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암 조기 진단 위한 새로운 혈액 검사 개발
- 암을 조기 발견할 수 있는 저렴하고도 새로운 혈액 검사 방법 개발됐다. 대부분의 암은 증상이 나타나기 전까지 진단되지 않고, 증상이 나타난 시점에는 이미 질병이 널리 퍼져 치료가 어려운 경우가 많다. 바이오마커(biomarker)는 암을 감지하는 데 사용되지만, 일부는 증상이 나타난 후 혹은 특정 암 유형에만 감지가 가능하다. 그러나 이제 빠르고 저렴한 새로운 혈액 검사가 개발되어 증상이 나타나기 전에 암을 발견하는 것이 가능해졌다. 이로 인해 암 진단 방법에 혁신이 일어날 것으로 기대된다. 미국 매체 뉴아틀라스에 따르면, 뉴욕시 록펠러대학교의 연구팀은 다양한 암의 조기 발견 가능성을 보여주는 암세포에서 생산되는 주요 단백질을 검출하는 매우 정밀한 혈액 검사를 개발했다. 검사 비용은 약 3달러로 저렴한 비용으로 눈길을 끌었다. 'LINE-1 ORF1p'는 과학계에서 주목받고 있는 비교적 새로운 바이오마커 단백질이다. 바이오마커는 단백질이나 DNA, RNA, 대사 물질 등을 활용해 몸 안의 변화를 알아낼 수 있는 지표로 사용된다. 'LINE-1(Long interspersed element-1)'은 모든 인간 세포에서 발견되는 레트로트랜스포존(retrotransposon)으로 바이러스와 유사한 특성을 가지며, 게놈의 새로운 위치에 자신을 복사해 붙여넣는 메커니즘을 통해 복제된다. 레트로트랜스포존은 DNA의 일부분이 유전체 내의 한 곳에서 다른 곳으로 이동할 수 있는 전이인자(transposable element) 중 하나다. '오픈 리딩 프레임 1 프로틴(ORF1p)'은 식도암, 결장암, 폐암, 유방암, 전립선암, 난소암, 자궁암, 췌장암, 두부암, 머리와 목 등의 가장 흔하고 치명적인 암 중 많은 암에서 높은 수준으로 생산되는 단백질이다. 이번 연구의 공동 저자인 존 라카바(John LaCava) 박사는 "트랜스포존은 주로 정자와 난자, 배아 형성 과정에서 활성화되므로 트랜스포존이 비병리학적으로 활성화될 수도 있다. 하지만 그렇지 않은 경우, 이러한 '점핑 유전자'는 게놈 내에서 침묵 상태를 유지하며, 그 활동이 세포에 스트레스와 손상을 유발하기 때문이다"라고 말했다. 대부분의 경우 신체는 LINE-1을 통제한다. 하지만 LINE-1이 ORF1p를 생성하고 표출할 때, 이는 뭔가 잘못되었을 수 있는 신호일 수 있다. 라카바는 "LINE-1이 표출되지 않도록 하고 ORF1p를 생성하는 것을 방지하는 메커니즘이 있으므로 전사체를 제어할 수 없는 건강하지 못한 세포에 대한 대용으로 이 단백질을 사용할 수 있다"며 "건강한 사람의 혈액에서 ORF1p가 검출되어서는 안 된다"고 지적했다. 암세포는 질병 초기부터 ORF1p를 생산하는 것으로 알려져 있으므로 이를 정확하게 탐지하는 방법을 개발하는 것은 암을 초기 단계에서 발견할 수 있음을 의미한다. 연구팀은 혈장 내에서 ORF1p를 검출하기 위한 빠르고 저렴한 검사를 개발했다. ORF1p는 기존 임상 실험실 방법의 검출 한계보다 훨씬 낮은 농도에서 발견되기 때문에 연구팀은 소량의 혈청, 혈장 또는 뇌척수액에서 바이오마커를 측정하기 위한 미세분자 기반 검출 기술인 시모아(Simoa)를 사용했다. 이들은 라마에서 파생되고, 조작된 맞춤형 나노바디 시약을 사용하여 ORF1p 단백질을 검출하고 포획했다. 라카바는 "우리는 대장암에서 ORF1p와 다른 단백질의 분자적 연관성을 포착하고 설명하려는 임무의 일환으로 이러한 시약을 개발했다"고 말했다. 연구팀은 대부분의 대장암에 LINE-1 단백질이 풍부하게 발견된다는 것을 인지하고 있었으며, 이 단백질이 형성하는 상호 작용이 암의 성장에 도움을 주면서 정상 세포 기능의 조절을 방해할 수 있다고 추측했다. LINE-1 입자를 분리함으로써 이러한 상호 작용을 자세히 관찰할 수 있었다는 것이 라카바의 설명이다. 연구팀은 새롭게 개발된 분석 방법을 이용하여 다양한 암 유형을 가진 환자들과 암이 없는 것으로 알려진 400명 이상의 '건강한 대조군' 개인들을 조사했다. 대조군의 약 99%에서는 혈장 ORF1p가 검출되지 않았다. 하지만 ORF1p가 검출된 5명 중 가장 높은 수치를 보인 한 환자는 6개월 후에 진행성 전립선암이 발견됐다. 연구에 포함된 초기 단계의 8명의 난소암 환자 중 4명에서 ORF1p에 대해 양성 반응이 나타났는데, 이는 바이오마커가 초기 질병을 나타내는 지표가 될 수 있음을 시사한다. 전반적으로 연구팀은 이 검사가 난소암, 위식도암, 대장암 환자의 혈액 샘플에서 매우 정확하게 ORF1p를 검출한다는 사실을 발견했다. 검사 비용은 3달러(약 3940원) 미만이며, 결과는 2시간 이내에 나온다. 이 검사는 암 진단뿐만 아니라 암 치료의 효과성을 평가하는 데에도 유용하게 사용될 수 있다. 치료가 성공적일 경우, 환자의 ORF1p 수준이 감소해야 한다. 연구팀은 위식도암 치료를 받는 19명의 환자를 연구한 결과, 치료에 반응한 13명의 환자에서 ORF1p 수준이 검출 한계 아래로 떨어지는 것을 관찰했다. 연구팀은 이 검사가 조기 경보 시스템으로 일상적인 건강 관리에 통합될 것으로 기대하고 있다. 라카바는 "건강한 시기에는 ORF1p 수준을 측정하여 기준점을 설정할 수 있을 것"이라고 말했다. 그는 "이후 의사는 ORF1p 수준의 변화를 관찰할 것이며, 이는 건강 상태에 변화가 있음을 나타낼 수 있다. ORF1p 수준의 약간의 변동은 정상일 수 있지만, 지속적인 상승은 심층적인 조사가 필요한 이유가 될 있다"고 말했다. 더욱 광범위한 연구 대상 집단을 사용한 추가 연구는 이 검사의 효과를 더욱 확실하게 검증하고, 세포암 이외의 다른 암 유형을 감지할 수 있는지 확인하기 위해 필요하다. 또한 순환 중인 ORF1p의 정상 기준 수준이 무엇인지와 이 수준에 영향을 주는 요인들을 이해하기 위한 추가 연구가 요구된다. 한편, 한국의 아이엠비디엑스는 최첨단 유전자 분석 기술을 바탕으로 한 알파리퀴드 플랫폼을 개발해 활용 중이다. 이는 인공지능(AI) 초정밀 유전자 검사법을 활용해 암 조기진단부터 진행성 암의 재발 예측과 치료 프로파일링 서비스를 제공한다. 암세포에서 혈액으로 방출된 DNA 조각인 '순환 종양 DNA(ctDNA, circulating-tumor DNA)'를 검출하고 차세대 염기서열 분석(NGS)을 통해 DNA 정보를 스캔해 유전자변이를 분석한다. 이 간편한 혈액검사는 비침습적 검사법으로 출혈이나 감염 등의 부작용이나 방사선 노출 위험이 없다. 기존 검사로는 발견하기 어려운 1cm 미만의 작은 종양도 검출할 수 있는 것으로 알려졌다.
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- 생활경제
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암 조기 진단 위한 새로운 혈액 검사 개발
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[퓨처 Eyes(10)]시간 여행, 과거로 돌아갈 수 있을까?…역방향 시간여행, 25%의 성공률
- 양자컴퓨터 기술이 발전되면서 시간 여행에 대한 주제가 꾸준히 거론되고 있다. 영화에서는 '백 투더 퓨처(Back to the Future)'에서 보는 것처럼 그동안 과거와 미래를 자유자재로 시간 여행을 하는 장면이 주로 묘사돼 왔다. 과학 기술 전문매체 디브리프(The DEBRIEF)는 지난 10월 13일 과학자들이 실제로 과거를 바꿀 수 있는 역방향 시간 여행을 25%의 확률로 성공적으로 시뮬레이션했다고 보도했다. 디브리프에 따르면 양자 영역의 특이한 특성을 활용하려는 과학자들은 역방향 시간 여행 방법을 성공적으로 시뮬레이션하여 25%의 성공률인 4번 중 1번은 사후에 사건을 변경할 수 있었다고 말했다. 반면, 영화처럼 시간을 거슬러 올라가는 역방향 시간 여행(과거로의 여행)은 현재 기술로는 불가능하다는 학설도 제기됐다. 영국 매체 데일리스타에 따르면 과학자들은 시간 여행을 개발하는 데 가까워지고 있는 것처럼 보이지만 시간 여행이 미래로 가는 한 방향으로만 가능하다는 설명이 나왔다고 전했다. 먼저 역방향 시간 여행 시뮬레이션을 일부 성공한 과학자들의 이야기를 살펴보자. 케임브리지 대학 연구팀은 타임머신 자체를 직접 만든 것은 아니지만, 과거에 일어난 사건을 사후에 변경하는 것이 물리학 원칙에 위배되지 않는다는 점을 강조했다. 케임브리지 히타치 연구소의 수석 연구원 데이비드 아비드슨-슈쿠르는 "누군가에게 선물을 보내고 싶다고 가정해 보겠다. 선물을 3일째에 도착하도록 하려면 첫날에 보내야 한다. 하지만 선물을 받을 사람의 위시리스트는 둘째 날이 되어야 받을 수 있다"고 설명했다. 선물을 받는 사람의 타임라인을 존중하려면 첫째 날에 선물을 보내야 한다. 하지만 아비드손-슈쿠르가 지적했듯이, 선물을 보내야만하는 첫째날이 아닌 둘째 날이 되어야 어떤 선물을 보낼지 알 수 있기 때문에, 선물 배송이 늦어지거나 잘못된 선물을 보내게 될 수 있다. 아비드손-슈쿠르는 "이제 둘째 날에 받은 위시리스트의 정보로 첫째 날에 보낸 선물을 변경할 수 있다고 상상해 보자"라고 말했다. 연구팀은 바로 이러한 현상이 역방향 시간여행 시뮬레이션 시나리오에서 일어날 수 있다고 말했다. 연구팀은 "저희 시뮬레이션은 양자 얽힘 조작을 사용하여 이전 행동을 소급하여 원하는 최종 결과를 얻기 위해 (선물을)어떻게 변경할 수 있는지 보여준다"라고 설명했다. 시간여행에 '양자 얽힘' 활용 '양자 얽힘'은 양자 입자 간에 특정한 기본적인 속성이두 개 이상의 입자에 의해 공유되는 현상으로, 한 입자의 속성을 변경하면 다른 입자에게도 동일한 변화가 발생한다. 