LG생활건강이 약재 ‘천궁’ 연구를 통해 모발의 성장과 성장기 유지력을 동시에 개선하는 성분을 개발했다. 업체는 천궁에 함유된 ‘페룰릭산’과 피부 장수 핵심 성분인 ‘NMN’을 조합해 발모 촉진 실험을 진행한 결과, 모발 성장 촉진과 성장 기간 장기 유지 효과를 확인했다고 28일 밝혔다. 이 연구 결과는 최근 세계적 과학 저널인 네이처의 자매지 ‘사이언티픽 리포트’에 게재됐다. 머리카락이 자라기 좋은 환경을 조성해 주는 약재로 알려진 천궁은 한의학서 ‘동의보감’과 약학서 ‘본초강목’에 정체된 기를 위아래로 소통시키는 효능이 있다고 기술돼 있다. LG생활건강 기술연구원은 2009년 천궁 연구를 시작해 모낭의 활력 증진과 회복에 필요한 세포 에너지 대사 조절의 가능성을 탐색했다. 이후 인공지능(AI)과 분자 모델링 기술을 활용해 천궁에 함유된 ‘페룰릭산’이 모발 성장을 촉진하는 핵심 세포인 ‘모유두세포’의 에스트로겐 수용체를 활성화하는 것을 확인했다. 또 인체 모낭 배양 결과 페룰릭산-NMN 조합은 모유두세포의 증식과 미토콘드리아의 기능 활성에 도움을 줬다. 이 조합은 대표적인 모발 강화 성분인 ‘미녹시딜’보다 높은 모발 성장기 유지율을 보여 주기도 했다. 강내규 LG생활건강 최고기술책임자(CTO)는 “이번 연구를 계기로 모발을 굵고 힘 있게 가꾸는 발모 기술에 접근할 수 있는 소재 개발을 이어 갈 계획”이라면서 “천궁에서 유래된 페룰릭산의 가능성을 확인한 데 더해 NMN과의 조합까지 확장하며 모발 성장과 볼륨감 개선에 대한 연구를 고도화할 것”이라고 말했다.

최근 과학자들은 인간의 장 속에 살아가는 수많은 장내 미생물에 주목하고 있다. 이들은 인간이 소화하지 못하는 식이섬유를 분해해 에너지를 얻고 숙주에게도 영양분의 일부를 제공한다. 나아가 나쁜 세균과 바이러스의 증식을 막고 공동 운명체인 숙주의 건강을 지키는 역할도 한다. 식이섬유가 건강에 좋은 이유 중 하나는 이처럼 장내 미생물과 연관이 있기 때문이다. 그런데 과학자들은 식이섬유가 장내 미생물뿐 아니라 ‘기생충’에게도 필요하다는 사실을 발견했다. 30일 학계에 따르면 최근 체코과학원 생물학센터 기생충학 연구소의 카테리나 지르쿠와 동료들은 장내 기생충 역시 식이섬유에 상당히 의존할 수 있다는 연구 결과를 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 발표했다. 기생충은 숙주의 영양분을 가로채고 각종 질병을 유발하는 유해 생물로 여겨졌다. 위생 환경 개선과 의학 발전을 통해 기생충을 박멸하는 데 많은 노력을 기울인 결과 선진국에서는 기생충이 거의 사라졌지만, 모든 질병이 해결된 것은 아니었다. 기생충 감염률이 떨어진 선진국에서는 오히려 자가면역 질환과 염증성 장 질환이 증가했다. 이후 과학자들은 이 현상이 우연이 아니라는 사실을 발견하고 ‘위생 가설’을 제시했다. 기생충이 면역 반응을 억제하는 역할을 했고 인체는 이를 감안해 강력한 면역 반응을 유지했는데, 기생충이 사라지자 면역 반응이 과도하게 나타났다는 분석이다. 과학자들은 이를 바탕으로 병원성이 낮은 기생충을 이용한 치료법도 시도했지만 효과는 일관되지 않았다. 기생충이 과도한 면역 반응을 억제하는 경우도 있었지만 별다른 효과가 없는 사례도 확인됐다. 연구팀은 그 이유가 식이섬유와 이를 분해하는 미생물과 연관이 있을 가능성에 주목했다. 연구팀은 실험동물로 흔히 사용되는 쥐에 감염되는 기생충인 ‘쥐촌충’(Hymenolepis diminuta)을 이용해 이 가설을 검증했다. 연구 결과 예상대로 식이섬유가 풍부한 식단을 먹은 쥐의 장내에서는 기생충이 정상적으로 성장하고 번식해 숙주의 강한 면역을 억제했다. 반면 식이섬유가 부족한 서구식 식단을 섭취한 쥐의 기생충은 에너지를 절약하는 휴면 상태에 들어갔고 면역 억제 효과도 사라졌다. 실제로 저섬유 식단을 섭취한 쥐에서는 기생충의 크기와 성숙도, 번식 능력이 모두 크게 떨어졌고 관련 유전자 발현 역시 전반적으로 억제됐다. 이 차이는 장내 미생물 변화와 맞물려 있었다. 식이섬유가 충분하면 미생물 다양성이 증가하고 이들이 섬유질을 분해해 생성하는 짧은 사슬 지방산 같은 대사산물이 늘어난다. 이러한 물질은 숙주의 면역을 조절하는 동시에 기생충의 에너지원으로도 활용된다. 결국 식이섬유가 장내 미생물을 거쳐 기생충, 그리고 면역 반응까지 이어지는 하나의 연결고리를 형성하는 셈이다. 이번 연구는 기생충 치료의 효과가 일정하지 않았던 이유를 설명해 준다. 치료 목적으로 단순히 기생충을 투여하는 것만으로는 충분하지 않으며 장내 미생물 환경, 특히 식이섬유 섭취가 함께 고려돼야 할 가능성을 시사한다. 장내 생태계를 하나의 시스템으로 바라봐야 한다는 점에서 이번 연구는 앞으로 기생충을 이용한 치료는 물론 장내 면역 환경 치료의 새로운 패러다임을 제시하고 있다.

박용근 카이스트 물리학과 교수가 바이오포토닉스 분야 세계 최고 권위상으로 꼽히는 ‘마이클 S 펠드 바이오포토닉스 어워드’를 받았다고 2일 카이스트가 밝혔다. 한국인 연구자 수상은 이번이 처음이다. 바이오포토닉스는 빛을 이용해 세포를 정밀 관찰하고 질병을 진단·치료하는 학문이다. 2012년 제정된 이 상은 기초 광학 발견부터 이론 정립, 첨단 계측기 개발, 임상 연구 확장까지 종합적으로 평가하며, 미 매사추세츠공과대(MIT)를 중심으로 세계적 연구·산업 기관이 후원한다. 박 교수는 빛의 굴절률 변화를 이용해 살아있는 세포와 조직을 염색하지 않고도 3차원으로 관찰할 수 있는 홀로토모그래피 분야를 개척해 왔다. 기존엔 세포를 관찰하려면 형광 물질로 염색해야 했는데, 이 과정에서 세포가 변형되거나 사멸하는 경우가 적지 않았다. 그는 손상 없이 실시간으로 세포 내부를 관찰하는 ‘3차원 라벨프리’ 정밀 영상 시대를 열었다는 평가를 받는다. 이어 최근엔 세포·조직 영상을 인공지능(AI)과 결합한 신약 탐색, 디지털 병리 연구로 응용 범위를 넓혔다. 연구 성과는 네이처 리뷰·포토닉스·메서즈·셀 바이올로지·머터리얼스 등 국제 학술지에 게재됐다. 박 교수는 “물리학 기반 라벨프리 이미징과 AI 기술을 통해 생명과학과 의학의 미해결 문제 해결에 기여하고 싶다”고 밝혔다.

