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뉴럴링크, FDA 허가로 6월 중 두 번째 환자 대상 뇌 임플란트
- FDA(미국식품의약국)의 공식 허가에 따라 일론 머스크의 바이오 칩 스타트업 뉴럴링크(Neuralink)가 두 번째 뇌 이식 수술을 시행할 예정이라고 월스트리트저널, ARS테크티카 등 외신이 21일(현지시간) 전했다. 뉴럴링크는 29세의 사지마비 환자 놀란드 아르보를 대상으로 첫 번째 브레인 칩을 뇌에 임플란트해 컴퓨터 커서를 움직이게 하는 등의 실험을 진행해 왔다. 최근 보도에서 아르보에 이식된 칩에 약간의 버그가 생겼으며, 뇌에 이식된 전극이 있는 실(스레드)의 15%만이 제대로 작동했던 것으로 알려졌다. 나머지 85%의 스레드는 상실되었으며, 외부 신호를 거의 또는 전혀 수신하지 못했다고 한다. 그러나 뉴럴링크는 뇌 신경계의 이상으로 신체 장애를 겪는 환자를 대상으로 칩 임플란트 실험을 계속한다는 방침이며, 이번에 FDA로부터 두 번째 환자를 대상으로 하는 칩 이식 수술 허가를 받았다. 이에 뉴럴링크는 공식 블로그를 통해 경추 척추 손상 또는 루게릭병으로 손 사용이 어려운 환자를 대상으로 칩 이식 신청을 받는다고 전했다. 뉴럴링크는 이달 초 블로그에서, 칩에는 머리카락보다 가는 64개의 스레드가 연결되며 각 스레드에는 16개의 전극이 달려 총 1024개의 전극이 탑재돼 신호를 전달한다고 밝혔다. 전극이 달린 스레드는 디코딩될 수 있는 신호를 기록하기 위해 뉴런 근처에 외과적으로 이식된다. 스레드가 연결된 칩은 현재는 거의 사용하지 않지만 50원짜리 동전 정도의 크기이며, 여기에는 선호처리, 전기공급, 통신 등의 기능이 집약돼 있다. 아르보에게는 이식된 칩의 경우 앞서 기술했듯이 전극의 85%가 수축하면서 자리를 이탈해 연결이 끊어졌다. 전극의 15%만 작동하면서 데이터 전송량이 크게 줄어든 것. 이상이 발생한 칩을 점검하는 과정에서 뉴럴링크는 신경 신호를 디코딩하는 전극 데이터의 손상 부분 알고리즘을 조정할 수 있었으며 현재는 안정화된 상태라고 밝혔다. 월스트리트저널은 뉴럴링크가 두 번째 시험 참가자에게 칩을 외과적으로 이식하기 위해 준비하고 있는 상황을 보도했다. 뉴럴링크는 6월 중 2차 수술을 실시한다는 계획이며, 대상자를 선정하면 곧바로 수술에 나설 예정이다. 뉴럴링크는 미세한 와이어를 환자의 뇌 조직 깊숙이 이식하기만 하면 스레드가 제자리를 유지할 수 있을 것이라고 예상했다. 이에 따라 뉴럴링크는 아르보의 뇌 이식에 사용된 3mm~5mm 깊이가 아닌 8mm의 스레드를 이식할 계획이며, 이 역시 FDA로부터 승인을 받은 것으로 알려졌다. 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 칩은 수년 동안 연구개발과 실험을 지속해 왔다. 2006년에는 사지마비 환자가 이메일을 열고, 장치를 작동하고, 의수와 로봇 팔을 제어하는 데 사용할 수 있는 ‘신경 커서’를 제어할 수 있는 첫 번째 브레인 칩 사례를 보고했다. 사용된 칩은 96개의 전극을 장착한 유타 어레이(Utah Array)였으며, 이는 뇌 조직에 최대 1.5mm까지 침투할 수 있었다.
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- IT/바이오
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뉴럴링크, FDA 허가로 6월 중 두 번째 환자 대상 뇌 임플란트
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[기후의 역습(6)] 기후변화로 뇌 질환 악화⋯치매·우울증·뇌전증 등에 악영향
- 기후 변화와 기상 재해가 치매나 뇌졸중 등 뇌 질환과 정신 질환을 앓는 환자들의 건강에 부정적인 영향을 미칠 가능성이 높다는 연구 결과가 나와 주목된다. 이 분석은 UCL(유니버시티 칼리지 런던)이 주도하는 연구팀이 밝힌 것으로, 결과는 영국 의학 전문지 '랜싯 신경학(Lancet Neurology)'에 게재됐다고 메디칼익스프레스가 전했다. 보고서에서 연구팀은 기후 변화가 뇌와 신경 질환을 앓고 있는 사람들에게 큰 영향을 미칠 수 있다고 전제하고, 건강 유지 및 불평등 악화를 막기 위해 기후 변화에 대한 이해도를 높이는 것이 시급하다고 강조했다. 해당 연구는 1968~2023년까지 전 세계에 걸쳐 발표된 332편의 논문을 종합 검토하는 방대한 작업을 통해 이루어졌다. 팀은 뇌졸중, 편두통, 알츠하이머병, 수막염, 간질 및 다발성 경화증 등 19가지의 신경계 질환과 함께 불안, 우울증, 정신분열증 등 흔하지만 심각한 여러 정신 질환에 대한 기후 변화의 영향을 다각도로 진단했다. 산제이 시소디야 교수(UCL 퀸스퀘어 신경학 연구소)가 이끈 연구팀은 기후 변화가 신경 질환에 미치는 영향과 규모가 상당하다고 밝혔다. 시소디야 교수는 "기후 변화가 뇌 상태, 특히 뇌졸중과 신경계 관련 질환에 미치는 영향에 대한 명확한 증거가 나왔다. 극단적으로 높거나 낮은 온도를 포함한 기후 변화는 뇌 질환에 영향을 미쳤으며 특히 계절적으로 특이한 기상의 경우에 더욱 그렇다“고 설명했다. 연구팀은 주변 온도가 높거나 열파가 심한 환경에서 뇌졸중으로 인해 입원, 장애 또는 사망률이 증가했다는 사실을 발견했다. 이는 2010~2019년 사이 보험금 청구 사례를 분석한 논문에서 밝혀진 것이다. 인지 장애는 환경 변화에 적응하는 행동을 제한한다. 이 때문에 치매 환자의 경우 극한 기온 변화 또는 홍수나 산불과 같은 기상 재해로 인해 피해를 입기 쉽다고 연구팀은 지적했다. 이는 허약해지는 체력, 복합 질병 및 향정신성 약물 등으로 인해 더욱 악화되며, 더 큰 기온 변화나 폭염 등으로 인해 치매 환자들의 입원 및 사망률이 높아진다. 뇌졸중으로 이어지기도 하며, 수면 부족으로 인해 뇌전증에도 악영향을 미친다는 것이다. 연구팀은 또 악천후의 심각성 증대, 지구 온도 상승 등 악화되는 환경으로 뇌잘환 위험 노출은 갈수록 높아지고 있다고 지적했다. 시소디야 교수는 지금까지 기후 변화를 연계해 사람들의 건강을 추정하는 연구는 많이 이루어지지 않았다고 말했다. 기후 변화가 뇌 질환에 미치는 영향은 향후의 정책적 대응을 어렵게 만드는 만큼 개인과 조직 건강 모두에 유용한 정보를 생성하려면 역동적으로 움직여야 한다는 지적이다. 그는 "기후 변화와 기상 재해에 따른 뇌질환과 정신질환 분야의 영향은 기후 정책을 더욱 복잡하게 만들 것”이라며, 취해야 할 조치를 시급히 진행해야 한다고 강조했다.
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- IT/바이오
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[기후의 역습(6)] 기후변화로 뇌 질환 악화⋯치매·우울증·뇌전증 등에 악영향
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[먹을까? 말까?(8)] 블레스드 시슬, 신경 재생 특성 발견
- 국화과에 속하는 블레스드 시슬(Blessed Thistle)이 신경 재생 특성이 있다는 연구 결과가 나왔다. 우럽에서 '축복받은 엉겅퀴'라고 불리는 블레스드 시슬(학명: Cnicus benedictus) 국화과에 속하는 식물이다. 이 식물은 수백 년 동안 소화기 기능을 돕는 약초로 추출물이나 차 형태로 이용되어 왔다. 중세 시대에 종교적인 사용되어 '홀리 시슬(Holy thistle)', '홀리 고스트 허브(holy ghost herb)'라는 별명이 있다. 블레스드 시슬은 노란색 꽃이 피고 잎에는 가시가 있어 엉겅퀴를 연상시킨다. 참고로 엉컹퀴(밀크시슬)는 보라색 꽃이 피는 식물이다. 독일 쾰른 대학교 병원 약리학 센터와 쾰른 대학교 의학부 연구팀은 최근 필립 고브레흐트 박사와 디트마르 피셔 교수의 주도 하에 블레스드 시슬의 활성 성분인 치니신(Cnicin)이 신경 기능 재생을 촉진한다는 완전히 새로운 활용법을 발견했다고 사이테크데일리가 보도했다. 연구팀은 동물 모델과 인체 세포 연구 등 임상 연구를 통해 치니신이 축삭(신경 섬유) 성장을 현저하게 촉진한다고 밝혔다. 이 연구 결과는 식물 기반 의학 학술지 '피토메디신(Phytomedicine)'에 게재됐다. 신경 손상 치료 기대 인간과 동물의 경우 긴 축삭을 가진 손상된 신경은 재생 경로가 길기 때문에 치유 과정이 길고, 때로는 축삭이 목적지에 제때 도달하지 못해 회복이 불가능하기도 하다. 따라서 빠른 신경 재생 속도는 매우 중요하다. 치니신은 축삭이 돌이킬 수 없는 기능 장애가 발생하기 전에 원래 목적지에 제때 도달하도록 해 신경섬유가 회복 불가능한 기능적 결함이 발생하지 않도록 하는 데 도움이 될 수 있다. 연구팀은 동물 모델과 환자의 망막으로부터 채취한 인체 세포에서 치니신 투여 시 축삭 재생이 일어난다는 것을 확인했다. 쥐 실험을 통해 쥐에게 매일 치니신을 투여한 결과 마비와 신경병증 호전 속도가 더욱 빨랐다. 특히 다른 화합물과 비교할 때 치니신의 장점은 입(경구)을 통해 투여가 가능하다. 따라서 주사를 통한 투여가 필요하지 않다. 또한 치니신은 정확한 복용량을 지켜야 한다. 피셔 교수는 "치니신은 특정 치료 기간 내에서만 효과가 있기 때문에 정확한 용량이 매우 중요하다. 복용량이 너무 적거나 너무 많으면 효과가 없다"고 말했다. 그는 "따라서 인체를 대상으로 한 추가적인 임상 연구가 필요하다"라고 덧붙였다. 쾰른 대학교 연구팀은 현재 관련 연구를 계획하고 있다. 약리학센터는 손상된 신경계를 복구하는 약물 연구 개발에 주력하고 있다. 한편, 블레스드 시슬은 대부분 안전하게 섭취할 수 있지만 일부 사람에게는 부작용을 일으킬 수 있다. 과다한 복용은 구토를 유발할 수 있다. 일부 부작용 증상으로는 메스꺼움과 설사 등이 포함된다. 몇몇 국가에서는 이 식물의 이용을 규제하기도 한다. 특히 데이지과에 알레르기가 있는 사람은 사용에 주의해야 한다. 또한 특정 약물과 상호작용할 수 있으므로 복용하기 전에 의사와 상담해야 한다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(8)] 블레스드 시슬, 신경 재생 특성 발견
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[먹을까? 말까?(6)] 달걀 섭취 중단하면 혈압에 어떤 변화가 일어날까?