케임브리지 대학 연구팀은 '피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)' 저널에 발표된 시뮬레이션을 통해 두 입자의 양자 얽힘 현상을 모의 실험했다. 실험이 끝난 후 입자들은 새로운 정보를 얻었으며, 이는 입자들의 행동 변화를 유발했을 것으로 추정된다. 미국 국립표준기술연구소(NIST)와 메릴랜드 대학의 연구원이자 이 연구의 공동 저자인 니콜 융거 할펀은 이러한 상황에서 "실험자가 두 번째 입자를 조작함으로써 첫 번째 입자의 과거 상태를 효과적으로 변경하여 실험 결과에 영향을 미친다"고 설명했다. 연구팀은 이 시뮬레이션에서 나머지 입자를 변경함으로써 과거에 일어난 일을 바꾼 것으로 보인다. 연구자들은 이러한 효과를 "놀라운 것"으로 평가했다. 그러나 이 실험은 새로운 정보를 통해 과거를 변경하는 성공률이 약 25%에 그치는 한계를 지니고 있다. 아비드손-슈쿠르는 이에 대해 "시뮬레이션이 실패할 확률이 75%라는 의미"라고 말했다. 그는 "선물의 비유를 계속 사용한다면 네 번 중 한 번은 원하는 선물(예: 바지 한 벌)을 받을 수 있지만, 나머지 세 번은 사이즈가 잘못된 바지이거나, 색상이 잘못되었거나, 원하지 않는 다른 선물(예: 재킷)이 될 수도 있다"고 설명했다. 다행히도, 시뮬레이션을 통해 실패 시점을 파악할 수 있기 때문에 연구자들은 시스템을 재조정하여 효율적으로 시간 여행을 실행하고 원하는 결과를 얻을 수 있다. 이 어려운 목표를 달성하기 위해, 연구팀은 이론적 실험자가 다양한 해결책을 제시한 후, 원하지 않는 75%의 결과를 쉽게 걸러낼 수 있는 필터를 사용하는 방안을 제안했다. 케임브리지 대학 캐번디시 연구소에서 석사 학위를 취득하는 과정에서 이 연구에 참여한 공동 저자 에이단 맥코넬 박사는 "첫째날에 많은 선물(예를 들어 4개)을 보낼 수 있으며 비용이 저렴하다고 가정해보자. 둘째 날에는 어떤 선물을 보내야 할지 정확하게 알 수 있다. 셋째 날 도착하는 소포 중 4개 중 1개가 원하는 선물일 것이다. 우리는 선물을 받는 사람에게 4개의 택배 중에서 원하는 선물이 든 택배 하나만 선택하고 필요 없는 택배 3개를 알려주어 반품을 유도할 수 있다"고 설명했다. 타임머신 아닌 역방향 시간 여행 시스템? 연구팀은 이번 연구가 양자 얽힘 현상에 근거한 성공적인 시뮬레이션은 맞지만, 여전히 시뮬레이션에 불과하다는 점을 강조했다. 그들은 과거의 실험 결과를 바꿀 수 있는 방법을 효과적으로 입증했을지라도, 이것이 최소 25%의 확률로 역방향 시간 여행을 가능하게 하는 것은 아니며, 이를 영화 '백 튜더 퓨처'에서 에밋 브라운(크리스토퍼 로이드 분) 박사가 만든 특정 플럭스 커패시터를 장착한 타임머신 '드로리안'과 비교해서는 안 된다고 언급했다. 아비드슨-슈쿠르는 "우리 연구의 목적은 시간 여행 기계를 제안하는 것이 아니라 양자역학의 근본을 더 깊게 이해하자는 것"이라고 말했다. 그는 "이 시뮬레이션을 통해 과거로 돌아가 과거를 바꾸는 것은 불가능하지만, 오늘의 문제를 해결하여 더 나은 내일을 만드는 데 기여할 수 있다"고 강조했다. 한편, 최근 데일리스타에 보도된 새로운 연구에 따르면 1985년 개봉한 영화 '백 투 더 퓨처'에서 주인공 마티 맥플라이(마이클 J. 폭스 분)처럼 시간을 거슬러 올라가는 것은 불가능하다고 밝혀졌다. 이는 단순히 영화 속 타임머신 차량인 드로리안을 구하기 어렵기 때문만이 아니라, 시간의 구조가 과거로 꺾이지 않기 때문이라는 것이 연구의 결론이다. "미래 시간 여행만 가능" 과학자들은 이 새로운 연구를 통해 실제로 시간을 거슬러 올라가는 개념을 배제하는 가능성을 확인했다. 이 연구에 따르면 과거로 돌아갈 수 없는 주된 이유는 빛과 물체 간의 관계 때문이라고 한다. 만약 이 연구 결과가 사실이라면, 역사를 바꾸기 위한 시간 여행은 가능하지 않을 것으로 보인다. 그러나 미래로의 여행은 여전히 가능하다고 알려져 있다. 핀란드 동부 대학의 마티아스 코이부로바 조교수는 물체 주위에서 빛을 전달하는 새로운 방법에 대한 연구 결과를 발표했다. 코이부로바는 "기본적으로 저는 1+1 차원에서 파동 방정식을 유도하는 매우 깔끔한 방법을 발견했다. 이 방법에서 중요한 가정은 파동의 속도가 일정하다는 것이다. 하지만 만약 속도가 항상 일정하지 않다면 어떨지 궁금했다. 이는 매우 흥미로운 질문이었다"라고 말했다. 인디100이 보도한 바에 따르면, 동료 연구자 보핀 마르코 오르니고티는 "이 연구가 '매우 유명한' 논쟁을 불러일으켜 '논란'을 야기했다"고 한다. 연구를 이끈 오르니고티 교수는 "물리학에는 '아브라함-민코프스키 논쟁(상대성 이론 우선권 논쟁)'이라고 불리는 매우 유명한 논쟁이 있다. 이 논쟁은 빛이 매질에 들어갈 때 그 운동량은 어떻게 되는가 하는 것이다. 민코프스키는 운동량이 증가한다고 주장한 반면, 아브라함은 운동량이 감소한다고 주장했다"고 설명했다. 영화나 소설 등 상상 속에서만 가능했던 시간 여행의 가능성을 열기 위해 과학자들은 이처럼 다양한 실험을 이어가고 있다. 현재 기술로 25%의 성공 확률로 역방향 시간 여행 성공을 바탕으로, 양자 컴퓨팅의 발전에 힘입어 향후 미래와 과거 쌍방향 시간 여행이 가능한 날이 올 것을 기대해 본다.
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[퓨처 Eyes(10)]시간 여행, 과거로 돌아갈 수 있을까?…역방향 시간여행, 25%의 성공률
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"서남극 빙상 붕괴 피할 수 없다"
- 전 세계가 기후변화로 몸살을 앓고 있다. 특히 빙하가 빠른 속도로 녹아내리고 있어, 많은 과학자들이 온실가스를 감축해 빙하가 녹는 속도를 늦추려고 노력하고 있다. 그런데 남극 대륙 빙하가 녹아 바다로 밀려 내려오는 것을 막는 대형 빙붕(ice shelf)인 서남극 빙상(West Antarctic Ice Sheet)이 녹는 것을 막을 티핑포인트(큰 변화를 불러오는 변곡점)가 이미 지난 것으로 보인다는 연구 결과가 나왔다. 과학 전문매체 라이브사이언스(livescience)에 따르면, 영국 남극연구소(British Antarctic Survey, BAS) 연구원들은 온실가스 배출을 줄이려는 노력과 무관하게, 얼음이 녹아 해수면 상승에 기여하는 속도가 다음 세기에 더욱 가속화될 것이라는 사실을 밝혀냈다. 서남극 빙상의 해빙 속도는 앞으로 수십 년 동안 더욱 가속될 것으로 예상되며, 이는 기후변화의 '피할 수 없는' 결과로 간주되고 있다. 심지어 국가들이 온실가스 배출을 제한하고 지구 기온 상승을 산업화 이전 수준보다 섭씨 1.5℃(화씨 2.7F, 지난 2015년 파리 협약에서 195개국의 세계 지도자들이 채택한 목표)로 제한하더라도 서남극 빙상의 녹는 속도는 다른 지역에 비해 3배 더 빠르게 증가할 것으로 예상되며, 21세기가 20세기보다 더 심한 영향을 받을 것으로 예상된다는 것이다. 영국 남극연구소의 연구원이자 해양·얼음 모델링 전문가인 케이틀린 노턴(Kaitlin Naughten) 박사는 "우리는 서남극 빙상의 녹는 것을 통제할 수 없을 것 같다"며 "역사적인 상태를 보존하려면 수십 년 전에 이미 기후변화 대응이 시작되었어야 했다"고 말했다. 보고서에 따르면, 서남극 빙상에 갇혀 있는 물의 양은 최대 5미터의 해수면 상승을 유발할 수 있는 양이다. 현재 이 지역에서 해수면 상승에 가장 크게 기여하는 요인은 아문센해의 떠다니는 빙하에서 유래한 것으로 보이며, 서남극 지역의 기온 상승으로 인해 빙상의 녹아내림이 진행되고 있다. 노턴과 동료들은 슈퍼컴퓨터를 활용한 시뮬레이션을 통해 온실가스 배출 감소가 빙상 용해를 어느 정도까지 줄일 수 있는지 예측했다. 이들은 엘니뇨(적도 부근의 수면이 상승하는 현상)와 같은 글로벌 기후 현상 및 변동성을 고려하여, 파리 협약에 명시된 네 가지 시나리오를 분석했으나 얼음 손실 속도에는 거의 변화가 없음을 발견했다. 평균 지구 기온의 가장 낮은 상승을 예측하는 세 가지 시나리오[산업화 이전 수준보다 1.5°C, 산업화 이전 수준보다 2°C(3.6F), 산업화 이전 수준보다 2~3°C(2.6~5.4F)]는 아문센해의 녹는 속도에 거의 비슷한 영향을 미쳤다. 이는 즉, 지구 온도 상승을 최소화하는 시나리오라 할지라도 서남극 빙상의 녹는 속도를 크게 감소시키기는 어려울 것으로 보인다. 산업화 이전 수준보다 4.3°C(7.7F) 높은 극단적인 평균 지구 온도 상승을 가정한 시나리오는 하위 세 가지와 달랐지만 2045년 이후에만 얼음이 더 많이 녹을 것으로 예측됐다. '자연 기후 변화(Nature Climate Change)' 저널에 2023년 10월 23일 발표된 연구에 따르면 그 시점까지는 네 가지 시나리오 모두 비슷한 양의 빙하 용해를 보였다. 이 결과는 비록 암울하지만, 기후변화의 잠재적 결과를 예측하는 것은 우리가 이에 대비하는 데 도움이 될 수 있다. 노턴은 "이러한 상황을 미리 알아차림으로써 세계가 향후 발생할 해수면 상승에 적응할 수 있는 시간을 더 확보할 수 있다는 점이 긍정적"이라고 언급했다. 연구 결과에 따르면, 온실가스 배출을 제한하는 조치들이 서남극 빙상의 붕괴를 막는 데에는 시간상으로 충분하지 않을 수 있다. 그러나 이러한 조치들은 해수면 상승의 속도를 늦추는 데 여전히 중요한 역할을 할 수 있다. 노턴 박사는 "서남극 빙상이 녹는 것을 통제할 수 없게 된 것 같다"면서 "이 연구의 긍정적 측면은 이런 상황을 미리 인지해 전 세계가 다가올 해수면 상승에 적응할 시간을 더 많이 가질 수 있다는 것"이라고 말했다. 그는 "하지만 화석 연료에 대한 의존도를 줄이기 위한 노력을 멈추지 말아야 한다"며 "온실가스 배출을 줄이면 장기적으로 해수면 상승 속도를 늦추는 데 도움이 되고 정부와 사회가 그에 적응하기가 쉬워질 수 있다"고 덧붙였다.