학습 시 정확성보다 목표 달성 우선허위 정보 전달… “결정 도움 안 돼”사실 검증 내장형 안전장치 갖춰야 생성형 인공지능(AI)은 사실과 다른 정보를 진실인 것처럼 제시하는 ‘환각’ 현상을 보일 때가 많다. 최근 연구에 따르면 AI는 단순히 실수로 틀린 답을 하는 것을 넘어 자기 목표를 달성하기 위해 의도적으로 인간을 속이는 경우도 늘고 있다. 훈련 과정에서 정직함보다 목표 달성을 우선하도록 학습될 때 전략적 기만이 발생할 수 있다는 것이다. 미국 마운트 시나이 아이칸 의대 연구팀은 의료 AI 시스템에 의도치 않게 의학적 오류나 잘못된 정보가 유입될 경우, AI는 사실과 허구를 구분하지 못하고 잘못된 정보를 사실인 것처럼 전달할 가능성이 높다고 18일 밝혔다. 연구팀은 주요 대규모 언어 모델(LLM) 9개를 대상으로 100만 건 이상의 질문과 답변을 분석한 결과, 의료 AI 시스템이 소셜미디어(SNS)에 떠도는 검증되지 않은 의료 정보를 의사나 환자에게 제공할 가능성이 높다는 점을 확인했다. 이 연구는 의학 분야 국제 학술지 ‘랜싯 디지털 헬스’ 2월 9일 자에 실렸다. 연구팀은 체계적 검증을 위해 SNS에서 흔히 볼 수 있는 건강 관련 오해와 임상의들이 작성하고 검증한 300개의 짧은 임상 시나리오, 허위 권고 사항을 일부 포함한 실제 중환자 치료 의료정보 데이터베이스(MIMIC) 기반 병원 퇴원 요약문 등 세 가지 유형의 콘텐츠를 의료 AI 모델에 노출했다. 각 사례는 중립적 표현부터 SNS에서 흔히 볼 수 있는 감정적이고 과장된 표현까지 다양한 버전으로 구성됐다. 예를 들어 식도 출혈 환자에게 “증상 완화를 위해 차가운 우유를 자주 마시라”와 같은 허위 퇴원 지침을 포함했다. 분석 결과, 의료 AI 모델 대부분은 허위 사실을 위험하다고 인식하지 못하고 일반 의료 지침처럼 받아들여 환자들에게 권고하거나 의료진에게 안내하는 것으로 나타났다. 이번 연구 결과는 현재 의료 AI 시스템이 명백히 잘못된 내용이라도 의학 용어로 포장돼 있으면 ‘참’으로 간주할 수 있고, 환자를 위한 지침에 허위 권고사항이 포함되더라도 걸러내지 못할 수 있다는 것을 시사한다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 이런 오류가 발생하는 것은 의료 AI에서 정보 정확성보다 표현 방식에 가중치를 주기 때문이라고 지적했다. 또, 영국 옥스퍼드대 인터넷 연구소, 옥스퍼드 의대, 뱅거대, 카드왈라드대, 국민보건서비스(NHS), 버밍엄 여성·아동 병원, 미국의 AI 기업인 콘텍스추얼 AI, ML 커먼스, 팩토어드 AI 공동 연구팀도 LLM이 일반인의 건강 관련 결정에 도움이 되지 않는다는 연구 결과를 의학 분야 국제 학술지 ‘네이처 의학’ 2월 10일 자에 내놨다. 연구팀은 영국에 거주하는 성인 남녀 1298명을 4개 그룹으로 나눈 뒤, 10가지의 다른 의료 시나리오를 주고 GPT-4o, 라마 3, 커맨드 R+ 세 종류의 LLM 중 하나를 사용하거나 AI가 아닌 인터넷 검색으로 관련 증상을 진단하고 치료법을 찾도록 무작위 배정했다. 그 결과, LLM이 증상에 대해 정확한 진단을 내린 것은 34.5% 미만, 올바른 처방 및 처치를 한 것도 44.2% 미만으로 확인됐다. 인터넷 검색만을 통해 진단과 처치법을 찾은 것과 차이를 보이지 않은 결과였다. 기리시 나드카니 마운트 시나이 아이칸 의대 교수는 “AI는 더 많은 정보를 빠르게 처리함으로써 임상의와 환자에게 실질적 도움을 줄 수 있는 잠재력이 있다”면서도 “의료 AI를 실제 임상에 광범위하게 사용하기 전에 대규모 스트레스 테스트와 외부 증거 검증을 통해 AI가 내는 답이 사실인지를 검증하는 과정과 이를 보장하는 내장형 안전장치를 갖추도록 해야 한다”고 말했다.

주당 150분 중강도 운동 권장하지만절반만 해도 심장 질환 감소 등 효과5분 추가 운동으로 사망률 6% ‘뚝’고강도 활동은 주당 15분으로 충분 새해가 되면 많은 사람이 건강을 위해 운동을 하겠다고 결심하지만, 작심삼일로 끝나는 경우가 많다. 건강 관리를 위해 운동에 나서지만 자기 체력과 ‘어느 정도의 강도로 얼마나 운동해야 할까’를 정확히 모르기 때문에 초반에 무리하다가 이런저런 핑계로 미루다가 결국 포기하는 것이다. 과학 저널 ‘네이처’는 이런 궁금증을 해결하기 위해 ‘건강을 위해 진짜 필요한 운동량은 어느 정도일까’라는 주제의 특집을 1월 28일 자에 실었다. 규칙적 운동은 심혈관 질환을 예방하고, 여러 유형의 암 위험을 줄이며 모든 원인에 의한 사망 위험을 낮출 뿐만 아니라 정신 건강에도 도움이 된다. 그래서, 세계보건기구(WHO)는 건강한 성인을 기준으로 매주 ‘150~300분의 중강도 운동’이나 ‘75~150분의 고강도 운동’을 권장한다. 실제로 미국 하버드대 공중보건대 역학과 연구팀이 수행한 메타분석에서는 일주일에 150분의 중강도 신체 활동을 사람은 운동을 전혀 하지 않은 사람보다 관상동맥 질환 위험이 14% 낮은 것으로 나타났다. 중강도 활동은 운동하는 동안 대화는 가능하지만, 노래를 부르기에는 힘든 수준이다. 재미있는 것은 주당 권장량의 절반만 운동하는 사람들도 주당 150분이라는 권장 운동량을 충족하는 사람들과 심장 질환 위험 감소 효과를 거의 비슷했다는 점이다. 11만 6221명의 성인 남녀를 대상으로 30년 동안 건강 자료를 정밀 분석한 하버드대 의대의 또 다른 연구에서도 매주 150~300분 중강도 신체 활동을 한 사람들은 운동을 거의 하지 않은 사람에 비해 사망 위험이 20~21% 낮은 것으로 나타났지만, 주당 20~74분의 중강도 활동만으로도 사망 위험은 9% 이상 줄어든 것으로 조사됐다. 노르웨이, 호주, 스페인, 미국 4개국 국제 공동 연구팀은 성인 남녀 4만 327명의 건강 자료를 분석한 결과, 하루 평균 운동량 2.2분에 불과한 하위 20%의 사람들이 중강도 이상의 운동을 하루 5분 추가하는 것만으로도 다양한 원인의 사망률을 6% 줄일 수 있다는 사실을 의학 분야 국제 학술지 ‘랜싯’ 1월 25일 자에 발표했다. 연구팀은 오르막길 자전거 타기, 달리기처럼 말하기 힘들 정도의 고강도 신체 활동은 권장량보다 훨씬 적은 주당 15분만으로도 사망 위험을 크게 낮출 수 있다는 것을 확인하기도 했다. 다른 연구에서는 많은 사람이 목표로 하는 하루 1만보보다 훨씬 적은 하루 4400보 걷기만으로도 사망 위험이 줄어든다는 것을 확인했다. 건강상 이점은 하루 7500보를 기점으로 더 이상 늘어나지 않는 것으로 나타났다. 울프 에켈룬드 노르웨이 오슬로 스포츠과학대 교수는 “운동이 주는 건강 효과의 상당 부분은 ‘아무것도 하지 않는 상태’에서 ‘무언가를 하는 것’으로 바뀌는 데서 시작한다”며 “10분 미만의 짧은 운동인 ‘운동 스낵’(exercise snack)이나 일상적인 신체 활동이 심장병과 사망 위험을 크게 줄일 수 있다는 것을 많은 연구에서 보여준다”고 말했다.

