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생쥐 겨울잠 유발 신경회로 발견…인간 인공동면 시대 앞당겨지나

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입력 :ㅣ 수정 : 2020-06-11 07:58 과학 섹션 목록 확대 축소 인쇄

미일 2개 연구팀 네이처에 논문

2016년 개봉한 영화 ‘패신저스’에는 120년 동안 냉동인간 상태로 우주여행을 하는 장면이 나온다. IMDb 제공
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▲ 2016년 개봉한 영화 ‘패신저스’에는 120년 동안 냉동인간 상태로 우주여행을 하는 장면이 나온다.
IMDb 제공

일본팀, 클로자핀 N옥사이드 주입·관찰
48시간 Q뉴런 활성화, 동면상태와 유사
美팀, 하루 음식 안 주고 신진대사 낮춰
생쥐 신경회로서 Q뉴런의 활성화 확인
“장기 동면상태에선 이식 장기 손상 막고
발병 후 조직 손상 최소화 등 이익 크다”


SF영화 역사상 최고의 걸작으로 꼽히는 ‘2001 스페이스 오디세이’(1968)에서 시작해 ‘멜 깁슨의 사랑이야기’(1992), 실베스터 스탤론 주연의 ‘데몰리션맨’(1993), ‘바닐라 스카이’(2001), 에일리언 시리즈, 그리고 2016년 말 개봉한 ‘패신저스’까지 공통점은 뭘까.

‘냉동인간’ 혹은 ‘인공동면’(冬眠)을 소재로 하고 있다는 점이다. SF에서는 수십~수백 광년이 떨어진 곳까지 우주여행을 하거나 불치병에 걸려 과학기술이 더 발전한 먼 미래에 깨어나 치료받기 위한 소재로 쓰인다. 그렇지만 SF에서는 전혀 다른 원리를 갖고 있는 냉동인간과 인공동면을 혼동해 사용하는 경우가 많다.

겨울잠이라고 불리는 동면은 에너지를 아끼기 위한 것이 주요 목적이고 냉동인간은 특정 목적 때문에 생체조직이 상하지 않도록 특수 처리한 상태에서 초저온으로 냉동시켜 장기 보존하는 것이다. 냉동인간 기술을 활용해 사업을 하는 기업들이 전 세계적으로 서너곳이 있지만 냉동만 가능할 뿐 조직 손상 없이 해동시키는 방법은 아직 알고 있지 못하다. 인공동면이나 냉동인간 기술이 성공한 사례는 없다는 말이다.

그렇지만 과학계에서는 냉동보존 기술의 첫 단계로 곰이나 개구리 등 겨울잠 자는 동물들의 동면 원리를 알아내기 위해 끊임없이 노력하고 있다. 이런 가운데 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 6월 11일자에는 설치류를 대상으로 동면과 비슷한 상태를 유발시킬 수 있는 신경세포 회로를 발견했다는 연구 결과 2편이 실려 주목받고 있다.
곰이나 다람쥐 같은 일부 동물은 먹이를 구하기 어려운 겨울철이 되면 동면에 들어간다. 겨울잠이라고도 부르지만 잠과는 달리 동면 중에는 신진대사 활동이 느려지고 체온도 떨어진다. 과학자들은 동면의 비밀에 대해 정확히 알지 못하고 있다. 현재 냉동인간 서비스를 제공하는 민간기업들이 있는데 냉동은 가능하지만 정상적으로 해동시키는 기술은 아직 확보하지 못하고 있다. 이 때문에 인간 냉동보존 기술은 미완성 상태다.  영국 개방대학 제공
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▲ 곰이나 다람쥐 같은 일부 동물은 먹이를 구하기 어려운 겨울철이 되면 동면에 들어간다. 겨울잠이라고도 부르지만 잠과는 달리 동면 중에는 신진대사 활동이 느려지고 체온도 떨어진다. 과학자들은 동면의 비밀에 대해 정확히 알지 못하고 있다. 현재 냉동인간 서비스를 제공하는 민간기업들이 있는데 냉동은 가능하지만 정상적으로 해동시키는 기술은 아직 확보하지 못하고 있다. 이 때문에 인간 냉동보존 기술은 미완성 상태다.
영국 개방대학 제공

사람은 추운 곳에 오래 노출될 경우 저체온증으로 서서히 의식을 잃고 사망하는 경우가 많다. 그렇지만 겨울잠을 자는 동물들은 날씨가 추워져 먹을 것을 구하기 어려워지면 에너지 소비를 낮춰 체온을 떨어뜨리고 심장도 거의 움직이지 않는 상태로 한철을 보내게 된다. 많은 과학자들이 동면은 뇌 시상하부의 ‘시각교차전(前)구역’이라는 부위에서 온도조절 작용 때문이라고 추측했을 뿐 정확한 메커니즘은 밝혀내지 못한 상태였다.

일본 쓰쿠바대 의대, 국제통합수면의학연구소, 이화학연구소(리켄) 망막재생연구소, 리켄 세포기능역학연구소, 니가타대 뇌연구소, 쓰쿠바 고등연구협회 공동연구팀은 생쥐에게 ‘클로자핀 N옥사이드’라는 화학물질을 주입한 결과 뇌 시상하부에 있는 Q뉴런이라는 지금까지 잘 알려지지 않은 부분이 활성화되면서 48시간 이상 동면 상태와 비슷하게 신진대사 활동이 느려지고 체온이 떨어지는 것을 확인했다. 또 광유전학 기술로 Q뉴런을 자극할 경우에도 동면 상태가 유도되는 것을 관찰했다. 유도동면에서 깨어난 뒤 생쥐들에게서 이상행동이나 조직이나 장기손상은 관찰되지 않았다고 연구팀은 밝혔다.

미국 하버드대 의대 신경생물학과, 신경과학부, 영상·데이터분석센터, 베스 이스라엘 디코니스 의료센터(BIDMC) 내분비·당뇨·대사질환과, 샌디에이고 소재 의료기업 뉴로포토메트릭스 공동연구팀은 일본 연구팀처럼 약물을 주입하는 대신 24시간 동안 음식과 물을 주지 않아 신진대사 활동을 낮춘 뒤 생쥐의 신경회로를 관찰한 결과 역시 Q뉴런이 활성화된다는 사실을 확인했다.
알코르 생명연장재단에서 인체를 냉동해 보존하는 질소탱크의 모습. 미국 알코르생명연장재단 제공
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▲ 알코르 생명연장재단에서 인체를 냉동해 보존하는 질소탱크의 모습.
미국 알코르생명연장재단 제공

이번 연구를 주도한 신경생물학 분야의 세계적 권위자 마이클 그린버그 하버드대 의대 교수는 “인간에게 장기적인 동면 상태를 유도하는 것은 이식을 위해 장기를 손상 없이 보존할 수 있게 해주거나 질병 발생 후 조직손상을 최소화시키는 등 잠재적으로 의학적 이점이 큰 기술”이라며 “이번 연구는 신경회로 자극을 통해 인공동면 유도 가능성을 보여 줬다는 데 의미가 크다”고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
2020-06-11 23면
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