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"서남극 빙상 붕괴 피할 수 없다"
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암 치료, "일반 화학요법 약물, 예상과 다르게 작용"
- '암'은 비정상적인 세포 성장으로 인해 발생하는 질병으로, 양성 종양과 악성 종양으로 나누어진다. 그러나 최근 연구에 따르면, 종양 치료를 위해 널리 사용되는 화학요법이 아직 완전한 잠재력을 발휘하지 못하고 있음이 드러났다. 연구원들과 의사들이 암 치료에 사용되는 가장 일반적인 약물 중 일부가 종양을 억제하는 방식에 대해 오랜 기간 잘못 이해해 왔기 때문일 수 있다는 연구 결과가 나온 것. 과학기술 전문매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)'에 따르면, 위스콘신-매디슨 대학의 최근 연구는 많은 환자들에게 효과적인 특정 화학요법의 작동 원리를 밝혀냈다. 더 중요한 것은 이 연구는 세포 분할을 막는 데만 의존해 새로운 화학요법 약물을 찾는 노력이 부족했다는 점도 지적했다. 기존의 연구는 주로 암 세포 분할을 막는 방식에 초점을 맞춰왔으나, 이 방식만으로는 충분하지 않음을 강조했다. 수십 년 동안 연구자들은 '미세소관 독성 물질(microtubule poisons)'이라 불리는 약물군이 암 종양의 세포 분할을 중단시키는 것으로 생각했다. 하지만 위스콘신-매디슨 대학의 연구팀은 환자들에서 이러한 미세소관 독성 물질이 실제로 암세포의 분할을 중단시키지 않는다는 것을 발견했다. 이 약물들은 오히려 분할 과정을 변형시키며, 이로 인해 새로운 암세포의 사멸과 질병의 후퇴(종양의 크기가 줄어들거나 증상이 개선되는 것)로 이어졌다. 암은 정상 세포와 달리 무한한 분할과 증식을 통해 성장하고 퍼지는 특성을 가지고 있다. 미세소관 독성 물질이 암세포의 분할을 중단한다는 가설은 실험실 연구를 통해 그 가능성을 제시했지만, 최근의 연구는 이러한 가정에 대해 새로운 시각을 제공한다. 이 연구는 베스 웨버 교수와의 협력 하에 수행되었으며, 그 목적은 종양 치료에 사용되는 미세소관 독성 물질이 파클리텍셀처럼 어떻게 작용하는지를 파악하는 것이었다. 파클리텍셀은 난소와 폐암 같은 일반적인 악성종양 치료에 사용되는 약물이다. 웨버 교수는 이전 연구 결과에 대해 "매우 놀라운 발견"이라고 언급했다. 그는 "수십 년 동안 우리는 파클리텍셀이 종양의 세포분열, 즉 미토시스를 중단시키는 방식으로 작용한다고 생각해왔다"며 "전 세계 실험실에서 진행된 연구들이 이를 뒷받침했지만, 문제는 실제 종양 내에서의 농도보다 훨씬 높은 농도를 사용했다는 점이었다"고 지적했다. 웨버 교수와 그의 동료들은 다른 미세소관 독성 물질이 파클리텍셀과 유사한 방식으로 작동하는지 알아보고자 했다. 이들의 관심사는 단순히 세포 분할을 중단시키는 것이 아니라, 분할 과정을 혼란스럽게 만드는 메커니즘이었다. 이러한 질문은 새로운 암 치료 방법을 모색하는 과학자들에게 매우 중요한 영향을 미친다. 이는 약물의 치료 효과를 담당하는 메커니즘을 파악하고, 이를 복제하거나 개선하는 데 크게 의존하는 약물 개발 노력의 핵심 요소이기 때문이다. 미세소관 독성 물질은 모든 환자에게 효과적인 치료법이 아닐 수 있지만, 연구자들은 이 약물들이 수행하는 작용을 모방하는 다른 치료 방법을 개발하기 위해 오랜 시간 노력해왔다. 암세포의 분열을 중단시키는 새로운 화학물질을 찾는 이전의 시도들은 어려움에 부딪혔지만, 이러한 연구는 계속 진행 중이다. 웨버 교수는 "아직도 유사분열을 중단시키는 것을 종양을 죽이는 메커니즘으로 간주하는 과학 커뮤니티가 많다"며, "이것이 환자에게 중요한지 이해하고자 한다"고 말했다. 연구팀은 윈스콘신 대학교 카본 암센터(UW Carbone Cancer Center)에서 표준 항-미세소관 독성 물질을 기반으로 한 화학요법을 받은 유방암 환자들로부터 얻은 샘플을 연구했다. 연구팀은 종양에 전달된 약물의 양을 측정하고, 종양 세포가 어떻게 반응하는지를 분석했다. 그들은 약물에 노출된 후에도 세포가 계속해서 분열하긴 하지만, 그 분열이 비정상적으로 일어나는 것을 관찰했다. 이러한 비정상적인 세포 분열은 종양 세포의 사멸을 유도할 수 있는 가능성이 있음을 시사한다. 일반적으로, 세포 내에서 유사분열 과정 동안 염색체는 복제되어 이분화되며, 이로 인해 두 개의 동일한 염색체 세트가 새로운 세포로 이동한다. 이 염색체 이동은 방추사(mitotic spindle)라는 특수한 세포 구조에 염색체가 연결되면서 발생한다. 정상적인 방추사에는 두 개의 끝, 즉 방추체 극이 존재한다. 방추사는 세포의 체세포분열 때 생성되는 가는 실 모양의 섬유질 단백질을 의미한다. 한 개의 세포가 두 개의 세포로 분열할 때, 복제된 염색체는 방추사를 통해 정확하게 두 개의 딸 세포로 분리되어야 한다. 이 과정에서 미세소관으로 구성된 방추사가 중요한 역할을 한다. 웨버 박사 팀은 파클리텍셀과 같은 미세소관 독성 물질이 유사분열을 중지시키기보다는 오히려 혼란을 야기하는 비정상적인 상태를 유발한다는 사실을 발견했다. 이 혼란은 종양 세포가 염색체의 한 세트를 넘어서 두 개 이상의 여러 방향으로 당기면서 유전체에 혼란을 일으키는 것이다. 웨버 박사는 "유사분열 후에 유전적으로 동일하지 않은 딸 세포가 생기고, 염색체 손실이 발생하면 세포의 사멸 가능성이 높아진다"고 설명했다. 그는 이어 "이 연구 결과는 미세소관 독성 물질이 많은 환자에게 왜 효과적인지를 밝혀내고, 유사분열을 중지시키는 것만을 목표로 한 새로운 화학요법 약물 개발 시도가 실패한 이유를 설명하는 데 중요한 역할을 한다"고 강조했다.
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암 치료, "일반 화학요법 약물, 예상과 다르게 작용"
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닛산, 1MW 출력 갖춘 전기 하이퍼카 공개
- 일본 자동차 제조업체 닛산이 일본 모빌리티 쇼를 앞두고 콘셉트카인 전기 하이퍼카를 공개했다. 기하학적인 디자인과 성능 면에서 흥미 유발에는 성공했지만 아쉽게도 이 차는 양산되지 않는다. 전기차 전문매체 일렉트렉(electrek)은 닛산이 1MW(메가와트)의 엄청난 출력을 자랑하는 하이퍼 포스(Hyper Force)를 공개했다고 보도했다. 1MW는 461명이 한 달을 사용할 수 있는 발전용량이며, 이 정도 규모의 발전용량을 위해서는 축구장 약 2.6개 크기의 발전소가 필요하다. 그러나 이 전기차는 생산계획이 없는 것으로 알려졌다. 우치다 마코토 닛산 사장 겸 CEO는 "쇼에 전시된 콘셉트 카는 미래의 상징에 불과하다"며 "전시된 다섯 대의 콘셉트 카는 모두 미래의 상징이며 남들이 하지 않는 일에 도전한다는 닛산 창립 정신을 구현한다"고 말했다. 닛산은 모빌리티를 넘어 더욱 지속가능한 세상을 만들기 위해 전기자동차(EV)를 혁신시켜 왔다고 밝혔다. 또한 전기자동차는 타협하지 않은 열정과 꿈을, 모든 사람을 위해 더 깨끗하고 안전하며 포용적인 세상을 만드는 닛산의 미래를 상징한다고 강조했다. 대부분의 콘셉트 카와 마찬가지로 닛산은 하이퍼 포스에 대한 사양을 공개하지 않았다. 다만 이 차량은 전고체 배터리를 사용하고 최대 1000kW(킬로와트)의 출력이 가능한 파워트레인을 갖췄으며, 4륜 구동 기술이 적용됐다. 이는 네 바퀴로 움직이는 작은 발전소와 같다는 일렉트렉의 설명이다. 닛산은 이 차량에 대해 '대담한 기하학' 디자인이 특징이라고 강조했다. 넓게 배치된 비율의 외부 디자인은 매끄러운 곡선과 그 성능을 반영하는 대담한 기하학적 모양이 조화롭게 결합되어 있다. 닛산의 고성능 자동차를 표현하는 전면과 후면 램프 등의 요소가 디자인 전반에 통합됐다. 다만, 닛산은 공기역학적 성능의 세부 사항을 밝히지 않은 채 자사의 니스모(NISMO) 레이싱 팀이 강력한 다운포스를 생성하는 설계 개발에 도움을 줬다고만 설명했다. 닛산은 이 차량의 공기역학적 성능과 관련해 다음의 다섯 가지 설명을 내놓았다. 첫째, 프론트 후드 아래의 2단 공기역학적 구조는 강력한 다운포스와 높은 냉각 성능을 모두 제공한다. 둘째, 듀얼 레벨 리어 디퓨저는 공기 흐름을 최적으로 제어한다. 셋째, 프론트 카나드, 프론트 펜더 플립 및 리어 윙의 양쪽 끝은 독특한 액티브 에어로 기능을 갖췄다. 넷째, 새로 개발된 플라즈마 액추에이터는 공기 이탈을 억제하여 그립을 최대화하고 코너링 중에 내부 휠 리프트를 최소화한다. 다섯째, 경량 단조 카본 휠은 공기역학과 브레이크 냉각에 도움이 된다. 이 하이퍼 포스에는 레이싱과 그랜드 투어링의 두 가지 모드가 있는 것으로 보이며 차량의 사용자 인터페이스와 전체 실내는 실제로 모드에 따라 변경된다. 일렉트렉은 닛산은 라이다(LiDAR)와 기타 센서를 갖춘 자율 주행 기능을 갖춘 차량에 대해서도 언급했지만 이는 콘셉트 카의 성격을 고려하면 대부분 가설적인 것이라고 지적했다. 이 매체는 콘셉트 카에 신경 쓰는 것보다 적절한 배터리 열 관리 기능을 갖춘 업데이트되고 경쟁력 있는 버전의 닛산 리프(또는 이와 유사한 것)를 생산했다면 더 좋았을 것이라고 덧붙였다. 닛산의 하이퍼 포스는 현실 세계와 가상 세계 모두에서 원활하게 운전할 수 있는 혁신적인 증강 현실(AR)과 가상현실(VR) 가능이 탑재돼 있다. 차량이 정지하면 운전자는 VR용 블라인드 바이저가 있는 특수 헬멧을 사용할 수 있어 게임화된 운전 경험을 즐길 수 있으며 시계 반대 경주나 온라인 레이서를 가능하게 하는 모드도 완비되어 있다. AR용 스켈레톤 바이저를 사용하면 운전자는 서킷에서 자기 자신, 친구 또는 전문 운전자의 디지털 고스트와 대결할 수 있어 사용자가 실제 트랙에서 안전하게 운전 기술을 발휘할 수 있다. 한편, 일본자동차판매협회연합회와 일본경자동차협회연합회가 발표한 2022년도 일본 승용차(경차 포함) 판매 실적에서 하이브리드 자동차(HEV), 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV), 전기자동차(EV), 연료전지자동차(FCV) 등이 차지하는 비율은 전년 대비 5.7%p(포인트) 증가한 47.1%를 기록하면서 역대 최고치를 경신했다. 연료별 비율에서는 FCV를 제외한 3개 차종 모두 전년 대비 두 자릿수 이상 증가했다. 다만, HEV가 43.8%로 여전히 일본에서는 가장 많은 비중을 차지했다. 판매량 증가율에 있어서는 전기 자동차가 가장 큰 폭으로 성장하고 있는 것으로 나타났다.