체중 증가와 당뇨병의 주범으로 낙인찍혀 온 흰 빵·파스타·쌀밥. 냉동실에 넣었다가 다시 꺼내 먹으면 건강 피해를 줄일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 냉동 과정에서 생기는 ‘저항성 전분’이 혈당 상승을 막고 포만감을 높여 체중 감량을 돕는다는 설명이다. 20일(현지시간) 데일리메일에 따르면 빵과 파스타, 쌀밥 등을 냉동실에 넣기만 해도 혈당 상승과 체중 증가를 억제하는 데 도움이 된다는 사실이 밝혀졌다. 흰 빵은 파스타, 쌀밥과 함께 정제 탄수화물로 가득하다. 정제 탄수화물은 식이섬유 같은 필수 영양소를 제거하는 초가공 과정을 거친 탄수화물이다. 정제 탄수화물은 혈당을 급격히 높여 췌장에 부담을 주고 인슐린을 과다 분비하게 만들어 결국 당뇨병으로 이어질 수 있다. 식이섬유가 없는 흰 빵과 다른 정제 곡물은 소화기관을 빠르게 통과한다. 이 때문에 포만감이 오래가지 않고 짧은 시간 안에 다시 배가 고파진다. 하지만 빵을 냉동하면 ‘역행성’이라는 과정이 시작된다. 이 과정에서 빵 속 탄수화물인 전분 분자가 단단해지고 소화가 어려워진다. 몸에서 흡수되기 어려운 ‘저항성 전분’이 생기기 때문이다. 이렇게 만들어진 저항성 전분은 정제 탄수화물과 달리 포도당으로 쉽게 분해되지 않아 혈당 수치를 크게 높이지 않는다. 식이섬유처럼 포만감을 높여 하루 종일 먹는 양을 줄여준다. 특히 저항성 전분은 체중 감량에 효과적이다. 국제학술지 ‘네이처 메타볼리즘’에 실린 2024년 연구에서는 약 8주간 저항성 전분을 섭취한 사람들이 그렇지 않은 사람들보다 2.7㎏을 더 감량했다. 유럽 임상의학 저널에 실린 소규모 연구도 같은 결과를 보였다. 빵을 냉동했다 해동한 뒤 구우면 그냥 구운 것보다 혈당이 덜 올랐다. 연구진은 냉동 과정에서 저항성 전분이 만들어졌기 때문으로 분석했다. 전문가들은 빵을 최소 12~24시간 냉동하라고 권장한다. 냉동 상태로 3~6개월까지 보관 가능하다. 이런 효과는 빵에만 국한되지 않는다. 2022년 한 연구에서는 식혔다 데운 쌀밥의 혈당 상승률이 갓 지은 밥보다 30% 낮았다. 다만 전문가들은 정제 탄수화물을 적당히 먹고, 가능하면 통곡물을 선택하라고 권한다. 저항성 전분이 도움이 되지만 과식을 정당화할 만큼은 아니라서 적당량을 섭취하는 것이 여전히 중요하기 때문이다.

플라세보는 치료 효과가 없는 약이나 치료법이라도 환자가 신뢰하면 실제 치료에 도움이 된다는 현상으로, 환자의 신뢰를 통해 효과가 나타난다. 플라세보 효과의 정확한 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았으나 도파민 같은 신경전달물질의 증가, 감정과 관련 있는 뇌 부위의 활성화, 감정적 반응 등이 연관돼 있다고 추정된다. 그런데 실제로 긍정적 생각을 강화하는 뇌 훈련이 면역력을 높일 수 있다는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다. 이스라엘 텔아비브대 심리과학부·생명과학부·인공지능(AI)·데이터과학 연구센터, 텔아비브대 의대 부설 메디컬센터 병리학과, 뇌과학 연구소, 이스라엘 기술연구소(IIT), 미국 예일대 심리학과, 프린스턴대 신경과학 연구소 공동 연구팀은 보상과 긍정적 기대와 연관된 뇌 영역을 활성화하도록 훈련해 백신에 대한 신체 면역 반응을 높일 수 있다고 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘네이처 의학’ 1월 20일 자에 실렸다. 복측선조체(VTA)는 동기 부여와 기대를 조절하는 뇌의 보상 체계 일부다. 동물 연구에서 해당 부위가 면역에 영향을 미칠 수 있다는 사실이 확인됐지만, 인간에게도 적용되는지는 밝혀지지 않았다. 이에 연구팀은 기능성 자기공명영상(fMRI) 기록을 바탕으로 VTA를 포함한 보상 중변연계 경로(reward mesolimbic pathway) 활동을 의도적으로 증가시킬 수 있는 새로운 신경 영상 기반 피드백 접근법을 개발해 성인 남녀 85명을 훈련했다. 연구팀은 참가자에게 여행을 떠올리는 등 과거 즐거웠던 기억을 상기하게 하면서 fMRI로 중변연계 경로 활동을 촬영했다. 이어 참가자를 두 집단으로 나눠 한쪽에만 신경 영상 기반 피드백 접근법을 훈련해 중변연계 활동을 높일 수 있도록 했다. 4번 훈련을 시킨 뒤 모든 참가자에게 B형 간염 백신을 접종했다. 연구팀은 두 집단을 대상으로 백신 접종 전후 최대 4주까지 채취한 혈액으로 면역학적 평가를 했다. 그 결과 높은 VTA 활동을 유지하는 법을 배운 사람들은 혈장 내 백신에 대한 보호 항체 수치가 그렇지 않은 집단보다 훨씬 많이 증가한 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 참가자들은 높은 VTA 활동을 유지하기 위해 긍정적 기대를 포함한 정신적 전략을 사용했다. 이는 플라세보와 같은 효과다. 니찬 루비아니커 예일대 박사는 “이번 연구 결과는 특정 뇌 경로의 활동과 면역 체계 간 잠재적 연관성을 보여준다”며 “긍정적 기대가 치료 효과를 높인다는 플라세보 효과의 기저 경로에 대한 중요한 통찰을 제공하는 동시에 백신 효과를 높이는 새로운 방법을 찾을 수 있을 것”이라고 말했다.

새해가 되면서 “또 이렇게 나이가 드는구나”하는 생각하는 이들이 있다. 그런데, 한 살 더 먹을 때마다 체력이 예전 같지 않다는 느낌을 받기도 한다. 실제로 나이가 면역 반응에도 상당한 영향을 미친다는 연구가 나왔다. 미국 소크 생물학 연구소 분자·시스템 생리학 연구실, 하워드 휴스 의학 연구소, 통합 유전학·바이오인포메틱스 실험실, 시애틀 워싱턴대 의대 비교의학과 공동 연구팀은 나이에 따라 동물이 감염에 반응하는 방식을 바꾼다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 1월 15일 자에 실렸다. 면역 체계는 감염에 대한 신체의 첫 번째 방어선이다. 신체는 최소한의 손상으로 감염과 싸우기 위해 면역 반응을 조절하기도 한다. 그러나, 생애 초기에는 잠재적으로 유익한 염증 반응도 나이가 들수록 만성 염증, 자가 면역 질환, 조직 손상을 유발할 수 있다. 이를 ‘적대적 다중 반응’(antagonistic pleiotropy)이라고 부른다. 연구팀은 나이가 질병 내성에 미치는 영향을 이해하기 위해 젊은 생쥐와 나이 든 생쥐에게 인간 패혈증의 주요 원인균인 두 가지 세균으로 감염시키는 다중 미생물 패혈증 실험을 했다. 그 결과, 같은 감염량을 투여했음에도 생쥐들은 나이에 따라 서로 다른 질병 경로를 보였다. 젊은 쥐는 심장 비대, 다기관 울혈 증상이 많이 나타났지만, 나이 든 생쥐는 반대 현상을 나타내며 심장이 더 작아지는 증상이 나타났다. 분자 분석 결과, 젊은 생쥐에서 심장을 패혈증 유발 손상으로부터 보호하는 단백질인 ‘FoxO1’과 ‘MuRF1’이 나이 든 생쥐에게서는 오히려 결과를 악화시키는 것으로 나타났다. 연구팀이 해당 단백질들을 차단하자 노령 생쥐의 생존율은 향상됐지만 젊은 생쥐들에게는 건강을 악화시키는 요인으로 작용했다. 연구를 이끈 자넬 아이레스 소크 생물학 연구소 교수는 “이번 연구는 인체 면역 시스템이 나이별로 복잡하게 반응한다는 사실을 보여준다”며 “현재 패혈증 치료는 주로 면역 활성 억제를 목표로 하고 있는데, 이는 노년층 환자에게는 이점이 될 수 있지만 젊은 층에는 해로울 수도 있는 만큼 새로운 나이 맞춤형 치료법을 개발할 필요가 있다”고 말했다.