- 달걀은 영양이 풍부하고 양질의 동물성 단백질이 풍부하며, 노른자에는 비타민 A, 비타민 D, 비타민 E, 인, 칼슘 등이 포함되어 있다. 달걀의 구조는 노른자위(난황), 흰자위(난백), 껍데기(난각)로 이루어져 있다. 알 껍질은 주로 탄산칼슘으로 이루어져 있으며 바깥으로부터 산소를 받아들여 안에서 호흡한 뒤 바깥으로 이산화탄소를 내보낼 수 있게 되어 있다. 또한 달걀은 무게에 따라 왕란(68g 이상), 특란(60g 이상~68g 미만), 대란(52g 이상~60g 미만), 중란(44g 이상~52g 미만), 소란(44g 미만)으로 분류하기도 한다. 그런데 달걀과 고혈압의 관계가 종종 논란이 되기도 한다. 중년이 되면 고혈압을 멈추기 위한 식이요법인 대시(DASH) 다이어트를 주목하게 된다. DASH 다이어트는 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립심장폐혈액연구소( National Heart, Lung, and Blood Institute )가 추진하는 고혈압 조절 다이어트다. DASH 다이어트는 혈압에 미치는 영향과 더불어 일반 대중을 위한 균형 잡힌 식사 접근 방식으로 설계됐다. DASH 다이어트에는 과일, 야채, 통곡물, 저지방 유제품이 풍부하게 포함된다. 여기에는 고기, 생선, 가금류, 견과류, 콩을 추천하며 설탕이 첨가된 식품 및 음료, 붉은 고기, 첨가된 지방 등은 제한된다. 헬스 다이제스트에 따르면 고혈압은 미국에서 가장 큰 사망 원인인 심장병의 원인이다. 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 미국 인구의 거의 절반이 혈압이 130/80mmHg 이상이지만 고혈압 환자 중 4분의 1만이 이를 치료하기 위한 조치를 취하고 있다. 증상이 나타나지 않기 때문에 많은 사람들은 자신이 고혈압이 있다는 사실조차 모르는 경우가 많다. 그렇기 때문에 40세가 넘었거나 다른 건강 질환이 있는 경우 매년 혈압을 검사해야 한다. 혈압을 효과적으로 관리할 수 있는 방법 중 하나는 다이어트다. 앞서 설명했듯이 DASH 다이어트에는 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 섬유질, 단백질이 풍부한 음식에 중점을 두고 설탕, 나트륨, 포화 지방이 함유된 음식은 제한한다. 그렇다면 달걀 섭취를 중단하면 우리 몸에 어떤 일이 일어날까? 2020년 '현대 고혈압 보고서(Current Hypertension Reports)'에 따르면 15개의 무작위 대조 시험을 분석한 결과, 달걀 섭취와 혈압 사이의 연관성을 발견하지 못했지만 시간이 지남에 따라 너무 많은 달걀을 섭취하면 혈압이 상승할 수 있다는 점이 발견됐다. 왕란이나 특란 등 큰 달걀 1개에는 일일 섭취량의 62%에 해당하는 186mg의 콜레스테롤이 들어 있다. 2020년 영양학 학술지 '뉴트리언트(Nutrients)'에 발표된 연구에서는 고령 여성의 달걀, 콜레스테롤, 고혈압의 관계를 심층적으로 분석했다. 연구진은 연구 시작 시점에 여성들이 얼마나 많은 달걀과 총 콜레스테롤을 섭취했는지 조사했다. 몇 년 후, 전체 식단에서 콜레스테롤이 더 많은 여성은 고혈압에 걸릴 확률이 22% 더 높았다. 일주일에 달걀을 7개까지 먹은 여성은 고혈압 발병 가능성이 14% 더 높았다. 그러나 연구진이 총 콜레스테롤을 통계적으로 조정했을 때 달걀은 혈압 위험을 높이지 않았다. 즉, 음식에 함유된 콜레스테롤이 고혈압을 유발했을 가능성이 높았다. 2021년 '유럽 영양 저널(European Journal of Nutrition)'에 발표된 연구에 따르면 달걀의 위험성에서 완전히 벗어난 것은 아니다. 일주일에 달걀을 4개 이상 섭취하면 일주일에 1개 미만을 섭취할 때보다 전체 사망 위험이 50%, 심혈관 질환 사망 위험이 75%, 암으로 인한 사망 위험이 52% 높아지는 것으로 나타났다. 일주일에 달걀을 2~4개만 먹어도 모든 원인으로 인한 사망 위험이 22%, 심혈관 질환으로 인한 사망 위험이 43% 증가한다. 연구진은 달걀의 식이 콜레스테롤이 사람들의 혈중 콜레스테롤 수치보다 사망률과의 연관성을 더 많이 설명한다고 말했다. 달걀에는 영양이 풍부하기 때문에 식단에서 완전히 배제하고 싶지 않을 수도 있다. 큰 달걀 1개에는 72칼로리, 약 5g의 지방, 6g의 단백질이 들어 있다. 달걀에는 칼륨이나 칼슘이 일일 필요량의 2% 미만으로 많지 않지만 셀레늄과 충분한 양의 인을 섭취할 수 있다. 또한 달걀에는 비타민 A, 리보플라빈(B2), B5, B6, 엽산(B9), B12, D, E가 들어 있다. 시력에 도움이 되는 루테인과 제아잔틴이 함유되어 있다. 달걀은 또한 뇌와 신경계 기능을 유지하는 데 필요한 콜린이 일일 권장량의 27%가 함유되어 있다. 미국 국립보건원(NIH)에 따르면 콜린은 혈압을 낮추는 데도 도움이 될 수 있다. 전문가들은 달걀 섭취를 중단한다고 해서 혈압이 떨어지지는 않지만 대신 어떤 음식을 먹을지 고려해야 한다고 조언했다. 좋은 약은 입에는 쓰다는 말이 있다. DASH 다이어트의 일부인 과일, 야채, 콩류, 저지방 유제품, 통곡물을 먹을까. 아니면 짭쪼롬한 베이컨에 달달한 고당 에너지 음료, 그리고 버터를 얹은 풍미 가득한 커다란 블루베리 머핀을 먹을까. 가공육, 단 음료, 설탕과 나트륨 함량이 높은 음식은 혈압을 낮추는 가장 현명한 선택이 아니다. 달걀 1개나 달걀 흰자를 사용하는 것이 오히려 건강에 더 나을 수도 있다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(6)] 달걀 섭취 중단하면 혈압에 어떤 변화가 일어날까?
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AI로 파킨슨병 치료제 설계 속도 10배 향상
- 인공지능(AI) 기술을 사용하여 파킨슨병 치료제 설계 속도가 대폭 향상될 것으로 전망된다. 케임브리지 대학의 연구팀은 AI 기술을 활용, 파킨슨병을 일으키는 주요 원인 단백질인 알파-시누클레인의 응집을 차단하는 화합물을 식별하고 확인하는 시간과 비용을 크게 줄이는 데 성공했다고 메디컬익스프레스가 전했다. 팀은 기계 학습 기술을 사용해 수백만 개의 화합물 라이브러리를 신속하게 선별, 파킨슨병 실험을 위한 5개의 화합물을 찾아냈다. 파킨슨병으로 전 세계 600만 명 이상이 고통받고 있으며, 그 수는 2040년까지 3배까지 증가할 것으로 예상된다. 현재 파킨슨병에 대한 확실한 치료법은 없다. 파킨슨병을 치료하기 위한 약물을 환자에게 실험하기 전, 약물 후보에 대한 대규모 라이브러리를 검색하고 식별하는 과정은 엄청난 시간과 비용이 소요되며 거의 성공하지 못한다. 연구팀은 기계 학습을 사용해 후보 화합물 초기 검색 속도를 10배 높이고 비용을 1000분의 1로 줄일 수 있었다고 한다. 이는 파킨슨병에 대한 가능한 치료법이 더 빨리 설계될 수 있음을 의미한다. 연구 결과는 '네이처 캐미컬 바이올로지(Nature Chemical Biology)' 저널에 실렸다. 파킨슨병은 전 세계적으로 가장 빠르게 증가하는 신경계 질환이다. 영국의 경우 생존한 사람 37명 중 1명이 파킨슨병 진단을 받는다. 파킨슨병은 운동 장애 외에도 위장관계, 신경계, 수면 패턴, 인지 기능에도 영향을 미칠 수 있으며 결과적으로 삶의 질 저하 및 심각한 장애를 유발할 수 있다. 단백질은 신체 세포에서 중요한 역할을 하지만, 파킨슨병에 걸리면 이 단백질이 잘못 변형되고 신경 세포의 죽음을 초래한다. 단백질 사슬이 잘못 접히면 알츠하이머치매 다음으로 흔한 퇴행성 치매인 루이소체치매를 일으킬 수 있다. 비정상적인 루이소체 클러스터가 형성되면, 뇌세포 내에 축적돼 뇌가 제대로 기능하지 못하게 된다. 연구팀은 보고서에서 "파킨슨병에 대한 가능한 치료법을 찾는 한 가지 방법은 질병과 밀접하게 관련된 단백질인 알파-시누클레인의 응집을 억제할 수 있는 분자를 식별하는 것"이라면서 "그러나 이는 시간이 많이 소요되는 과정이며, 추가 실험을 위한 주요 후보 분자를 식별하는 데만 몇 달 또는 몇 년이 걸릴 수 있다"고 지적했다. 파킨슨병에 대한 임상 시험이 현재 진행되고 있지만, 치료제에 대한 규제 당국의 승인은 부진하다. 파킨슨병을 일으키는 분자종을 직접 표적으로 삼지 못하기 때문이라고 한다. 분자를 직접 겨냥하지 못하는 것은 파킨슨병 연구의 핵심 장애물이다. 이는 효과적인 파킨슨병 치료법의 개발을 심각하게 방해한다. 케임브리지 연구팀은 수백만 개의 화합물이 들어 있는 화학 라이브러리를 검색해 아밀로이드 응집체에 결합하는 분자를 식별하고 증식을 차단하는 기계 학습 방법을 개발했다. 팀은 가장 강력한 응집 억제제를 선택하기 위해 소수의 최상위 화합물을 실험적으로 테스트했다. 이 실험에서 얻은 분석 정보는 기계 학습 모델에 반복적으로 재입력됐다. 몇 번을 반복한 끝에 매우 강력한 화합물이 확인됐다. 초기 선별에서 얻은 지식을 기계 학습 모델로 계속 반복 교육함으로써 더 강력한 화합물을 찾을 수 있게 된 것이다. 보고서는 "기계 학습은 약물 발견 과정에 실질적인 영향을 미쳤다. 가장 유망한 후보 물질을 식별하는 전체 과정의 속도를 끌어올리고 있다“면서 "이는 파킨슨병뿐 아니라 여러 신경계 치료제 발견에도 적용될 수 있음을 의미한다. 시간과 비용이 크게 절감되면서 많은 것이 가능해졌다”고 부연했다.