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닛산, 1MW 출력 갖춘 전기 하이퍼카 공개
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설탕 대체품 알룰로스, 대량 생산 기술 개발
- 설탕 대체품 알룰로스 대량 생산 기술이 개발됐다. 미국 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 식품과학&기술분야 저명 학술지 '네이처스 npj 음식 과학(Nature's npj Science of Food)'에 게재된 설탕 대체품 알룰로스를 대량 생산할 수 있는 기술에 대해 소개했다. 설탕은 우리 몸에 필요한 에너지를 제공하는 주요 영양소이기도 하지만, 과다하게 섭취하면 체중이 늘거나, 제2형 당뇨병, 심장병 등의 만성질환을 일으킬 수 있다. 알룰로스는 자당보다 약 70% 정도의 당도를 가지고 있으면서도, 열량은 단지 10% 정도이며, 제2형 당뇨병 환자의 혈당 수치를 개선할 수 있다. 다만, 현재의 생산 방법으로는 알룰로스의 생산량이 낮고 품질도 높지 않아, 그 성장 가능성이 제한되고 있다. 그런데 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스(UC Davis)의 과학자들이 알룰로스 생산에 대한 중요한 돌파구를 제시했다. 알룰로스의 품질을 높이고 생산량을 증대할 수 있는 방법을 개발해 건강한 설탕 대체품의 가능성을 확대시켰다. 알룰로스는 1그램 당 약 0.4칼로리로, 일반 설탕의 4칼로리에 비해 칼로리가 상당히 낮다. 또한, 단당류로 신체 내에서 다른 신진대사 과정을 거친다. 대장에서 약 70%의 알룰로스가 흡수되며, 이는 24시간 이내에 소변으로 배출된다. 나머지 알룰로스는 대장을 통해 48시간 이내에 몸 밖으로 나온다. 그 결과, 알룰로스는 혈당이나 인슐린 수치에 별다른 영향을 주지 않는다. 현재, 알룰로스는 D-타가토스-3-에피머라아제(D-tagatose-3-epimerase,DTEase)와 D-프시코스-3-에피머라아제(D-psicose-3-epimerase, DPEase)라는 효소를 사용해 프루토스로부터 변환되는 과정을 통해 추출된다. 그러나 이 방법에는 일부 제한적인 요소가 있어, 생산량이 최대 50%에 그치며 순도도 낮게 유지되고 있다. 연구팀은 기존 효소를 개선하여 생산량을 늘리려는 시도를 넘어, 알룰로스를 새로운 방법으로 생산할 방안을 모색했다. 이 과정에서 일반적인 장내 세균인 대장균(E. coli)을 이용한 새로운 생산 방법을 찾아냈다. 이 미생물의 대사 과정을 수정해 포도당을 공급받으면 알룰로스로 변환하도록 했다. 이로 인해 62% 이상의 생산량 증가와 중요한 순도 수준도 달성할 수 있었다. 연구팀은 새로운 생산 방법이 현재 인프라와 생물화학 기술을 사용해 알룰로스 생산을 증대하는 것이 지속 가능하고 경제적이라고 설명했다. 연구자들은 논문에서 "전체 세포 촉매 기술과 인프라는 이미 산업적으로 확립되어 있고, 모델 생물인 대장균은 상업적 식품 생산과 경쟁하지 않는 원료를 사용할 수 있다"고 언급했다. 희귀 설탕인 알룰로스를 대량으로 생산할 수 있는 이 기술은 초가공 식품에 사용될 저칼로리 설탕 대체제를 제공함으로써, 전 세계적으로 증가하고 있는 비만 문제 해결에 기여할 것으로 예상된다. 더불어, 알룰로스의 생산 증가는 의학적으로 중요한 단당류 공급에도 도움을 줄 것으로 보인다. 수정된 대장균은 공급받는 모든 포도당을 소비하므로 현재의 생산 방법에서 필요한 순도 향상을 위한 추가적인 후속 작업이 줄어들 것이 예상된다. 한편, 설탕 대체제로 널리 알려진 감미료에는 스테비아가 있다. 단맛이 강한 대신 칼로리가 없고 체내 흡수가 안 되며 소변으로 그대로 배출되는 것으로 알려졌다. 그러나 스테비아가 장내 미생물 균형에 부정적인 영향을 미친다는 연구 결과도 있다. 에리스리톨 또한 저칼로리 감미료로 알려져 있다. 특정 과일에서 자연적으로 발견되는 설탕 알코올이다. 설탕과는 매우 비슷한 맛을 가졌는데 혈당이나 인슐린 수치를 급등시키지 않는다. 하지만 과도하게 섭취할 경우, 소화에 문제가 생기거나 가스 배출과 설사를 유발할 수 있다. 껌을 통해 잘 알려진 자일리톨도 단맛을 지닌 설탕 알코올이다. 산을 형성하지 않는 천연 감미료이지만 역시 섭취가 지나치면 소화계 부작용이 발생할 수 있다. 이 밖에 몽크푸르트, 사카린 등이 설탕을 대체할 감미료로 알려져 있다.
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- 생활경제
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설탕 대체품 알룰로스, 대량 생산 기술 개발
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빛과 소리로 알츠하이머 치료?...뇌 자극 헤드셋 개발
- 알츠하이머병은 치매의 주요 원인 중 하나로, 퇴행성 뇌질환의 일종이다. 유전적 요인이 이 병의 발병에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있으며 아직까지 근본적인 치료 방법은 없다. 현재 전 세계에서 5500만 명 이상이 알츠하이머병을 앓고 있는 것으로 추정된다. 최근 이 병의 진행을 늦추고 인지 기능을 회복시킬 수 있는 획기적인 기술이 개발 중이라는 소식이 전해졌다. 포브스에 따르면, 미국 매사추세츠 공과대학(MIT)의 연구팀이 창업한 코그니토 테라퓨틱스(Cognito Therapeutics)는 빛과 소리를 이용해 뇌를 자극하는 새로운 헤드셋 '지니어스(GENUS)'를 개발했다. '지니어스(GENUS gamma entrainment using sensory stimulus, 감마 주파수 감각 자극)'는 40Hz(헤르츠)의 소리와 빛을 깜빡여 뇌에 자극을 주는 기술을 사용한다. 이 기술은 초기 임상 시험에서 안전하게 환자가 집에서 사용할 수 있으며, 노화와 관련된 신경 변성 증상을 완화할 수 있다는 결과를 도출했다. 연구팀은 '지니어스'가 알츠하이머 환자에게 장기적인 이익을 제공할 수 있는지 확인하기 위해 두 번째 단계의 실험을 계획했다. 이를 위해 알츠하이머병 초기 증상을 보이는 환자들을 대상으로 서브 그룹을 만들어 실험을 진행했다. 이 실험에서는 총 15명의 참가자가 '지니어스 사용' 그룹과 '화이트 노이즈를 들려주고 빛 자극을 주는' 컨트롤 그룹으로 나뉘어 임상 시험에 참여했다. 참가자들은 실험 전 인지 능력 평가와 뇌 MRI 검사를 받았다. 실험 참가자들은 헤드셋 형태의 '지니어스'를 집으로 가져가, 6개월 동안 매일 1시간씩 사용했다. 사용하는 동안 디바이스가 올바르게 작동하고 있는지 확인하기 위해, 사용 시간을 자동으로 기록하는 기능을 기기에 탑재했다. 3개월이 지난 후에 참가자들의 상태를 다시 조사한 결과, '지니어스'를 사용한 그룹은 대조군에 비해 뇌의 위축이 진행되지 않았다. 또한, 수면 패턴이 개선되어 얼굴과 이름을 연상하는 능력도 향상됐다. 이 연구 결과는 '지니어스'의 빛과 소리 자극이 신경 퇴행을 늦추는 데 도움이 될 수 있음을 보여주는 유의미한 징조로 여겨질 수 있다. '지니어스'는 인지 능력 향상 뿐만 아니라, 뇌 구조의 변화를 유발하여 뇌 위축을 방지하는 역할을 하는 것으로 보인다. 이 기술이 정확히 어떻게 작동하는지는 아직 밝혀지지 않았다. 그러나 실험 쥐에서는 40Hz의 빛과 소리 자극이 신경세포 간의 커뮤니케이션에 영향을 미쳐, 노화와 관련된 신경 활동의 변화를 억제하는 것으로 나타났다. 코그니토 테라퓨틱스는 '지니어스'가 알츠하이머병 외의 다른 신경인지 질환에 대해서도 안전하고 효과적인지 확인하기 위해 여러 임상시험을 진행 중이다. 더불어, '지니어스'는 이미 미국 식품의약국(FDA)로부터 '획기적인 의료기기 지정(Breakthrough Device Designation, BDD)'을 받았으며, 이에 따라 신속한 승인을 받을 수 있는 우선심사 대상에 올랐다. 2025년까지 승인을 받을 가능성이 있다고 전해진다. 한편, 서울대학교병원에서는 알츠하이머병 예방을 위해 건강한 생활습관을 유지하는 것이 중요하다고 강조했다. 이를 위해 고혈압, 당뇨, 심장병, 높은 콜레스테롤과 같은 기저질환의 치료가 필요하다고 언급했다. 또한, 과음과 흡연을 피하며 우울증 치료도 중요하다고 권장했다. 건강한 식습관 또한 알츠하이머병 예방에 도움이 될 수 있다. 과식은 피하고, 오메가-3, DHA, EPA, 리놀렌산, 올리브유 등 좋은 지방이 풍부한 음식과 해산물, 등푸른 생선, 견과류, 아마씨, 올리브유 등을 섭취하는 것이 좋다.
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빛과 소리로 알츠하이머 치료?...뇌 자극 헤드셋 개발
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엔화가치, 일본은행 유연화조치에도 전면약세…달러당 160엔 가나
- 엔화가치가 31일(현지시간) 뉴욕외환시장에서 일본은행의 금융정책 결정에 대한 실망감에 달러당 160엔까지 상승할 것이라는 전망이 제기되고 있다. 이날 연합통신 등에 따르면 심리적 저항선인 달러당 150엔이, 유로화에 대해서는 160엔이 무너지는 등 전면약세를 면치 못했다. 엔화가치는 장중 달러당 151.715엔으로 하락해 1년만에 최저치를 경신했다. 엔화는 결국 1.7% 떨어진 151.56엔으로 하루 하락폭으로는 지난 4월이래 최대치를 기록했다. 엔화가치는 또한 유로화에 대해서는 160.84엔으로 하락해 15년만에 최저치까지 미끄러졌다. 엔화는 1.3% 내린 160.20엔으로 거래를 끝내 7월 하순이래 하락폭이 최대였다. 엔화는 이와 함께 파운드와 스위스프랑, 호주달러에 대해서는 하락했다. 엔화가치가 이처럼 큰 폭으로 하락한 것은 일본은행(BOJ)이 이날까지 열린 금융정책결정회의에서 장기금리조작(YCC) 유연화를 결정했지만 더 강도높은 조치를 기대한 시장에 실망감을 안겨준 때문으로 분석된다. BOJ은 지난달 31일까지 이틀간 금융정책결정회의를 열고 장기금리 지표인 일본 국채 10년물 금리가 1%를 초과해도 시장 상황에 따라 일정 부분 허용하기로 결정했다. 다만, 단기금리는 -0.1%로 동결하고 국채 10년물 금리는 0% 정도로 유도하는 등 금융완화정책의 큰 틀은 유지하기로 했다. 그동안 일본은 경기 부양을 위해 장기금리를 통제하는 YCC 정책으로 초완화적 통화 정책을 유지해왔다. 10년물 국채 금리의 상한을 0.5%로 제한해 그 이상 금리가 오르면 BOJ가 국채를 무제한 매입해 금리를 낮추는 경기 부양책이다. 그러다 7월 회의를 통해 10년물 국채 금리 상한선 목표를 1.0%로 올렸다. 그럼에도 미국 연방준비제도(연준∙Fed)의 긴축 정책으로 미 국채 10년물 금리가 5%를 돌파하는 등 계속 상승한 반면, 일본 국채 10년물 금리는 최고 1% 수준으로 제한되며 엔화 하방압력이 심화됐다. 연초 달러당 130엔 초반이던 엔·달러는 심리적 마지노선으로 평가받는150엔을 뚫었다. 전문가들은 엔화가치가 이제 160엔까지도 떨어질 가능성이 있다는 전망을 내놓고 있다. 미국 국채금리 상승이 지속되면서 BOJ가 일본국채 금리를 낮게 억제하기 위해 국채매입을 지속하지 않을 수 없을 경우 엔저는 더욱 가속화할 것으로 전망했다. RBC 블루베이자산운용사는 일본 국채금리 상승에 대한 BOJ의 허용이 확대됐지만 10년물이 1.1%까지 상승한다면 BOJ의 국채매입 유지 방아쇠를 당기게 된다고 지적했다. 또한 이같은 추세는 미국 국채금리가 더욱 상승하도록 유발할 수 있다고 덧붙였다. 한편 엔화가치 급락에 현재 900원대에서 박스권을 보이는 원화가치도 오를 것으로 전망된다. 하건형 신한투자증권 연구원은 "중동의 지정학적 이슈와 FOMC 영향으로 원화와 엔화에 동시에 약세를 보이고 있지만, 연말로 갈수록 불확실성이 걷히고, BOJ 정책 변화가 엔화 강세 압력으로 작용하며 원·엔도 올라갈 것"이라고 말했다.