고령화 사회로 빠르게 진입하면서 치매와 같은 퇴행성 인지 장애를 겪는 사람도 늘고 있다. 대표적인 노인성 인지 장애인 치매는 여러 원인으로 발생하지만, 가장 큰 원인은 알츠하이머다. 알츠하이머 치매의 징후가 발견되면 이미 상당히 진행된 상태로 치료와 증상 완화가 쉽지 않다. 그래서 알츠하이머 치매도 암과 마찬가지로 빠르게 진단하는 것이 필요하다. 문제는 치매 진단이 복잡하고 쉽지 않다는 점이다. 이런 상황에서 스웨덴 예테보리대 신경과학 및 생리학 연구소를 중심으로 독일, 브라질, 캐나다, 스페인, 영국, 덴마크, 이탈리아, 스위스, 미국, 프랑스, 중국, 홍콩 등 13개국 31개 연구기관과 대학으로 구성된 국제 공동 연구팀은 손가락 끝 채혈로 채취한 건조 혈액 표본만으로도 알츠하이머의 주요 징후를 측정하는 방법을 개발했다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘네이처 의학’ 1월 6일 자에 실렸다. 알츠하이머는 일반적으로 침습적이고 비용이 많이 드는 뇌 자기공명영상(MRI)이나 양전자 방출 단층 촬영(PET), 또는 척수액 검사로 진단한다. 최근에는 p-타우217 같은 생체표지자를 측정하는 혈액 검사가 알츠하이머를 정확하고 접근성 높은 도구로 검출하는 수단으로 주목받고 있다. 혈액 채취는 척수액 검사나 뇌 촬영 방법보다 훨씬 간단하지만, 검체 처리와 보관, 검체 채취를 위한 훈련된 인력 접근성 같은 문제들이 여전히 존재한다. 이에 연구팀은 손가락 끝에서 채취한 소량의 혈액을 건조해 검사하는 새로운 알츠하이머 진단 검출법을 개발했다. 연구팀은 실험에 참여한 337명에게서 알츠하이머를 포함해 기타 뇌 변화와 관련된 단백질을 찾는 데 성공했다. 연구팀은 손가락에서 채혈한 표본의 p-타우217 수치가 표준 혈액 검사 결과와 거의 유사하게 일치한 것을 발견했다. 또, 척수액 검사와 비교해서 86%의 정확도로 알츠하이머를 식별해 냈다. 또, GFAP와 NfL이라는 다른 두 가지 지표도 성공적으로 측정됐고 기존 검사와 높은 일치도를 보였다. 이번에 개발한 가장 큰 장점은 연구진의 도움 없이 실험 참가자들이 손쉽게 자기의 혈액 표본을 채취할 수 있었다는 점이다. 연구를 이끈 니콜라스 애쉬튼 스웨덴 예테보리대 교수는 “이번에 개발한 방법은 비교적 간단하고 비침습적 방법으로 알츠하이머를 빠르게 진단할 수 있다는 장점이 있다”며 “특히 알츠하이머 발병 위험이 큰 다운증후군 환자나 의료 서비스 접근성이 낮은 집단에도 적용될 수 있을 것”이라고 말했다.

희귀 질환을 극복한 아기, 9000m 해저에서 기묘한 생명체를 발견한 과학자, 뎅기열 확산을 막는 모기를 개발한 연구자, 반과학적 정부 정책에 대항하는 보건정책 학자. 과학 저널 ‘네이처’는 이들을 포함해 ‘2025년 과학을 만든 10명’을 9일 발표했다. 네이처가 발표한 ‘올해의 10인’은 순위를 매긴 것이 아니라 올해 과학계의 중요한 발전과 이야기, 그 과정에서 중요한 역할을 한 인물과 그 주변인을 조명하기 위한 것이다. 올해 생의학 분야에서는 희귀 질환 치료에 있어서 두 가지 중요한 진전을 이룬 해다. 우선 ‘선구적 아기’라고 이름 붙여진 미국 펜실베이니아 필라델피아 교외에 사는 아기 KJ멀둔은 체내 요소 수치가 과도하게 높아져 영구적인 뇌 손상이나 사망을 초래하는 CPS1 결핍증을 안고 태어났다. 필라델피아 아동병원 의료진은 크리스퍼 유전자 가위 기술을 이용해 세계 최초로 개인 맞춤형 유전자 편집 기술로 유전 질환을 치료하는 데 성공했다. 유전 질환의 완치까지는 아니지만 치료 효과가 높다고 연구팀은 밝힌 상태다. ‘헌팅턴병의 영웅’ 사라 타브리즈 영국 런던대(UCL) 신경학과 교수는 해가 없는 바이러스를 사용한 유전자 치료제를 개발해 치명적 유전 질환인 헌팅턴병의 진행을 75%가량 늦추는 데 성공했다. 올해는 인간 지식의 경계를 넓힌 해이기도 하다. 칠레에 있는 베라 루빈 천문대는 우주 구조와 진화를 측정하기 위해 인류가 제작한 가장 강력한 광시야 관측 망원경 중 하나로 네이처는 30년 전 이 망원경을 처음 구상한 캘리포니아 데이비스대 물리학자 토니 타이슨 교수를 ‘망원경 개척자’로 선정했다. 중국과학원 심해과학기술연구소 소속 지구과학자 멩그란 두 박사는 자체 개발 유인 잠수정 ‘펜더우제’를 타고 해저 9000m까지 내려가 지구상에서 동물이 생존할 수 있는 가장 깊은 생태계를 발견했다. 이스라엘 바이츠만 과학 연구소의 시스템 생물학자 이파트 메르블 박사는 세포 청소부로 알려진 ‘프로테아솜’이 세포 단백질을 분해해 감염과 싸우는 데 도움을 주는 항균 펩타이드를 생성한다는 사실을 처음 발견해 ‘펩타이드 탐정’이라고 이름 붙여졌다. 지난 1월 최고 수준의 모델과 동등한 성능을 보이지만 훨씬 적은 자원으로 구축된 대규모 언어 모델 ‘딥시크’를 공개하며 인공지능 분야에 지각변동을 일으킨 중국 AI 스타트업 딥시크의 CEO 량원평이 ‘AI 독불장군’으로 명명되며 올해 과학계 10대 인물 중 하나로 선정됐다. 특히 오픈 소스 방식으로 무료로 다운로드와 활용이 가능해 과학자들에게 도움이 되고 있다고 네이처는 평가했다. 한편 미국 질병통제예방센터(CDC) 소장으로 채용됐다가 트럼프 정부의 백신 정책에 반대한다는 이유로 2주 만에 해임된 면역학자 수잔 모나레즈 박사는 ‘공중 보건 수호자’로 선정됐다. 이 밖에도 연구 윤리 문제 규명에 앞장선 인도의 데이터 과학자 아찰 아그라왈 박사를 ‘철회 탐정’, 모기를 박테리아에 감염시켜 뎅기열 확산을 막는 연구를 진행하고 실제 모기 공장을 설립한 브라질의 농업 공학자이자 곤충학자인 루시아노 모레이라 연구원은 ‘모기 목장주’, 지난 4월 세계 최초로 팬데믹에 대한 예방과 대응을 위한 지침 원칙을 제시한 글로벌 팬데믹 조약을 실현한 남아프리카공화국 프레셔스 마초소는 ‘펜데믹 협상가’로 선정됐다. 브랜던 마허 편집자는 “이번 선정은 올해 과학계에서 가장 의미 있는 순간에 이바지한 다양한 인물들을 부각하기 위한 것”이라며 “특히 올해 선정된 10인은 새로운 영역의 탐구, 획기적 의학 발전 가능성, 과학 진실성 수호에 대한 확고한 헌신, 글로벌 보건 정책을 주도한 이들”이라고 설명했다.

모유는 아이에게 먹이기 위해 어머니가 생산하는 젖을 말한다. 음식을 먹지 못하고, 소화가 어려운 신생아에게 영양분을 제공하는 역할을 한다. 단순히 영양분을 제공하는 것을 넘어, 아기 성장 단계와 환경 변화에 맞춰 성분이 실시간으로 변하는 살아있는 체액이며, 아기의 성장과 발달의 모든 측면을 아우르는 완벽하게 설계된 맞춤형 음식이라고 알려졌다. 그런데, 포유류 중 가장 복잡하다는 인간 모유와 비슷한 물질이 발견돼 눈길을 끈다. 스웨덴 예테보리대, 화학·분자 생물학과, 분자·중개 의학 연구센터, 생의학 연구소 감염병과, 찰머스 공과대 생명과학과, 항생제 내성 연구 센터(CARe), 스위스 바젤대 약리과학과, 대만 생물화학 연구소, 영국 세인트 앤드류스대 생물학부, 글래스고대 의학·수의학·생명과학부 공동 연구팀은 회색 물범(Atlantic grey seal)의 젖은 당류 복잡성 측면에서 인간 모유와 비슷한 수준이라고 밝혔다. 인간 모유가 포유류 중 가장 복잡하다는 기존 가정을 뒤집는 연구 결과로, 기초 과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 11월 26일 자에 실렸다. 젖 속에 포함된 올리고당류는 모든 포유류에서 유아 발달과 건강에 이바지하는 당류의 일종이다. 이 당류들은 바이러스와 박테리아로부터 인체를 보호하고, 인체 초기 미생물 군집을 형성하며 위와 장 발달을 촉진하는 등 중요한 역할을 한다. 중요성에도 불구하고 인간 이외 동물에서 우유 당류의 다양성에 대한 지식은 명확하지 않다. 연구팀은 수유 중인 회색 물범 5마리의 모유 표본을 분석했다. 그 결과, 인간 모유보다 훨씬 다양한 332종의 당 분자를 발견했으며, 그중 240종의 구조적 특성을 밝혀냈다. 이 중 3분의2에 해당하는 166개는 이전에 보고된 적이 없는 당류다. 일부 분자는 28개의 당 단위로 구성돼, 현재까지 알려진 가장 큰 인간 모유 당류보다 최대 10개 단위 더 컸다. 연구팀은 인간 모유에서 관찰되는 변화와 마찬가지로 회색 물범의 당류 구성도 수유 기간 내내 새끼의 변화하는 요구에 맞춰 조율된 변화를 겪는다는 점을 규명했다. 연구를 이끈 다니엘 보야르 스웨덴 예테보리대 교수는 “이번 연구는 인간 모유가 포유류 중 유일하게 정교하다는 오랜 가정을 뒤엎는다”며 “또, 이번에 새로 발견된 당류 중 다수가 항균 및 면역조절 특성을 지녀 생의학 분야에서 활용 가능성이 있다”고 설명했다.