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AI로 파킨슨병 치료제 설계 속도 10배 향상
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알츠하이머병, 수혈 통해 전염 가능
- 캐나다 과학자들이 혈액 수혈을 통해 건강한 사람에게 알츠하이머병이 전염될 수 있다고 발표했다. 네오스콥은 알츠하이머병의 정확한 원인은 아직 완전히 밝혀지지 않았지만, 캐나다 브리티시 컬럼비아 대학 연구팀의 이번 연구 결과는 환경 요인이 질병 발병에 영향을 미칠 수 있다는 점을 지속적으로 시사하고 있다고 지난달 30일(현지시간) 전했다. 최근 학술지 '줄기세포 보고서(Stem Cell Reports)'에 발표된 연구 결과에 따르면 혈액 수혈이나 골수, 장기 등 생체 물질의 이식을 통해 유전성 알츠하이머 환자의 질병이 건강한 사람에게 전염될 가능성이 제기됐다. 연구팀은 쥐와 줄기세포를 이용한 실험을 통해 알츠하이머병이 건강한 사람에게 전염될 수 있다는 결론을 도출했다. 연구팀은 실험을 위해 인간 유전성 알츠하이머병 유전자, 특히 아밀로이드 플라크 생성과 관련된 유전자를 가진 쥐를 배양했다. 그리고 이 쥐의 골수에서 줄기세포를 추출해 건강한 쥐에 주입했다. 그 결과 9개월 만에 정상 쥐들의 뇌에서 인지 기능 저하와 아밀로이드 플라크 축적과 같은 알츠하이머병의 전형적인 징후가 나타났다. '알츠하이머는 유전성' 기존 인식 뒤바꿔 연구 결과는 몇 가지 중요한 시사점을 제공한다. 첫째, 이 연구는 알츠하이머병이 신경 중추계 외의 줄기세포에서 발생할 수 있다는 점을 보여주었다. 이는 기존의 알츠하이머 병 형성에 대한 인식을 뒤바꿨다. 연구팀은 "이 연구의 핵심적인 결과 중 하나는 알츠하이머병 병리학의 기존 중심 교리, 즉 뇌에서 생성된 베타 아밀로이드(Aβ) 축적이 질병의 원인이라는 가설에서 벗어나는 계기가 될 것"이라며 "이 연구는 뇌의 외부에서 생성된 Aβ가 질병 발병에 기여한다는 사실을 입증했다"고 말했다. 둘째, 이 연구는 알츠하이머병의 발병 경로가 크로이츠펠트-야콥병과 유사할 수 있다는 점을 시사한다. 크로이츠펠트-야콥병은 전염성 질환으로 감염된 소고기를 섭취한 사람들에게 발병하는 것으로 알려져 있다. 간단히 말해, 이번 연구 결과는 혈액이나 장기 등 생체 물질의 기증을 통해 알츠하이머병이 건강한 사람에게 전염될 수 있다는 가능성을 제시한다. 이는 잠재적인 기증자에 대한 알츠하이머 질병 검사가 필요하다는 것을 의미한다. 연구팀의 주요 저자인 브리티시 컬럼비아 대학 면역학자인 윌프레드 제프리스 박사는 성명서에서 "이 연구는 뇌의 외부에서 발현되는 아밀로이드가 중추 신경계 병리에 영향을 미치는 전신 질환이라는 알츠하이머병 이론을 뒷받침한다"고 말했다. 제프리스 박사는 "이 메커니즘에 대한 연구를 지속함에 따라 알츠하이머병은 정복될 수 있을 것으로 보인다. 아울러 혈액, 장기 및 조직 이식과 인간 유래 줄기세포 또는 혈액 제품의 이식에 사용되는 기증자에 대한 더욱 엄격한 관리 및 검사가 필요하다"고 강조했다. 한편, 알츠하이머병은 치매 중 가장 흔한 유형으로, 인지 기능의 저하를 특징으로 하는 퇴행성 뇌 질환이다. 전 세계적으로 약 3200만 명이 이 질환으로 고통받고 있으며, 인구 고령화가 진행됨에 따라 이 수치는 증가할 것으로 예상된다. 현재 많은 연구가 이루어지고 있음에도 불구하고, 알츠하이머병의 정확한 원인과 치료법은 아직 완전히 밝혀지지 않았다. 연구자들은 생활 습관, 유전적 요인, 환경적 요인이 이 병의 발병에 복합적으로 영향을 미친다고 보고 있다.
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알츠하이머병, 수혈 통해 전염 가능
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실데나필, 알츠하이머 발병 위험 50% 감소
- 발기부전 치료에 사용되는 미국 식품의약국(FDA) 승인 의약품 비아그라가 알츠하이머 병의 발병 위험을 줄인다는 연구 결과가 나왔다. 과학 전문 매체 사이언스 얼럿은 25일(현지시간) 미국 클리블랜드 클리닉 연구팀은 '비아그라'라는 브랜드로 흔히 판매되는 실데나필의 유전적 및 신경학적 효과에 대한 실험실 조사와 함께 의료 보험 데이터를 분석, 실데나필이 뇌 신경 세포의 중요한 단백질이 엉키는 것을 방지하는 잠재력을 검증했다고 보도했다. 신경 가소성 관련 효소 억제제의 역할 연구 결과에 따르면 포스포디에스테라아제(PDE) 억제제라는 효소 차단제가 음경의 혈류를 촉진할 뿐만 아니라 치매의 원인이 되는 신경 퇴화를 예방할 수 있다는 사실이 여러 연구에서 입증됐다. 이는 PDE5가 신경 가소성(neuroplasticity)에 영향을 미치는 신경 신호 경로에 관여한다는 사실과 연관이 있다. 동물 모델 연구에서 PDE5 억제제인 실데나필은 신경 세포에서 '타우' 단백질의 과도한 인산화를 줄여 독성 응집체 형성을 억제하고, 이를 통해 인지 기능과 기억력 향상에 도움이 되는 것으로 나타났다. 하지만 모든 연구 결과가 긍정적인 것은 아니며, 일부 연구에서는 실데나필의 인구 집단 수준 효과를 확인하지 못했다. 또한 실데나필의 신경계 작용 메커니즘은 아직 완전히 규명되지 않았다. 줄기 세포 뉴런 모델을 통한 치료 효과 연구 이번 연구에서는 알츠하이머 환자로부터 기증받은 줄기 세포로 만들어진 신경 세포 배양을 이용해 실데나필의 치료 효과를 뒷받침하는 대사 및 유전 활동을 지도했다. 연구팀은 5일간 실데나필을 투여한 결과 실험실에서 배양한 뉴런은 과도한 농도의 인을 첨가했을 때 타우 단백질 수치가 현저히 낮아져, 실데나필이 뇌세포를 보호하는 데 탁월한 효과가 있음을 확인했다. 세포의 DNA에서 생성되는 메시지를 통해 염증, 신경 간 통신 장애 및 신경 세포 구조의 안내와 관련된 유전자 발현에 수백 가지의 변화가 발견됐다. 그러나 이러한 영향이 알츠하이머 병에 어떻게 관여하는지 정확히 파악하려면 추가 연구가 필요하다. 이 연구는 인공지능(AI)을 사용해 실데나필이 인구 수준에서 작용하는 징후를 찾는 것이다. 이전 연구에서는 의료 보험 데이터를 사용해 실데나필이 알츠하이머병의 위험을 최대 60%까지 낮출 수 있다는 사실을 발견했다. 연구팀은 데이터 분석에 PH에 일반적으로 처방되는 네 가지 치료법을 포함시켜 실데나필이 알츠하이머 위험을 약 60% 감소시키는 것을 확인했다. 그럼에도 이번 연구는 단일 보험 데이터베이스에만 의존했기 때문에 다른 변수를 놓쳤을 가능성이 있다는 지적이 제기됐다. 또한, 이 연구에서는 폐 고혈압 또는 폐 고혈압(PH) 치료를 받는 환자의 치매 위험 감소가 동일하게 나타나지 않는 것으로 나타났다. 클리블랜드 클리닉 생의학 정보학자이자 공동 제1저자인 페이시옹 쳉(Feixiong Cheng)은 "방대한 양의 데이터를 컴퓨터로 통합한 후, 실데나필이 인간 신경세포에 미치는 영향과 실제 환자 치료 결과를 확인하게 되어 보람을 느낀다"고 말했다.
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- 생활경제
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실데나필, 알츠하이머 발병 위험 50% 감소
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손소독제 등 가정용 화학용품, 자폐증 유발 가능성 제기
- 손소독제나 세탁 세제 등 개인 위생용품과 가구에서 발견되는 화학물질을 포함한 특정 가정용 화학물질은 뇌 건강에 위험을 초래해 잠재적으로 다발성 경화증과 자폐증을 유발할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 25일(현지시간) 뉴로사이언스뉴스닷컴에 따르면 미국 오하이오주의 케이스 웨스턴 리저브 대학교 의과대학 연구팀은 1800가지 화학물질을 조사한 결과 가구에서 헤어 제품에 이르기까지 다양한 품목에서 발견되는 일반 가정용 화학물질이 다발성 경화증과 자폐 스펙트럼 장애와 관련이 있을 수 있다고 주장했다. 연구팀은 일부 가정용 화학물질이 신경 세포 보호에 필수적인 역할을 하는 뇌의 희소돌기아교세포(올리고덴드로세포·oligodendrocytes)를 손상시킨다는 사실을 규명했다. 생쥐 실험에서 세 가지 4차 화합물 중 하나를 경구 투여한 새끼는 며칠 후 뇌 조직에서 해당 화학 물질이 검출 가능한 수준으로 나타났다. 이는 해당 화합물이 혈류와 뇌 세포 사이의 보호 요새인 혈액 뇌 장벽을 통과할 수 있음을 시사한다. 신경학적 문제는 수백만 명의 사람들에게 영향을 미치지만 유전적 요인만으로 설명할 수 있는 경우는 극히 일부에 불과하다. 이는 알려지지 않은 환경적 요인이 신경 질환의 중요한 원인임을 나타낸다. 이 연구의 수석 연구자인 폴 테사르(Paul Tesar) 도널드 앤드 루스 웨버 굿맨 혁신 치료학 교수 겸 의과대학 신경교과학연구소 소장은 "희소돌기아교세포의 손실은 다발성 경화증 및 기타 신경 질환의 기초가 된다"고 말했다. 테사르 소장은 "이번 연구는 소비자 제품의 특정 화학물질이 희소돌기아교세포에 직접적으로 해를 끼칠 수 있으며, 이는 이전에는 인식되지 않았던 신경 질환의 위험 요인이라는 것을 보여준다"고 설명했다. 1800가지 화학물질 분석 연구팀은 '화학물질이 뇌 건강에 미치는 영향에 대한 철저한 연구가 충분히 이루어지지 않았다'는 전제하에 인간에게 노출될 수 있는 1800여 가지 화학물질을 분석했다. 연구 결과 유기인산계 난연제와 소독제 성분의 제4급 암모늄 화합물 등 두 종류의 가정용 화학물질이 희소돌기아교세포에 더욱 유해한 것으로 밝혀졌다. 유기인산 난연제는 플라스틱의 내연소성을 높이기 위해 추가하는 첨가제다. 특히 제4 암모늄 화합물은 최근 코로나19 대유행과 함께 소독제 사용량 증가로 인해 노출 가능성이 급격히 높아졌다. 연구팀은 이들 화학물질이 희소돌기아교세포의 성숙을 저해하거나 직접 세포 사멸을 유발한다는 사실을 규명했다. 희소돌기아교세포는 뇌 신경 세포를 보호하는 절연막 생성에 중요한 역할을 하는 세포다. 연구팀은 실험실에서 세포 및 오가노이드 시스템을 사용해 제4급 암모늄 화합물이 희소돌기아교세포를 사멸시키는 반면 유기인산염 난연제는 희돌기아교세포의 성숙을 막는다는 것을 보여줬다. 