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엔화가치, 일본은행 유연화조치에도 전면약세…달러당 160엔 가나
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화성 지진, 운석 충돌 아닌 지각 내부 활동 때문
- 우주과학 전문 매체 머커닷더(Merkur.de)는 2022년 5월 4일 화성에서 발생한 규모 4.7의 지진은 미국 항공우주국(NASA)의 인사이트호(InSight)에 의해 포착되었으며, 화성에서 발견된 가장 강력한 지진 중 하나로 기록되었다고 최근 보도했다. 당시 NASA는 이 지진이 운석 충돌로 인해 발생했다는 가능성을 제기했다. 그러나 옥스퍼드대의 벤저민 페르난도 교수가 주도한 국제 연구팀은 다른 가설을 제기했다. 이 연구팀은 화성 표면을 철저히 조사한 결과, 지진을 일으킬 만한 충분한 운석 충돌 흔적을 찾지 못했다고 발표했다. 대신, 화성 지각 내부의 엄청난 압력 변화가 지진의 주 원인이라고 지목다. 연구팀은 전 세계 화성 탐사 프로젝트가 공동으로 화성 표면을 탐색했으나 강진을 유발할만한 운석 충돌 흔적을 찾지 못했다고 밝혔다. 대신 화성 내부에 응축돼 있던 엄청난 지각의 힘이 방출되면서 규모 4.7의 강진을 일으킨 것으로 결론지었다. 연구팀은 화성 지각 내부의 높은 압력이 지각의 얇은 구조와 관련이 있을 것으로 추정했다. 화성의 지각은 지구보다 얇고, 그로 인해 암석층이 더욱 활발하게 움직일 수 있다. 화성의 지각은 지구처럼 판이 움직이지는 않지만, 내부의 암석층은 다른 속도로 냉각과 수축 과정을 겪으면서 지진을 유발하는 압력을 쌓게 된다. 이러한 상황에서 충분한 압력이 축적되면, 암석층이 파괴되면서 지진이 발생하게 된다는 것이 연구팀의 결론이다. 이번에 발생한 화성 지진의 규모는 4.7로, 지구의 지진에 비해 상대적으로 약하지만 화성에서는 매우 강한 편에 속한다. 이 지진은 화성 북극 부근의 거대한 화산인 발행산에서 북서쪽으로 약 280km 떨어진 지점에서 발생했다. 인사이트호는 지진이 발생한 지점에서 대략 1000km 떨어진 곳에 있었으며, 다행히도 지진으로 인해 피해는 발생하지 않았다. 이번 연구는 화성의 지질학적 특성과 활동에 대한 중요한 통찰을 제공할 것으로 예상된다. 화성의 지진 활동 분석은 화성의 내부 구조와 진화 과정을 이해하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 특히, 이번 연구는 화성 내부의 암석층이 상당히 활발하게 움직이고 있음을 보여주며, 이로 인해 화성의 지질 활동이 지구보다 활발할 수 있다는 가설을 제시했다. NASA는 이번 연구 결과를 통해 화성의 지질학적 활동에 대한 이해를 넓힐 수 있을 것으로 기대하며, 향후 인사이트호를 통해 화성의 지진 활동을 지속적으로 관측할 계획이다. 한편, 인사이트(InSight)는 NASA의 화성 지질 탐사 착륙선이다. 화성의 탄생과 태양계의 진화와 형성과정, 내부 온도, 지각활동, 화성의 열분포 등의 연구가 목적이다. 2018년 5월 5일 발사되어, 2018년 11월 26일 화성에 도착해 탐사 임무를 수행중이다. 주요 장비로는 HP3과 지진계 등을 장착했으며, SEIS로 화성 지표면 내부의 파동을 들여다 볼 수 있다. 달에도 아폴로 12호, 14, 15, 16호 미션 때 설치한 지각활동을 탐사하는 지진계가 있다. 현재까지 지구 외 다른 천체에서 관측된 가장 강한 지진은 달에서 1977년 관측된 것으로 우리나라 경주 지진과 비슷한 강도 5.5규모였다.
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화성 지진, 운석 충돌 아닌 지각 내부 활동 때문
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운동했는데 잘 먹지 않으면 어떻게 되나?
- 한국에서는 지난 9월 말부터 10월 9일까지 장장 6일 동안의 긴 추석 연휴와 한글날이 낀 3일간의 연휴가 모두 끝났다. 명절 연휴 기간 동안 참았던 식욕이 폭발한 사람들은 이제 유산소 운동으로 지방을 몽땅 태워버리겠다고 거듭 다짐하고 있다. 지방을 태우기 위해서는 운동을 더 오래 하거나 강도를 높이는 것보다 운동 후 어떤 음식을 섭취하는 게 내 몸에 도움이 되는 가를 고려해야 한다. 미국 CNN에서는 '올바른 영양을 섭취해야만 한다'는 건강·과학 전문 프리랜서 작가 조세린 솔리스-모레이라(Jocelyn Solis-Moreira)의 기고를 다뤘다. '마른 지방'의 위험 '마른 지방(Skinny fat)'은 날씬해 보이지만 체지방 비율이 높은 사람을 일컬을 때 사용되는 비공식 용어다. 노스캐롤라이나주 하이포인트 대학교의 운동 생리학자이자 건강과 인간 수행학과 부교수인 콜린 캐리커(Colin Carriker) 박사는 "내장 지방은 눈에 보이는 지방의 바깥층보다 위험하다"며 "설탕, 소금, 탄수화물이 많이 함유된 가공식품을 섭취해 내장 지방이 축적되면 비만인과 동일한 위험을 초래할 수 있다"고 경고했다. 예를 들어, 몸 전체에 순환하는 내장 지방의 양이 많으면 동맥이 경화되고 좁아지는 질병, 즉 죽상동맥경화증을 유발할 수 있다. 이렇게 되면 혈액이 신체의 나머지 조직으로 흐르는 것을 막고 심장마비와 뇌졸중의 위험을 증가시킨다. 또한, 건강한 식생활을 소홀히 하면 조기 사망 위험률도 높아진다. 나쁜 식단 극복이 어려운 이유 체중 감량을 원한다면, 섭취하는 칼로리보다 더 많은 칼로리를 소비해 칼로리 부족을 만드는 것이 핵심이다. 캐리커 박사는 "다만, 고칼로리 지방 식품을 정기적으로 먹는다는 것은 도전적인 과제가 될 수 있다"며 "칼로리를 과다 섭취하게 되면 훨씬 많은 양의 운동을 해야한다"고 말했다. 이를 해결하기 위해서는 운동에 더 많은 시간을 투자하거나 더 격렬한 운동을 해야 한다. 그러나 영양과 식영양학 아카데미의 그레이스 데로차(Grace Derocha) 대변인은 "이 계획은 연료가 부족한 상태에서는 제대로 작동할 수 없는데, 과자나 당도가 높은 음료에는 '빈 칼로리'가 가득하기 때문이다"고 지적했다. '빈 칼로리(empty calorie)'는 열량은 높지만 비타민과 무기질, 단백질 등 필수 영양소를 거의 함유하지 않은 것을 말한다. 설탕이나, 포화 지방, 즉석식품, 주류 등이 대표적인 빈 칼로리 식품이다. 탄산음료, 사탕 등 가공 식품에는 영양분이 거의 또는 전혀 없다. 포만감을 줄 비타민, 단백질, 섬유질이 부족하기 때문에 계속 배가 고프면 운동을 생각하기가 힘들다. 영양과 식영양학 아카데미의 캐롤라인 수지(Caroline Susie) 대변인은 "지방이 많은 음식이 처음에는 일시적으로 에너지를 공급할 수 있지만 장시간 또는 고강도 운동을 유지하기에는 충분하지 않아서 더 빨리 피로감을 느끼기 쉽다. 무엇보다도 소모되지 않은 빈 칼로리는 모두 지방으로 저장될 것"이라고 말했다. 근력 운동을 하는 사람들은 유산소 운동을 할 때보다 더 많은 칼로리를 소모하는 경향이 있다. 데로차는 "품질이 낮은 음식에서 영양분을 섭취하면 근육량을 늘리고 힘든 운동에서 완전히 회복하는 것이 더 어려워진다"며 "근육량을 늘리려면 닭고기, 연어 등 단백질 함량이 높은 음식을 식단에 포함시키는 것이 가장 좋다"고 설명했다. 특정 식품 금기보다 밸런스가 중요 건강하다는 것이 즐겨 먹던 모든 음식을 포기해야 한다는 의미는 아니다. 사람들은 특정 음식을 금기시하는 경향이 있으며 설탕이나 탄수화물을 섭취할 수 없다고 느끼는 것은 음식과 해로운 관계를 만들 수 있다. 수지는 "관점을 바꿔라"라고 조언했다. 그녀는 음식을 단순한 칼로리가 아니라 우리 몸에 제공할 수 있는 일종의 에너지로 생각하라고 말했다. 오늘 충분한 섬유질을 섭취했다면 단백질, 오메가-3 또는 건강한 탄수화물을 어디에 추가하는지 생각해야 한다는 것. 수지는 "음식은 좋은 것 또는 나쁜 것이 아닌, 단지 연료일 뿐"이라며 "특정 음식을 금지하는 시각 대신 자신을 더 건강하게 하는 에너지를 공급하는 게 더 건강한 방법"이라고 강조했다.
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운동했는데 잘 먹지 않으면 어떻게 되나?
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슈퍼마켓서 구매 금지 식품 4가지는?