요즘 영상 콘텐츠의 대세는 아무래도 ‘먹방’(먹는 방송)과 ‘쿡방’(요리 방송)이다. 인간의 가장 원초적 본능이라고 하는 식욕을 자극하기 위한 것들이다. 식욕은 즐거움 때문이든, 에너지 섭취를 위함이든 뇌의 여러 영역 간 복잡한 상호 작용의 결과다. 문제는 이런 식욕이 과해 건강에 문제를 일으키는 경우다. 식욕 억제를 통해 체중 감량을 촉진하는 약물들이 많이 나오고 있지만, 뇌 네트워크에 미치는 영향은 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 이런 가운데, 미국 펜실베이니아대 의대 신경외과, 정신건강과, 신경과학과, 공학 및 응용과학대 생명공학과, 유타대 의대, 듀크대 의대 신경외과, 공대 의생명공학과, 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 신경과학 및 인간 행동 연구소, 필라델피아 재향군인 병원 공동 연구팀은 성분명 티르제파타이드인 약물 ‘마운자로’가 통제 불능의 섭식 행동을 보이는 사람의 뇌 활동을 억제하고 음식에 대한 갈망도 몇 달 동안 줄여주는 것으로 확인됐다. 이번 연구에는 펜실베이니아대에서 연구하고 있는 최원경 박사, 노영훈 박사가 제1 저자로 참여했다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘네이처 의학’ 11월 18일 자에 실렸다. 마운자로는 제2형 당뇨 관리를 위해 승인된 주사제 형태의 전문의약품으로 체중 감량 효과도 뛰어나 비만 치료제로도 활용되고 있다. 최근에는 타르제파타이드 같은 GLP-1 수용체 작용제는 체중 감량을 촉진하지만, 불규칙한 섭식 행동을 어떻게 조절하는지 명확히 밝혀지지 않고 있다. 이에 연구팀은 중증 비만과 섭식 행동 조절에 어려움을 겪고 있는 참가자 세 명에게 전극을 부착해 뇌 활동을 기록하고 분석했다. 조사 결과, 음식에 대한 강한 강박과 갈망은 측좌핵에서 강한 저주파 뇌 신호(델타-세타 활동)와 연관돼 있음이 확인됐다. 실험 참가자 2명에게 해당 뇌 영역에 치료용 심부 뇌 자극을 가하면 뇌 신호와 음식 강박이 감소한다는 점을 확인함으로써 델타-세타 활동이 음식 강박과 갈망의 생체 지표가 될 수 있음을 입증한 것이다. 비만 대사 수술받은 참가자는 당뇨 관리를 위해 타르제파타이드를 투여받았는데, 이것 역시 음식 갈망과 체중을 줄여줬다. 약물 투여나 심부 뇌 자극이 중단되고 몇 달이 지나면 다시 뇌 신호가 원상 복구되고 음식 강박이 다시 나타났다. 연구를 이끈 케이시 할펀 펜실베이니아대 의대 교수는 “이번 연구로 식욕억제제와 같은 약물이 어떻게 뇌 활동을 변화할 수 있는지 아는 것은 섭식 습관과 음식에 대한 강박, 섭식 장애에 대한 새로운 치료법 개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

미국 스탠퍼드대 의대 영상의학과, 신경과, 신경과학과, 신경외과, 정신과 및 행동과학과, 발달생물학과, 생물물리학과, 재료과학과 공동 연구팀은 뇌출혈로 발생한 신경 독성 잔해물을 저강도 초음파 치료로 효과적으로 제거할 수 있다고 12일 밝혔다. 이 연구 결과는 생명공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’ 11월 11일 자에 실렸다. 혈액세포나 각종 체내 노폐물이 뇌에 축적되면 염증을 유발하고 신경세포를 손상할 수 있다. 이런 신경 독성 잔해물의 축적은 뇌졸중, 뇌진탕, 치매 같은 질병과도 밀접하게 연관된다. 연구팀은 생쥐에게 뇌출혈과 뇌졸중을 유발한 뒤 저강도 초음파 시술을 했다. 그 결과 초음파 치료를 받은 쥐들은 치료받지 않은 쥐들보다 뇌 염증과 신경세포 손상이 눈에 띄게 줄었다. 특히 뇌내출혈을 일으킨 생쥐 중 초음파 치료를 받은 생쥐들은 생존율, 증상 완화, 행동 테스트 등에서 더 나은 결과를 보였다. 또 초음파 치료를 받은 생쥐들이 더 오래 살았고 뇌부종이 줄었으며 체중 회복도 좋았고 방향 전환 능력, 근력 테스트에서도 높은 점수를 보였다.

20세기 과학사에서 중요한 성과로 꼽히는 DNA 구조를 발견하고 노벨 생리·의학상을 받으며 영광의 순간을 누렸지만, 우생학을 연상케 하는 노골적인 인종 차별 발언으로 노년에는 모든 영예를 박탈당한 세계적인 생물학자 제임스 D. 왓슨이 지난 6일(현지시간) 97세의 나이로 세상을 떠났다. 약관의 나이에 발표한 한 장의 논문현대 생물학의 판도를 바꾸다1928년 4월 6일 미국 시카고에서 태어난 고인은 시카고대에서 학사 과정을 마치고 1950년 인디애나대에서 박사 학위를 받은 뒤 영국 케임브리지대 캐번디시 연구소에서 연구했다. 여기서 영국의 생물학자 프랜시스 크릭을 만나 공동 연구 끝에 DNA 이중나선 구조를 확인했다. 이들은 1953년 4월 25일 과학 저널 ‘네이처’에 ‘핵산의 분자 구조: DNA 구조’(Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid)라는 한 장짜리 논문을 발표했다. 왓슨이 24세의 나이에 발표한 이 논문은 현대 생물학의 판도를 바꿨고, 분자 생물학이 본격적으로 연구되는 기틀을 마련했다. 덕분에 1962년 프랜시스 크릭과 모리스 윌킨스와 함께 노벨 생리·의학상을 수상했다. 왓슨이 DNA 구조를 밝혀내기 전까지 과학자들은 DNA가 유전의 핵심 물질이라는 사실을 알고 있었지만, 어떤 방식으로 유전정보가 저장되는지, 세대를 거쳐 전달되는지, 생명 활동을 어떻게 조절하는지 알지 못했다. 돌연변이의 작동 메커니즘이나 단백질 합성 방식, 최신 유전 공학 기술인 유전자 가위 기술, 염기서열 분석, 항체 개발 등 분자생물학의 모든 혁신적 기술은 모두 DNA 구조를 알고 있기 때문에 가능해졌다. 세기적인 논문을 발표한 3년 뒤인 1956년부터 하버드대 교수로 재직하면서 분자생물학 분야의 기념비적 교과서라고 할 수 있는 ‘세포의 분자생물학’을 다른 연구자들과 출간했고, 1968년 뉴욕의 분자생물학 연구소 콜드 스프링 하버 연구소 소장으로 취임해 세계 최고 수준의 생물학 연구소를 구축하는가 하면, ‘휴먼 게놈 프로젝트’ 총괄 책임자로 활동하는 등 분자생물학의 결정적 순간에 모두 자리했다. 로절린드 프랭클린 데이터 무단 사용‘노벨상 도둑질’ 논란의 중심에저서 ‘이중나선’에서 동료과학자 폄하그러나, 왓슨은 이런 공만 있는 것이 아니라 과학자로서 수치스러울 정도의 ‘과’도 많았던 인물이다. 1968년 지금까지도 많이 읽히는 과학의 고전이라고 불리는 ‘이중나선: DNA 구조 발견의 개인적 기록’을 출간했다. 크릭과 함께 DNA 구조를 처음 규명한 과정을 담은 이 책에서는 자신을 과대평가하면서 영국 여성 과학자 로잘린드 프랭클린을 포함한 다른 동료 연구자를 깎아내렸다. 특히 그는 프랭클린이 DNA 구조를 밝혀낼 수 있는 X선 사진을 촬영했지만, 무엇을 발견했는지 깨닫지 못했다고 주장했다. 사실 왓슨과 크릭은 프랭클린과 모리스 윌킨스의 DNA 분자 X선 분석 데이터 일부를 허락 없이 사용한 정황이 드러나 ‘노벨상을 도둑맞았다’는 논란의 중심에 서기도 했다. 윌킨스는 노벨상을 공동 수상했지만, 여성 과학자인 프랭클린은 수상 4년 전 난소암으로 세상을 떠났다. 게다가, 말년이 되면서 우생학을 연상케 하는 인종차별적 발언들을 공공연히 내뱉는 등 구설에 자주 올랐다. 그는 사람의 외모는 유전자를 조작해 변화할 수 있다고 말하며 “사람들은 모든 여자가 예쁘게 되면 끔찍할 것이라고 하지만, 난 그게 더 좋다”라고 말하기도 하고, 2000년 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리)의 한 강연에서 햇빛 노출로 인한 피부색과 성적 욕구가 연관됐다고 말하면서 “피부의 멜라닌 색소가 성적 충동을 향상하며, 그것이 당신에게 라틴계 연인이 있는 이유”라고 발언해 논란이 됐다. 그뿐만 아니라 과체중인 사람은 절대 채용하지 않을 것이라는 말을 하는가 하면, 2007년 영국의 언론 선데이 타임스와 인터뷰에서는 “서방의 아프리카 지원정책은 ‘흑인과 백인들의 지능이 동등하다’는 잘못된 전제를 갖고 있다. 지리적으로 떨어져 있던 사람들의 지적 능력이 동일하게 진화했으리라고 믿을 확실한 근거가 없다. 흑인 직원을 다뤄본 사람들은 그게 진실이 아니란 걸 안다”라는 등 인종차별적 발언을 쏟아냈다. 그는 ‘멍청함’은 질병이며, ‘정말 멍청한’ 하위 10% 사람들은 치료가 필요하다고 주장하기도 했다. 2000년 이후 각종 구설에 올라노벨상 메달 경매에 내놓기도2007년 인터뷰 공개 이후 “그런 믿음에 과학적 근거는 없다”며 사과했지만, 모든 강연이 취소되고 일주일도 되지 않아 40년 가까이 몸담았던 콜드 스프링 하버 연구소 소장직도 사임했다. 2019년 1월 2일 미국 PBS 다큐멘터리에서 2007년 발언했던 인종차별적 견해가 바뀌었냐는 질문에 대해 “전혀 아니다”라고 답을 한 뒤 연구소는 왓슨과 인연을 완전히 끊었다. 아이러니한 것은 왓슨이 2003년 ‘제3차 인본주의 선언문’ 서명에 참여한 22명의 노벨상 수상자 중 한 명이었다는 점이다. 2000년 이후 왓슨은 생물학자로서 권위를 이용해 여성과 유색인종에 대한 자기의 사회적 편견을 정당화하려 한다는 비판에 직면하면서 과학계에서 퇴출당했고, 어려움에 처했다. 실제로 2014년에는 자기가 받은 노벨상 메달을 경매에 내놓기도 했다. 판매 수익금으로 가족 부양과 과학 연구 지원을 하겠다는 목적이었지만 생활고 때문이었다고 전해졌다. 이후 러시아 억만장자인 알리셰르 우스마노프가 410만 달러(현재 가치로 한화 59억 7739만 원)에 메달을 낙찰받은 뒤 왓슨에게 다시 돌려줘 화제가 됐다. 이렇게 젊어서는 학문의 한 분야를 개척했다는 영예를, 나이 들어서는 인종주의자라는 불명예로 삶이 점철된 세기의 과학자가 2025년 11월 6일 잠들었다.

올해 노벨 과학상 수상자를 발표한 지 한 달이 지났다. 지난해 노벨 과학상 키워드가 ‘인공지능’이었다면, 올해 한국인에게는 ‘일본’이다. 노벨 생리의학상과 화학상 2개 부문에서 수상자를 배출했기 때문이다. 일본은 1949년 첫 노벨 물리학상 수상자를 배출한 이후 지금까지 총 27명의 노벨 과학상 수상자를 배출했다. 그중 22명이 2000년 이후 수상했다. 노벨 과학상 수상자 숫자가 국가의 과학기술 수준을 완벽하게 보여 주는 것은 아니라지만 일본이 기초과학 분야에서만큼은 아시아의 맹주라는 점은 부인할 수 없는 사실이다. 올해 노벨 과학상 시즌에는 여느 때와는 다른 모습이 눈에 띄었다. 불과 몇 년 전만 해도 이웃 일본이나 중국에서 노벨 과학상 수상자가 나오면 언론은 ‘왜 아직’, ‘언제쯤’ 등과 같은 수식의 기사를 쏟아 냈고, 잠깐이나마 정치인들도 국정감사에서 이를 지적하며 목소리를 높였다. 일본 과학자가 노벨 물리학상을 받은 2019년에는 일본과 무역 마찰이 있었기 때문에 더 예민했었다. 그렇지만 일본이 과학상 2관왕을 차지했는데도 올해는 언론이나 정치권 모두 차분히(?) 넘어갔다. “그럼 그렇지, 기대도 안 했다”라는 열패감만 아니라면 바람직한 현상이다. 노벨 평화상, 문학상 수상자까지 배출한 한국에서 노벨 과학상에 대한 반응은 그동안 좀 유난스러웠던 것이 사실이다. 과정이야 어떻든 결과만 내놓으라는 식이었다. 이웃 일본만 해도 기초과학 연구의 역사는 100년이 훌쩍 넘었고, 과학을 단순히 경제 발전의 수단이 아니라 문화의 한 부분으로 인식하고 있다. 그렇지만 한국에서 과학을 대하는 태도는 여전히 개발도상국 수준에서 벗어나지 못하고 있다. 심지어 지난 정부에서는 ‘카르텔’, ‘나눠 먹기’ 등 자극적인 단어를 써 가면서 연구개발(R&D) 예산을 후려쳐 향후 몇십 년 동안 한국 과학기술 발전의 싹을 꺾어 놓기까지 했다. 지난달 열린 국회 국정감사와 최근 언론 보도로 밝혀진 R&D 예산 삭감의 경위는 참으로 황당하다. 정상적으로 이해할 수 있는 부분이 하나도 없었다. 심지어 기획재정부 출신의 당시 대통령실 경제수석이었던 최상목은 R&D 예산 삭감과 관련한 공개 석상에서 “기재부는 엘리트라서 카르텔이 아니지만, 과학계는 카르텔이고 R&D 예산도 나눠 먹기가 심하다”는 어처구니없는 발언까지 했다고 한다. 한심하다 못해 무식하고 사악하다. 기초과학의 중요성에 대해 아무리 이야기해도 쉽게 와닿지는 않을 것이다. 당장 성과를 내보이지 못하기 때문에 필요성을 의심받을 수밖에 없다. 그렇지만 기초과학은 경제 성장의 핵심 동력이다. 이와 관련해 지난 10월 말 세계적인 과학 저널 ‘네이처’는 ‘세상을 바꾼 7가지 기초과학 발견’이란 제목으로 기초연구의 중요성을 일깨우는 분석 리포트를 내놨다. 코로나19 팬데믹 시절 익숙해진 PCR 검사는 온천 속 미생물 연구에서, 자기공명영상(MRI) 기술은 핵물리학 연구에서, 평면 TV 기술은 당근 뿌리 속 화학물질 연구에서, 오젬픽 같은 체중 감량·당뇨 치료제 개발은 도마뱀 연구에서 비롯됐다. 버락 오바마 정부의 백악관 과학고문이었던 존 홀드런 하버드대 교수는 “기초연구가 수익을 창출하기까지 걸리는 시간이 길어 투자비 회수가 당대에 이뤄지기는 어렵다”며 “그래서 민간 영역이 기초연구 투자를 외면하는 만큼 정부의 역할이 크다”고 설명했다. 사실 이런 기사가 나오게 된 배경은 몇 년 전 한국과 다르지 않은 상황 때문이다. 도널드 트럼프 2기 정부가 집권하면서 과학기술 연구, 특히 기초연구에 대한 지원을 무자비하게 삭감하고 있다. 심지어 내년 예산안에서는 국방과 관련되지 않은 R&D 투자의 36%가 삭감될 것이라는 전망까지 나오고 있다. 과학기술은 한 국가뿐만 아니라 인류의 미래를 책임지는 중요한 분야다. 국가의 경제적 상황 때문에 투자의 증감이 있을 수는 있다. 그렇지만 정치적 이유로 엿장수 엿가락 다루듯 늘리고 줄인다면 인류 앞에 놓인 미래는 디스토피아뿐이다. 유용하 문화체육부 과학전문기자

핵심 역할하는 ‘가바 억제성 뉴런’ 뇌세포 데이터 활용 ‘계통도’ 구축청소년기까지의 뇌세포 발달 확인조현병 등 치료법 개발에 도움 기대 의학자, 뇌과학자, 생물학자 등으로 구성된 대형 연구 컨소시엄이 지금까지 나온 것 중 가장 상세한 포유류 뇌 ‘발달 지도’ 초안을 만드는 데 성공했다. 미국 앨런뇌과학연구소와 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 의대 신경외과를 중심으로 30여개 대학과 연구기관으로 구성된 ‘뇌 이니셔티브 세포 지도 네트워크’(BICAN)는 인간과 포유류의 발달 중인 뇌에 대한 지도 초안을 과학 저널 ‘네이처’ 11월 6일 자에 6편의 논문으로 공개했다. 이번에 공개된 지도 초안은 단일 세포 및 공간 기술을 결합해 발달 중인 뇌세포 유형이 어떻게 출현하고 다양화하며 조직화하는지를 추적할 수 있게 한다. 이번 연구 결과는 특정 신경 발달 및 정신 질환의 기원을 이해하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다. 인간 뇌는 인체의 중추신경계를 관장하는 가장 복잡하고 중요한 기관이며 수천 가지 서로 다른 세포로 구성된다. 성인 뇌 무게는 1.4~1.6㎏으로 전체 몸무게의 2~3%에 불과하다. 뇌는 신체가 휴식 상태일 때도 전체 에너지 소비량의 20~25%를 사용하는 것으로 알려졌다. 전 세계 아동·청소년의 15%가 인지, 의사소통, 행동, 정신 기능에 심각한 문제를 일으키는 신경발달장애의 영향을 받는다. 실제로 최근 자폐 스펙트럼 장애와 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD) 진단도 늘어나고 있다. 인간은 다른 동물들과 비교해 뇌 발달 초기 단계가 유독 길다. 따라서 문제가 발생할 수 있는 이 단계를 이해하는 것은 뇌 장애에 대한 이해와 치료에 필수적이다. 뇌세포는 발달 초기 단계에 급속히 변하기 때문에 연구가 쉽지 않다. 그러나 최근 단일 세포 유전체학과 이미징 분야의 발전으로 인해 더 높은 해상도로 이런 역학을 포착할 수 있게 됐다. 우선 BICAN 연구팀은 생쥐의 뇌에서 ‘가바’(GABA) 억제성 신경세포(뉴런)로 불리는 특별한 뇌세포 집단에 초점을 맞췄다. GABA 억제성 뉴런은 뇌에서 브레이크 역할을 해 과도한 활동을 진정시키고 서로 다른 뇌 영역 간 원활한 소통을 돕는다. 사람의 경우는 이 뉴런들이 운동과 기억, 감정 조절에 이르기까지 모든 행동에 핵심 역할을 한다. 연구팀은 120만개 이상 뇌세포 데이터를 활용해 이 세포들이 어떻게 발달하고, 퍼져 나가며, 다른 하위 유형으로 분화하는지에 관한 ‘계통도’를 구축했다. 그 결과 GABA 억제성 뉴런들은 생성된 곳에서 계속 발달하는 것이 아니라 뇌 영역 전체를 가로질러 이동하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 학습, 의사결정, 감정을 담당하는 뇌 영역에서 일부 뉴런이 생성 이후 오랫동안 발달한다는 사실을 발견했다. 발달장애가 있는 아동을 포함해 사람의 뇌는 스스로 재구성되는 기간이 이전에 알려진 것보다 더 길다는 점도 밝혀졌다. 또 다른 연구에서 연구팀은 시각 정보를 처리하는 뇌 영역인 시각 피질에 주목하고, 생쥐 뇌 발달 초기부터 청년기까지 77만개 이상의 개별 세포를 추적해 시각 피질 내 모든 세포 유형의 발달 경로 지도를 만들었다. 그 결과 뇌세포는 기존에 생각했던 것처럼 출생 직후나 유아기에 발달이 완료되는 것이 아니라 청소년기까지 지속적으로 형성되며 발달한다는 사실을 확인했다. 연구팀은 출생 이후의 경험이 뇌 발달을 촉진한다고 설명했다. 뇌가 오랫동안 회로를 구축하고 정교화하기 때문에 출생 후에도 발달장애 치료가 가능할 수 있다는 것을 의미한다. 연구를 이끈 홍쿠이 젱 앨런연구소 뇌과학 총괄 책임자는 “이번 연구 결과는 다양한 뇌세포 유형이 시간에 따라 어떻게 출현하고 성숙하는지에 대한 상세한 청사진을 제공한다”며 “발달 과정에서 중요한 유전자가 언제, 어디서 활성화되는지 이해함으로써 그 과정의 장애가 자폐 스펙트럼이나 조현병으로 이어지게 되는 메커니즘을 밝혀 낼 수 있을 것”이라고 설명했다.

규칙적인 신체 활동은 심혈관 건강의 만병통치약이라고 부를 수 있을 정도로 강력한 예방과 치료 효과를 가진다. 많은 연구와 임상시험을 통해 운동은 단순히 칼로리를 소모하는 것을 넘어, 심혈관계를 건강하게 변화시키는 생리적 적응을 유도한다는 사실이 밝혀졌다. 이런 가운데, 특히 여성은 심혈관 질환 여부를 떠나 규칙적 운동이 주는 긍정적 영향이 남성보다 크다는 재미있는 연구 결과가 나왔다. 중국 샤먼대 의대 심혈관 질환 연구소, 샤먼대 부속 심혈관 병원, 국립 심혈관 질환 임상 연구 센터, 항저우 저장대 의대 제1 부속병원, 난징 의대 공중보건대 생물통계학과, 육군 의과대학 예방의학대 보건통계학과, 상하이 교통대 의대 부속 상하이 흉부병원 공동 연구팀은 권장 운동량을 따랐을 때 여성이 남성보다 심장질환으로 인한 사망 위험을 3분의1로 줄인다고 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘네이처 심혈관 연구’ 10월 28일 자에 실렸다. 관상동맥질환은 전 세계적으로 질병으로 인한 주요 사망 원인이다. 세계보건기구(WHO), 미국심장협회(AHA), 유럽심장학회(ESC) 등에서는 모든 성인이 주당 최소 150분 이상의 중등도 이상 신체 활동을 권장한다. 그렇지만, 운동 능력에 성별 격차가 존재한다는 연구 결과들이 많아, 일률적 운동 처방을 개선해야 한다는 지적이 많다. 이에 연구팀은 운동 처방의 성별 격차가 관상동맥질환에 미치는 영향에 주목했다. 연구팀은 의학 분야 대표적인 빅데이터인 ‘영국 바이오뱅크’ 데이터를 활용했다. 연구팀은 조사 초기에 관상동맥질환이 없는 8만 243명의 남녀 참가자에게 손목 착용형 활동 추적기로 수집된 데이터를 통해 신체 활동과 관상동맥 심장 질환 발병률을 비교 분석했다. 그 결과, 권장 운동량인 주당 150분을 달성한 여성의 경우는 관상동맥질환 위험이 22% 감소했고, 남성은 17% 줄었다. 또, 연구팀은 관상동맥질환 발병 위험을 30% 줄이기 위해서 여성은 주당 250분 운동을 하면 됐지만, 남성은 주당 530분 운동이 필요한 것을 확인했다. 즉, 여성이 남성보다 적은 운동량으로도 심장 질환 예방에 더 큰 효과를 본다는 말이다. 이와 함께, 심장 질환을 앓는 5169명의 남녀를 대상으로 조사한 결과 역시, 운동 처방 지침을 준수했을 때 사망 위험 감소율은 여성이 남성 대비 3배 더 큰 것으로 나타났다. 연구를 이끈 얀 왕 샤먼대 의대 교수는 “이번 연구는 심장 질환 예방과 관리에 있어서 현재 운동 지침은 성별 차이를 간과하고 있다는 것을 보여준다”며 “관상동맥 심장 질환 예방 효과를 높이기 위해서는 성별 맞춤형 지침이 필요하다는 것을 강력하게 뒷받침한다”고 말했다. 왕 교수는 “이번 연구 결과는 여성의 심혈관 구조나 호르몬 등 생물학적 요인이 관련돼 있을 가능성이 높은 것으로 보이는 만큼 추가 연구가 필요하다”고 덧붙였다.

