크3 유전자는 뇌의 선조체라는 부분에 위치해 있다. 선조체는 습관적 행동, 계획, 관계형성은 물론 자전거를 타거나 수영하는 법 같은 신체 기억을 형성하는데 도움을 주는 영역이다. 연구팀은 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 섕크3 유전자에 변이를 일으킨 마카크 원숭이 배아를 착상시킨 뒤 섕크3 유전자 변이를 가진 마카크 원숭이를 태어나게 했다. 이렇게 태어난 마카크 원숭이는 자폐스펙트럼 장애를 가진 사람과 같이 강박적이고 반복적인 행동을 했고 다른 원숭이들과 상호작용이 적게 나타나는 것을 관찰됐다. 연구팀은 이들 마카크 원숭이의 뇌를 자기공명영상(MRI)으로 촬영한 결과 뇌 신경세포와 선조체 등에서 기능적 연결성이 감소되는 등 자폐스펙트럼 장애를 가진 사람의 뇌 활동 패턴과 일치하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 자폐증 치료 후보 물질들을 투여해 약물 치료가 자폐스펙트럼 장애에 미치는 영향을 추가 연구할 계획이라고 밝혔다. 저후이후이 중국 선전고등기술연구원 교수는 “생물학 분야에서 생쥐 모델은 여전히 중요하지만 자폐증과 같은 신경장애 분야에서는 영장류를 이용한 실험모델이 더 효과적이라고 생각한다”며 “이번 연구는 자폐증의 신경생물학적 메커니즘에 대한 명확한 이해와 함께 효과적인 치료제나 유전자 치료법을 찾는데 도움이 될 것”이라고 말했다. 한편 미국 컬럼비아대 생화학·생물물리학과, 약리학과 공동연구팀은 크리스퍼-캐스 유전자 가위의 정확도를 높이고 오류 가능성을 낮출 수 있는 ‘인터그레이트(INTEGRATE)’라는 방법을 개발해 ‘네이처’ 13일자에 발표했다. 기존의 크리스퍼 유전자 가위는 가이드RNA가 원하는 유전자(DNA) 지점까지 찾아간 뒤 절단효소로 목표지점을 정확하게 잘라낸 뒤 이어붙이거나 새로운 유전자를 삽입하는 방식으로 유전자를 편집한다. 문제는 ‘잘라내고 이어붙이고 삽입하는’ 과정에서 오류가 발생할 가능성이 적지 않다는 것이다. 이 때문에 연구팀은 콜레라균에서 발견한 ‘점핑 유전자’를 이용해 가이드RNA가 원하는 위치까지 새로운 DNA를 끌고간 다음 바꾸고자 하는 DNA에 덮어씌우는 방식으로 유전자를 편집하는 ‘크리스퍼 유전자 접착제’ 기술이라고 설명하고 있다. 이 방식은 오류 발생 가능성을 기존 방식보다 획기적으로 낮춤으로써 유전자 치료나 작물 재배에 곧바로 적용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국의 과학자들이 새로운 연구를 통해 젊은 쥐의 혈액 속에서 뇌의 노화 과정을 되돌리는 두 가지 성분을 확인했다고 밝혔다. 뉴사이언티스트 등 외신에 따르면, 미국 스탠퍼드대 분자·세포생리학 연구진이 연구에서 생후 12~15개월 된 나이 든 쥐에게 생후 2주 된 젊은 쥐의 혈액을 주입하면 뇌의 기억력과 학습능력 등이 감퇴하는 노화 증상을 되돌릴 수 있다는 것을 발견했다. 이는 젊은 쥐의 혈액 속에 있는 두 단백질이 나이 든 쥐의 뇌 신경세포인 ‘뉴런’의 성장을 촉진하고 이들 뉴런 사이의 신경 연결인 ‘시냅스’ 수를 늘린 것이라고 연구진은 설명했다. 또 연구진은 두 단백질을 실험실에서 배양한 사람의 뉴런에도 작용하는지 검사했으며 배양된 뉴런의 성장을 촉진하고 시냅스 수를 늘리는 데 도움을 주는 등 비슷한 효과를 확인했다. 