- "슈퍼마켓이나 마트에서 쇼핑을 하고 있는데 즉석 조리 식품이나 햄 종류, 라면, 특급 요리 파스타에 유혹을 받습니까? 조심하세요, 이 음식은 건강에 좋지 않습니다!" 『잘 먹는 구매 가이드』의 저자이자 영양학자인 장-미셸 코헨(Jean-Michel Cohen) 박사의 주이다. 2004년 프랑스에서 영양 표시 시스템을 구현하는데 기여한 공로로 프랑스 국가공로훈장을 받은 장-미셸 코헨 박사는 이 책에서 일상 제품 700개를 해석하고 올바른 식품 선택에 대한 조언을 제공했다. 프랑스 매거진 '탑 상테(Top Santé, 최고의 건)'는 최근 코헨 박사와의 인터뷰에서 슈퍼마켓에서 결코 사서는 안 되는 4가지 음식을 소개했다. 슈퍼마켓의 즉석식품 즉석식품은 편리하고 저렴하지만 건강에는 해로운 것으로 알려져 있다. 코헨은 즉석식품은 "슈퍼마켓에서 가장 먼저 피해야 할 식품"이라고 말했다. 지방과 설탕, 소금, 첨가물이 많은 저품질 식품이기 때문이다. 그는 "이 가격을 매기려면 산업계는 저품질 식재료를 사용해야 합니다. 그렇지 않으면 업체는 이익을 실현할 수 없습니다. 일반적으로 슈퍼마켓에서는 일류 닭고기를 포함한 냉동 요리를 거의 볼 수 없습니다. 이런 종류의 제품은 절대로 슈퍼마켓에서 사면 안 됩니다"라고 설명했다. 소시지류와 릴레트 소시지류와 릴레트(돼지, 오리, 혹은 가슴살과 같은 고기를 사용하여 만드는 프랑스 요리), 테린(고기, 해산물, 채소 등을 층으로 쌓아 만든 요리)은 햄 애호가들이 즐기는 제품이지만 건강에도 매우 해로운 것으로 알려져 있다. 이 음식들은 고가의 재료를 사용해야 하지만 슈퍼마켓에서는 저렴하게 판매된다. 이것이 가능한 이유는 돼지 지방이나 소금, 첨가제가 주성분이기 때문이다. 코헨은 "오리의 지방이 주 성분인 오리 무스의 내용을 살펴봤는데, 이것은 매우 해로운 것입니다"라고 지적했다. 제품의 구성에서 지방이 가장 먼저 나타나면 그 제품들이 건강에 해로운 것이라는 의미라는 것. 특히 동물 지방인 경우 더욱 그렇다. 즉석라면 즉석라면은 조리가 쉽고 몇 분 만에 준비가 되기 때문에 슈퍼마켓에서 매우 인기가 있다. 그럼에도 불구하고 우리 건강에 해로운데, 일반적으로 인공 소고기 향, 향신료나 첨가제 등이 함유되어 있기 때문이다. 라면의 풍미를 더해주는 이들 성분은 우리 몸에는 두통, 소화 장애, 고혈압 또는 알레르기 등 여러 부작용을 일으킬 수 있다. 즉석 파스타 일부 브랜드에서는 몇 분 만에 요리가 되는 파스타를 제공한다. 이러한 파스타는 일반적으로 미리 요리되어 소비자가 조리 시간을 절약할 수 있다. 그러나 즉석 파스타에는 기름과 버터, 농축제나 염료 등이 함유되어 있다. 이는 건강에 해로우며 암을 유발할 수 있는 성분을 포함하고 있다. 또 이러한 파스타는 고혈당지수 식품(혈당 지수 70 이상) 가능성이 크기 때문에 혈당을 빠르게 높일 뿐만 아니라 지방 저장을 촉진할 수 있다. 일상 생활에서 건강을 유지하려면 슈퍼마켓에서 위에서 언급한 4가지 음식의 구매를 피하는 것이 좋다. 코헨 박사는 대신 계절에 맞는 신선하고 고품질 식품을 선택하여 음식을 만들면 컨디션이 좋아지며 건강에도 도움이 된다고 조언했다.
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- 생활경제
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슈퍼마켓서 구매 금지 식품 4가지는?
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가정용 청소제품, 도 넘는 유해 화합물 방출
- 우리가 흔히 사용하는 가정용 청소제품에서 수백 개의 유해 화합물을 방출할 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 뉴욕포스트는 최근 환경 화학 저널 「케모스피어(Chemosphere)」에 발표된 새로운 연구 결과를 인용, 가정용 청소제품은 수백 개의 유해 화합물을 방출할 수 있으며, 이러한 화합물은 몇 달 동안 공기에 머무를 수 있으므로 친화경 제품과 무향 청소제를 구입하는 것을 권장한다고 전했다. 환경연구소(Environmental Working Group, EWG)의 과학자들은 일반적인 청소 제품과 친환경 '녹색' 제품을 포함한 30가지 일반적인 청소 제품 중에서 어떤 종류가 더 안전한지 평가하기 위해 향이 있는 제품과 무향 제품을 테스트했다. 연구자들은 하나의 방에 청소용품을 뿌린 뒤 4시간 동안 공기테스트를 통해 휘발성 유기 화합물(VOCs)의 잔류 여부를 확인했다. 환경연구소의 수석 독성학자 알렉시스 템킨(Alexis Temkin)은 “우리 연구는 VOCs의 유해한 영향을 줄이기 위한 방법을 중점적으로 제시하며, 특히 '친환경'과 '무향' 제품의 선택을 권장하고 있다”고 밝혔다. 연구자들은 30개 제품 중 530개의 고유한 VOCs를 감지했으며, 이 중 193개가 유해한 것으로 판명됐다. 유해한 유기 화합물은 천식, 암 위험 증가, 발육 부진과 생식 문제 등을 유발할 수 있다. 반면, '친화경' 제품에도 향이 있는 제품의 경우 평균적으로 유해한 물질이 4개 정도 방출했다. 일반적인 제품의 경우 15개 정도가 나왔다. 유기 화합물은 실내 공기를 실외 공기보다 2배에서 5배 더 오염시킨다. 일부 추정치에 따르면 오염치가 10배 더 높을 수 있다. 게다가 이들 유해 화학물질들은 몇 달 동안 집 안의 공기에 남아 있을 수 있다. EWG의 고문인 데이비드 앤드류스 박사는 'VOCs에 대한 명확한 안전 기준이나 노출 한도가 없으며, 청소 용품에서 방출되는 VOCs에 대한 건강 기준에 대한 구체적인 규제도 부재하다'고 데일리 메일에 전했다. 앤드류스 박사는 "VOCs 중 일부는 다른 것보다 훨씬 더 유해할 수 있지만, 어떤 VOC나 그 화합물이 가장 큰 위험을 초래하는지에 대한 명확한 판단 기준은 아직 확립되지 않았다"고 덧붙였다. 이전 연구에서는 이러한 화학물질에 장기간 노출되었을 때 중대한 건강 위험을 초래할 수 있다는 결과를 제시했다. 템킨 박사는 "이번 연구는 우리 실내 공기에 포함된 다양한 화학물질의 잠재적 위험성에 대해 소비자를 비롯해 연구자와 규제 관계자들이 더욱 주의를 기울여야 함을 알리는 경고"라고 말했다.
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가정용 청소제품, 도 넘는 유해 화합물 방출
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캐나다, 고카페인 미표기 등 에너지 음료 리콜 확대
- 최근 한국 청소년 사이에서 에너지 음료 섭취로 인한 부작용 보고가 빈번하게 이뤄지고 있는 가운데, 캐나다에서도 비슷한 사례가 연이어 발생하고 있다. 이에 따라, 캐나다는 몬스터(Monster)를 포함한 여러 에너지 음료의 전국적인 리콜을 결정했다. 캐나다 현지 매체 '밴쿠버이즈어썸(Vancouver Is Awesome)'에 따르면, 이번 리콜의 이유는 승인되지 않은 카페인 함량과 제품 라벨링 문제로, 이로 인해 몬스터를 비롯해 다수의 에너지 음료 브랜드가 리콜 대상 목록에 포함됐다. 에너지 음료는 고카페인 함량으로 인해 두근거림, 불면증, 급성 카페인 중독과 같은 다양한 건강 문제를 유발할 수 있다. 실제로 미국의 일부 주에서는 18세 미만 청소년에게 해당 음료 판매를 금지하는 등의 조치가 취해지고 있다. 전문가들은 에너지 음료의 남용이 초래하는 건강 위험에 대해 지속적인 주의를 당부하며, 특히 청소년과 어린이들에게는 섭취를 자제할 것을 권고하고 있다. 캐나다 보건부(Health Canada) 발표에 따르면, 에너지 음료 리콜 대상에는 '5 아우워(5 Hour)', '몬스터', '밥 로스(Bob Ross)', '3D 알파랜드(Alphaland)', '드래곤볼 Z(Dragonball Z)', '레이즈 에너지(Raze Energy)', '톡식 릭(Toxic Rick)', '소닉 디 헤지혹(Sonic the Hedgehog)', '사쿠라(Shakura)', '마운틴 듀 에너지(Mtn Dew Energy)' 등이 포함되어 있다. 연방 보건부는 카페인의 과도한 섭취가 불면증, 과민 반응, 두통, 신경 과민성 등의 부작용을 초래할 수 있다고 지적하며, 운동 중인 사람, 어린이, 임산부, 수유하는 여성, 카페인에 민감한 개체에게는 특히 주의가 필요하다고 강조했다. 캐나다 식품검사국(CFIA)의 기준에 따르면, 에너지 음료는 180mg 이상의 카페인을 함유해서는 안 되며, 해당 제품의 라벨에는 하루 권장 카페인 섭취량에 관한 주의사항이 명시되어야 한다. 그러나 이번에 리콜된 대다수의 제품들은 캐나다 내에서 생산되거나 판매를 위한 것이 아니었다. 보건부에 따르면, 이 제품들은 제3자에 의해 수입되어 캐나다 전역의 매장에서 판매됐다. 리콜은 캐나다 식품검사국의 조사로 밝혀졌으며, 리콜된 제품에 대한 소비자들의 피드백과는 무관하다. 에너지 음료를 구입한 소비자들은 자신이 구매한 제품이 리콜 대상인지 확인해야 하며, 해당 제품을 섭취하지 않고 버리거나 구입처에 반환하는 것이 좋다. 만약 리콜된 에너지 음료 섭취 후 건강에 문제가 발생했다고 판단되면 즉시 병원이나 주치의에 연락해야 한다. 캐나다의 식품 안전 규정에 따르면, 에너지 음료의 1회 최대 허용 카페인 함량은 180mg이다. 라벨이 단일 언어로 되어 있거나, 영어나 프랑스어 표기가 없을 경우 해당 제품은 캐나다 시장을 위해 제조된 것이 아닐 가능성이 높으므로 주의가 필요하다. 캐나다 식품검사국(CFIA)은 "리콜 대상 제품이 판매 중인 것을 발견하면 CFIA에 신고하는 것이 바람직하다"고 밝혔다. 한편, 한국 계명문화대 간호학과 오윤정 교수팀은 고등학생 245명에게 에너지 음료 섭취에 관한 설문을 진행했는데, 이 중 79.5%의 학생이 에너지 음료를 마셔 본 경험이 있으며, 50.6%의 학생이 부작용을 겪었다고 답했다. 연구팀은 특히 체구가 상대적으로 작은 여학생이 같은 양의 에너지 음료를 섭취할 경우, 남학생에 비해 부작용을 더 크게 느낄 수 있다고 분석했다. 청소년은 뇌 발달이 성인보다 미성숙한 상태이며, 체중이 적기 때문에 카페인에 더 민감하다. 이에 따라, 충분한 물 섭취나 과일, 채소 주스 등은 청소년에게 좋은 대체품이 될 수 있다고 제안했다. 전문가들은 규칙적인 운동과 풍부한 수면이 에너지 음료를 대체할 수 있는 가장 효과적인 방법이라고 강조했다.