코로나19 후 손소독제 등 사용증가 또한 연구팀은 동일한 화학물질이 생쥐의 발달 중인 뇌에서 희돌기아교세포를 어떻게 손상시키는지 확인했다. 아울러 화학물질 중 하나에 대한 노출이 어린이들의 신경학적 결과 저하와 관련있다는 사실도 밝혀냈다. 소독제인 제4급 암모늄 화합물의 사용이 증가하면서 특히 어린이의 신경학적 결과와 연관된 맥락에서 뇌에 미치는 장기적인 영향에 대한 우려가 커지고 있다. 케이스 웨스턴 리저브 의과대학 의료 과학자 훈련 프로그램의 수석 저자이자 대학원생인 에린 콘(Erin Cohn)은 "우리는 다른 뇌 세포가 아닌 희소돌기아교세포가 제4급 암모늄 화합물과 유기인산염 난연제에 놀랍도록 취약하다는 사실을 발견했다"고 말했다. 콘 연구원은 "이러한 화학 물질에 대한 인간의 노출을 이해하면 일부 신경계 질환이 어떻게 발생하는지에 대한 누락된 연결 고리를 설명하는 데 도움이 될 수 있다"고 설명했다. 연구에서 콘과 동료 연구팀은 2013년부터 2018년까지 미국 CDC의 국민건강영양조사에서 수집한 어린이 소변 샘플에서 한 가지 난연제 대사산물인 BDCIPP의 수순을 연구해 난연제 수치를 분석했다. 3~11세 어린이 1763명 중 거의 모두의 소변에서 BDCIPP가 발견됐다. 가장 높은 수준의 사람들은 노출이 낮은 사람들보다 운동 기능 장애나 교육 지원 요구 사항과 같은 부정적인 신경 발달 결과를 경험할 가능성이 2배, 6배 더 높았다. 그러나 관찰 데이터는 직접적인 원인이 아닌 연관성을 가리킬 뿐이다. 이 연구처럼 대부분의 데이터가 동물과 세포에서 나온 것이기 때문에 이러한 화학물질이 인간에게 미치는 영향에 대한 이해에는 여전히 큰 차이가 있다. 연구팀은 그렇기 때문에 특히 어린이를 대상으로 이러한 화합물이 건강에 미치는 영향을 지속적으로 조사해야 한다고 주장했다. 이들은 "발달 중인 중추신경계는 환경에 특히 민감하며, 화학물질 노출이 중요한 발달 시기에 발생하면 어린이에게 특히 해로울 수 있다"고 말했다. 전문가, 추가 조사 필요성 강조 한편, 전문가들은 이러한 화학물질에 대한 인체 노출과 뇌 건강에 미치는 영향 사이의 연관성에 대해서는 추가 조사가 필요하다고 경고했다. 이 획기적인 연구는 이러한 화학물질이 신경계 질환에 미치는 영향에 대한 추가 조사의 필요성을 시사하며 공중 보건을 위해 보다 엄격한 조사와 규제가 필요하다는 점을 강조한다. 향후 연구에서는 성인과 어린이의 뇌에서 화학물질 수준을 추적하여 질병을 유발하거나 악화시키는 데 필요한 노출의 양과 기간 등을 밝혀내야 한다. 테사르 소장은 "우리의 연구 결과는 이러한 일반적인 가정용 화학물질이 뇌 건강에 미치는 영향에 대한 보다 포괄적인 조사가 필요하다는 것을 시사한다"고 말했다. 그는 "우리의 연구가 화학물질 노출을 최소화하고 인간의 건강을 보호하기 위한 규제 조치 또는 행동 개입에 관한 정보에 입각한 결정에 기여할 수 있기를 바란다"고 말했다. 이번 연구는 뇌 질환 발생에 미치는 환경적 요인의 중요성을 다시 한 번 확인시켜주며, 신경 질환 예방을 위한 화학물질 규제 및 사용 제한 필요성을 제안한다. 케이스 웨스턴 리저브 의과대학과 미국 환경보호청의 벤자민 클레이튼, 마유르 마다반, 크리스틴 리, 사라 야콥, 유리 페도로프, 마리사 스카부조, 케이티 폴 프리드먼, 티모시 셰퍼 등이 이 연구에 추가로 참여했다. 이번 연구 결과는 '네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)'에 게재됐다.
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손소독제 등 가정용 화학용품, 자폐증 유발 가능성 제기
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좀비사슴병, 메릴랜드 국립공원서 첫 발견…동물과 인간 건강 위협
- 미국 메릴랜드 국립공원에서 서식하는 사슴 가운데 '좀비사슴병(
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좀비사슴병, 메릴랜드 국립공원서 첫 발견…동물과 인간 건강 위협
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미세 플라스틱, 심장마비·뇌졸중·사망 위험까지 높인다?
- 미세 플라스틱이 우리 몸에 미치는 해악을 보여주는 새로운 연구 결과가 나왔다. 심장에 미세 플라스틱이 있는 사람은 심장마비와 뇌졸중, 사망 위험이 더 높다는 사실이 밝혀졌다. 6일(현지시간) 패스트컴퍼니에 따르면 이탈리아 연구진은 동맥 막힘을 유발하는 경동맥 플라크 절제 수술을 받는 257명 환자의 플라크 샘플을 채취해서 분석한 결과, 이같은 사실을 발견했다. 미세 플라스틱은 크기가 5mm 미만인 플라스틱 조각을 의미한다. 경동맥 플라크는 경동맥에 축적되는 지방 물질이다. 경동맥은 뇌로 가는 혈관이며 플라크가 축적되면 혈관이 좁아지고 뇌로 가는 혈류가 감소할 수 있다. 이는 뇌졸중과 심장마비, 기타 심각한 건강 문제로 이어질 수 있다. 연구 결과, 거의 60%의 환자 시료에서 미세 플라스틱과 나노 플라스틱이 검출됐다. 심지어 다른 특정 종류의 미세 플라스틱도 발견됐다. 과학자들은 미세 플라스틱이 인체에 침투할 수 있다는 사실을 오랫동안 알고 있었다. 하지만 지금까지는 이 작은 플라스틱 입자가 인체 건강에 어떤 영향을 미치는지는 알지 못했다. 이 연구에 따르면 심장에 미세 플라스틱이 있는 사람은 심장마비, 뇌졸중, 사망 위험이 더 높았다. 폴리에틸렌 58% 발견 특히, 세계에서 가장 많이 사용되는 플라스틱 종류인 폴리에틸렌은 58%의 시료에서 발견됐다. 폴리염화비닐 또는 PVC는 약 12%에서 발견됐다. 또한 플라크에 미세 플라스틱이 포함된 환자 그룹에서 염증 마커 수치가 더 높았으며, 이는 미세 플라스틱이 염증을 촉진한다는 기존 연구 결과와 일치했다. 연구팀은 이러한 충격적인 결과 외에도 환자의 건강 상태 추이를 관찰했다. 3년 후 추적 조사 결과, 플라크 샘플에 미세 플라스틱이 검출된 환자는 다른 환자 그룹에 비해 심근경색, 뇌졸중, 사망 위험이 두 배나 높다는 사실을 발견했다. 이번 연구 결과는 '뉴 잉글랜드 의학 저널(New England Journal of Medicine)'에 게재됐다. 이 연구에 참여하지 않은 보스턴 칼리지의 역학자이자 생물학 교수인 필립 랜드리건 박사는 "이것은 매우 중요한 연구 결과다. 오랫동안 미세 플라스틱이 우리 몸속에 존재한다는 사실은 알려졌지만 어떤 역할을 하는지 알지 못했다"라고 말했다. 이번 연구 결과는 더 많은 의문을 제기했다. 왜 일부 환자만 플라크에 미세 플라스틱이 축적됐을까. 미세 플라스틱은 인체에 어떻게 유입된 것일까. 특정 집단이 다른 집단보다 더 취약할까. 심장과 순환계 외에도 폐, 비장, 태반 등 미세 플라스틱이 검출된 장기에 어떤 영향을 미칠까? 등등이다. 랜드리건 박사는 "(미세 플라스틱이) 심장에 유입될 수 있다면 뇌나 신경계에도 들어갈 수 있지 않을까?"라면서 "치매 또는 기타 만성 신경 질환에 미치는 영향은 어떨까?"라고 반문했다. 미세 플라스틱이 심장 질환 발병 위험을 증가시키는 원인에 대해서는 아직 명확하지 않다. 이번 연구 결과는 인과 관계를 입증하지 못하고 단지 연관성만을 시사한다. 연구진은 대신 잠정적인 가설을 제시했다. 논문 공동 저자이며 나폴리 이탈리아 대학교 내과 및 노인학 교수인 주세페 파올리소 박사는 "플라크 자체의 취약성이 문제의 핵심이라고 생각한다. 미세 플라스틱과 나노 플라스틱을 포함하는 플라크는 염증 수치가 더 높아 손상되기 쉽고, 깨지면 혈류로 유입될 수 있다고 추측한다"라고 설명했다. 랜드리건 박사는 이번 연구 결과를 바탕으로 의료 전문가들이 미세 플라스틱 노출을 심혈관 질환 위험 인자로 고려해야 한다고 제안했다. 일상 생활에서 플라스틱이 범람하는 상황에서 노출을 제한하는 것은 쉽지 않다. 유럽 플라스틱 산업 협회인 플라스틱스유럽(Plastics Europe)에 따르면, 2020년 세계 플라스틱 생산량은 2018년보다 800만 톤 증가한 3억 6700만 톤에 달했다. 프랑스 파리 에펠탑의 무게는 약 1만톤에 달한다. 2020년 전 세계 플라스틱 생산량은 에펠탑이 3만6700개가 만들어진 것과 맞먹는 양이다. 전 세계 플라스틱 생산량은 2040년까지 두 배, 2060년까지 세 배로 증가할 것으로 예상되며, 그 증가분의 대부분은 일회용 플라스틱에서 발생한다. 랜드리건은 뉴잉글랜드 의학 저널에 실린 연구 논평에서 "플라스틱의 저렴한 비용과 편리함이 기만적이며 실제로는 큰 해를 가리고 있다는 사실을 인식해야 한다"며 "우리는 환자들이 플라스틱, 특히 불필요한 일회용품 사용을 줄이도록 장려해야 한다"고 적었다. 그는 의료 전문가들과 의료기관들이 유엔 글로벌 플라스틱 협약을 지지하고 전 세계적으로 플라스틱 생산의 상한선 설정을 촉구하는 데 동참할 것을 요청했다. 그는 또한 플라스틱 증가의 주된 책임을 화석 연료 회사들에게 돌렸다. 랜드리건은 "화석 연료 사용이 감소하고 있는 추세를 화석 연료 회사들도 인식하고 있으며, 이들이 보유한 방대한 석유와 가스를 어떻게 활용할지 고민하고 있다. 그 해결책으로 플라스틱 생산으로 방향을 전환하고 있다"고 지적했다. 이 새로운 연구는 우리 몸이 플라스틱으로 오염된 환경에서 어떤 영향을 받고 있는지 더 깊이 이해하려는 시도의 일환이다. 랜드리건은 "이 연구 결과를 다른 심장 질환 연구팀들도 재현하려 시도할 것이며, 이 논문이 향후 더 많은 연구의 발판이 될 것이라고 기대한다"고 말했다. 한편, AMI 컨설팅의 새로운 보고서에 따르면 기계 플라스틱 재활용 생산량은 2022년 전 세계적으로 5400만톤을 넘어섰다. 2030년까지는 약 5500만톤에 이를 것으로 예상된다. 이 회사의 '기계식 플라스틱 재활용-글로벌 시장'보고서에 따르면 2022년에 3600만톤 이상의 재활용품이 생산됐다. 보고서는 전세계 범용 플라스틱 재활용률은 2030년까지 16.5%에 불과할 것으로 예상했다. 보고서에 따르면 지역적으로 유럽과 동북아시아가 플라스틱 재활용 분야의 선두를 달리는 반면 아프리카, 인도, 기타 지역에서는 플라스틱 사용이 증가하는 양상을 보였다.