이런 결과는 앞으로 회춘 묘약뿐만 아니라 노화로 인해 발생하는 치매의 영향을 되돌리는 치료 방법을 개발하는 데도 도움이 되리라는 희망을 불러일으킨다. 연구진에 따르면, 회춘 효과가 있는 두 가지 핵심 단백질은 ‘트롬보스폰딘-4’(THBS4)와 ‘SPARC 유사 단백질 1’(SPARCL1)으로 확인됐다.미국 국립과학원회보(PNAS) 3일자에 실린 이번 연구논문에서 연구진은 두 화합물이 시냅스 수를 늘린다고 썼다. 건강한 뇌에서는 새로운 시냅스의 생성과 오래된 시냅스의 손실이 균형을 이루지만, 이런 과정은 나이가 들수록 느려져 알츠하이머병과 같은 치매를 일으키는 것으로 알려졌다. 시냅스의 손실이 무언가를 기억하기 어렵게 만들기 때문이다. 연구논문 주저자인 캐스린 간 박사후연구원과 공동저자인 토마스 쥐트호프 박사는 “우리는 젊은 쥐의 피가 시냅스 형성을 촉진하기 위해 뉴런에 직접 작용하는 요인을 강화하는지에 의문을 가졌다. 우리는 젊지만 늙지 않은 쥐의 혈청이 배양된 뉴런 사이에 시냅스 형성을 실제로 직접 촉진하는 것을 보여줬으며 어린 쥐의 혈액에서 ‘트롬보스폰딘-4’와 ‘SPARC 유사 단백질 1’이라는 두 요인의 강화와 그 효과를 확인했다”고 작성했다. 이어 “따라서 우리의 실험은 젊은 피가 뉴런 사이의 시냅스 연결을 직접적으로 촉진하는 여러 요인에서 풍부하다는 것을 보여준다”고 덧붙였다. 이렇듯 연구진은 연구를 통해 두 가지 핵심 물질을 확인할 수 있었지만, 이들 물질이 어떻게 회춘 효과를 일으키는지는 아직 정확히 알 수 없다면서 두 물질이 살아있는 사람들에게 효과가 있다는 것을 보여주기 전에 많은 추가 연구가 필요하다고 지적했다. 예를 들어 그중 하나는 두 단백질이 사람의 혈액뇌관문(BBB)을 통과해 뇌에 직접 도달할 수 있는지는 아직 확인되지 않았다는 것이다. 혈액과 뇌 조직 사이에 존재하는 혈액뇌관문은 혈액 속 큰 분자를 걸러내는 역할을 하는 것으로 알려졌다. 하지만 노화를 막거나 되돌리는 화합물에 관한 연구는 이뿐만이 아니다. 잠재적으로 가능성 있는 또 다른 물질로는 사람의 제대혈 세포가 있다. 이 세포에서 발견된 ‘TIMP 1’으로 불리는 한 화합물은 연구에서 회춘 효과가 있는 것으로 나타났다. 과학자들에게 높은 기대를 갖게 하는 또 다른 화합물들 중에는 근육의 성장을 촉진하는 ‘GDF11’과 기억을 형성하는 뇌의 일부분인 해마에서 세포 성장에 영향을 주는 성선자극호르몬분비호르몬(생식샘자극호르몬분비호르몬·GnRH)도 있는 것으로 알려졌다. 사진=123rf(위), PNAS 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

겨자나 고추냉이를 많이 먹어도 고통을 전혀 느끼지 않는 동물이 처음 확인됐다. 미국 뉴욕타임스 등 외신에 따르면, 남아프리카공화국에서 서식하는 하이펠트 두더지쥐가 이런 특징을 지닌 것으로 확인됐다. 겨자나 고추냉이를 한꺼번에 많이 먹어봤다면 콧속과 두피 전체에 스치는 고통을 느껴봤을 것이다. 이는 세포 내 단백질을 적극적으로 손상하는 이소싸이오사이안산알릴(AITC)이라는 이름의 화학 화합물에서 비롯한다. 연구를 이끈 독일 막스델브뤼크 분자의학센터의 게리 레빈 박사는 “실제로 당신이 보는 모든 동물이 AITC를 피할 것”이라고 말했다. 