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캐나다, 고카페인 미표기 등 에너지 음료 리콜 확대
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나노기술 적용된 획기적 여드름 치료제 개발
- 사춘기 청소년들의 가장 큰 고민인 여드름. 연고를 발라보고, 약도 복용해보고, 깨끗이 세안도 해 보지만 크게 나아지지 않아 애를 먹인다. 사춘기 청소년의 85%에서 발견되고, 후유증으로 흉터가 남기도 하는 여드름은 한국 청소년들만의 문제가 아니다. 전 세계적으로 약 8억명, 미국에서만 4500만 명이 여드름과 전쟁을 벌이고 있다. 과학기술 매거진 '뉴 아틀라스(NEW ATLAS)'는 「나노스케일(Nanoscale)」저널에 게재된 남호주 대학(University of South Australia) 연구팀이 개발한 나노 기술을 사용한 여드름 치료제에 대해 소개했다. 여드름의 원인은 여드름 미생물(Cutibacterium acnes)이라고 불리는 피부 박테리아의 과도한 증식으로 발생한다. 일종의 만성 염증질환으로 면포, 구진, 고름물집, 결절, 거짓낭 등의 병변이 나타난다. 연구팀은 여드름을 유발하는 박테리아를 제거하기 위해 미세바늘과 초음파를 결합한 나노 기술을 통해 피부 병원균에 치명타를 줄 수 있었다. 사람의 머리카락 굵기보다 5만 배 더 작은 부드러운 나노입자를 사용해 일반적으로 나라신(Narasin)으로 알려진 항균 화합물(항생제)를 여드름의 주요 발병 지점인 탈피지샘단위(Pilosebaceous unit)에 전달했다. 모낭과 모간, 피지선은 여드름 미생물(Cutibacterium acnes)이 번식하는 곳이다. 또한 현재의 경구 및 국소 약물은 다양한 성분이 혼합되어 장기간 사용하면 세균 내성이 발생할 수 있어 치료하기가 매우 어려운 것으로 알려졌다. 이번에 개발된 치료법은 새로운 항생제를 표적에 직접 전달함으로써 다른 방법보다 목적지에 도달하는 데 100배 더 효과적인 것으로 입증됐다. 파티마 아비드(Fatima Abid) 연구원은 "여드름에 처방되는 경구용 약물은 다양하지만 부작용이 많고, 물에 잘 녹지 않아 대부분의 환자와 의사는 국소 치료를 선호한다"고 말했다. 아비드의 연구팀은 돼지 귀 피부를 모델로 사용해 나노 스케일 전달 수단을 NAR[농업 분야에서 기생충 질병 콕시디아증(coccidiosis) 예방을 포함한 다양한 용도의 폴리에테르 항생제]로 알려진 나라신을 적용했다. 나라신(NAR)은 지난 1986년 처음으로 닭에 대한 사용이 승인됐다. 이전에도 항원충제, 항진균제와 항바이러스제 효능이 있는 것으로 나타났다. 여드름 치료제로 나라신이 연구된 것은 이번이 처음이며, 표적에 집중된 전달 방법과 함께 여드름 미생물이 약물 내성을 발생시킬 위험을 줄인다. 남호주 대학 약학 연구자이자 교수인 산자이 가르그(Sanjay Garg)는 "미셀 제형은 나라신을 여드름 목표 지점에 전달하는 데 효과적이었으며, 화합물 용액은 피부층을 통과하지 못했다"고 말했다. 현재까지는 여드름을 치료하기 위해 피지분비의 조절, 털집과다각질화의 교정, 여드름 미생물 집락수 감소, 염증반응 억제 등의 방법을 사용해 왔다. 이번 연구는 나노기술을 사람을 위한 치료법으로 발전시킬 수 있는 문을 열었다는 평가를 받고 있다.
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- IT/바이오
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나노기술 적용된 획기적 여드름 치료제 개발
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[퓨처 Eyes(3)] 양자 컴퓨터, AI·챗GPT보다 더 큰 기술 혁신 온다
- 미래 기술에서 양자 컴퓨터를 빼고 이야기할 수 없다. 양자 컴퓨터는 독특한 도전과제를 제시하고 전례 없는 연산 능력을 약속하는 최첨단 기술이다. 양자 컴퓨터는 양자역학의 원리를 이용하여 작동한다. 이진 논리(0과 1)와 순차적 계산으로 작동하는 기존 컴퓨터와 달리, 양자 컴퓨터는 무한한 수의 가능한 결과를 나타낼 수 있는 양자 비트, 즉 '큐비트(qubit)'라는 정보 단위를 사용해 계산을 수행한다. 이를 통해 양자 컴퓨터는 양자역학의 확률적 특성을 활용하여 엄청난 수의 계산을 동시에 수행할 수 있다. 인공지능(AI) 챗 GPT보다 더 큰 기술혁신을 몰고 올 것으로 기대되는 양자 컴퓨터의 장점은 첫째, 기존 컴퓨터보다 어떤 작업도 더 빠르게 수행할 수 있다. 양자 컴퓨터에서는 원자가 기존 컴퓨터보다 더 빠르게 움직이기 때문이다. 둘째, 높은 수준의 정밀도로 국가 보안 및 메가데이터 처리에 적합하다. 셋째, 에너지 낭비가 적다. 양자 컴퓨터는 아직 초기 단계에 있지만 암호화부터 신약 개발에 이르기까지 다양한 분야에 혁신을 가져올 잠재력을 가지고 있다. 양자 컴퓨터를 사용하면 부작용이 적고 더 효과적인 신약을 개발할 수 있다. 또한 IT 보안의 주요 도전 과제이기도 하다. 연구자와 기술 기업은 양자 컴퓨터의 성능을 견딜 수 있는 새로운 암호화 방법을 모색해야 한다. 여기에는 새로운 암호화 알고리즘을 개발하거나 양자역학의 원리를 사용하여 '양자 암호화'로 알려진 것을 만드는 게 포함될 수 있다. 프랑스 일간 경제지 라 트리뷘(LATRIBUNE)에 따르면 2030년까지 2000~5000대의 양자 컴퓨터가 작동할 것으로 보인다. 이 매체는 양자 컴퓨터 퍼즐에는 많은 조각이 있기 때문에 가장 복잡한 문제를 처리하는 데 필요한 하드웨어와 소프트웨어는 2035년 이후에나 존재할 수 있다고 전망했다. 또 대부분의 기업은 2035년까지 양자 컴퓨터를 통해 상당한 가치를 창출할 수 없겠지만, 일부 기업은 향후 5년 동안 이득을 볼 수 있을 것으로 내다봤다. 양자 컴퓨터 시장 규모는 2022년 약 10억 달러에서 2030년 80억 달러로 증가할 것으로 추정된다. 퓨처 아이즈에서는 양자 컴퓨터 작동 원리와 금융이나 생명공학, 공급망 등의 적용 분야, 향후 양자 컴퓨터 개발 과제 등을 점검해본다. 양자 컴퓨터의 작동 원리 1) 중첩 양자컴퓨터의 '중첩(Quantum superposition)'은 양자역학의 기본 원칙 중 하나로, 양자시스템이 두 개 이상의 상태를 동시에 가질 수 있다는 개념을 의미한다. 전통적인 컴퓨터에서 비트는 0 또는 1의 값을 갖는다. 그러나 양자컴퓨터에서 '큐비트'는 중첩의 원칙 덕분에 0과 1의 상태를 동시에 가질 수 있다. 이러한 특성은 양자컴퓨터가 복잡한 계산을 전통적인 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 수행할 수 있게 해준다. 2) 양자 얽힘 양자 얽힘은 큐비트가 서로 결합하여 한 큐비트의 상태가 다른 큐비트의 상태에 즉각적으로 영향을 미칠 수 있게 함으로써 큐비트 사이의 거리에 관계없이 큐비트를 연결할 수 있게 한다. 이 특성 덕분에 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터보다 복잡한 문제를 더 효율적으로 해결할 수 있다. 3) 양자 게이트 양자 게이트는 큐비트 집합에서 수행할 수 있는 연산이다. 양자 게이트는 고전 컴퓨팅의 논리 게이트와 유사하지만, 중첩과 얽힘 덕분에 양자 게이트는 가능한 모든 입력을 동시에 처리할 수 있다. 양자 컴퓨터의 적용 잠재력 양자 컴퓨터의 잠재력은 방대한 양의 정보를 병렬로 처리할 수 있어 기존 컴퓨터에 비해 계산 능력이 기하급수적으로 증가한다는 데 있다. 기존 컴퓨터는 한 사람의 경주 결과를 계산할 수 있지만, 양자 컴퓨터는 서로 다른 경로를 가진 수백만 명의 참가자가 참여하는 경주를 동시에 분석하고 확률 기반 알고리즘을 사용하여 가장 가능성이 높은 우승자를 결정할 수 있다. 양자 컴퓨터는 특히 여러 가지 확률적 결과가 나오는 최적화 문제와 시뮬레이션을 해결하는 데 적합하며 물류, 의료, 금융, 사이버 보안, 날씨 추적, 농업 등의 분야에 혁신을 가져올 수 있다. 양자 컴퓨터의 영향력은 지정학까지 확장되어 전 세계적으로 힘의 역학 관계를 재편할 수 있다. 양자 컴퓨터는 금융과 생명공학, 공급망 등 많은 산업 분야에 혁신을 가져올 것이다. ◇ 금융 금융 및 투자 산업은 양자 AI(퀀텀 AI)의 혜택을 크게 받을 수 있는 분야 중 하나다. 대량의 데이터를 실시간으로 분석할 수 있는 양자 AI 알고리즘은 금융회사가 보다 정보에 입각한 투자 결정을 내리고 리스크를 보다 효과적으로 관리하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 양자 AI는 시장 동향을 분석하고 주식, 채권 및 기타 금융상품의 움직임을 예측하는 데 사용될 수 있다. 이는 투자자가 투자 시점에 대해 더 많은 정보를 바탕으로 구매, 판매 또는 보유 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있다. 또한 금융회사가 새로운 투자 기회를 파악하는 데도 도움이 될 수 있다. 양자 AI 알고리즘은 대량의 데이터를 분석하여 새로운 트렌드와 성장 가능성이 있는 산업을 파악할 수 있다. 이를 통해 투자자는 새로운 산업의 초기 단계에 진입하고 잠재적으로 상당한 투자 수익을 얻을 수 있다. ◇ 생명공학 양자 AI는 유전자 데이터와 기타 복잡한 의료 정보를 분석할 수 있는 능력을 통해 질병에 대한 새로운 치료법과 치료법을 찾아내는 데 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 양자 AI는 대량의 유전자 데이터를 분석하여 암과 같은 질병의 근본적인 원인을 파악하는 데 사용될 수 있다. 이는 연구자들이 이러한 질병을 유발하는 특정 유전자 돌연변이를 표적으로 하는 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있다. 또한 의료진이 환자 개개인에게 맞춤화된 치료를 제공하는 데 도움이 될 수 있다. 양자 AI 알고리즘은 환자의 유전자 데이터를 분석하여 해당 환자의 특정 질환에 가장 효과적인 치료법을 찾아낼 수 있다. 이를 통해 의료진은 보다 효과적인 치료를 제공하고 환자 치료 결과를 개선할 수 있다. ◇ 공급망 및 물류 물류 및 공급망 관리는 양자 AI의 혜택을 크게 받을 수 있는 또 다른 분야다. 복잡한 물류 네트워크를 최적화함으로써 기업은 비용을 절감하고 효율성을 개선할 수 있다. 양자 AI는 배송 경로와 배송 시간을 분석하여 가장 효율적인 상품 운송 방법을 파악하는 데 사용될 수 있다. 양자 AI 알고리즘은 판매 데이터 및 기타 요인을 분석하여 제품 수요를 예측하고 기업이 재고 수준을 최적화할 수 있도록 도울 수 있다. 이를 통해 기업은 낭비를 줄이고 수익성을 개선할 수 있다. ◇ 기후 및 환경 모델링 양자 AI는 기후 및 환경 모델링에도 큰 영향을 미칠 수 있다. 연구자들은 대량의 환경 데이터를 분석함으로써 기후 변화의 영향을 더 잘 이해하고 그 영향을 완화하기 위한 전략을 개발할 수 있다. 양자 AI는 위성 데이터를 분석하여 해수면 변화를 추적하고 해수면 상승이 해안 지역 사회에 미치는 영향을 예측하는 데 사용될 수 있다. 또 기상 조건을 분석하고 허리케인이나 토네이도와 같은 자연재해의 발생 가능성을 예측하는 데에도 사용될 수 있다. 양자 컴퓨터의 개선점 양자 컴퓨터는 큐비트 수정과 양자 오류 등의 수정, 양자 알고리즘 개발 등이 문제점으로 거론된다. 이를 개선하면 양자 컴퓨터는 상상할 수 없는 혁신적인 단계로 접어들 것으로 보인다. 1) 큐비트 개선 양자 컴퓨팅의 기본 단위인 큐비트는 고전적인 비트에 해당한다. 연구자들은 양자 정보를 보다 안정적으로 저장하고 조작할 수 있는 더 안정적이고 일관된 큐비트를 개발하기 위해 노력하고 있다. 초전도 큐비트, 갇힌 이온 기반 큐비트, 광자 기반 큐비트 등 다양한 기술이 연구되고 있다. 2) 큐비트 수 증가 양자 계산의 규모와 복잡성은 사용 가능한 큐비트 수에 따라 달라진다. 연구자들은 더 강력한 양자 알고리즘을 실행하기 위해 큐비트 수를 크게 늘리고자 한다. 큐비트 수가 많은 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터로는 접근할 수 없는 계산을 수행할 수 있게 해준다. 3) 양자 오류 수정 양자 시스템은 노이즈, 간섭, 불안정성 등의 요인으로 인해 오류가 발생하기 쉽다. 양자 오류 수정은 양자 오류를 감지하고 수정하는 기술을 개발하여 실제 시스템에서 양자 계산의 신뢰성을 보장하는 것을 목표로 하는 활발한 연구 분야다. 4) 양자 알고리즘 연구원들은 양자 컴퓨터에서 실행되도록 설계된 특정 알고리즘을 개발하기 위해 노력하고 있다. 이러한 알고리즘은 양자 속성을 활용하여 기존 알고리즘보다 복잡한 문제를 더 빠르게 해결한다. 유망한 양자 알고리즘의 예로는 쇼 인수분해 알고리즘, 그로버 검색 알고리즘, 양자 시뮬레이션 알고리즘 등이 있다. 5) 양자 머신 러닝과 양자 인공 지능의 사용 연구자들은 양자 시스템의 고유한 특성을 활용할 수 있는 새로운 머신러닝 및 인공 지능 알고리즘을 개발하기 위해 양자 컴퓨팅의 활용을 모색하고 있다. 6) 양자 클라우드 서비스의 부상 큐비트 수와 일관성 시간이 증가함에 따라 많은 기업이 사용자에게 양자 클라우드 서비스를 제공하여 자체 양자 컴퓨터를 구축하지 않고도 양자 컴퓨팅의 성능을 이용할 수 있도록 하고 있다. 7) 양자 오류 수정의 발전 양자 컴퓨터를 실질적으로 유용하게 사용하려면 계산 중에 발생하는 오류를 최소화하는 양자 오류 수정 기술이 필요하다. 이 목표를 달성하기 위해 많은 새로운 기술이 개발되고 있다. 양자 컴퓨팅은 아직 개발 초기 단계에 있으며, 널리 사용 가능하고 상업적으로 실행 가능한 양자 시스템이 현실화되려면 많은 기술적 과제를 극복해야 한다. 하지만 이러한 혁신 분야의 지속적인 발전은 가까운 미래에 양자 컴퓨팅에 대한 흥미로운 전망을 열어줄 수 있다. 양자 컴퓨팅은 새로운 논리 패러다임으로 인해 프로그래밍에 완전히 다른 접근 방식이 필요하다. 이 기술의 잠재력을 효과적으로 활용하려면 불확실성과 반복적인 휴리스틱 접근 방식을 수용하는 것이 필수적이다. 그러나 양자 컴퓨팅의 한 가지 중요한 과제는 오류 확률을 높이지 않고 여러 큐비트를 연결해야 한다는 점이다. 이는 양자 컴퓨팅 기술의 상업적 성장을 가로막는 중요한 장애물로 남아 있다. 양자 상태를 저하시키는 디코히어런스를 피하기 위해 큐비트를 실제 환경으로부터 격리해야 한다는 현실적인 제약이 있다. 현재는 극도로 낮은 온도로 냉각하는 것이 격리에 사용된다. 현재 진행 중인 연구에서는 양자 프로세서의 확장성과 상업적 실용성을 높이기 위해 포토닉스 및 다양한 소재를 포함한 다양한 방법론을 모색하고 있다. 또한 양자 컴퓨터는 '1000큐비트'의 강력한 성능이 필요하다. 지난 10년 동안 양자 컴퓨팅은 괄목할 만한 발전을 이루었다. 예를 들어 IBM은 2017년에 50큐비트 칩을 출시했으며, 2019년에는 특정 계산에서 가장 빠른 기존 슈퍼컴퓨터를 능가하는 성능을 보였다고 주장했다. 1000큐비트 양자 컴퓨터 개발 경쟁이 이미 진행 중이며, 더 많은 발전이 기대된다. 양자 컴퓨터의 잠재력을 최대한 발휘하려면 오류 수정 큐비트의 개발이 필수적이다. 현재의 양자 프로세서는 하나의 오류 수정 큐비트를 구현하기 위해 상당한 수의 표준 큐비트가 필요한 경우가 많다. 그러나 이 문제는 향후 몇 년 내에 해결될 것이라는 낙관적인 전망이 나오고 있다. 현재 거론하는 양자 컴퓨터에 대한 단기적인 전망은 과장된 것일 수 있지만, 장기적인 결과는 판도를 바꿀 가능성이 높다. 다양한 분야에서 전 세계적으로 관심이 높아지면서 상당한 자본이 투입되고 있으며, 향후 몇 년 동안 놀라운 실용적 혁신이 이루어질 수 있는 기반을 마련하고 있다. 양자 컴퓨터는 전례 없는 연산 능력을 제공하고 다양한 산업과 분야에 혁명을 일으켜 세상을 변화시킬 수 있는 가능성을 지니고 있다. 아직 해결해야 할 과제가 남아 있지만, 양자 기술의 지속적인 발전은 언제든 획기적인 발전이 일어날 수 있음을 시사한다. 양자 컴퓨터의 잠재력을 활용하면 모든 첨단 기술 중에서 가장 영향력 있는 기술이 되어 우리 사회에 큰 발전을 가져올 것으로 기대된다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(3)] 양자 컴퓨터, AI·챗GPT보다 더 큰 기술 혁신 온다
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우산부터 프라이팬까지⋯일상 속 '암 유발' 독성 화학물질 6가지
- 한국의 장마철에는 많은 비가 쏟아진다. 6월 말부터 시작되는 장마철을 대비해 미리 튼튼한 우산을 준비하기도 한다. 그러나 대부분의 사람들이 몰랐던 충격적인 사실이 밝혀졌다. 그 바로 우산에 '암 유발' 위험을 가진 '잔류성 독성 화학물질(Perfluoroalkyl Sulfonate 과불화옥테인술폰산)'이 숨어있다는 것. 그게 끝이 아니다. 음식물이 타지 않도록 코팅 처리된 프라이팬과 심지어 화장품에도 독성 화학물질이 들어 있다. 잔류성 독성 화학물질은 우리 주변 곳곳에 있으나, PFAS와 PFOA(perfluorooctanoic acid 과불화옥탄산)와 같은 물질들은 자연환경이나 인체에서 쉽게 분해되지 않아, 영구적으로 남는 위험이 있다. 야후 뉴스는 최근 이 같은 위험한 화학물질이 함유되어 있을 가능성이 있는 제품 6가지를 소개했다. 다양한 용도를 자랑하는 PFAS와 PFOA는 많은 기업들이 애용하고 있다. 조리용 팬에 적용하면 매끄러운 표면이 형성되며, 셔츠의 얼룩 제거에도 탁월한 효과를 보인다. 일부 규제 기관들은 잔류성 독성 화학물질이 건강에 미치는 영향을 파악하기 위해 지속적인 모니터링을 진행하고 있다. 그러나 해당 물질의 사용을 제한하자, 다른 대체 분자를 개발해 새로운 화학물질이 등장하고 있는 현실이다. 코팅 팬에는 PFAS와 같은 화학물질의 잔류 가능성이 높다. 이들 물질은 고혈압, 심장마비, 뇌졸중, 간 기능 약화, 신장암 및 고환암의 위험성이 증가한다. 심할 경우 불임 문제까지 초래할 수 있다. 유해물질추방국제네트워크(IPEN, International Pollutants Elimination Network) 과학 고문 사라 브로쉐(Sara Brosché) 박사는 "이 물질은 생식력 및 내분비 장애 문제와 관련이 있다"며 "환경 오염으로 인해 부분적으로 발생하는 출산 위기와 관련돼 있다"고 주장했다. 편리함 때문에 자주 이용하는 전자레인지용 팝콘 봉지도 가급적 사용하지 않는 것이 좋다. IPEN이 2023년 3월 발표한 연구자료에 따르면, 전자 레인지용 팝콘 봉지에는 PFBA(perfluorobutanoic acid)와 PFHxA(perfluorohexanoic acid), FTOH(플루오로텔로머 알코올), 오르텔로머 알코올(FTOHs)이 종종 함유됐다. 또 국제적인 환경 분야 학술지 '종합환경과학(Science of the Total Environment)'의 2022년 연구 결과에 따르면, 테프론 코팅 팬에서 발생하는 단 하나의 표면 균열로 인해 최대 9100개의 플라스틱 입자가 인체 내로 들어갈 수 있다고 밝혀졌다. 물건을 구입할 때 받는 영수증도 안전하다고 볼 수 없다. 이런 영수증은 광택이 나며 미끄러운 느낌이 있는데, 그 이유는 내분비계를 교란시킬 수 있는 BPS(비스페놀S)라는 독성 화학물질이 포함되어 있기 때문이다. 패스트푸드의 포장지에도 PFAS가 함유되어 있다. 우산은 방수 효과를 높이기 위해 PFAS 같은 물질이 사용되고 있다. 또한, 로션, 면도크림, 파운데이션, 립스틱, 아이라이너, 아이샤도우, 마스카라와 같은 일부 화장품에도 PFAS가 포함되어 있다. 카펫과 가구에도 내구성을 향상시키기 위해 이 물질이 사용된다. 이처럼 우리가 일상 속에서 흔히 접하게 되는 다양한 제품에 잔류성 독성 화학 물질이 함유되어 있기 때문에 특별한 주의가 요구된다.
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우산부터 프라이팬까지⋯일상 속 '암 유발' 독성 화학물질 6가지
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장수효과 입증된 '스페르미딘' 대체 뭐길래
- 건강한 삶을 추구하는 인간의 노력이 계속되는 가운데, '슈퍼 푸드'가 최근 건강 트렌드의 중심에 섰다. 지난 몇 년 동안, 학자들은 구기자 열매, 퀴노아, 밀순 등을 주요 슈퍼 푸드로 지목했지만, 이들의 실제 효능이 모두 입증된 것은 아니다. 그러나 통곡류와 빵, 사과 등에 함유된 '스페르미딘'의 경우는 이야기가 다르다. 주로 정액에서 발견되는 이 화합물은 폴리아민 중 하나로 알려져 있으며, 노화한 쥐를 이용한 실험에서 학습 능력의 향상과 수명 연장과의 관련성이 확인되었다. 폴리아민은 단백질과 핵산 합성이 활발한 조직에서 많이 발견되며, 종양 지표로도 사용된다. 독일 일간지 VNP의 보도에 따르면, 인스브루크 대학의 연구에서 '스페르미딘'이 풍부한 식단을 섭취한 참가자들의 사망률이 낮았음이 확인됐다. 이 대학의 연구팀은 20년 이상 800명 이상의 참가자를 대상으로 실험하여 인체 세포의 노화 과정과 관련된 연구 결과를 밝혀냈다. 폴리아민은 세포가 스스로 정화하며 젊어지는 '자가포식'을 촉진하는 물질이다. 그러나 나이가 들면서 이 과정의 효율성이 감소하고, 세포 내에 침전물이 축적되어 치매, 당뇨병, 종양 등의 질병을 유발할 수 있다. 하지만 '스페르미딘'은 자가포식 과정에 긍정적으로 작용한다. 스페르미딘을 음식을 통해 충분히 섭취하면, 세포는 이를 인지하게 되고 자가정화 과정이 재개되어 질병 유발 침전물로부터 세포를 보호하며 노화를 지연시킨다. '스페르미딘'의 인지 능력 개선에 대한 긍정적인 효과는 처음으로 늙은 쥐의 실험에서 확인됐다. 스페르미딘을 함유한 음식과 물을 섭취한 쥐들은 다른 쥐들에 비해 기억력 테스트에서 뛰어난 성과를 보였다. 이러한 결과는 파리와 사람에서도 동일하게 나타났다. 폴리아민의 전체적인 효과는 추가적인 연구가 필요하겠지만, VNP에 따르면 '스페르미딘'의 긍정적인 효과는 명백해 보인다. 스페르미딘은 밀 배아, 건조 대두, 호박씨에서 특히 농도가 높게 측정되었으며, 버섯과 완두콩에도 풍부하게 함유돼 있다.
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장수효과 입증된 '스페르미딘' 대체 뭐길래
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