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미세 플라스틱, 심장마비·뇌졸중·사망 위험까지 높인다?
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신경과학자, AI 활용해 학습·의사결정 과정 맵핑⋯뇌 작동 방식 밝혀내
- 신경과학자들이 인공지능(AI)을 활용해 강화학습과 의사결정 과정을 매핑해 뇌의 작동 방식을 밝히고 있다. 강아지는 "앉아"라는 명령을 듣고 시행착오와 반복, 칭찬을 통해 무엇을 해야 하는지 배우게 된다. 이것이 바로 '강화 학습(reinforcement learning)'이다. 플로리다 대학 허버트 워트헤임 스크립스 연구소(Herbert Wertheim UF Scripps Institute for Biomedical Innovation & Technology)의 신경과학자 료마 하토리(Ryoma Hattori) 박사는 강화학습에 매료돼 일관적인 연구를 하고 있다. 그는 강화 학습을 이해하고 맵핑하는 연구를 진행하고 있으며 뇌가 어떻게 정보를 통해 결정을 내리는지, 또 뇌가 어떻게 정보를 통합하는지 연구한다. 미국 건강 의학 매체 메디컬익스프레스(MedicalXpress)는 23일(현지시간) 인간의 뇌는 약 860억 개의 뉴런으로 구성되어 있으며, 이 뉴런들은 100조 개 이상의 연결을 형성하고 있는 매우 복잡한 구조라고 전했다. 하토리 박사는 의사 결정 과정에는 많은 요소들이 영향을 미친다고 말했다. 간단한 식당 선택만 해도 기억과 판단의 복잡한 행렬을 통해 이루어지기 때문에 여러 뇌 영역이 동원된다. 어떤 식당은 음식과 서비스가 좋지만, 그렇지 않은 식당도 있다. 가격도 어떤 곳은 비싸고 어떤 곳은 저렴하다. 경험은 결정을 내리는 데 필요한 가치를 부여하고 고려해야 하는 입력 자료를 제공한다. 하토리 박사는 "이 모든 과정을 통합하는 것은 매우 어려운 일이지만, 우리 뇌는 어떻게든 그렇게 한다"며 이 과정의 기저 메커니즘을 이해하는 것이 정신질환 및 자폐 스펙트럼 장애 치료에 중요한 단서가 될 수 있다고 주장했다. 그는 "많은 정신질환과 신경계 질환은 의사결정 기능 일부가 손상되는 것을 특징으로 한다"고 설명했다. 여러 뇌 영역이 상호작용해 보상 경험을 처리하고 의사결정을 유도하는 방식을 모델링하는 것은 흥미로운 도전이다. 하토리 박사는 데이터 수집을 위해 대규모 2광자 이미징, 가상현실 기반 실험, 신경 활동 조작을 위한 빛을 사용하는 방법인 광유전학 등 다양한 연구 기법을 사용한다. 또 계산 모델링이 점점 더 복잡한 동물 행동과 뇌 동태를 이해하는 데 중요한 도구가 되고 있다고 말했다. 하토리 박사와 그의 연구팀은 연구를 돕기 위해 인공지능을 개발하고 있다. 인공지능은 신경과학 발견을 발전시키는 데 도움을 주고, 신경과학 발견은 또한 인공지능 개선에도 도움을 줄 수 있다. 그는 "뇌와 인공지능은 모두 신경 활동 역학과 시냅스 가소성을 이용하여 연산 및 학습을 수행하는 신경망으로 구성되어 있다"며 "이들은 외부 입력을 받고 정보를 처리하여 행동을 출력하고 이 행동의 결과는 네트워크 학습을 유도한다. 이러한 유사성은 특정 행동에 대한 신경망 모델로 인공지능을 사용할 수 있는 기회를 제공한다"고 밝혔다. 하토리 박사는 막스 플랑크(Max Planck)의 과학 감독인 료헤이 야수다(Ryohei Yasuda) 박사와 공동으로 최근 '자연 신경과학(Nature Neuroscience)' 저널에 일반화된 지식 획득에서 궤도전두피질이라는 뇌 영역의 역할에 대한 논문을 발표했다. 연구팀은 쥐가 새로운 환경에 적응하면서 다양한 시간 규모의 다중 레이어 학습이 작용하는 것을 발견했다. 쥐의 학습 메커니즘은 인공지능 연구자들이 개발한 강화 학습 컴퓨터 모델과 유사했다. 하토리 박사는 "우리는 인공지능으로부터 뇌 메커니즘에 대한 통찰력을 얻을 수 있으며 또한 의사결정과 학습을 위한 뇌 메커니즘을 더 잘 이해함에 따라 이 지식을 인공지능 모델로 이전할 수 있다"라며 "내 연구 프로젝트가 뇌 이해에 기여하고 기계 학습 커뮤니티에서 더 나은 성능을 발휘하는 인공지능 개발에 기여하기를 바란다"고 말했다.
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신경과학자, AI 활용해 학습·의사결정 과정 맵핑⋯뇌 작동 방식 밝혀내
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美 국립보건원, 만성피로증후군과 면역계 이상 연관성 규명
- 미국 국립보건원(NIH) 신경질환 및 뇌졸중 연구소(NINDS)의 연구팀은 만성피로증후군(ME/CFS) 환자들의 뇌와 면역 시스템의 이상에 연관성이 존재한다는 획기적인 연구 결과를 발표했다. 21일(현지시간) 영국 일간지 가디언에 따르면 이번 연구는 지금까지 진행된 연구 중 가장 엄밀한 조사로, 만성피로증후군의 생물학적 기반을 밝히는 데 중대한 진전을 이루었다는 평가를 받고 있다. 연구팀이 17명의 환자들을 대상으로 진행한 이번 연구는 뇌 영상 검사를 통해 만성피로증후군 환자들의 뇌 활동이 특정 영역에서 저하되어 있다는 사실을 확인했다. 신경질환 및 뇌졸중 연구소 임상연구 책임자 아빈드라 나스(Avindra Nath) 박사는 이에 대해 "이러한 뇌 활동 저하는 뇌가 노력을 규제하는 방식을 방해하여 피로감을 유발할 수 있다"고 설명했다. 또 피로감을 유발하는 작업 중에도 운동 피질 활동이 비정상적으로 높은 것으로 나타났지만, 근육 피로는 나타나지 않았다. 이러한 결과는 만성피로증후군의 피로감이 운동 피질을 조절하는 뇌 영역의 기능 저하로 인해 발생할 수 있음을 시사한다. 나스 박사는 "뇌 변화는 환자들의 운동 능력 감소와 피로감 인지에 영향을 미칠 수 있다"고 덧붙였다. 연구팀은 또한 만성피로증후군 환자들의 심박수가 높고 운동 후 혈압 정상화에 더 오랜 시간이 걸린다는 사실도 확인했다. 면역 세포인 T 세포에서도 변화가 관찰되었는데, 이는 면역 세포가 뭔가를 막으려고 노력하고 있다는 것을 시사한다. 신경질환 및 뇌졸중 연구소 연구원 브라이언 왈리트(Brian Walitt) 박사는 "이것은 감염이 제거된 후에도 면역 시스템이 정상으로 돌아오지 못하거나 몸 속에 감염이 은폐되어 있는 것일 수도 있다"고 말했다. 연구팀은 지속적인 면역 반응이 중추 신경계 변화를 야기하고 이는 뇌 화학 물질 변화를 유발하여 궁극적으로 운동 기능과 피로감 인지를 조절하는 특정 뇌 구조의 기능에 영향을 미칠 수 있다는 사실도 밝혀냈다. 나스 박사는 이번 연구 결과에 대해 "만성피로증후군의 생물학적 원인 규명에 중요한 발전이며, 환자들이 겪는 어려움을 더 잘 이해하고 새로운 치료법 개발에 기반을 제공할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다. 이번 연구는 만성피로증후군의 진단과 치료에 새로운 가능성을 제시했다.