세계적 학술지 ‘사이언스’ 5월 30일자에 실린 이 연구 논문에서 레빈 박사와 동료들은 하이펠트 두더지쥐가 이 물질에 완벽하게 영향을 받지 않는 것을 보여준다.사실 연구진은 겨자나 고추냉이를 잘 먹는 동물을 찾기 위해 연구를 진행한 것이 아니다. 약 10년 전, 레빈 박사와 동료들은 아프리카에 서식하며 죽을 때까지 늙지 않는 것으로 유명한 신비한 설치류 벌거숭이두더지쥐가 산성이 강한 고농도의 이산화탄소나 고추의 매운맛을 내는 성분인 캡사이신에 노출됐을 때 고통을 전혀 느끼지 않는다는 것을 발견했다. 어떤 성분에 대해 고통을 느끼지 않는다는 점은 통증 완화 및 치료 연구에 도움이 될 가능성이 있다. 따라서 연구진은 이 쥐를 포함한 근연종 9종을 대상으로 고농도의 이산화탄소에 노출된 것과 유사한 반응을 일으키는 산과 캡사이신 그리고 AITC에 노출됐을 때 어떻게 반응하는지를 살폈고, 하이펠트 두더지쥐가 AITC에 전혀 반응하지 않는 것을 발견했다. 연구진은 또 이 쥐를 대상으로 AITC 투여량을 점차 늘렸지만 이 쥐는 그래도 반응하지 않았다. 이후 연구진은 하이펠트 두더지쥐가 왜 AITC에 반응을 보이지 않는지를 살피기 위해 근연종 9종 모두를 대상으로 고통 신호와 관련한 뉴런(뇌 신경세포)을 비교 분석했다. 그 결과, 하이펠트 두더지쥐들의 뉴런은 NALCN으로 불리는 일종의 이온 채널로 독특하게 얽혀있는 것으로 나타났다. 이 채널은 그야말로 누설돼 있어 신경세포를 흥분하게 하는 것을 더 어렵게 만든다고 레빈 박사는 설명했다. 또한 연구진은 하이펠트 두더지쥐들에게 이런 채널을 차단하는 약물을 투여했다. 그러고나서 AITC를 투여하자 이들 쥐는 고통스러워하는 반응을 보였다. 하루쯤 지나 약효가 다 떨어지자 이들 쥐는 다시 아무런 반응을 보이지 않았다. 이는 연구진에게 왜 하이펠트 두더지쥐가 AITC에 반응하지 않도록 진화했는가는 의문을 남겼고 그 답은 프리토리아대학의 다니엘 하트 박사가 찾아냈다. 하트 박사는 여러 해 동안 여러 종의 두더지쥐를 연구해 왔으며 하이펠트 두더지쥐의 굴을 조사할 때마다 항상 개미들의 공격을 받고 있었다는 것을 알아차렸다. 문제의 개미들은 나탈 드룹테일이라는 이름의 독개미로, 이들이 지닌 독은 AITC처럼 작용하는 폼산을 포함하고 있을 것이라고 연구진은 설명했다. 덕분에 이들 쥐는 AITC 내성이 생겨 다른 두더지쥐들이 접근하기 꺼리는 곳에서도 살 수 있다. 이에 대해 이번 연구에 참여하지 않았지만, 연구 논문을 분석한 이완 세인트 존 스미스 케임브리지대학 박사는 이번 발견은 사람의 통증을 치료하기 위해 NALCN의 활동을 조절하기 위한 약의 활용 가능성을 보여준다고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

흔히 우울증은 ‘마음의 감기’라고 해 누구나 한 번 겪고 지나갈 수 있는 것으로 가볍게 여기는 경향이 아직도 강한 정신질환이다. 그러나 우울증은 일시적으로 마음이 우울한 상태가 나타나는 우울한 기분과는 달리 생각의 내용, 사고과정, 행동, 신체활동 전반적인 정신기능이 거의 하루종일, 며칠씩 지속되는 증상이다. 