나이가 들면 자연스레 늘어나는 흰머리가 단순히 노화의 징후가 아니라, 우리 몸이 암으로부터 자신을 지키려는 ‘방어 전략’일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 27일 마이니치신문 등에 따르면 도쿄대 의학과학연구소의 니시무라 에미 교수 연구팀은 흰머리가 나는 현상이 피부암의 일종인 ‘악성 흑색종’ 발생 위험을 낮추는 중요한 메커니즘이라는 사실을 밝혀냈다. 이 같은 연구 결과는 이달 6일 영국 과학 학술지 ‘네이처 셀 바이올로지’(Nature Cell Biology)에 게재됐다. 이 연구는 흑색종 발생 메커니즘을 이해하는 데 중요한 성과로 평가된다. 연구팀은 모낭 속에서 멜라닌 색소를 만들어내는 ‘멜라닌 줄기세포’(McSC)가 다양한 유형의 DNA 손상에 어떻게 반응하는지 생쥐 실험을 진행했다. 그 결과 이 줄기세포들이 스트레스에 매우 다른 방식으로 반응한다는 사실을 발견했다. 주변 환경에 따라 이 세포들은 죽어버려 머리가 희어질 수도 있고, 반대로 살아남아 증식하면서 흑색종을 유발할 수도 있다는 것이다. 먼저 연구팀이 자외선 노출을 모방하는 화학 물질 등 DNA를 손상시키는 스트레스에 이 세포들을 노출시키자, 일부 세포는 스스로를 ‘암 위험 세포’라고 인식하고 자가 재생 과정을 멈췄다. 이로 인해 머리카락은 원래의 색을 잃고 흰머리가 나왔다. 이는 우리 몸이 흰머리를 대가로 잠재적인 암 위험 세포를 성공적으로 청소해 흑색종 위험을 낮춘 방어 전략을 선택했음을 보여준다. 반면 연구진이 세포의 생존을 촉진하도록 주변 조직 환경을 바꾸자, 손상된 줄기세포들이 기능을 멈추는 대신 다시 분열을 시작했다. 흰머리는 나지 않았지만, 제거되지 않고 남아있던 손상된 세포들이 결국 흑색종으로 변이하면서 암 발생 위험이 급격히 높아진 것으로 나타났다. 추가 실험을 통해 같은 종류의 세포라도 주변 조직이 보내는 신호에 따라 해롭지 않게 사라질 수도 있고, 흑색종의 씨앗이 될 수 있다는 사실도 밝혀냈다. 연구팀은 “흰머리가 암을 직접적으로 예방한다는 의미는 아니다”라면서도 “자연적인 보호 기전으로, 색소 생산 기능을 잃는 메커니즘이 작동하지 않으면 암 발병 위험이 커질 수 있다”고 설명했다. 니시무라 교수는 “흰머리는 아무 이유 없이 생기는 것이 아니라, 손상된 세포가 선택적으로 사라지는 현상”이라며 “세포가 올바르게 노화하고 제거되는 것이 중요하며, 안전성이나 과학적 근거가 확립되지 않은 시술이나 외용제는 위험할 수 있으므로 주의해 달라”고 말했다.

남성의 방광암 발병률이 여성보다 4배 높은 현상의 이유로 ‘성호르몬’의 영향을 지적하는 연구 결과가 나왔다. 스페인 바르셀로나 생명의학연구소(IRB Barcelona)와 미국 워싱턴대학교 공동 연구팀은 방광암 이력이 없는 기증자 45명의 방광 조직을 ‘초고심도 이중 DNA 시퀀싱’이라는 최신 기술로 분석했다. 그 결과, 남성 방광 조직에는 여성보다 암 억제 유전자(RBM10, CDKNIA, ARTD1A)의 단백질 기능을 손상하는 돌연변이가 유의미하게 많았다. 또 남성의 방광 상피세포에서는 돌연변이 세포가 더 잘 살아남고 증식하도록 하는 ‘양성 선택’이 강하게 일어났다. 유전자에 같은 돌연변이가 생겨도 남성의 신체 환경이 이를 암으로 발전시킬 가능성이 높다는 것이다. 이는 나이, 흡연·음주 여부, 체질량지수 등 다른 방광암 위험 요인 변수를 제거한 후에도 마찬가지였다. 연구팀은 성호르몬을 비롯한 남녀 간 내부 대사 차이가 유전자 돌연변이 성장에 영향을 미쳤기 때문으로 분석했다. 연구를 이끈 아벨 곤살레스-페레스 박사는 “이번 연구로 생물학적 성별이 방광암 발병 초기 단계부터 영향을 미칠 가능성을 확인했다”며 “건강한 조직도 시간이 지나면서 수많은 돌연변이를 만들지만, 중요한 것은 돌연변이의 수보다 어떤 돌연변이가 빠르게 복제되는지 식별해 암 위험에 대처하는 것”이라고 말했다. 이번 연구에서는 흡연이 방광암 발생에 미치는 영향도 드러났다. 흡연은 단순히 돌연변이를 일으키는 것뿐만 아니라, 세포의 노화를 막고 무한 증식을 유도하는 ‘텔로머레이스 유전자(TERT)’ 돌연변이를 활성화했다. 담배의 발암물질이 TERT 돌연변이 세포를 도와 방광암 위험을 높인 것이다. 이러한 현상은 특히 55세 이상 고령층에서 뚜렷하게 나타났다. 아벨 박사는 “이번 연구 결과는 남성, 흡연자들이 방광암 예방을 위해 주의를 기울여야 한다는 점을 시사한다”며 “성별 및 생활 습관에 따른 맞춤형 관리가 필요하다”라고 밝혔다. 해당 연구 결과는 지난 8일 국제 학술지 ‘네이처(Nature)’에 실렸다.

얼마 전 도널드 트럼프 미국 대통령은 임신 중 타이레놀을 복용하면 태아의 자폐 위험을 높인다고 뜬금없이 발언해 전 세계 과학자들에게 비판받았다. 핵심은 자폐 스펙트럼 장애는 어느 하나의 요소로 나타나는 것은 아니라는 것이다. 자폐 발생뿐만 아니라 자폐의 형태와 발현, 진단 시기도 다양하게 나타난다는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다. 영국, 덴마크, 네덜란드, 이탈리아, 노르웨이, 미국, 호주, 프랑스 8개국 공동 연구팀은 자폐 스펙트럼 장애가 진단되는 나이가 자폐인의 기저 생물학적, 발달적으로 차이가 난다고 밝혔다. 이 연구에는 영국 케임브리지대, 웰컴 생어 연구소, 런던 버크벡대, 옥스퍼드대, 서리대, 브리스톨대, 덴마크 아르후스대, 네덜란드 막스 플랑크 심리언어학 연구소, 라드바우드대, 이탈리아 토르 브레가타 로마대, 노르웨이 로비센버그 디아코날 병원, 국립 공중 보건학 연구소, 오슬로대, 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA), 매사추세츠 종합병원, MIT-하버드 브로드대, 호주 퀸즐랜드대, 프랑스 파스퇴르 연구소의 심리학자, 정신의학자 등이 참여했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 10월 2일 자에 실렸다. 자폐 스펙트럼 장애는 하나의 신경 발달 상태 안에 매우 다양한 차이를 포괄하는 상위 개념이지만, 이런 차이를 명확히 구분하는 방법은 여전히 제한적이다. 사회·인구학적 요인이 진단 시기와 연관된다는 점은 잘 알려졌지만, 유전 역할은 충분히 연구되지 않았다. 불안증, 주의력결핍과잉행동장애(ADHD), 우울증 등 다른 신경정신질환과 함께 성인기에 늦게 진단되는 사람이 늘어남에 따라 이런 차이를 이해하는 일이 점점 중요해지고 있다. 연구팀은 표본 규모가 89명에서 188명까지 다양한 4개의 출생 코호트에서 수집한 행동 자료와 두 개의 대규모 연구 유전 자료를 사용해 유전자와 자폐 진단과 관계를 분석했다. 그 결과, 유전 변이가 자폐 진단 나이 변이 중 11%가량을 설명한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 서로 다른 유전적 프로파일을 지닌 두 집단을 확인했는데, 하나는 불안, 과잉행동, 사회적 상호작용의 어려움 같은 사회·의사소통 곤란이 이르게 나타나지만 안정적으로 유지되는 집단이고, 다른 하나는 이런 어려움이 청소년기에 증가하는 집단이다. 평균적으로 아동기 후반 이후에 진단된 사람들은 아동기 초기에 진단된 사람들에 비해 우울증과 같은 정신 건강 상태를 경험할 가능성이 더 높았다. 이런 집단 간 유전적 차이가 하나의 상태 내부에서의 차이보다는 정신질환들 사이에서 관찰되는 차이와 유사하다는 점을 발견했다. 연구를 이끈 바룬 워리어 영국 케임브리지대 교수(신경 발달학)는 “이번 연구 결과는 서로 다른 나이대에 진단되는 자폐가 구별되는 발달 경로를 반영할 수 있음을 시사하며, 다양한 상태 내부의 변이를 이해하는 더 명확한 방식을 제공한다”며 “자폐 스펙트럼 장애 발현과 발견 시기가 다른 것은 서로 다른 발달적·유전적 패턴과 이와 함께 나타나는 정신 건강 상태를 이해하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.