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美 국립보건원, 만성피로증후군과 면역계 이상 연관성 규명
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뇌 건강에 좋은 고단백 식품 7가지
- 오메가-3 지방산이 풍부한 연어와 단백질이 풍부한 호박씨 등이 뇌 건강에 이로운 식품으로 확인됐다. 인간의 뇌는 의식, 기억, 지능, 감정, 감각, 그리고 운동 능력을 담당하는 가장 복잡한 기관이다. 미국의 식품 전문 매체 '이팅웰(EatingWell)'은 오메가-3 지방산과 단백질이 풍부하게 포함된 식품 등 뇌 기능을 유지하거나 향상시키는 데 도움을 주는 최고의 고단백 간식 7가지를 소개했다. 지난 2021년 '영양학 리뷰(Nutrition Reviews)'에 실린 연구에 따르면 오메가-3 지방산, 폴리페놀, 섬유질, 비타민 B, 비타민 D, 철, 아연, 요오드, 그리고 단백질이 신경계 강화에 중요한 영양소임을 보여준다. 이 영양소 중 일부는 신경 전달 물질, 즉 한 신경 세포에서 다른 신경 세포로 메시지를 전달하는 데 필수적인 화학적 메신저의 생성에 중요한 역할을 한다. 특히 '단백질'은 신체의 중추인 신경계가 최적으로 기능하기 위해 필요한 아미노산을 제공한다. 일일 단백질 섭취가 부족할 경우, 고단백 간식은 영양 결핍을 보충하는 데 유용할 수 있다. 뇌의 중요한 기능을 유지하거나 개선하기 위한, 뇌 건강을 지원하는 최고의 고단백 간식 7가지는 다음과 같다. 연어 통조림 연어 통조림은 분홍색 색상과 탄탄한 맛이 특징인데, 이는 두뇌에 이상적인 식품으로 꼽히는 단백질과 다양한 영양소를 풍부하게 함유하고 있다. 미국 농무부(USDA)에 따르면 연어 3온스(약 85g)에는 22g의 단백질이 포함되어 있다. 연어는 비타민 D와 오메가-3 지방산의 우수한 공급원으로 알려져 있다. 견과류 견과류는 두뇌 건강에 좋고 단백질이 풍부하다. 예를 들어, 땅콩과 같은 견과류는 1온스(약 28g) 당 7g의 단백질을 제공한다. 특히, 뇌 모양을 닮은 호두는 오메가-3 지방산이 풍부하여 뇌 건강을 지원하는 효과가 있다고 알려져 있다. 블루베리를 곁들인 그릭 요거트 블루베리를 곁들인 그릭 요거트는 크리미한 질감의 그릭 요거트와 블루베리의 달콤하면서도 산뜻한 맛이 어우러져, 뇌 건강에 유익한 고단백 간식이다. 미국 농무부에 따르면, 7온스(약 198g)의 일반 그릭 요거트에는 약 20g의 단백질이 들어 있다. 여기에 항산화제가 풍부한 블루베리를 추가하면, 뇌 보호 효과를 더욱 강화할 수 있다. 풋콩 풋콩(에다마메)은 식물성 단백질의 우수한 공급원으로, 뇌 기능 향상에도 도움을 줄 수 있는 좋은 선택이 될 수 있다. 우리나라에서 풋콩으로 불리는 에다마메는 일본 선술집(이자카야)에서 인기 있는 술안주이기도 하다. USDA에 따르면, 조리된 에다마메 1컵(약 155g)에는 18g의 완전 단백질이 포함되어 있다. 에다마메는 단백질뿐만 아니라 뇌 건강을 지원하는 섬유질, 엽산, 철분, 콜린, 그리고 식물성 화합물인 이소플라본도 풍부하게 함유하고 있다. 퀴노아 퀴노아는 남미 원산의 고대 곡물로, 최근 몇 년 동안 전 세계적으로 건강식품으로 각광받고 있다. 퀴노아는 식물성 단백질의 우수한 원천이며, 모든 필수 아미노산을 함유하고 있어 완전 단백질로 분류된다. 이러한 특성 때문에 특히 채식주의자와 비건에게 인기가 있다. USDA에 따르면 퀴노아는 조리된 컵 1컵당 8g을 함유하는 완전 단백질이다. 모든 필수 아미노산을 포함하고 있으며, 플라보노이드와 같은 강력한 항산화제를 함유해 세포 손상을 방지하는 효과가 있다. 정신 건강 지원과 관련해 2023년 발표된 영양학 진보(Advances in Nutrition) 리뷰에서는 퀴노아를 포함한 통곡물을 더 많이 섭취하면 기분이 좋아지고 불안감이 감소할 수 있다고 강조했다. 완숙 달걀 뇌 기능을 향상시키고자 할 때 완숙 달걀은 오전 간식으로 적합한 선택이 될 수 있다. USDA에 따르면, 완숙 달걀 한 개는 약 6g의 단백질을 제공하므로, 두 개를 섭취하면 최대 12g의 단백질을 섭취할 수 있다. 달걀은 콜린과 루테인을 풍부하게 함유하고 있어, 놀라운 영양 공급원이 된다. 호박씨 호박씨는 크기는 작지만, 각 제공량에서 상당한 양의 단백질을 제공한다. USDA에 따르면, 호박씨 1온스(약 28g)에는 8g의 단백질이 포함되어 있다. 특히, 호박씨는 아미노산인 트립토판의 함량이 높은 것으로 알려져 있다. 2022년 '플랜츠(Plants)'에 발표된 연구에 따르면, 호박씨에 포함된 트립토판은 세로토닌으로 전환될 수 있으며, 이는 정신 건강과 기억력을 지원하는 데 유익할 수 있다. 뇌는 인체에서 가장 복잡한 기관 중 하나이지만 뇌에 영양을 공급하는 고단백 간식을 섭취하는 것은 전혀 복잡하지 않다. 오메가-3 지방산과 두뇌를 키우는 비타민, 미네랄이 함유된 단백질이 풍부한 식품을 찾으면 된다. 연어, 그릭 요거트, 견과류, 완숙 계란, 에다마메, 퀴노아, 호박씨 등을 간식에 추가해 건강한 뇌를 유지할 수 있다. 뇌는 인체에서 가장 복잡한 기관 중 하나이지만, 뇌에 영양을 공급하는 것은 꼭 복잡한 과정을 거칠 필요가 없다. 오메가-3 지방산, 두뇌 발달에 필요한 비타민과 미네랄을 함유한 고단백 식품을 선택하는 것만으로도 충분하다. 연어, 그릭 요거트, 견과류, 완숙 달걀, 풋콩, 퀴노아, 호박씨 등을 간식으로 채택함으로써 건강한 뇌를 유지할 수 있다.
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- 생활경제
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뇌 건강에 좋은 고단백 식품 7가지
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치주염, 치매 위험 높인다?
- 치주염과 같은 만성 구강 질환을 앓는 사람들이 치매에 걸릴 위험이 더 높다는 연구 결과가 발표됐다. 치매와 구강 건강의 관계에 대한 연구 결과가 잇따라 발표되면서, 구강 건강을 유지하는 것이 치매 예방에 도움이 될 수 있다는 주장에 힘이 실리고 있다. 미국 뉴욕포스트에 따르면, 대만 국립 양밍 치아오퉁 대학교의 치의학 교수인 치아슈 린 박사 연구팀은 최근 구강 건강과 인지 기능 장애 사이의 연관성에 대한 28개의 체계적인 검토를 분석한 결과, 치주염을 비롯한 만성 구강 질환을 앓는 사람이 치매에 걸릴 위험이 더 높다는 사실을 발견했다. 린 박사는 치매 환자의 경우 자기 돌봄 능력이 저하되어 구강 관리에 어려움을 겪을 수 있으며, 이는 치매 증상을 더욱 악화시킬 수 있는 악순환을 초래할 수 있다고 설명했다. 그는 "예를 들어, 알츠하이머병 환자는 양치질에 어려움을 느낄 수 있으며, 이는 구강 건강을 더욱 악화시켜 치매를 악화시키는 악순환을 초래할 수 있다"고 말했다. 하지만, 린 박사는 단순히 양치질을 하는 것만으로 치매를 예방할 수 있는 것은 아니라고 경고했다. 그는 "구강 건강과 치매 사이의 인과 관계를 명확히 파악하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다"고 강조했다. 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 약 580만 명의 미국인이 알츠하이머병 및 관련 치매를 앓고 있으며, 65세 이상 성인의 약 68%가 잇몸 질환을 앓고 있는 것으로 나타났다. 잇몸 질환, 흔히 치주염으로 알려진 이 질환은 치아에 플라그라는 끈적끈적한 박테리아가 쌓이면서 발생한다. 이 플라그는 정기적인 칫솔질과 치실 사용을 통해 제거할 수 있다. 치주염은 구강 건강뿐만 아니라 전반적인 건강에도 영향을 미칠 수 있으며, 특히 알츠하이머병과의 연관성이 주목받고 있다. 2019년의 한 연구에서는 알츠하이머병 환자의 뇌에서 치주염의 주요 원인균인 포르피로모나스 치기발리스(Porphyromonas gingivalis) 박테리아가 발견되었다는 중요한 사실이 밝혀졌다. 이는 치주염과 알츠하이머병 간의 가능한 연결고리를 시사하며, 구강 건강이 전반적인 건강에 미치는 영향에 대한 인식을 증가시키고 있다. 연구팀은 알츠하이머병 환자의 뇌 조직을 검사한 결과, 치주염 환자의 뇌에서 이 박테리아가 더 많이 발견된다는 사실을 확인했다. 또한, 이 박테리아는 뇌의 신경세포를 손상시키고 염증을 일으킬 수 있는 것으로 나타났다. 2022년에 진행된 또 다른 연구에서는 네덜란드 흐로닝언 대학교의 노인 치의학 교수인 아니타 비서(Anita Visser)가 이끄는 연구팀이 쥐를 대상으로 한 실험을 통해 전신 염증이 뇌에 부정적인 영향을 미칠 수 있음을 확인했다. 이 연구는 전신 염증이 치주염과 같은 구강 질환에서 흔히 나타나는 주요 증상 중 하나임을 강조한다. 이러한 발견들은 구강 건강과 전반적인 신체 건강, 특히 신경계 건강 사이의 중요한 연관성을 드러내고 있다. 이는 치주염과 같은 구강 질환의 관리가 전신 건강, 특히 뇌 건강에 미치는 영향에 대해 새로운 인식을 제공한다. 아니타 비서 교수는 최근의 연구 결과에 대해 "치주염이 알츠하이머병을 직접적으로 유발한다고 단언할 수는 없지만, 중증의 치주염을 앓고 있는 사람들이 알츠하이머병에 걸릴 가능성이 더 높다는 사실은 분명하다"고 밝혔다. 이러한 연구 결과는 구강 건강을 유지하는 것이 전반적인 건강 증진에 도움이 될 뿐만 아니라, 치매 예방에도 도움이 될 수 있다는 점을 시사한다. 따라서 평소에 양치질과 치실 사용, 정기적인 치과 검진 등을 통해 구강 건강을 관리하는 것이 중요하다.
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치주염, 치매 위험 높인다?
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폐암 환자 30%, 손가락 곤봉증 겪는다
- 폐암 환자 중에서 약 30%가 손가락 끝이 두꺼워지는 '곤봉증'을 겪는다는 새로운 연구 결과가 나왔다. 폐암은 폐에서 발생하는 암으로, 주로 기관지의 점막 상피에서 발생하는 것으로 알려져 있다. 이 암의 증상에는 지속적인 기침, 가래, 가슴 통증 등이 포함되지만, 암이 상당히 진행되어도 특별한 증상이 나타나지 않을 수 있다. 폐암의 또 다른 주목할만한 징후는 손가락 끝에 나타나는 이상 현상인 '곤봉증'이다. 프랑스 의학 전문 매체 '푸어꾸아뚜쿠뚜(pourquoidocteur)'에 따르면, 샴로스 테스트를 통해 폐암 환자들이 손가락 끝에 나타나는 병리학적 특징적인 증상을 포함하여 다양한 방식으로 증상이 나타날 수 있다고 보고했다. 이는 폐암 진단 및 조기 발견에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 폐암은 증상이 나타나기까지 상당한 시간이 걸릴 수 있다. 이는 폐에 신경 말단이 없어 초기에는 별다른 증상이 나타나지 않기 때문이다. 하지만 종양이 흉막과 같은 주변 기관으로 퍼질 경우 심한 통증을 수반할 수 있다. '샴로스 테스트' 또는 '윈도우 테스트'라고 알려진 검사는 폐암 환자의 약 35%에서 나타나는 곤봉 징후를 감지하는 간단하고 효과적인 방법이다. 이 검사를 통해 의사들은 폐 종양의 존재를 나타낼 수 있는 손톱의 변화를 찾을 수 있다. 곤봉화는 손가락 끝과 손톱이 비정상적으로 두꺼워지는 것을 특징으로 한다. 이 증상은 폐 종양으로 인한 만성 저산소증과 관련이 있을 수 있다. 이러한 징후가 있는 환자 중 약 1/3은 폐암 진단을 받는다고 알려져 있다. 손가락 곤봉화 징후를 확인하기 위해서는 손으로 하트 모양을 만들 때처럼 검지와 엄지의 첫 번째 지골을 서로 붙여야 한다. 건강한 사람의 경우, 큐티클 수준에서 두 손톱 사이에 작은 다이아몬드 모양의 공간이 존재한다. 이 공간이 없으면 '곤봉화' 증상이 있을 수 있으며, 이는 클럽 모양으로 손톱이 변형되는 것을 의미한다. 이러한 이상 현상은 손톱 밑부분을 부드럽게 만들고 손톱 주위의 피부를 윤기 있게 한다. 시간이 지날수록 손톱이 비정상적으로 구부러지고 손가락 끝이 점차 부어오를 수 있다. 이러한 징후가 보이면 의사와 상담하여 폐암 위험을 배제하는 것이 중요하다. 종양이 의심되면 진단을 위해 다양한 검사를 통해 정확한 진단을 받아야 한다. 곤봉화 증상을 통해 폐암을 조기에 발견할 수 있는 경우도 있지만, 이 증상이 모든 폐암 환자에게 나타나는 것은 아니므로, 다른 질병 징후에도 주의를 기울여야 한다. 특히 피로, 체중 감소, 식욕 부진, 장기간 지속되는 발열, 두통, 신경계 장애 등의 증상에 유의해야 한다. 곤봉화 증상을 감지하는 샴로스 테스트는 폐암 환자에게 흔히 나타나는 징후를 확인하는 데 도움이 되는 도구이지만, 이 증상 자체가 폐암 진단을 확정하는 것은 아니다. 따라서 이러한 징후가 나타날 경우, 폐암의 가능성을 배제하기 위해 주의 깊은 의학적 상담이 필요하다. 특히 흡연자의 경우, 이러한 경고 신호를 조기에 발견하고 적극적으로 대처하는 것이 중요하다. 이는 심각한 건강 이상을 예방하고 관리하는 데 큰 도움이 될 수 있다. 서울대학교 의학정보에 따르면, 폐암 초기에는 증상이 나타나지 않는 경우가 많으며, 약 15%의 환자가 무증상 상태에서 폐암 진단을 받는다고 한다. 폐암의 초기 치료 방법은 폐암의 유형(비소세포 폐암 또는 소세포 폐암), 질병의 단계, 그리고 환자의 전반적인 건강 상태에 따라 달라질 수 있다. 비소세포 폐암의 경우 초기 단계에서는 수술적 절제와 항암 치료가 치유에 가장 중요한 요소로 간주된다. 반면, 소세포 폐암의 경우 대부분의 환자가 진단 시 이미 전이된 상태이므로, 항암 치료가 치료의 핵심이다. 이러한 정보는 폐암의 조기 발견과 적절한 치료 계획 수립에 중요한 역할을 할 수 있다. 특히 폐암의 가장 흔한 증상은 바로 기침이다. 특히 흡연자나 과거 흡연 경험이 있는 사람들이 새롭게 기침이 발생하거나 지속되면 폐암을 의심해 볼 필요가 있다. 폐암의 주요 원인 중 하나는 흡연으로, 폐암 발생의 약 90%가 흡연과 관련이 있다고 추정된다. 또한 간접흡연, 폐섬유증, 석면, 라돈, 크롬 등도 폐암의 위험 요소로 간주된다. 폐암 예방을 위해서는 금연이 가장 중요하며, 간접 흡연도 가능한 한 피하는 것이 좋다. 이러한 조치는 폐암 발생 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.