국내 연구진이 이런 우울증의 치료 효과를 높이고 치료 기간을 단축시킬 수 있는 방법을 찾아내 주목받고 있다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 분자정신의학연구실 오용석 교수팀이 학습과 기억, 감정 조절에 관여하는 뇌 해마구역의 모시신경세포를 자극해 우울증 치료에 도움을 줄 수 있다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘분자 정신의학’ 최신호에 실렸다. 많은 사람들이 우울증을 가볍게 여기지만 제 때 치료를 받지 못하면 심각한 정신적 문제를 겪게 되고 극단적인 경우 자살에까지 이르게 된다. 현재는 우울증 치료를 위해서는 세로토닌계 항우울제가 사용되고 있다. 세로토닌은 중추신경계에 존재하는 호르몬의 일종으로 세로토닌이 체내에 많이 분비될 경우 행복감을 느끼게 해주는 것으로 알려져 있다. 세로토닌계열 항우울제를 복용하면 입마름, 변비, 저혈압 같은 부작용 등이 나타나는 경우도 있고 치료효과가 약물 복용 후 2~3주나 길게는 2달 이후 나타나는 경우가 있다. 좀 더 빠른 효과를 보기 위해서는 항우울제의 작용 메커니즘이 밝혀져야 하는데 이에 대해서 정확히 알려져 있지 않았다. 연구팀은 해마 신경회로를 구성하는 모시세포가 신경회로의 가소성 변화를 나타내는데 오래 걸리기 때문에 항우울제를 장기투여 조건에서만 효과가 나타나는 것을 밝혀냈다. 연구팀은 또 모시세포를 활성화시키는 경우 항우울제 복용보다 우울증 치료효과가 빠르게 나타난다는 사실도 확인했다. 연구팀은 모시세포의 활성화와 함께 항우울제를 투여할 경우 우울증 치료효과나 치료기간이 빨라질 수 있다고 설명했다. 오용석 교수는 “이번 연구를 통해 항우울제가 해마 모시신경세포 활성조절과정을 거쳐 약물효과를 나타낸다는 사실을 밝혀냈으며 이를 바탕으로 기존 항우울제 장기복용에 따른 문제점들을 극복하고 효과적인 우울증 치료가 가능한 방법을 찾아낼 수 있게 됐다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영화 ‘사랑에 대한 모든 것’이 전파를 타며 스티븐 호킹에 대한 관심도 커지고 있다. 28일 오후 1시5분부터 EBS에서는 물리학자 스티븐 호킹의 인생이야기를 다룬 영화 ‘사랑에 대한 모든 것’을 방영했다. 2014년 12월 개봉한 이 영화는 제임스 마쉬 감독이 메가폰을 잡았고 에디 레드메인(스티븐 호킹), 펠리시티 존스(제인 호킹), 해리 로이드, 데이빗 듈리스, 찰리 콕스, 에밀리 왓슨 등이 출연했다. 이 영화는 세상을 바꾼 천재 과학자 ‘스티븐 호킹’과 그에게 기적과도 같은 사랑을 선사한 여인 ‘제인 호킹’의 이야기를 담았다. 천재 과학자 스티븐 호킹은 우연히 신년파티에서 매력적인 여인 제인 와일드를 처음 마주한다. 두 사람은 첫 만남에서 서로에게 빠져들고 사랑을 키워나간다. 하지만 스티븐 호킹이 루게릭 병이라는 시한부 선고를 받게 되고, 그는 모든 것을 포기하려 하지만 여인 제인 와일드는 그의 삶을 지킨다. 두 사람은 운명 같은 사랑과 예기치 않게 찾아온 절망의 순간에도 서로에 대한 사랑과 희망으로 다시 일어선다. 한편 1942년생인 호킹은 루게릭병을 앓으면서도 블랙홀과 관련한 우주론과 양자 중력연구에 기여했으며, 뉴턴과 아인슈타인의 계보를 잇는 물리학자로 불린다． 1959년 17살의 나이로 옥스퍼드대에 입학한 그는 21살에 전신 근육이 서서히 마비되는 근위축성측삭경화증(ALS)，이른바 ‘루게릭병’ 진단을 받았다． 의사들은 그가 불과 몇 년밖에 살지 못할 것이라고 예상했지만, 호킹은 휠체어에 의지한 채 컴퓨터 음성 재생 장치 등의 도움을 받아 연구활동을 이어왔다． 루게릭병은 운동신경세포만 선택적으로 사멸하는 질환이며 사지근력약화, 근육위축 구음장애, 연하장애, 호흡장애 등의 증상을 보인다. 루게릭병은 손, 팔 등에 힘이 없어지는 것을 시작으로 나중에는 몸의 어떤 근육도 움직일 수 없고, 결국 호흡까지 할 수 없게 되어 사망하게 되며, 아직까지 정확한 원인을 찾을 수 없어 그 치료 또한 불가능한 것으로 알려져 있다. 또 임상 증상이 나타나기 전에는 조기 진단, 예방법도 없다. 실제로 국내 환자가 증상 발생 후 병원을 방문하기까지 걸리는 기간은 평균 8.1개월이었으며, 확진까지 걸리는 기간은 평균 14.7개월인 것으로 나타났다. 스티븐 호킹 박사는 대학재학 시절에 만난 첫 부인 제인 사이에 3자녀가 있으며 1990년 제인과 이혼하고 자신을 돌보는 간호사였던 일레인과 재혼했다. 이보희 기자 boh2@seoul.co.kr

시드니 브레너는 1927년 남아프리카공화국에서 태어나 지난 4월 5일 92세로 싱가포르에서 영원히 잠들었다. DNA의 이중나선 구조를 밝힌 프랜시스 크릭 등과 함께 현대 생물학의 핵심인 ‘중심 원리’를 확립하는 데 큰 역할을 했다. 과학사적 공헌은 1960년대 ‘예쁜꼬마선충’이라는 1㎜밖에 되지 않는 작은 토양 선충류를 생물학 연구에 도입한 것이다. 작은 생물체를 이용해 유전 정보와 세포의 발달, 세포의 죽음이 어떻게 연관되었는지를 밝혀내 2002년 노벨 생리의학상을 수상했다. 브레너는 다음과 같은 기준에서 이 선충을 골랐다. 번식이 빨라 돌연변이를 많이 만들 수 있을 것, 유전체와 번식 체계가 간단할 것, 크기가 작아 전자현미경에서 한 마리를 통째로 관찰 가능할 것이었다. 그는 이 선충의 수많은 돌연변이를 만들었다. 돌연변이를 통해 유전자가 어떻게 조절하고 있는지를 그려냈다. 8000장의 전자현미경 사진을 분석해 작은 생물의 신경망이 몸 전체에 어떻게 구성돼 있는지를 알아냈다. 한 생명체의 유전자와 신경의 발생 과정과 구조가 최초로 밝혀졌다. 이후 다세포 생물로는 최초로 1998년 전유전체가 밝혀졌고, 이 정보를 이용해 유전자의 기능을 검사하는 수준으로 진화했다. 이 생물의 유전자는 인간의 유전자 수와 기능이 유사해 인간 유전자 연구에 도입하기가 수월했다. 생명의 비밀도 간직하고 있었다. 암컷이 없고 수컷과 자웅동체만이 존재하는 번식 체계를 통해 식물에서 가능했던 생태적 유전적 연구가 가능했다. 얼려도 죽지 않고, 우주왕복선 컬럼비아호가 폭발했을 때도 살아남아 그 자손들이 연구에 쓰이고 있다. 우리의 손가락은 발생 초기 오리발처럼 서로 붙어 있다가 그 사이의 세포가 죽으며 모양이 완성된다. 세포사 현상은 선충의 신경세포에서 처음 발견돼 노화와 관련된 여러 현상과 질병에 대한 해답을 얻고 있다. 생명과학에서 각광받는 ‘RNA 간섭’도 이 생물에서 원리가 최초로 밝혀졌다. 예쁜꼬마선충은 세계 약 300개 연구실에서 연구되고, 지금까지 6명의 노벨상 수상자를 만들어 냈다. 브레너가 결정적 공헌을 했지만 많은 이들의 지식 위에 또 다른 지식이 쌓이며 이뤄낸 것이다. ‘제대로 된 연구만큼 중요한 것이 제대로 된 대상 생물의 선택’이라는 브레너의 말을 되뇌며 우리도 세계에 내놓을 모델 생물을 만들어 내기를 기대해 본다.