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- IT/바이오
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폐암 환자 30%, 손가락 곤봉증 겪는다
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커피 하루 두 잔, 간 건강에 도움 줄까?
- 커피가 비알콜성 지방간 질환(NAFLD)의 위험을 줄이는 데 있어 보완적인 역할을 하는 것으로 나타났다고 인도 매체 인디안 익스프레스(Indian Express)가 최근 보도했다. NAFLD는 과도한 알코올 섭취와 관련없이 간에 지방이 축적되는 질환으로 알려져 있다. 인도 아폴로 병원(Apollo Hospitals)의 프리엉커 라헛기(Priyanka Rohatgi) 박사의 연구 결과에 따르면, 커피 섭취는 NAFLD 발병 위험을 줄이는 데 효과적이며, 간 건강에 다양한 이점을 제공하는 것으로 나타났다. 간은 신체의 여러 대사 과정을 담당하는 중요한 기관이며, NAFLD의 발병과 진행에는 부적절한 식단, 비만, 좌식 생활과 같은 요인이 영향을 미칠 수 있다. 이러한 상황에서 커피는 간 기능에 긍정적인 영향을 미치고 NAFLD의 예방에 도움을 줄 수 있는 여러 메커니즘을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 커피의 주요 성분 중 하나인 카페인은 중추 신경계를 자극하고 지방 대사를 촉진하는 효소를 활성화시켜 지방 분해를 강화한다. 이는 간 세포 내 지방 축적을 방지하고 NAFLD의 진행을 억제하는 데 도움이 될 수 있다. 또한 카페인은 담즙 생성을 자극하여 지방 소화를 촉진하고 체외 배설을 증진시켜 간 부담을 경감시킨다. 그러나 커피의 간 건강에 미치는 이점을 카페인만으로 설명하기에는 부족하다. 커피 콩에는 항산화제가 풍부하게 함유되어 있으며, 특히 클로로겐산과 폴리페놀은 강력한 항염증과 항산화 특성을 가지고 있다. 이러한 화합물은 활성 산소를 제거하여 간 조직의 산화 스트레스와 염증을 줄여준다. 이와 더불어 이러한 항산화제는 인슐린 민감성을 조절하고, NAFLD의 일반적인 전구체인 인슐린 저항성을 감소시키는 데 도움을 줄 수 있다. 이러한 다양한 메커니즘을 통해 커피는 NAFLD 예방과 관련하여 간 건강에 긍정적인 영향을 미치고 있다. 이 연구에 따르면 커피의 효과는 섭취량에 따라 변할 수 있다. 하루에 두 세 잔의 커피를 마시면 NAFLD 발병률이 현저히 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 개인의 생리학적 반응은 다를 수 있으며, 과도한 카페인 섭취는 심박수 증가나 불안과 같은 부작용을 유발할 수 있어 적절한 섭취가 중요하다. NAFLD 예방 효과 외에도, 정기적인 커피 섭취는 간경화 및 간암 발병 위험을 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다. 간경화는 간 조직이 되돌릴 수 없는 손상을 입는 간 질환의 후기 단계이며, 커피의 항염증 및 항산화 효과는 간암 발생 위험 감소에도 기여할 수 있다. 그러나 커피에 첨가하는 설탕의 양을 조절하는 것이 중요하며, 특히 기저 질환이 있는 경우 카페인이 약물과 상호작용할 수 있으므로 의료 전문가와 상담하는 것이 권장된다. 커피와 간 건강 사이의 상관관계에 대한 연구는 현재도 계속 진행 중이다. 이러한 연구들은 새로운 간 질환 치료 방법을 찾는 데 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 과학자들이 이 복잡한 관계를 더 깊이 연구함에 따라, 커피가 단순히 아침 기분을 좋게 하는 음료를 넘어서 간 건강을 보호하는 역할을 할 수 있다는 새로운 가능성이 드러날 것으로 보인다.
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- IT/바이오
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커피 하루 두 잔, 간 건강에 도움 줄까?
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커피·채소 성분 트리고넬린, 노화로 인한 인지 저하 예방
- 커피와 일부 채소의 천연 화합물인 트리고넬린(TG)이 늙은 쥐의 공간 학습과 기억력을 현저하게 향상시켰다는 연구 결과가 나왔다고 과학 전문매체 사이테크데일리(Scitechdaily)가 최근 보도했다. 일본 쓰쿠바 대학을 포함한 연구팀은 노화 가속 마우스 모델인 SAMP8을 사용하여 TG가 기억력과 공간 학습에 미치는 영향을 종합적으로 조사했다. 이 연구에 따르면, TG는 주요 세포 신호 경로를 조정하고 신경 염증을 줄여 노화에 따른 인지 기능 저하를 개선할 수 있음이 밝혀졌다. 연구 결과, 30일 동안 TG를 투여한 SAMP8 마우스는 동물의 공간 학습 및 기억력을 평가하는 데 사용되는 실험 방법인 모리스 워터 메이즈(Morris water maze) 테스트에서 TG를 투여받지 않은 마우스보다 공간 학습 및 기억력이 현저하게 향상된 것으로 나타났다. 또한, 연구진은 해마의 전체 게놈 전사체 분석을 통해 TG가 신경계 발달, 미토콘드리아 기능, ATP 합성, 염증, 자가포식 및 신경 전달 물질 방출과 관련된 신호 전달 경로를 조절하여 인지 능력을 향상시키는 것을 확인했다. 연구팀은 또한 트리고넬린(TG)이 전사 인자 NF-κB의 신호 전달 인자인 Traf6의 활성화를 억제함으로써 신경염증을 줄이는 역할을 한다는 것을 발견했다. NF-κB는 염증과 면역 반응을 조절하는 중요한 단백질이며, Traf6는 NF-κB의 활성화에 기여하는 핵심 단백질이다. 연구팀은 해마에서 정량적 단백질 분석을 통해 염증성 사이토카인인 TNF-α와 IL-6의 수치가 현저히 감소하고, 신경전달물질인 도파민, 노르아드레날린, 세로토닌의 수치가 유의미하게 증가한 것을 확인했다. 이러한 발견은 TG가 노화와 관련된 공간 학습 및 기억 장애를 예방하고 개선하는데 효과적일 수 있음을 시사한다. 향후 추가 연구를 통해 TG의 효과와 안전성을 더욱 명확히 밝힐 수 있다면, 이는 노화와 관련된 공간 학습 및 기억 장애를 예방하고 치료하는 새로운 방법으로 개발될 수 있을 것으로 기대된다.
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- IT/바이오
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커피·채소 성분 트리고넬린, 노화로 인한 인지 저하 예방
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美 스탠퍼드대 "불가사리는 머리가 다섯 개"
- 인기 애니메이션 '네모바지 스펀지밥' 주인공의 둘도 없는 친구는 뚱이다. 애니메이션에서 뚱이는 머리, 팔, 다리 등이 다 갖춰진 완벽한 인격체로 등장하지만 태생은 불가사리다. 그런데 불가사리 뚱이의 머리가 하나가 아닌 다섯 개라는 다소 충격적인 사실이 밝혀졌다. 일본 과학전문지 나졸로지(nazology)는 불가사리 몸의 대부분은 '머리'와 관련된 유전자로 이뤄졌다는 미국 스탠퍼드 대학(SU)의 최신 연구 결과를 보도했다. 이 연구 결과에 따르면, 불가사리는 머리가 다섯 개로 나눠진 존재로 '걷는 머리'라는 것이 증명됐다. 불가사리는 성게, 해삼, 갯나리 등과 함께 '극피동물' 그룹에 속한다. 불가사리 유생은 수컷과 암컷의 체외 수정으로 생성된 수정란에서 발생하여 1~2개월을 바다에서 부유하는 시기를 거친다. 발생 초기에는 불가사리의 몸 구조가 일반적인 동물과 같이 좌우 대칭을 이루지만, 해저에 정착하여 성장하면서 독특한 별 모양으로 변모한다. 이러한 5개의 동일한 부분이 중심에서 방사형으로 퍼져 나가는 구조를 '5방사상(pentaradial)' 형태라고 한다. 불가사리가 초기의 '좌우상칭' 구조에서 '5방사상' 구조로 변화하는 과정은 수세기에 걸쳐 생물학의 미해결 수수께끼로 남아 있다. 또한, 불가사리의 5개 기관을 '팔'로 봐야 하는지, 또는 '머리'가 어디에 위치하는지에 대해서도 정확한 이해는 아직 명확하지 않다. 스탠퍼드대 연구팀은 첨단 과학 기술을 활용하여 불가사리의 유전자 발현을 3D 맵으로 작성함으로써, 팔이나 머리와 같은 신체 부위의 발달에 관련된 유전자가 불가사리의 몸 어느 부분에 위치하는지 조사했다. 이 연구에는 신체 부위의 발달과 관련된 유전자 마커가 사용됐다. 유전자 마커는 특정 유전자가 어떤 신체 부위의 형성에 관여하는지를 나타내는 지표로, 예를 들어 '머리는 〇〇유전자에 의해', '팔은 △△유전자에 의해 형성된다'는 식으로 이해될 수 있다. 이 연구를 통해 포유류, 조류, 어류, 곤충, 그리고 선충에 이르는 다양한 생물군에서 발견되는 공통적인 유전자 마커가 무엇인지 파악할 수 있다. 즉, 다른 동물들의 유전자 마커를 분석하고 불가사리와 비교함으로써, 불가사리에서 머리와 팔의 정확한 위치를 확인하는 것이 가능하다. 이번 연구는 '파토리아 미니아타(Patiria Miniata)'라는 종류의 불가사리를 대상으로 진행했다. 연구팀은 먼저 불가사리의 다양한 부위에서 얇게 절삭한 조직 샘플을 채취하고, 이를 기반으로 불가사리의 몸을 3D 모델로 재구성했다. 이 3D 모델은 각각의 색상으로 골격(회색), 소화기관(황색), 신경계(파란색), 근육(적색), 수관계(보라색)를 나타낸다. 이후 연구팀은 불가사리의 신체 각 부위에서 어떤 유전자 마커가 발현되는지를 매핑했다. 그 결과, 이전까지 '팔'이라고 여겨졌던 5개의 부위가 실제로는 '머리'라는 사실이 밝혀졌다. 즉, 불가사리의 몸은 대부분 머리와 관련된 유전자를 발현하고 있으며, 머리가 다섯 부분으로 나뉘어 있는 형태다. 좌우상칭 동물에서 보이는 팔이나 몸통을 형성하는 유전자는 거의 발견되지 않았다. 이번 연구를 이끈 스탠퍼드대 홉킨스연구소의 로랑 포머리(Laurent Formery) 박사는 "마치 불가사리가 몸통을 완전히 잃어 버린 것처럼 보인다"며 "머리만 해저를 돌아다니고 있다고 표현하는 것이 가장 적절하다"라고 말했다. 이 연구 결과는 불가사리가 진화 과정에서 몸통을 형성하는 유전자를 잃었을 가능성을 시사한다. 연구팀의 일원이자 영국 사우샘프턴 대학(University of Southampton)의 제프 톰슨(Jeff Thompson)은 "우리의 연구는 극피동물의 신체 구조가 그동안 생각했던 것보다 훨씬 복잡하게 진화했다는 것을 보여준다. 이러한 매력적인 생물에 대해 아직 배워야 할 것이 많다"고 말했다.
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- IT/바이오
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美 스탠퍼드대 "불가사리는 머리가 다섯 개"
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미국 FDA, 음료수 첨가제 브롬화 식물성 오일 사용 금지 제안
- 미국 식품의약국(FDA)이 음료수 첨가제로 사용되는 브롬화 식물성 오일(BVO, brominated vegetable oil)의 전국적 사용을 허용하는 기존 규정을 철회할 것을 제안했다고 CNN이 보도했다. 이 제안은 캘리포니아 주에서 브롬화 식물성 오일 사용을 금지하는 식품 안전법이 통과된 후 나온 것으로, 미국 내에서는 처음으로 이 성분을 금지한 조치다. 이 첨가물은 이미 유럽과 일본에서 금지되어 있다. 개빈 뉴섬 캘리포니아 주지사는 지난 10월 8일 브롬화 식물성 오일을 포함해 4가지 식품 첨가물을 금지하는 법에 서명했으며, 이 법은 2027년까지 시행되지 않을 예정이다. 캘리포니아주에서 금지된 나머지 식품 첨가물은 적색염료 3호, 프로필파라벤, 브롬산 칼륨 등이다. 미국 FDA의 제임스 존스 식품 부차관은 "국립보건원과 협력하여 수행된 연구 결과에 기반하여, FDA는 브로민화 식물성 오일이 식품에서 의도적으로 사용될 때 인간 건강에 유해한 영향을 미치지 않는다는 결론을 도출했다"고 밝혔다. 브롬화 식물성 오일은 시트러스 맛 음료에서 유화제로 사용되며, 이는 향료가 음료에서 분리되거나 윗부분에 떠다니는 것을 방지하는 데 쓰인다. 또한, 브롬은 화염 억제제로 흔히 사용되는 성분이다. 환경연구와 소비자 건강, 유해 화학 물질과 오염물질에 중점을 둔 비영리기관인 환경워킹그룹(EWG)의 '잇웰가이드(Eat Well Guide)'에 따르면, 주로 음료수에 사용되는 브롬화 식물성 오일을 포함하는 제품이 수십 가지에 달할 수 있다. 이 성분이 포함된 제품의 수가 상대적으로 적은 이유는 과거 FDA의 규제 때문이다. 존스 부차관은 "1970년에 FDA는 브롬화 식물성 오일을 더 이상 '일반적으로 안전하다'고 인정하지 않고, 식품 첨가물 규정 하에 그 사용을 감독하기 시작했다"고 말했다. 그는 "수년에 걸쳐 많은 음료 제조업체들이 제품을 재구성하여 BVO를 대체할 수 있는 다른 성분으로 교체했으며, 현재 미국에서 판매되는 음료 중 일부만이 BVO를 포함하고 있다"고 말했다. 브롬화 식물성 오일은 신경계 손상, 두통, 피부와 점막 자극, 피로, 근육 조정 손실, 기억 상실 등의 건강 위험과 연관되어 있다. 이 성분은 시간이 지나 체내에 축적될 수도 있다. 미국 FDA가 이 결정을 내린 데에는 동물 실험에서 진행된 연구가 주요 역할을 했다. 이 연구에서 관찰된 부정적인 건강 영향은 현실적인 인간 노출 수준에서 나타났다. 갑상선에 독성 영향을 미치는 것을 포함해 혈압, 심박수, 체온 및 신진대사 조절에 중요한 호르몬 생성에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. '잇웰가이드'의 스콧 페이버 정부 문제 담당 부사장은 "오늘의 발표로 모든 사람들이 BVO가 없는 제품에 접근할 수 있게 될 것"이라고 말했다. 존스 부차관은 "이번 제안은 FDA가 식품 첨가물의 안전한 사용에 대한 지속적인 과학적 근거를 조사하고 필요한 규제 조치를 취하는 접근 방식을 보여주는 예"라고 말했다. 브롬화 식물성 오일 금지에 대한 최종 결정은 아직 내려지지 않았으며, 2024년 1월 17일까지의 의견 수렴과 검토 과정을 거친 후에 결정될 예정이다. 그전까지 이 오일 사용을 피하고 싶다면 제품 구매전 성분 목록을 확인하는 것이 좋다.
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미국 FDA, 음료수 첨가제 브롬화 식물성 오일 사용 금지 제안
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생체공학 로봇 손, 절단 부위 재건 수술 혁신
- 약 20년 전 농사 중 사고로 오른팔을 잃은 스웨덴 여성 카린(Karin)은 의수 보조 장치를 사용해왔지만, 그 장치의 불편함으로 인해 큰 스트레스와 고통을 겪어야 했다. 그녀는 의수 보조 장치를 사용하면서도 팔의 통증으로 많은 어려움과 스트레스를 겪었고, 다양한 진통제를 복용해야만 했다. 하지만 최근 새로운 생체공학 수술 방법의 개발로 인해, 절단된 신체 부위를 가진 사람들에게 희망의 빛이 보이기 시작했다. 영국 야후 뉴스(yahoo news)에 따르면 이 새로운 수술 방법은 전극을 이용해 의수와 신경계를 연결하는 것으로, 절단된 신체 부위를 가진 사람들의 삶에 큰 변화를 가져올 것으로 보인다. 연구팀은 인간과 기계를 연결하는 새로운 인터페이스 기술을 개발했다. 이는 '골집합술'이라 불리는 기술로 스켈레톤(skeleton, 뼈대)에 영구적인 임플란트를 부착하는 수술과, 절단된 부위와 신경계를 직접 연결하는 재건 수술을 결합했다. 연구팀은 카린의 팔을 재건하기 위해 티타늄 임플란트를 이용하여 반두근과 요골 뼈에 수술했다. 그 후 절단된 신경을 수술로 자유 근육 이식을 통해 이식했고, 이를 전극과 연결해 자체 근육과 자유 근육 이식물, 그리고 요골 신경에도 이식했다. 사이언스 로보틱스(Science Robotics) 저널에 게재된 논문에서 카린은 "일상생활에서 계속해서 보철물을 사용하고 있다"며 "나에게 이 연구는 더 나은 삶을 제공했기 때문에 많은 의미가 있다"고 말했다. 논문에서는 기존의 인공 의수나 의족이 사용하기 불편하고, 기능이 제한적이며 신뢰성이 떨어진다고 지적했다. 새로운 신경-근골격 인터페이스 기술은 이런 문제점들을 해결하며, 신경적 제어가 가능한 보철 장치의 일상적인 사용을 가능하게 하는 새로운 방법을 제시했다. 호주 생체공학 연구소의 신경 보철 연구 책임자이자 스웨덴 생체공학 및 통증 연구 센터(CBPR)의 설립자인 맥스 오리츠 카탈란(Max Ortiz Catalan) 교수는 " 카린은 팔꿈치 아래 부분이 절단된 환자 중 이 새로운 기술을 처음으로 받아들인 사람이다"라며 "이것은 일상에서 독립적이고 안정적으로 사용할 수 있는 고도로 통합된 첨단 생체공학적 손이다"라고 밝혔다. 또한 그는 "카린이 이 보철물을 수년 동안 일상 활동에서 편안하고 효과적으로 사용했다는 것은, 이 새로운 기술이 사지를 잃은 많은 사람들의 삶에 변화를 가져올 큰 잠재력을 가지고 있다는 확실한 증거"라고 덧붙였다. 이번 수술은 MIT 연구협력교수겸 예테보리대학교 부교수이자 인테그럼 최고경영자(CEO)인 리카드 브레네마크(Rickard Branemark) 교수가 주도했다. 브레네마크 교수는 "티타늄 임플란트를 뼈에 생물학적으로 통합함으로써, 절단된 부위의 치료와 재활을 혁신적으로 발전시킬 수 있는 새로운 기회를 열었다"며, "골집합술과 재건 수술, 임플란트 전극, 그리고 인공 지능을 결합함으로써 인간의 기능을 전례 없이 향상시킬 수 있는 방법을 제공한다"고 설명했다. 그는 "팔꿈치 아래 절단에 대한 치료는 특별한 도전과제를 가지고 있으며, 이러한 신기술의 성공적 적용은 상지 재건 분야에서의 중요한 발전을 의미한다"고 덧붙였다. 이에 앞서 약 10년 전인 지난 2013년 2월 미국 보스턴에서 개최된 미과학증진협회 연례총회에 참석한 스위스 로잔공대의 실베스트로 미체라 신경 엔지니어링 연구소장은 로마에 거주하는 20대 남성에게 '바이오닉 핸드' 이식을 계획하고 있음을 밝혔다. 외신 보도에 따르면, 이 바이오닉 핸드는 팔의 신경과 뇌가 연결되어 있어 환자가 손의 감촉을 느끼고, 더욱 정교한 동작을 수행할 수 있게 설계됐다. 그러나 당시의 임상 실험에서는 바이오닉 핸드가 절단된 환자의 신경과 완벽하게 연결되지 않아, 기본적인 움직임인 주먹 쥐기나 물병 잡기 등만 가능했다고 전해졌다. 지난 10년 동안 엄청난 기술 발전을 보인 카린이 이식한 이 로봇 손은 '미아 핸드(Mia Hand)'로 불리며, 프렌실리아(Prensilis)에서 개발됐다. 프란체스코 클레멘테(Francesco Clemente) 프렌실리아 전무이사는 "보철물을 성공적으로 사용하려면 사용자의 적극적인 수용이 중요하다"며 "기술적 성능을 넘어, 프렌실리아는 사용자의 미적 취향에 따라 완벽하게 맞춤 설정이 가능한 보철 손을 개발하는 데 주력했다"고 밝혔다. 그는 "사용자들이 자신의 보철물에 자부심을 가질 수 있도록 하고, 잃어버린 신체 부위에 대해 부끄러워하지 않도록 하는 것이 우리의 목표였다"라고 설명했다.
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