파킨슨병은 뇌 속 도파민 분비 신경세포가 점점 줄어들면서 나타나는 대표적인 퇴행성 뇌질환이다. 노년층에서는 치매만큼 발병률이 높은 질환으로 대표적인 증상이 자세가 불안정해지고 움직임이 느려지는 것이다. 심할 경우 걷는 것도 힘들어지면서 일상생활을 전혀 할 수 없게 되기도 한다. 지속적인 운동이 병의 진행을 막아 주지만 운동 반경이 줄어들면서 균형감을 잃어 쉽게 넘어지거나 장애물에 부딪혀 다치기 쉬워 많은 환자들이 바깥 운동을 피하는 경우가 많다. 이 때문에 운동량 감소와 증상 악화라는 악순환이 계속되는 것이다. 미국 유타대 보건대, 유타대병원과 학내 벤처기업 ‘모션캡처 코어’ 공동연구팀은 최근 주목받고 있는 가상현실(VR) 기술을 이용해 파킨슨병 환자들의 재활을 돕는 시스템을 개발했다고 11일 밝혔다. 이번 연구 결과는 지난 6~9일 미국 플로리다주 올랜도에서 열린 ‘전미 실험생물학회 2019 연례콘퍼런스’에서 발표됐다. ‘트레드포드’라고 불리는 시스템은 넘어지는 것을 방지하는 안전 장치와 VR 시스템, 다양한 굴곡을 만들어 내는 러닝머신으로 구성돼 있다. 환자들이 VR 헤드셋을 착용하고 러닝머신을 천천히 걸으면 다양한 환경이 눈앞에 펼쳐지며 특정 운동 미션을 수행하도록 돼 있다. 미션이 수행되면 다음 단계로 넘어가 좀더 어려운 미션을 수행하는 방식으로 구성돼 게임처럼 즐기면서 할 수 있다는 장점이 있다. 연구팀은 다양한 증상의 파킨슨병 환자 10명을 대상으로 6주 동안 일주일에 3번씩, 한 번에 30분씩 VR 재활 시스템을 사용하도록 했다. 그 결과 환자들의 근육 조절 능력과 균형 감각이 상당 부분 개선됐다. 특히 걸음걸이에 있어 중요한 발목과 엉덩이 부분의 움직임이 이전보다 자연스럽고 부드러워져 갑자기 나타난 물체에 대한 회피능력이 좋아지고 걷는 속도도 빨라졌다고 연구팀은 밝혔다. edmondy@seoul.co.kr

오스트레일리아의 한 섬마을 원주민들이 집단으로 미스터리한 질병에 시달리고 있다. 벌써 많은 주민이 목숨을 잃었고 5분의 1가량이 투병 중이다. 데일리메일은 6일(현지시간) 오스트레일리아 노던주의 외딴섬 그루트 아일런드에 희소병이 퍼지고 있다고 보도했다. 그루트아이런드는 네덜란드어로 ‘큰 섬’이라는 뜻으로, 1623년 네덜란드 선박이 발견해 세상에 알려지게 됐다. 최고점 180m의 낮고 평평한 이 섬은 바위가 많아 개발이 어려워 불모지 상태에 있다. 데일리메일은 이 섬의 원주민들이 같은 질병으로 서서히 죽어가고 있다고 전했다. 보도에 따르면 현재 100명 이상이 팔다리가 굳고 제대로 걷지 못하는 전신장애를 겪고 있으며 주민 654명 모두가 위험에 노출돼 있다. 70대 중반의 여성 가양와 랄라라 역시 오래 전부터 이 같은 증상에 시달리고 있다. 가양와의 형제 자매 6명 모두 40대부터 증상이 시작됐으며 아버지도 같은 병을 앓았다. 그녀는 “모두 우리가 저주 받았다고 말했다”고 설명했다. 그녀의 조카들도 같은 진단을 받았으며 한 명은 지난 2014년 이 병으로 사망했다.이 지역 주민들 사이에 퍼진이 미스터리한 질병의 정체는 ‘마카도 조셉 병’(MJD, Machado-Joseph disease)이라는 희소 질환이다. 마카도 조셉 병은 매우 드문 유전성 신경퇴행성 질환으로 영구적인 신체 장애로 발전한다. 유전자 돌연변이로 인해 비정상적으로 생성된 단백질이 소뇌의 신경세포를 죽여 근육약화와 강직, 통제력 저하 등을 일으킨다. 부모 중 한 명만 이 유전자를 가지고 있어도 유전된다. 이 병은 포르투갈 아소로스 지역의 집안에서 유래됐으며 지금도 그 후손들은 높은 유병률을 보이고 있다. 합병증을 동반하며 심할 경우 평균 수명이 35년 정도로 매우 짧다. 증세가 심하지 않은 경우 정상 수명을 다하기도 한다. 이 병으로 인한 증세를 약화시키는 약물 치료는 가능하지만 완치제는 없다. 전문가들은 이 질병이 세대를 거치면서 더 이른 나이에 발현되고 있다고 경고하고 있다. 리비 매시 MJD재단 연구교육국장은 “마카도 조셉 병을 가진 누군가 아이를 가질 때마다 위험이 도사리고 있다. 환자는 계속 늘어날 것”이라고 밝혔다. 과학자들은 이 병의 치료법을 찾기 위해 얼룩말을 이용한 실험을 계속하고 있으며 병의 원인으로 여겨지는 독성 단백질을 제거하는 데 효과가 있는 여러 약물을 테스트하고 있다. 매시 국장은 그러나 아직까지 완치제가 없는 병인 만큼 현재로서는 대를 잇는 것에 대한 심각한 고민 말고는 달리 방법이 없다고 말했다. 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

물건을 자주 잃어버리거나 방금 들은 것도 금세 잊어버리는 사람들이 있다. 대부분 가벼운 실수나 건망증으로 여기곤 하지만, 정보를 잘 잊어버린다는 것은 뇌에 문제가 있다는 신호이기도 하다. 그 원인에는 노화, 유전 등 여러 가지가 있겠으나, 모두 해당하지 않는다면 ‘산소 부족’을 의심해보아야 한다. 산소는 인간의 생명유지 활동에 있어 반드시 필요한 필수 요소로, 우리 몸의 세포들은 호흡을 통해 체내에 유입된 산소를 분해하여 생활에 필요한 에너지를 얻는다. 따라서 체내에 충분한 산소가 공급되지 않을 경우 신체 장기들이 그 역할을 온전히 수행할 수 없기 때문에 각종 신체 이상 신호들이 나타나게 된다. 이에, 실내 공기질 관리 전문 기업 ㈜하츠가 산소 부족에 따른 신체 이상 징후들과 함께 이를 극복할 수 있는 일상 속 산소 공급 팁을 소개했다. 뇌는 몸무게의 단 2%에 불과하지만, 호흡을 통해 인체로 유입된 전체 산소량의 25% 이상을 소비하는 것으로 알려져 있다. 뇌세포로 가는 혈액에 산소가 많아질수록 인지·기억·집중·판단·분석 등 뇌 활동이 활발해지며, 반면 체내의 산소 공급이 부족할 경우 뇌 기능이 떨어지고 신경세포 간의 연계가 약화돼 기억력이 감퇴하거나 집중력이 흐트러진다. 특히 실내에 켜켜이 쌓인 이산화탄소는 답답함이나 졸림, 피로 등을 유발하며 뇌의 활동을 저하시키기 때문에 반드시 산소와 적정 비율을 이룰 수 있도록 언제나 주의를 기울여야 한다. 공기 정화 효과가 있는 녹색 식물을 집안 곳곳에 놓아두면 어느 정도 도움이 되는데, 뇌 활동이 많은 아이들의 공부방에는 이산화탄소 제거할 수 있는 팔손이나무, 개운죽, 로즈마리 등을 비치한다. 각막은 혈관이 없어 눈물의 순환이나 공기접촉을 통해 산소를 공급 받는다. 하지만 최근 심각해지는 미세먼지로 인해 외부 활동을 자제하고 산소가 부족한 실내에서 시간을 보내는 비율이 늘면서 눈 건강에 비상이 걸렸다. 각막에 산소가 부족해지면 미세 혈관이 비정상적으로 생기게 되는데 이를 ‘각막 신생혈관’이라 한다. 각막 신생혈관은 출혈이 잦고 진물이 나오기 쉬워 각막을 탁하게 만들기 때문에 시력이 저하되거나 심할 경우 실명에 이를 수도 있다. 실내 산소 부족은 주로 음식 조리를 통한 이산화탄소 및 각종 유해물질 증가로 인해 발생된다. 음식 조리 전후로 반드시 레인지 후드를 사용해야 하며, 유해가스 등의 배출 위험이 적은 전기쿡탑 사용을 권한다. 레인지 후드 사용이 번거롭게 느껴진다면 국내 유일 후드-쿡탑 연동 시스템인 하츠의 ‘쿠킹존(Cooking Zone)’ 시스템을 제안한다. 일상 속 산소 부족에 따른 질병들을 예방하는 근본책은 실내 공기 중 산소 농도를 일정 수준 이상으로 유지하여 언제나 충분한 산소를 인체에 공급하는 것이다. 공기 중 적정 산소 비율은 약 21%로, 20% 미만으로 떨어질 때에는 컨디션 저하를 비롯한 산소 부족 현상들을 겪을 수 있다. 특히 실내에서는 요리, 청소 등으로 인해 미세먼지를 비롯한 입자성 오염물질이나 이산화탄소, 이산화질소 등 각종 가스상 오염물질들이 발생하기 쉬우며 이로 인해 공기 중 산소량이 줄어들 수 있다. 실내 적정 산소 농도를 유지하기 위해서는 안과 밖의 공기 순환 기류를 만들어 공기 균형을 맞추는 것이 가장 이상적이다. 이를 위해서는 후드, 전열교환기, 환기시스템 사용이 도움이 될 수 있다. 실내 공기질 관리 전문 기업 ㈜하츠의 관계자는 “산소 부족은 일상에서 흔히 겪을 수 있는 현상 중 하나로, 산소가 부족한 실내 공기에 장시간 노출될 경우 건강 상의 문제를 겪을 수 있다”며 “하츠에서는 적정 산소 농도를 갖춘 외부 공기를 깨끗하게 걸러 실내에 공급, 실내 공기의 균형을 맞춰주는 가정용 청공조기 출시를 앞두고 있다”고 전했다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

경쾌한 소리를 내며 입안에서 부서지는 짭짤한 감자칩은 한 번 손대면 멈출 수 없게 만든다. 설탕과 함께 사람들을 매혹시키는 마성의 맛을 갖고 있는 소금은 신체기능 유지에 중요한 역할을 하지만 많이 섭취하면 심혈관질환은 물론 인지장애까지 유발시킬 수 있다. 이 때문에 싱겁게 먹으려고 하지만 쉽지 않다. 과연 우리를 짠맛에 길들이게 하는 것은 뭘까. 미국 캘리포니아공과대(칼텍) 생물학·생명공학부, 터프츠대 의대 신경과학과 공동연구팀이 소금의 짭짤한 맛을 자꾸 찾도록 만드는 신경회로를 발견했다고 밝혔다. 한국인 과학자인 이상준 칼텍 연구원이 제1저자로 참여해 주도한 이번 연구는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 28일자에 실렸다. 인체에서 나트륨이 부족해지면 뇌는 나트륨 소비 촉진 신호를 보내는데 지금까지는 소금 섭취와 관련된 신호 메커니즘이 완전히 파악되지는 못했다. 연구팀은 광유전학 기술의 하나인 ‘칼슘이미징’을 이용해 동물실험을 한 결과 생쥐의 후뇌 부위에서 나트륨 섭취를 조절하는 ‘염분섭취 뉴런’이라는 신경세포를 발견했다. 후뇌는 척수 쪽에 가까운 뇌의 뒤쪽 부분이다. 연구팀은 생쥐가 소금물을 마시면 염분섭취 뉴런의 신호가 점점 줄어들면서 소금물 마시는 것을 멈춘다는 사실을 확인했다. 그렇지만 충분히 소금물을 마신 뒤에도 염분섭취 뉴런을 인 위적으로 자극할 경우 소금물이나 소금덩어리를 계속 찾아는다는 것도 발견했다. 반면 소금물을 위에 직접 주입할 경우에는 염분섭취 뉴런 신호에 영향을 미치지 못한다는 것도 관찰됐다. 이는 소금 섭취를 조절하는데 핵심은 위가 아닌 혀의 미각세포에 있음을 보여준 것이라고 연구팀은 설명했다. 오카 유키 칼텍 교수는 “이번 연구결과는 소금의 맛만으로도 염분섭취 뉴런의 활동을 제어할 수 있음을 보여주고 있다”며 “짠맛을 느끼게 하는 미각만 자극하는 방법을 찾는다면 건강상 소금 섭취를 줄여야 하는 사람들에게도 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr