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[기후의 역습(98)] 기후 변화로 나무와 필수 균류 격리 현상 발생
- 열대성 목련에서 산악 지대 소나무에 이르기까지 전 세계 수종의 3분의 1 이상이 멸종 위기에 처해 있다. 국제자연보전연맹(IUCN)은 지난 10월 이 같은 엄중한 위기를 알리는 멸종위기종 적색 목록(Red List of Threatened Species) 업데이트를 발표했다고 사이언스투데이가 전했다. 이에 따르면 현재 나무(목본)는 적색 목록에 기재된 모든 종의 4분의 1 이상을 차지하며, 이들은 서식하는 거의 모든 국가에서 멸종 위기에 처해 있다. 균류(곰팡이류)의 부족은 나무가 기후 변화에 적응하지 못하는 이유를 부분적으로 설명해 준다. 대부분의 수종은 생존에 필요한 영양소와 물을 얻기 위해 지하 균류에 의존한다. 나무 뿌리는 균류와 공생하며 생존한다. 그런데 다른 유기체와 마찬가지로 균류는 기후 변화, 특히 더위와 가뭄에 적응하기 위해 생존 경쟁을 벌이고 있다. 그러나 우리는 생태계에서 중요한 균류가 기후 변화에 어떻게 반응하는지, 또는 그것이 다른 지역에서 나무의 생존에 어떤 영향을 미치는지에 대해 여전히 모르는 것이 많다. 토양 미생물 과학자인 마이클 반 눌랜드는 "균류와 식물의 공생은 지상과 지하 세계 모두에 절대적으로 중요한 상호작용이다. 그러나 학계는 여전히 기후 변화로 인해 이러한 관계가 어떻게 변할 것인지 이해하는 데 어려움을 겪고 있다"고 밝혔다. 지하네트워크보호협회에 소속된 반 눌랜드와 연구진은 올해 초, 기후 변화로 인해 나무와 지하 균류 사이의 중첩(겹침)이 줄어들어 나무가 이동하거나 번식할 수 있는 곳이 제한되는 위치를 조사한 연구를 PNAS(미국 국립과학원 저널)에 발표했다. 나무와 균류가 중첩되지 않으면 나무가 생존하기 어렵다. 연구진은 50종의 나무와 402종의 토양 균류의 DNA에 대한 북미 분포 데이터를 사용해 나무 종과 토양 균류가 겹치는 '적합한 서식지' 지도를 만들었다. 또 기후 데이터를 사용해 나무-균류 관계에 적합한 현대 서식지의 조건이 어떤지를 확인했다. 그 후 미래의 기후 조건과, 그 조건에서 나무와 균류가 어떻게 반응할지를 모델링했다. 작성된 최종 지도는 예상대로 나무와 균류 모두에 적합한 서식지가 북쪽, 즉 더 시원하고 습한 조건으로 이동하는 경향이 있음을 보여주었다. 그러나 모든 나무-균류 쌍의 35%는 나무와 균류가 모두 생존할 수 있는 지역이 줄어드는 상황에 직면해 있다. 적절한 균류가 없다면 나무는 북쪽으로 이동할 수 없다. '나무-균류 쌍의 약 3분의 1이 서식지가 줄어드는 상황에 직면했다'는 것은 연구진에게는 놀라운 사실이었다. 연구진은 여기에 더해 그 수치는 보수적인 추정치로서, 실제로는 더 높을 것이라고 예상했다. 반 눌랜드는 이번 조사 결과는 IUCN을 비롯한 멸종 위험 평가에서 일반적으로 고려하는 것과는 다른 종류의 서식지 손실이라고 지적했다. 서식지의 분포와 면적에 대한 것이 아니라 생태적 기능에 관한 것이기 때문이다. 그는 이를 "종 상호작용의 손실"이라고 말했다. "생존에 필요한 중요한 요소(균류)가 부족하고, 적절한 기후도 부족할 수 있다"는 것이다. 산림 벌채는 균류에게도 문제를 일으킨다. 숲 벌채는 지하 균류 네트워크를 벌채하는 것과 다르지 않다. 이는 눈에 보이지 않는 곳에서 일어나는 또다른 피해다. 적합한 서식지가 줄어든 것은 중첩되는 곳의 주변에 있는 토양 균류의 생물 다양성 부족에 의해 주도되었다고 데이터는 보여준다. 기후 변화에 대응해 이동할 수 있었던 나무는 서식지 가장자리에서 토양 균류에 대한 선택권이 더 많았기 때문이었다. 이동이 제한된 나무 종은 토양 균류 다양성이 낮은 곳에 있었다. 연구진은 "기후 변화에 대응해 나무가 번식지를 이동하는 데 균류가 중요한 역할을 한다는 것을 이번 연구는 보여주었다"라며 "균류는 나무가 기후 변화를 탈출해 생존할 수 있는 가능성을 열어주는 존재"라고 강조했다.
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- ESGC
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[기후의 역습(98)] 기후 변화로 나무와 필수 균류 격리 현상 발생
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[기후의 역습(91)] 기후 변화로 인한 산불, 새로운 치매 원인으로 급부상
- 기후가 더 따뜻하고 건조해지면서 산불 발생이 빈번해지고 지역적으로도 대폭 확대되고 있다. 이로 인해 수천만 명이 치매 위험에 처할 수 있다는 연구가 발표돼 주목받는다고 데일리메일이 전했다. 펜실베이니아 대학교와 캘리포니아의 카이저 퍼머넌트 공동 연구진의 분석 결과 산불로 인한 대기 오염에 노출된 사람들은 단 3년 동안의 노출만으로 치매에 걸릴 위험이 18% 더 높아지는 것으로 나타났다. 산불이 아닌 산업용 제조 또는 자동차 등의 오염에 노출된 사람들은 치매 위험이 1% 더 높아졌을 뿐이다. 초미세먼지(PM2.5)로 알려진 오염 물질에 장기간 노출되는 것이 치매에 걸릴 위험을 높인다는 사실은 이미 알려져 있다. 그러나 산불로 인해 생성되는 미세한 오염 물질(재, 일산화탄소 및 이산화탄소, 포름알데히드, 휘발성 화합물, 기타 발암 물질)이 사람들의 뇌에 어떤 영향을 미치는지는 알려진 바가 적다. 연구진은 2008~2019년까지 캘리포니아에서 평균 3년 동안 산불 오염에 노출된 120만 명의 의료 기록을 분석했다. 캘리포니아 산림 화재 보호국(CAL FIRE)에 따르면 그동안 9만 157건의 산불이 발생했으며, 약 8만 1000명이 치매 진단을 받았다. PM2.5는 지름 2.5마이크로미터 미만의 초미세먼지로 흡입을 통해 폐로 들어갈 만큼 작다. 연구진은 이 입자가 혈류로 들어가 몸 전체를 순환하면서 뇌의 보호 장벽을 관통한다고 추정했다. 그리고 이것이 뇌의 악화를 가속화하고 치매로 이어질 수 있다고 결론지었다. 이 연구는 알츠하이머병, 루이소체 치매, 혈관성 치매, 전두측두형 치매, 파킨슨 치매 및 불특정 치매 진단을 두루 분석하고 있다. PM2.5는 가스, 디젤, 목재, 제조 및 정유 공장의 연소 등으로 발생하지만, 산불로 인해 방출되는 것이 더욱 해롭다고 연구진은 밝히고 있다. 2020년 65세 이상의 미국인 700만 명이 치매를 앓고 있었고, 2019년 70세 이상의 성인 중 치매를 앓고 있는 비율은 10%였다. 현재 추세가 계속된다면 2030년까지 900만 명 이상의 미국인이 치매를 앓고, 2040년까지 그 숫자는 1200만 명까지 늘어난다. 그러나 이번 연구는 다른 결과를 보여 준다. 산불이 흔해짐에 따라 치매 진단이 더욱 늘어날 것이라는 예측이다. 연구진은 이에 대한 추가 연구가 반드시 필요하다고 주장했다. 또 소수 민족과 빈곤 지역 주민 등 취약한 인구 집단에 대해서는 대기 오염을 완화하기 위한 노력이 배가되어야 한다고 지적했다. 한편 메릴랜드 대학 연구진에 따르면 전국적으로 산불로 인해 소실된 면적은 2001~2023년까지 매년 약 5.4%씩 증가했다. 이로 인해 PM2.5의 발생도 크게 늘었다. PM2.5의 과도한 증가는 뇌세포의 방어 시스템을 무력화해 세포 손상, DNA 돌연변이 및 세포 기능 장애로 이어질 수 있다. 또한 심장병, 암 및 알츠하이머병 발생 위험을 높인다. 연구진은 또 산불로 발생하는 PM2.5가 뇌의 건강한 균형을 유지하고 감염과 싸우며 뇌에서 유해물질을 제거하는 면역 세포를 과도하게 활성화시킬 수 있다고 말했다. 과도한 활성화는 뇌와 척수에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 나아가 세포독성 인자를 대량으로 생성해 건강한 세포를 손상시키거나 죽인다. 연구진은 PM2.5의 과도한 노출은 신체의 정상적인 대사를 방해해 간접적으로 치매를 유발함은 물론, 혈전, 과도한 출혈, 뇌혈관 기능 장애 및 뇌졸중의 위험을 증가시킬 수 있다고 지적했다. 이는 치매의 근본적인 위험 요인이 될 수 있다. 연구에 따르면 2018년 산불로 인한 경제적 피해는 막대했으며, 그중 의료비도 약 1490억 달러에 달했다.
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- IT/바이오
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[기후의 역습(91)] 기후 변화로 인한 산불, 새로운 치매 원인으로 급부상
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[신소재 신기술(138)] 세포가 쓴 일기, 이젠 읽을 수 있다!
- 과학자들이 세포가 스스로 역사를 기록할 수있도록 돕는 혁신적인 기술인 'DNA 타자기'를 개발했다고 뉴욕타임스가 지난 25일(현지시간) 보도했다. 이 기술은 세포가 자신의 DNA에 정보를 기록하는 방식으로, 세포 분열과 환경 변화 등 다양한 생물학적 사건을 추적할 수 있는 방법을 제시한다. 스위스 바젤 대학교의 알렉스 시어 박사는 "이 기술은 발달생물학자들이 오랫동안 꿈꿔온 도구"라며, "세포 분열뿐만 아니라 환경 변화나 단백질 생성 등 중요한 생물학적 이벤트까지 기록할 수 있다"고 밝혔다. DNA 타자기란? DNA 타자기는 세포가 자신의 DNA에 일종의 '기록'을 남길 수 있도록 고안된 기술이다. 이는 DNA 편집 기술인 CRISPER(크리스퍼)를 기반으로 개발됐다. CRISPER은 DNA의 특정 부위를 절단하거나 삽입할 수 있는 유전자 가위 기술로, 이를 활용해 세포가 다양한 생물학적 정보를 스스로 추가하며 자신의 '역사'를 저장할 수 있도록 만든 것이다. 다시 말해 이 기술은 세포 내부의 DNA를 메모장처럼 사용한다고 보면 된다. 세포는 자신의 생애 동안 경험한 일을 이 메모장에 적어두고, 후손 세포에도 이를 전달한다. 마치 세포가 스스로 일기를 쓰는 것과 비슷한다. 현재 연구팀은 실험 단계로, 쥐의 세포에 DNA 타자 기술을 적용 중인 것으로 알려졌다. 이 기술이 성공하면, 모든 세포가 수정란 단계에서부터 분열과 경험의 기록을 보유하는 '기록 쥐'가 탄생할 전망이다. 연구를 주도한 미국 워싱턴대학교의 제이 쉔듀어 박사는 이를 "생물학을 시간의 관점에서 이해하는 새로운 패러다임"이라고 설명하며, "이 기록으로 질병의 초기 징후를 발견하거나 환경적 요인을 분석할 수 있다"고 기대했다. [미니해설] 세포를 스스로의 역사가로 만드는 기술 'DNA 타자기' 수정란이 두 개로, 네 개로 분열하며 형성된 인체의 36조 개 세포는 각각의 독특한 궤적을 지닌다. 하지만 과학자들은 그 과정을 전체적으로 추적하는 데 어려움을 겪어왔다. 스냅샷처럼 특정 시점의 세포만을 관찰하는 것이 한계였기 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 'DNA 타자기'다. 이 기술은 세포가 DNA에 유전적 흔적을 남겨 스스로의 역사를 기록하도록 설계됐다. 쉔듀어 박사는 이를 "완전히 새로운 생물학 측정 방식"이라며 "세포 분열뿐만 아니라 특정 단백질 생성이나 바이러스 감염 같은 사건도 기록할 수 있다"고 설명했다. 기술 개발의 배경 DNA 타자기는 DNA 편집 기술인 CRISPER에서 출발했다. CRISPER은 세포 유전체의 특정 지점을 찾아 DNA를 잘라내거나 삽입할 수 있는 기술이다. 쉔듀어 박사는 이를 활용해 제브라피쉬 세포를 변형, 유전체의 여러 지점을 편집할 수 있게 했다. 이 과정에서 세포는 무작위로 특정 부위를 수정하며 이를 후대 세포로 전달했다. 연구팀이 DNA를 분석한 결과, 비슷한 바코드를 지닌 세포들은 동일한 계보임을 나타냈다. 예를 들어 물고기의 혈액세포는 단 5개의 전구체 세포에서 유래한 것으로 밝혀졌다. 시어 박사는 "이 기술을 통해 심장을 만드는 방법처럼 발달의 규칙성을 밝혀낼 수 있기를 바란다"고 말했다. 응용 가능성과 미래 이 기술은 실험실 밖에서도 응용 가능성을 보이고 있다. 미래에는 '감시자 세포'를 인체에 주입해 질병의 초기 징후는 추적하거나 환경 독소의 영향을 분석할 수 있을 것으로 기대된다. 시어 박사는 "지금 몸 상태가 이상하다면 3개월 전에 감염이 있었는지, 7개월 전에 중독이 있었는지를 알 수 있다"고 말했다. 현재 캘리포니아 공과대학교 연구팀은 세포가 유전적 정보를 빛으로 표시하도록 설계해 세포를 파괴하지 않고도 기록을 확인할 수 있는 방법을 개발 중이다. 또한 쉔듀어 박사 연구팀은 세포가 DNA 흔적을 추가적으로 남길 수 있는 'DNA 타자기'를 이용해 쥐의 모든 세포가 분열과 경험의 기록을 보유한 '기록 쥐'를 개발하고 있다. 이 기술이 상용화되면 인체 발달 과정의 규칙성뿐만 아니라 암이나 퇴행성 질환 같은 병리학적 변화를 초기에 발견할 수 있을 것으로 기대된다. "저는 이 기술에 모든 것을 걸었다." 쉔두어 박사의 이 한마디는 DNA 타자기 기술이 생물학의 새로운 지평을 열 것이라는 확신을 담고 있다.
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(138)] 세포가 쓴 일기, 이젠 읽을 수 있다!
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MZ세대 대장암 급증 이유는?…"식단이 문제, 확 바꿔야"
- MZ 세대를 중심으로 한 젊은 층의 대장암 진단이 급증, 의사들을 당혹스럽게 하고 있다. 분석 결과, 지난 30년 동안 25~49세의 젊은 층의 치명적인 대장암 발병이 52%나 급증한 것으로 나타났다. 이에 따라 세계 최고의 대장암 전문가 3명이 이 같은 추세에 대한 흥미로운 설명을 내놓아 주목된다고 영국 데일리메일이 전했다. 예일대 의대 위장병 전문의인 미셸 휴즈 박사는 현실적으로 가장 걱정되는 대장암 원인으로 미세 화학 물질을 언급했다. 젊은 층의 대장암 증가는 식품 용기에서 과일과 채소에 이르기까지 일상 용품에 들어 있는 미세한 화학 물질 사용이 증가한데 따른 것일 가능성이 크다는 것이다. 장내 박테리아의 건강한 균형을 방해하는 화학 오염 물질과 공기 중 미립자 등 미세 화학 물질은 의학적으로 내분비 교란 요소로 알려져 있는데, 이로 인해 염증과 스트레스가 발생해 암으로 이어질 수 있다는 설명이다. 휴즈 박사는 "1950년 이후 태어난 사람들은 평생 더 많은 환경 변화와 오염 물질에 노출되었기 때문에 더 위험할 수 있다"고 부연했다. 전문가들이 더 우려하는 내분비 교란 화학 물질의 한 예는 살충제이다. 살충제는 과일과 채소 재배 과정에서 피해를 줄이거나 수확량을 늘리기 위해 사용되는 독성 화학 물질이다. 암과 사회의 프론티어(Frontiers in Cancer and Society) 저널에 발표된 한 연구에 따르면 농업에 사용되는 살충제에 노출되면 특정 암 위험을 증가시킬 위험이 담배 연기만큼 높을 수 있다고 지적했다. 잡초와 해충을 없애는 데 사용되는 제초제나 살충제는 과일과 채소에 잔류할 수 있기 때문에 사람은 소량씩 장기적으로 이를 섭취할 수 있다. 살충제와 암 발병 연관성 시사 콜로라도의 로키 비스타 대학교 연구진은 영국에서 사용되는 농업용 제초제 다이클로로아세트산과 글리포세이트를 포함해 69가지 살충제를 조사하고 다양한 화학 물질에 노출되었을 때의 해로움에 대해 경고했다. 연구진은 농업 비중이 크고 살충제에 많이 노출된 지역에서 대장암 발병률이 증가한다는 것을 발견했다. 결과에 따르면 제초제와 살충제 노출은 비호지킨 림프종, 백혈병 및 방광암, 대장암, 폐암 및 췌장암의 발병과 관련이 있는 것으로 나타났다. 다만 살충제와 암 사이의 연관성만을 지적할 뿐 살충제가 암을 유발한다는 확실한 증거는 제시하지 않았다. 그러나 살충제는 신경계 장애, 호르몬 장애, DNA 손상 및 염증을 유발하고, 결국 암 위험도 증가시킬 수 있다. 초가공식품 섭취도 암 발병 위험 높여 전문가들은 또한 암 발병률 증가가 열악한 식단 때문이라고 말한다. 설탕이 들어간 음료, 감자칩, 과자와 같은 초가공 식품(UPF)을 대량으로 섭취하면 여러 유형의 암 발병 위험이 높아진다. UPF가 가득한 식단은 체중 증가를 촉진하여 암 위험을 증가시킨다. 건강한 소화 시스템에 필수적인 섬유질은 매우 부족하다. 그래서 인기 다이어트 앱 조(Zoe)를 만든 영양학자이자 교수인 팀 스펙터는 뉴스위크지와의 인터뷰에서 과일, 채소, 통곡물, 견과류와 같은 섬유질이 풍부한 음식을 섭취하는 것이 중요하다고 말했다. 그는 대장암으로부터 자신을 보호하기 위해서는 나쁜 것을 피해야 할 뿐 아니라 신체에 도움이 되는' 음식을 섭취하는 것도 중요하다고 설명했다. 스펙터 교수는 섬유질이 배변을 조절하고 유해 물질이 대장과 접촉하는 것을 줄이는 데 도움이 된다고 강조했다. 진단 기술 개발로 대장암 진단 늘어 비 생물학적 요인도 대장암 증가에 영향을 미칠 수 있다. 대장암에 대한 인식이 높아지고 진단 기술이 개선돼 MZ 세대가 대장암 진단을 받는 숫자가 늘어나게 된 것도 한 요인이다. 논리적으로, 젊은 사람들의 대장암 지식이 깊어질수록 검진을 받을 확률도 높아진다. 그러나 대장암에 기인한 배변 습관의 변화, 대변 혈액, 피로, 복통 등의 증상을 여전히 과민성대장증후군(IBS) 등 여타 질환으로 오인하는 경우가 많다는 경고도 있다. 따라서 모든 연령대가 대장암의 경고 신호를 인식하고 의료 지원을 받아야 할 것이라는 지적이다.
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MZ세대 대장암 급증 이유는?…"식단이 문제, 확 바꿔야"
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[신소재 신기술(115)] 뺨 세포로 사망 위험 예측하는 '후생유전학 시계' 개발
- 노화로 인한 사망 시기를 미리 예측하는 새로운 후생유전학 시계가 개발됐다. 뺨 안쪽을 면봉으로 긁어서 검사하는 아주 간단한 방법이다. 미국 연구팀이 뺨 세포의 DNA 메틸화를 분석해 사망 위험을 예측하는 2세대 후생유전학 시계 '치크에이지(CheekAge)'를 개발했다고 메디컬 익스프레스와 뉴로사이언스뉴스닷컴이 전했다. 사람의 노화 속도는 유전적 요인, 생활 습관, 환경 등 다양한 요인에 의해 영향을 받는다. 이러한 요인들은 후생유전학적 표시로 DNA에 기록되는데, 치크에이지는 이를 분석해 생물학적 나이를 측정하고 사망 위험을 예측한다. 기존의 후생유전학 시계는 주로 혈액 세포를 이용했지만, 이번 연구에서는 뺨 안쪽 세포를 사용해 검체 채취의 편의성을 높였다. 치크에이지는 약 20만 개 부위의 메틸화 비율을 건강 및 라이프스타일에 대한 전반적인 점수와 연관시켜 생리적 노화의 추정 차이를 반영하여 개발 또는 '훈련'됐다. 연구팀은 1921년과 1936년에 태어난 1513명의 남녀를 대상으로 치크에이지 정확도를 측정했다. 팀은 통계적 프로그래밍을 시용해 영국 에든버러 대학교의 로디언 출생 코호트(LBC) 프로그램을 통해 이들 남녀의 평생을 추적해 치크에이지가 모든 원인으로 인한 사망률을 얼마나 잘 예측하는지 살펴보았다. 그 결과 치크에이지는 혈액 세포에서 측정한 메틸롬 데이터를 사용하더라도 사망 위험을 정확하게 예측하는 것으로 나타났다. 치크에이지 값이 1 표준편차 증가할 때마다 모든 원인으로 인한 사망 위험은 21% 증가했다. 이 새로운 도구는 노화를 모니터링하고 잠재적으로 연령 관련 질병을 추적하는 간단하고 효과적인 방법을 제공할 수 있다. 연구의 제1저자이자 뉴욕에 있는 톨리 헬스(Tally Health)의 전산 생물학 및 데이터 과학 책임자인 막심 쇼히레프(Maxim Shokhirev) 박사는 "우리는 또한 특정 메틸화 부위가 이러한 상관관계에 특히 중요하다는 것을 입증하여 특정 유전자 및 과정과 우리 시계가 포착한 인간 사망률 사이의 잠재적 연관성을 밝혀냈다"고 말했다. 연구팀은 치크에이지가 사망 위험과 관련된 특정 DNA 메틸화 부위를 밝혀냈으며, 이는 특정 유전자와 노화 과정 사이의 연관성을 이해하는 데 도움을 줄 수 있다고 설명했다. 특히 종양억제 유전자인 PDZRN4, 동물 모델에서 암과 심장 건강과 관련있는 ALPK2와 같은 유전자는 암, 골다공증, 염증, 대사 증후군 등 노화 관련 질병과 연관성이 있는 것으로 나타났다. 연구의 마지막 저자이자 톨리 헬스의 과학 업무 및 교육 책임자인 아디브 존슨(Adive Jonhson) 박사는 "동물 모델에서 ALPK2와 같은 유전자가 수명이나 건강에 영향을 미치는 지 확인하는 것은 흥미로울 것"이라고 말했다. 연구팀은 향후 치크에이지를 활용해 다양한 노화 관련 질병 발생률, 건강 수명 등을 예측하는 연구를 진행할 계획이다. 해당 연구 결과는 국제 학술지 '프온티어스 인 에이징(Frontiers in Aging)'에 발표됐다.
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[신소재 신기술(115)] 뺨 세포로 사망 위험 예측하는 '후생유전학 시계' 개발
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[기후의 역습(65)] 줄어들던 북극 오존 회복세 돌아서나⋯지난 3월 최고 기록 경신
- 북극의 오존 농도는 2024년 3월에 월평균 기준 역대 최고 기록을 경신했다고 나사(NASA)가 지구관측 홈페이지를 통해 발표했다. 2023~2024년 겨울 내내 상층 대기를 교란한 대규모 기상 변화로 인해 관측 위성 기록상 다른 어느 때보다 더 많은 오존이 북극의 성층권으로 이동해 장기간 머물렀다. 관측은 나사와 리즈 대학교(University of Leeds) 연구팀이 수행했으며, 그 결과는 9월 지구물리학 연구지(Geophysical Research Letters)에 게재했다. 연구팀은 "1970년대 이후 북극 오존 수준이 그리 높지 않았다는 점을 감안할 때,지난 3월의 기록적인 최고치는 미래의 북극 오존층에 대한 긍정적인 징조로 간주될 수 있다"라고 썼다. 지난해 12월에서 2024년 3월 사이에 대규모 지구 파동이 대기를 통해 위쪽으로 전파돼 북극 주변을 순환하는 성층권 제트기류를 늦추었다. 그렇게 되면 중위도의 공기가 극지방으로 모이면서 오존을 북극 성층권으로 보낸다. 연구팀을 이끈 나사 고다드 우주비행센터의 폴 뉴먼 박사는 “오존 유입 외에 염소와 같은 다른 물질에 의한 오존 고갈도 거의 없었다”며 "북반구에서 모처럼 매우 역동적이고 활동적인 겨울이었다"라고 말했다. 성층권 오존이 많으면 지구 생명체에게는 긍정적인 영향을 미친다. 성층권 오존층은 자연적인 자외선 차단제다. 태양으로부터 쏟아지는 유해한 자외선(UV)을 흡수하기 때문이다. 연구팀은 지난 4~7월 사이에 북극의 UV 지수가 6~7%, 북반구 중위도의 UV 지수가 2~6% 수준 낮았다고 산출했다. UV 방사선이 적어지면 식물 DNA 손상이 줄어들고 인간과 동물의 백내장, 피부암, 면역 체계 억제 위험이 낮아진다. 올해 3월의 상황은 성층권 오존 농도가 극히 낮은 수준으로 떨어졌던 지난 2020년 3월과는 극명한 대조를 이룬다. 위의 지도는 2020년 3월(왼쪽)과 2024년 3월(오른쪽)의 북극 오존 농도를 보여주는데, 두 사진은 엄청난 양의 오존 변화를 나타낸다. 월평균은 나사 오존 감시팀에서 계산했다. 오존 구멍이 매년 형성되는 남극 대륙과 달리 북극의 오존은 농도가 매우 가변적이며 대류권과 성층권 날씨의 연간 변화에 큰 영향을 받는다. 이미지를 보면 2023년 12월 말부터 2024년 3월 초까지의 강파 현상으로 인해 오존 농도는 크게 증가했다. 오존 수치는 3월에 정점을 찍은 후 평균 이상으로 유지되었다. 5~8월도 월평균 오존 농도의 신기록을 수립했다. 네 달 연속 높은 오존 수준을 기록했던 것이다. 뉴먼은 "이는 진정 특별한 북반구의 여름이다"라고 말했다. 연구팀은 그러나 비정상적인 성층권 날씨의 원인에 대해서는 명확한 답을 찾지 못했다. 다만 다양한 시나리오의 가정 아래 분석했다. 예를 들어 기후 변화의 영향은 정량화하기 어렵다. 기상 요인이 있을 수 있지만 명확하지는 않다. 엘니뇨와 준 2년 주기 진동과 같은 더 큰 대기 패턴도 있지만, 그 영향은 크지 않았을 것으로 보인다. 연구팀은 북극 오존 수준의 핵심 결정 요인인 성층권 날씨 외에도, ‘장기적인 추세’가 오존 농도를 기록적인 최고치로 끌어올렸을 가능성이 있다고 판단했다. 1987년 몬트리올 의정서가 채택돼 오존을 고갈시키는 염화불화탄소(CFC) 등의 생산과 사용을 단계적으로 중단한 이후 오존 수준은 천천히 회복되는 추세였다. 연구팀은 2024년 3월의 높은 오존 수준은 예상했던 범위 내에 있었다고 지적했다. 고다드 화학-기후 모델인 GEOSCCM은 2025년까지 기록적인 최고치를 기록할 가능성이 8분의 1이라고 추정했었다. 앞으로 또 다른 신기록도 기대된다. 그러나 CFC는 수십 년 동안 대기에 계속 머무르기 때문에 북극 오존은 적어도 2045년까지는 1980년 수준으로 회복되지 못할 것으로 예상된다. 역설적이지만 성층권의 온실가스 농도가 높아지면 오존 회복도 빨라진다. 이번 오존 최고 기록이 오존층 파괴 물질이 감소하고 온실가스가 증가한 결과일 가능성도 높다. 이번 최고 기록은 미래를 예측할 수 있는 충분한 전조라고 연구팀은 강조했다.
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[기후의 역습(65)] 줄어들던 북극 오존 회복세 돌아서나⋯지난 3월 최고 기록 경신
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[퓨처 Eyes(52)] 인간 게놈, '5D 메모리 크리스탈'에 담겨 수십억 년 보존
- 영국 과학자들이 인간 게놈(유전자) 전체를 '5D 메모리 크리스털'에 저장하는 데 성공했다고 CNN과 파퓰러 사이언스, 라이브사이언스 등 다수 외신이 보도했다. 이 기술은 미래에 인류 멸종 위기 극복에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 멸종 위기 동식물 종 보존에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 사우스햄튼 대학교 연구팀은 열과 화학적으로 가장 안정적인 물질 중 하나인 거의 순수한 실리카로 만든 유리인 용융 석영의 특성을 모방한 합성 소재를 개발해 5D 메모리 크리스털을 만들었다. 이 특수 크리스털은 수십억 년 동안 최대 360테라바이트[Terabyte, 컴퓨터 데이터 저장 용량을 나타내는 단위 중 하나로, 1테라바이트(TB)=1000기가바이트(GB) 또는 약 1조 바이트에 해당]의 정보를 저장할 수 있다. 연구팀이 개발한 동전 크기의 이 메모리 크리스털은 현재 독일 할슈타트에 있는 버려진 소금 광산 깊숙한 곳에 있는 '인류 기억 기록 보관소'에 보관될 예정이다. 이 팀이 개발한 크리스털은 2014년에는 '가장 내구성 있는 디지털 저장 장치'로 기네스 세계 기록에 등재되기도 했다. 섭씨 1천도·우주 방사선 등 극한의 조건 견뎌 사우스햄튼 대학 측은 지난 19일 보도자료를 통해 5D 메모리 크리스털은 섭씨 1000도의 고온, 1제곱센티미터당 10톤(아프리카 코끼리 두 마리의 무게에 해당)의 압력이라는 극한의 환경 조건에서도 견딜 수 있다고 밝혔다. 또한 우주 방사선에 장기간 노출되어도 견딜 수 있어 우주를 통한 긴 여행에도 살아남을 수 있다. 또한 이 크리스털은 영구 보존이 가능하다. 현재 138억 년(우주의 나이와 비슷한 시간) 동안 데이터 유지가 가능한 것으로 알려졌다. 현재 우리가 살고 있는 지구는 50억년 후 태양이 파괴되면 사라질 것으로 추정된다. 단순 계산으로 이 메모리 크리스털은 지구가 파괴된 후에도 데이터 유지가 가능하다. 사우스햄튼 대학교 광전자공학 피터 카잔스키 교수가 주도한 연구팀은 크리스털 결정 내에 정보를 저장하기 위해 초고속 레이저를 사용해 5차원 매트릭스 내에 쌓인 수백만개의 20나노미터(0.0000008인치, 1나노 미터는 10억분의 1미터) 폭의 노드에 데이터를 새겨 넣었다. 정보는 나노 구조의 5가지 차원(높이, 길이, 너비, 방향, 위치)으로 변환되어 저장되므로 '5D'라고 불린다. 팀은 "두 개의 광학 차원과 세 개의 공간 좌표가 포함돼 있다"고 밝혔다. 유기체 복원 가능 게놈 영구 저장 5D 메모리 크리스털은 기존 3D 광학 저장 기술에 '복굴절' 현상을 추가하여 개발됐다. 복굴절은 빛이 매질을 통과할 때 편광 방향에 따라 굴절률이 달라지는 현상이다. 이를 이용해 각각의 미세한 데이터 저장 공간에 1비트가 아닌 8비트(1바이트)의 데이터를 저장할 수 있게 됐다. 카잔스키 교수는 "5D 메모리 크리스털은 미래에 과학 기술이 허락한다면 식물과 동물 등 복잡한 유기체를 복원할 수 있는 게놈 정보의 영구 저장소를 구축할 가능성을 열어준다"고 설명했다. 팀은 DNA의 뉴클레오타이드 또는 염기를 나타내는 네 글자, 즉 아데닌(A), 시토신(C), 구아닌(G) 티민(T)을 사용해 전체 인간 게놈을 설명했다. 국립인간게놈 연구소에 따르면 전체 게놈은 약 30억 글자 길이이다. 또한 연구팀은 먼 미래에 정보를 해독할 존재를 고려하여 시각적 키를 메모리 크리스털에 포함시켰다. 팀은 먼 미래에 누가, 또는 무엇이 정보를 검색할지 고려했다. 그것은 지능(종 또는 기계)일 수도 있고, 너무 먼 미래에 발견되어 참조 프레임이 존재하지 않을 수도 있기 때문이다. 카잔스키는 "크리스탈에 새겨진 시각적 열쇠는 발견자에게 내부에 어떤 데이터가 저장되어 있고 어떻게 사용할 수 있는지에 대한 지식을 제공한다"고 말했다. 현재 과학 기술로는 단일 게놈만으로 종을 부활시키는 것은 불가능하다. 그러나 연구팀은 인간에서 진화했거나 외계에서 온 진보된 문명이 이를 달성하는 데 필요한 지식과 기술을 보유하고 있을 것으로 예상하고 있다. 이번에 사우스햄튼 대학교 연구팀이 개발한 메모리 크리스탈은 5D 메모리 크리스탈의 잠재력을 보여주는 중요한 이정표다. 현재 실험 단계에 있는 이 메모리 크리스탈은 상용화를 위해서는 추가적인 연구 개발이 필요하다. 상용화될 경우, 우리가 데이터를 저장하고 활용하는 방식을 근본적으로 바꿀 수 있을 것으로 기대된다. 한편, 외부 전문가들은 이 연구에 대해 "매우 인상적"이라면서도 미래에 데이터를 읽는 방법에 대한 의문을 제기했다. 임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London)의 토마스 헤이니스는 CNN에 "수백 년 후에도 데이터를 읽을 수 있는 장치를 만들 수 있을지, 그 장치가 여전히 작동할지 의문"이라고 지적했다. 이 기술은 2016년 세계인권선언, 대헌장, 킹 제임스 성경과 같은 중요 문서 저장에 사용된 바 있다. 지구의 멸종 위기 종, 달에 보관 지구 종말에 대비해 인류의 유산을 남기려는 과학자들의 노력은 이어지고 있다. 올해 초 과학자들은 지구의 멸종 위기 종을 달에 보관하여 보호하는 계획을 발표하기도 했다. 이는 지구에 대재앙이 발생할 경우를 대비한 것이다. 스미소니언 국립 동물원 및 보존 생물학 연구소의 메리 하게돈 연구팀은 지구상 생물종의 멸종에 대비해 달에 멸종 위기 생물 샘플 저장소를 만드는 것이 가능한가를 탐구했다. 새로운 개념의 냉동 세포 저장소는 궁극적으로 섬유질 세포로 동물 피부 샘플을 냉동 보존해 섬유아세포라고 하는 세계의 멸종 위기종의 다른 조직이나 기관을 연결하는 것이다. 달 생물 저장소는 '냉동 보존'을 통해 가능하다는 주장이다. 달의 극지방에는 20억 년 이상 햇빛이 비치지 않는 분화구 바닥과 같은 영구적으로 그늘진 지역이 있다. 이 지역의 온도는 대개 섭씨 영하 196도 이하로 유지된다. 연구팀은 달의 이러한 낮은 온도를 활용해 장기 냉동보존 저장 시설을 건설하고 샘플을 수동 냉각할 것을 제안했다. 물론 이를 실현하는 데는 앞으로도 수십 년이 걸릴 것으로 예상된다. 이처럼 과학자들은 현재에도 일어나고 있는 멸종 위기 동식물 보존을 위해 다각적인 노력을 기울이고 있다. 또한 DNA 타임 캡슐 역할을 할 것으로 보이는 5D 메모리 크리스털은 인류의 지식과 생물 다양성을 보존하며, 먼 미래 세대에게까지 그 유산을 전달할 수 있는 혁신적인 기술로 기대된다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(52)] 인간 게놈, '5D 메모리 크리스탈'에 담겨 수십억 년 보존
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[먹을까? 말까?(64)]파인애플, 매일 먹어도 괜찮을까? 과다 섭취시 나타나는 부작용
- 파인애플은 비타민C가 풍부하며, 소화를 돕는 브로멜라인 효소를 함유하고 있으며 항염 특성을 지닌 건강에 유익한 열대성 과일이다. 파인애플을 매일 섭취하면 우리 몸에 어떤 영향을 미칠까. 식품 전문 매체 이팅웰에 따르면 파인애플을 규칙적으로 섭취하면 다음과 같은 건강상의 이점을 누릴 수 있다. 단백질 소화 촉진 파인애플은 브로멜라인이라는 효소가 함유되어 있어 소화를 촉진시킨다. 뉴트리션 바이 메건(Nutrition by Megan)의 영양학 박사이자 공인 영양사인 메건 허프(Megan Huff)는 "브로멜라인은 단백질을 더 작은 펩타이드와 아미노산으로 분해해 우리 몸이 동물성 단백질을 더 쉽게 흡수할 수 있도록 한다"고 설명했다. 또한 브로멜라인은 소화 촉진 외에도 항염증 및 항암 작용도 한다. 면역체계 강화 미국 필라델피아의 영양학자인 줄리 리히트만(Julie Lichtman) 영양사는 "파인애플 한 컵에 일일 권장 섭취량의 88%에 달하는 강력한 비타민C를 함유한 면역력 강화 식품"이라고 말했다. 참고로 비타민C 일일 권장량은 성인 기준 100mg이다. 비타민C는 신체의 방어력을 약화시킬 수 있는 자유 라디칼로 인한 손상으로부터 세포를 보호하여 면역 체계를 강화하는 데 중요한 역할을 하는 필수 항산화제다. 파인애플은 비타민C 외에도 비타민 B군, 칼륨, 마그네슘 등 다양한 영양소의 공급원이기도 하다. 혈당 개선 효과 파인애플은 필수영양소인 망간이 함유되어 있어 혈당 개선에 도움을 줄 수 있다. 망간은 탄수화물과 지방 대사에 중요한 역할을 하여 혈당 수치를 안정적으로 유지하는 데 기여한다. 그러나 파인애플에는 천연 당분이 함유되어 있으므로, 특히 당뇨병이나 인슐린 민감성이 있는 사람은 혈당 안정에 도움이 되는 그릭 요거트나 연어와 같은 단백질 또는 건강한 지방과 함께 섭취하는 것이 좋다. 염증 감소 효과 파인애플에는 플라보노이드, 비타민C, 브로멜라인, 베타카로틴과 같은 항산화물질이 풍부해 우리 몸의 염증을 감소시키는 효과가 있다. 이러한 항산화물질은 산화 스트레스와 염증을 유발할 수 있는 자유 라디칼을 중화하여 심장병이나 암과 같은 만성 질환의 발병 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 자유 라디칼은 짝은 이루지 않은 전자를 가진 원자 또는 분자로 매우 불안정하여 다른 분자로부터 전자를 빼앗거나 다른 분자와 결합하려는 성질이 강하다. 그 과정에서 세포막, 단백질, DNA 등을 공격해 세포나 조직을 손상시킬 수 있다. 그러나 자유 라디칼은 인체에 해로운 영향을 미칠 수도 있지만, 면역 체계에서 세균이나 바이러스를 제거하는 데 중요한 역할을 한다. 또한 적적한 수준의 자유 라디칼은 세포 신호 전달과 같은 생리적인 기능에도 관여하고 있어 단순히 '우리 몸에 좋다' 혹은 '나쁘다'라고 정의하기는 어렵다. 파인애플의 영양 파인애플은 다양한 필수 영양소를 제공하는 저칼로리 과일이다. 한끼에 해당하는 반컵 분량에는 41칼로리와 11g의 탄수화물이 들어 있다. 또한 비타민C 40mg, 식이섬유 1mg, 나트륨 1mg, 총 당 8g, 칼륨 90mg, 망간 1mg 등이 함유되어 있다. 파인애플은 비타민C가 특히 풍부해 반컵에 일일 권장 섭취량의 거의 절반을 제공하므로 면역 기능과 피부 건강에 도움이 될 수 있다. 파인애플 섭취시 주의 사항 파인애플은 영양가 있는 과일이지만 모든 사람에게 적합한 것은 아니다. 일부 사람들은 파인애플에 알레르기 반응을 보일 수 있다. 알레르기 반응 중에는 입과 목의 가려움, 붓기 같은 가벼은 증상에서 심각한 증상까지 다양하다. 게다가 파인애플의 높은 산도는 민감한 위를 자극하거나 산성 역류 및 위식도 역류성 질환(GERD)을 악화시킬 수도 있다. 또한 파인애플에 들어 있는 효소인 브로멜라인은 혈액 응고 방지제 등 특정 약물과 상호 작용해 출혈 위험을 높일 수 있다. 따라서 민감한 위나 특정 질환이 있는 사람은 파인애플을 적당히 섭취하는 것이 좋다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(64)]파인애플, 매일 먹어도 괜찮을까? 과다 섭취시 나타나는 부작용
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[먹을까? 말까?(63)] 통풍 예방, 육류·알코올 섭취 줄여야
- 과거 왕족이나 귀족들이 과식과 과음으로 겪었던 '왕의 병' 통풍이 현대 사회에서 증가하고 있다. 특히 퓨린 함량이 높은 소고기나 돼지고기 등 육류 섭취와 알코올이 통풍 발병을 높인다. 최근 연구에 따르면 1990년부터 2019년까지 통풍의 발생률과 유병률이 모두 증가했으며, 특 미국과 캐나다, 호주에서 그 증가세가 뚜렸했다고 야후 라이프가 전했다. 비만, 인슐린 저항성, 대사 증후군, 고혈압, 신장 질환 등이 증가 원인으로 지목된다. 통풍의 원인과 증상 통풍은 체내 요산 축적으로 인해 발생하는 관절염의 일종으로 극심한 통증을 동반한다. 바람만 스쳐도 아프다고 해서 '통풍(痛風·Gout)'이라는 이름이 붙었다. 서울아산병원은 '통풍은 요산이라는 물질이 몸밖으로 빠져나가지 못하고 몸안에 과도하게 축적되어 발생하는 질환"으로 정의했다. 요산은 세포가 DNA와 RNA를 형성하는 데 사용하는 화학 물질인 퓨린이 분해될 때 생성되는데, 육류나 육류로 만든 제품에는 퓨린이 많이 함유되어 있다. 다시 말하면 퓨린은 음식을 통해 섭취되어 몸 안에서 요산이라는 찌꺼기로 대사되고, 다시 소변으로 빠져나간다. 이 요산이 몸 밖으로 빠져나가지 목하고 몸 안에 쌓이면 통풍이 생긴다. 요산은 바늘처럼 날카로우며, 관절 주변에 결정을 형성하여 심한 통증, 부기, 발적(피부나 점막이 빨갛게 변하는 현상)을 유발한다. 통풍은 가장 흔하게 엄지 발가락이나 무릎에 발생하지만, 어떤 관절에서도 나타날 수 있다. 통풍 위험 요인 통풍은 누구에게나 발생할 수 있지만, 40~60세 사이의 중년 및 노년 남성에게 흔히 나타난다. 남성은 여성보다 통풍에 걸릴 가능성이 3~10배 더 높다. 그러나 최근 20년 동안 여성 통풍 환자도 두 배 이상 증가했다. 여성의 경우 엄지발가락 보다는 무릎, 손목, 손가락 끝, 발가락 등 여러 관절에 걸쳐 서서히 증상이 나타나는 경향이 있다. 폐경후 여성의 경우 에스트로겐 호르몬 감소로 인해 요산 수치가 증가해 통풍 위험이 높아진다. 또한 아시아인은 백인보다 통풍 발생률이 두 배나 높으며, 가족력도 영향을 미친다. 통풍 치료 및 예방 통풍은 관절 검사와 혈액 검사를 통해 진단할 수 있다. 치료에는 통풍과 염증을 완화하는 약물과 요산 수치를 낮추는 약물이 사용된다. 통풍을 예방하고 재발을 방지하기 위해서는 생활 습관 개선이 중요하다. 퓨린 함량이 높은 붉은 육류, 곱창 등 고기의 내장, 술, 조개류와 고과당 옥수수 시럽 등의 섭취를 제한하고, 바나나, 커피, 유제품, 달걀 등 요산 수치를 낮추는 데 도움이 되는 식품을 적당히 섭취하는 것이 좋다. 또한 물을 충분히 마시는 것과 규칙적인 운동, 건강한 체중 유지도 통풍 예방에 도움이 된다. 특히 고혈압 환자에게는 혈압과 요산 수치를 낮추는 대시(DASH) 식단이 권장된다. DASH 식단은 '고혈압을 멈추기 위한 식이요법(Dietary Approaches to Stop Hypertension)'의 약자로, 고혈압을 예방하고 관리하기 위해 개발됐다. DASH 식단의 핵심은 혈압을 높이는 주요 요인인 나트륨 섭취를 줄이고 건강한 지방인 불포화지방 섭취를 늘린다. 또한 혈압 조절에 도움이 되는 칼슘, 칼륨, 마그네슘이 풍부한 식품과 통곡물 과일, 채소 등 섬유질이 풍부한 식품을 충분히 섭취하는 것 등이 포함된다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(63)] 통풍 예방, 육류·알코올 섭취 줄여야
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[신소재 신기술(103)] AI 분석 통해 '자폐증 코드 해독' 획기적인 진전
- 인공지능(AI) 분석을 통해 자폐증을 진단하는 방법이 개발돼 주목된다. 이 방법을 통해 자폐증 환자 가족들은 장기간의 불확실성을 겪지 않고 조기 치료가 가능해질 것이라고 영국 데일리메일이 전했다. 새로운 AI 분석은 뇌의 생물학적 활동을 통해 자폐증의 유전적 마커를 89~95%의 정확도로 식별할 수 있다고 한다. 새로운 자폐증 진단 방법은 자기공명영상(MRI)을 통한 표준 뇌 매핑으로 시작, AI 도구를 통해 스캔을 다시 분석함으로써 자폐증을 나타낼 수 있는 뇌 내 단백질, 영양소 및 기타 과정의 움직임을 감지한다. 자폐증은 전통적으로 언어 구사 등 사람의 일상 행동 과정을 진행한 의료진에 의해 진단된다. 그리고 자폐증은 강력한 유전적 기반을 가지고 있다. 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 현재 자폐증은 36명의 아동 중 1명 꼴로 나타나고 있다. 이는 미국에서만 매년 9만 명 이상의 아동이 자폐증을 앓고 있음을 의미한다. 그러나 자폐증은 발견하기 어렵기로 악명이 높으며, 자폐증을 앓고 있는 대다수의 어린이는 5세가 될 때까지 진단을 받지 못하고 명확한 행동 징후를 보인다. 설상가상으로 식별 과정에는 일반적으로 수년간의 불확실성, 수십 번의 병원 방문, 언어 검사, 관찰 인터뷰 등을 포함한 다양한 검사가 수반되어 어린이와 가족에게 스트레스가 될 수 있다. 연구진은 이 새로운 진단 기법을 통해 의사들이 자폐증을 유발하는 보다 구체적인 유전자를 찾아낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 자폐증이 뇌의 성장과 작동 방식을 변화시키는 실제 생물학적 경로를 밝혀내는 것이다. 연구진은 이 방법이 "자폐증 코드를 해독한다"고 밝혔다. 그러나 이 방법이 언제쯤 상업적으로 사용될지에 대해서는 언급하지 않았다. 세인트루이스의 워싱턴 대학 방사선과 신지니 쿤두 박사는 대학원생 연구원 시절, 이 새로운 기계 학습 AI 도구와 수학적 뇌 모델링 기술을 개발했다. 뇌에서 생물학적 물질이 수송되는 방식을 따서 '수송 기반 형태 측정법'이라고 명명된 이 기술은 유전 코드의 핵심 부분과 연결된 패턴을 식별하는 데 중점을 두고 있다. '복제 수 변이(CNV)'라고 불리는 유전자 코드의 염기서열은 삭제되거나 복제된 DNA 세그먼트를 보여준다. 이러한 변화는 과거 연구에서 자폐증과 관련이 있는 것으로 나타났다. 그러나 뇌 형태와의 연관성, 즉 회백질이나 백질과 같은 다양한 유형의 뇌 조직이 뇌에서 어떻게 배열되는지는 잘 알려져 있지 않다. CNV가 뇌 조직 형태와 어떻게 관련이 있는지 알아내는 것은 자폐증의 생물학적 기초를 이해하는 데 중요한 첫 단계가 된다. 쿤두 교수와 UC 샌프란시스코 연구진은 이 같은 연구 결과를 '사이언스 어드밴시스' 저널에 발표했다. 연구에는 자폐증과 관련된 유전적 변이가 알려진 피험자 집단인 비영리 시몬스 그룹의 참여자들이 핵심 데이터를 제공했다. 연구진은 결과를 흐리게 할 수 있는 변수를 줄이기 위해 시몬스 그룹과의 유사성(예: 동일 연령, 성별, 비언어적 IQ)을 기반으로 다른 의료 또는 임상 환경에서 '대조군' 환자'를 모집했다. MRI 스캔 등 의료 데이터를 처리하는 대부분의 기존 머신러닝 방법은 해당 데이터에 숨겨진 많은 생물학적 과정에 대한 수학적 모델을 통합하지 않는다. 과거의 AI 모델은 대신 다양한 환자의 건강 데이터에서 비정상 또는 통계적 이상을 식별하기 위한 패턴만 찾았다. 그러나 이번에 개발한 '수송 기반 형태 계측법'은 연구진이 CNV 및 자폐증과 관련된 결실 또는 중복을 넘어 뇌 구조 내의 훨씬 더 뚜렷한 생물학적 변이를 구별할 수 있다. 연구진은 모든 의료 데이터의 90%가 유사한 영상에서 나온다는 점을 감안할 때, 이 방법이 새로운 유용한 자폐증 정보를 도출하는 데 도움이 될 것으로 기대했다.
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(103)] AI 분석 통해 '자폐증 코드 해독' 획기적인 진전
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생체모방 로봇 물고기 '이브', DNA 수집으로 해양 연구 새 지평
- 스위스 취리히 연방 공과대학(ETH Zurich)의 공학과 학생들이 세계 해양 연구 방식을 바꿀 수 있는 최첨단 로봇 시제품을 개발해 주목된다고 CNN 등 외신이 밝혔다. 로봇 물고기 형태의 자율주행 수중탐사기(AUV: Autonomous Underwater Vehicle)를 개발한 것. 개발된 로봇 물고기 '이브(Eve)'는 몸체 내부에 펌프를 장착해 동력을 생성하고 이를 실리콘 꼬리로 전달, 꼬리를 좌우로 흔들며 이동한다. 취리히 호수에서의 실험 결과 이브는 차가운 물 속을 부드럽게 미끄러지듯 이동했다. 학생들이 이끄는 개발 그룹은 지난 2년 동안 로봇 물고기 개발에 주력했으며, 이브는 그 가운데 가장 최신 로봇이다. 개발팀의 데니스 바우만은 CNN에 "이브를 물고기처럼 보이게 한 것이 이번 개발의 특장점"이라며, "생체를 모방한 설계로 이브는 다른 물고기나 해양 생물이 놀라지 않도록 하면서 그들의 생태계 속에 들어갈 수 있다"고 설명했다. 물고기로 위장하는 방식 외에도 이브의 유용성은 많다. 이브에는 수중을 촬영하는 카메라는 물론 장애물을 피할 수 있는 소나(레이더를 이용한 수중 음파 탐지기)가 장착돼 있다. 이브에는 또 해저를 유영하면서 eDNA 환경에서 해저 생물체의 DNA를 수집하는 필터도 장착돼 있다. eDNA는 물, 토양, 대기 등 다양한 환경에서 생물의 유전자를 채취하거나 채취한 유전자를 분석하는 기술을 말한다. 채집된 eDNA 입자는 실험실로 보내져 수역에 어떤 생물 종이 살고 있는지 확인하는 작업을 진행하게 된다. 자연에 생존하는 모든 동물은 DNA를 배출하고, 그 DNA는 주변에 떠다니기 때문에 이를 채취해 분석할 수 있다. 개발팀은 이브가 해양학자들에게 바다 전반에 대한 자세한 모습을 제공할 수 있을 것으로 기대했다. 바다는 지구의 70% 이상을 덮고 있음에도 불구하고 해저의 대부분의 영역은 여전히 수수께끼로 남아 있다. 이브를 비롯한 AUV 장치는 바다를 탐험하고 수중 생태계 탐사에 많이 사용된다. 예를 들어 캘리포니아에 설립된 스타트업 아쿠아AI(Aquaai)는 수로의 산소, 염도, pH 수치와 같은 정보를 수집할 수 있는 클라운피시(자리돔과의 흰동가리)와 유사하게 생긴 드론을 개발했다. 이 장치는 지난해 8300m라는 역대 가장 깊은 곳에서 물고기를 포착해 촬영했다. 한편 생물다양성을 관측하는 데 eDNA를 사용하는 것이 증가하고 있지만, 샘플 채취는 아직 초보 수준이다. 대부분은 여전히 컵에 물을 떠서 샘플을 수집하고 있다. 이브와 같은 진보된 도구는 해양 생물 서식지가 기후 변화, 과도한 어획 및 기타 인간 활동으로 인해 전례 없는 위협에 직면해 있는 요즘, 해양을 더 잘 보호하는 데 필수적일 수 있다. 바우만은 "생물학자를 위한 신뢰할 수 있는 도구를 만들고 싶다"면서 "첨단 기기를 이용한 해양 탐사호가 멸종 위기에 처한 어종을 보호할 수 있을 것"이라고 지적했다.
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- IT/바이오
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생체모방 로봇 물고기 '이브', DNA 수집으로 해양 연구 새 지평
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[먹을까? 말까?(48)] 대마초 사용, 두경부암 발병 증가?⋯인과관계 규명 위한 연구
- 대마초를 자주 피우면 두경부암 발병 위험이 증가한다는 연구 결과가 나왔다. 미국 서던캘리포니아 대학교(USC) 케크(Keck) 의대와 USC 카루소 이비인후과-두경부외과 산하 USC 두경부 센터의 연구에 따르면, 대마초가 두경부암 발병을 높인다는 가능성이 제기됐다고 CNN과 메디컬 익스프레스 등 다수 외신이 전했다. USC 두경부 센터의 연구에 따르면, 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 불법 물질인 대마초가 두경부암 발생 증가와 연관될 수 있다는 가능성이 제기됐다. 8일(현지시간) JAMA 이비인후과학-두경부외과학(JAMA Otolaryngology—Head & Neck Surgery)에 발표된 대규모 다기관 연구 결과, 대마초 사용 장애를 가진 성인은 대마초를 사용하지 않는 사람들보다 두경부암 발생 위험이 3.5배에서 5배까지 높은 것으로 나타났다. 미국 질병통제예방센터에 따르면 '대마초 사용 장애'는 대마초 갈망, 대마초 효과에 내성화, 의도한 것보다 많이 사용, 생활에 문제를 일으키는데도 마리화나 사용, 고위험 상황에서 사용, 금단 증상 및 끊지 못하는 증상 중 두 가지 이상이 있는 경우 진단한다. 이 연구는 400만개의 전자 건강 기록 데이터베이스를 분석해 두경부암 환자 중 11만6000건 이상이 대마초 사용 장애와 연관됐음을 발견했다. 연구의 책임 저자인 USC 두경부 센터의 두경부 외과 의사 니엘스 코코트(Niels Kokot) 박사는 "이번 연구는 두경부암과 대마초 사용의 연관성을 밝힌 최초의 연구 중 하나이며, 현재까지 알려진 가장 큰 규모의 연구다. 사람들이 어떤 행동이 암 위험을 증가시키는지 알게 되면 두경부암을 예방할 수 있기 때문에 이러한 위험 요인을 파악하는 것이 중요하다"고 말했다. 코코트 박사는 USC 케크 의과대학의 이비인후과-두경부 외과 교수이기도 하다. 세계에서 여섯 번째로 흔한 암인 두경부암은 구강, 인두, 후두, 구인두(혀, 편도선, 목 뒤쪽 벽) 및 인접한 침샘의 암을 포함한다. 미국에서 두경부암은 전체 암의 4%를 차지한다. 미국 국립암연구재단에 따르면 2024년에는 7만1000건의 이상이 신규 발병하고, 1만6000건 이상의 사망이 예상된다고 CNN은 전했다. 미국 국립암연구소에 따르면 구강암 또는 인후암 진단을 받은 사람의 약 69%가 진단 후 5년 이상 생존한다. 그러나 암이 대사되면 그 비율은 14%로 떨어진다. 후두암 진단을 받은 사람의 약 61%는 5년 후에도 생존하지만, 암이 전이되면 그 비율은 16%로 떨어진다. 케크 의과대학의 MD/MPH 후보자이자 연구의 주 저자인 틸러 갈라거(Tyler Gallagher)를 포함한 연구진은 대마초 사용 장애를 가진 사람들이 모든 유형의 두경부암 발생률이 더 높다는 것을 발견했다. 또한, 대마초 사용 장애 환자의 두경부암 유병률은 연령, 성별, 인종 등 다른 요인과 무관하며, 두경부암과 관련이 있는 것으로 알려진 알코올 및 담배 사용도 이번 연구 결과에 영향을 미치지 않았다. 코코트 박사와 그의 동료 연구원들은 대마초가 두경부암 위험을 높이는 주된 이유는 연기의 해로운 영향 때문이라고 추정했다. 대마초는 주로 흡입을 통해 소비(이번 연구에서는 소비 방법을 구분하지 않았지만)된다. 연구에 따르면 담배 연기에는 DNA 손상 및 염증을 유발하는 수많은 화학 물질이 포함되어 있으며, 이러한 염증이 방치될 경우 암으로 이어질 수 있다. 연구진은 대마초 연기도 유사한 해를 끼칠 수 있다고 추측했다. 실제로 코코트 박사는 대마초 연기가 담배 연기보다 더 해로울 수 있다는 몇 가지 증거가 있다고 주장했다. 그는 "대마초 흡연은 일반적으로 필터 없이 이루어지며 담배보다 더 깊이 흡입하는 경향이 있다. 또한, 대마초는 담배보다 더 높은 온도에서 연소되어 암을 유발하는 염증 위험을 증가시킨다"라고 말했다. 코코트 박사는 대마초와 두경부암 사이의 연관성을 조사하는 추가 연구가 필요하다고 강조했다. 이번 연구가 사람들이 더 많은 정보를 바탕으로 선택하고 두경부암과 대마초 사용 사이의 연관성에 대한 인식을 높이는 데 도움이 되기를 기대한다. 연구진은 9000만 명 이상의 개인을 대상으로 하는 64개 의료 기관의 건강 연구 네트워크를 통해 20년간의 데이터를 수집하고, 대마초 사용 1년에서 5년 사이의 암 발생 사례를 추적해 이번 연구 결과를 도출했다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(48)] 대마초 사용, 두경부암 발병 증가?⋯인과관계 규명 위한 연구
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[먹을까? 말까?(44)] 마그네슘 과다 섭취, 득보다 실? 주의해야 할 부작용
- 마그네슘은 우리 몸에 필수적인 미네랄로, 단백질 합성, 혈당 조절, 협압 조절 등 다양한 생화학 기능에 관여한다. 또한 에너지 생성, DNA 및 RNA 합성, 뼈 성장, 근육 및 심장 기능에 필요한 칼슘과 칼륨 운반에도 중요한 기능을 한다. 즉 우리 몸은 다양한 방식으로 마그네슘에 의존하고 있다. 그러나 일부 사람들은 식단에서 충분한 마그네슙을 섭취하지 못할 수도 있다. 이 경우 의사들은 특히 변비, 수면 문제, 근육 경련 등 특정 문제를 해결하기 위해 마그네슘 보충제를 권장하기도 한다. 하지만 보충제가 유용하다고 해서 마그네슘을 과도하게 섭취해도 괜찮을까? 최근 연구 결과와 전문가들의 의견을 종합해 보면, 과도한 마그네슘 섭취는 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 안전한 마그네슘 섭취량은? 미국 의학 연구소 식품영양위원회에 따르면 성인의 마그네슘 하루 권장 섭취량(RDA)은 19세~30세의 경우 남성 400mg, 여성 310mg, 31세 이상의 경우 남성 420mg, 여성 320mg이다. 마그네슘은 아몬드, 시금치, 강낭콩, 두부 등 다양한 식품에 자연적으로 함유되어 있다. 만약 식단으로 충분히 섭취하지 못하는 경우, 의사와 상담하여 적절한 용량의 보충제를 복용할 수 있다. 하지만 보충제 종류와 브랜드에 따라 권장 복용량이 다를 수 있으므로, 라벨 지침을 따르고 의사와 상담하는 것이 중요하다. 또한, 가능하면 음식과 함께 보충제를 섭취하는 것이 좋다. 마그네슘 과다 섭취란? 마그네슘 과다 섭취, 즉 고마그네슘혈증은 매우 드물다. 미국 의학 연구소 식품영양위원회는 보충제 형태의 마그네슘에 대한 상한 섭취량을 350mg으로 설정했는데, 이는 건강에 악영향을 미칠 가능성이 없는 최대 섭취량이다. 음식을 통한 과다 섭취는 해롭지 않지만, 산화마그네슘, 구연산마그네슘, 염화마그네슘 등 보충제 형태로 과다 섭취하면 설사, 메스꺼움, 경련 등의 문제가 발생할 수 있다. 마그네슘 과다 섭취 위험군은? 고마그네슘혈증(마그네슘 중독 증상)은 드물지만, 특히 만성 질환이 있는 경우 주의해야 한다. 예를 들어 신장 기능 저하 또는 신부전증 환자는 마그네슘 과다 섭취 증상을 경험할 위험이 더 높다. 또한, 일부 제산제나 완하제에 함유된 5000mg과 같은 매우 높은 용량의 마그네슘을 복용하는 경우 마그네슘 독성 사례와 관련이 있다. 이러한 약물을 복용할 때는 라벨 지침을 반드시 따라야 한다. 마그네슘 보충제 복용 후 위에서 언급한 마그네슘 독성 증상이 나타나면 의료진에게 문의해야 한다. 특히 신장 질환이 있는 경우에는 더욱 중요하다. 마그네슘 과다 섭취 예방 및 치료 마그네슘 과다 섭취를 예방하기 위해서는 마그네슘이 풍부한 식품 섭취에 집중하는 것이 좋다. 하지만 의료 전문가의 권고에 따라 보충제를 구매해야 하는 경우, 순도와 효과가 검증된 고품질 보충제를 선택하고, 구연산마그네슘과 같이 생체 이용률이 높은 형태를 선택하는 것이 좋다. 또한, 의료 전문가의 특별한 권고가 없는 한 하루 350mg 이상 복용하지 않도록 주의해야 한다.
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[먹을까? 말까?(44)] 마그네슘 과다 섭취, 득보다 실? 주의해야 할 부작용
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[먹을까? 말까?(43)] 비건 식단, 단 2개월만에 생물학적 노화 늦춰
- 식물성 식단을 단 두달 동안만 섭취해도 건강의 주요 지표 중 하나인 생물학적 나이에 유의미한 영향을 미친다는 연구 결과가 나왔다. 스탠포드 트윈 연구소는 8주 간의 채식 위주의 식단이 노환 관련 생체 지표에 긍정적인 변화를 가져올 수 있는 것으로 나타났다고 뉴욕포스트와 뉴아틀라스 등 다수 외신이 전했다. 이 연구 결과는 지난 28일(현지시간) 'BMC 메디슨' 저널에 발표됐다. 이 최신 연구에서 과학자들은 단기 비건 식단이 잡식성 라이프스타일과 비교했을 때 신체의 생물학적 노화 징후를 어떻게 바꿀 수 있는지 측정했다. 연구팀은 평균 연령 40세의 일란성 쌍둥이 21쌍을 모집해 한쌍에게는 8주간의 건강한 비건 식단을, 다른 한 쌍에게는 같은 기간 동안 건강한 잡식성 식당을 제공했다. 연구의 핵심 지표는 DNA 메탈화 변화였다. DNA 메탈화는 메탈기라고 하는 작은 분자가 DNA나 단백질에 추가돼 유전자 발현을 억제하거나 촉발하는 과정이다. DNA 메탈화는 노화 과정과도 깊은 관련이 있으며, 나일가 들수록 증가한다. 연구팀은 두 그룹으로 나뉜 쌍둥이가 모두 비슷한 기준 점수로 임상 실험을 시작했지만. 비건 채식을 한 쌍둥이 그룹은 8주째에 생물학적 나이를 나타내는 지표에 상당한 변화가 있다는 것을 발견했다. 이 연구는 지난해 11월 동일한 시험 기간 동안 참가자들의 HDL-C, 포도당, 인슐린, TMAO, 비타민 B12 및 체중 마커를 평가한 이전 연구를 기반으로 했다. 연구진은 "건강한 일란성 쌍둥이의 후생유전학적 연령 시계를 사용해 유의미한 변화를 관찰한 결과, 잡식성 식단에 비해 칼로리 제한 비건 식단이 단기적으로 노화에 유리한 이점이 있음을 시사한다"면서 "이러한 연구 결과는 풍부한 항산화 성분과 항염증 특성으로 알려진 식물성 식단의 잠재적인 노화 방지 효과를 강조하는 이전 연구와 일치한다"고 설명했다. 연구팀은 식단과 후생유전학의 상호작용을 평가하기 위해 심장, 폐, 신장, 간, 뇌, 면역, 혈액, 근골격계, 호르몬, 신진대사 등 11개 장기 시스템의 개별 연령을 평가했다. 비건 그룹에서는 염증, 심장, 호르몬, 간, 신진대사 등 5개 기관의 노화가 현저히 감소한 반면, 잡식성 식단을 섭취한 그룹의 경우 후생유전학적 시계가 움직이지 않은 것으로 나타났다. 연구진은 채식 위주의 식단이 항산화 성분과 항염증 특성으로 인해 노화 방지 효과를 나타낼 수 있다고 분석했다. 그러나 이번 연구에는 몇 가지 한계점도 존재한다. 잡식성 식단을 따른 참가자들은 매일 일정량의 육류(170~225g), 계란1개, 유제품 1.5인분을 섭취해야 했다. 첫 4주 동안 모든 참가자는 특별히 준비된 식사를 섭취했고, 연구 후반부에는 자유롭게 먹었다. 비건 그룹은 첫 4주 동안 200칼로리를 더 적게 섭취했다. 실험이 끝날 무렵 비건 그룹은 잡식성 그룹보다 약 2kg 감량했다. 따라서 추가 연구를 통해 식단 변화와 체중 감소중 어떤 요인이 더 큰 영향을 미쳤는지 밝혀낼 필요가 있다. 또한 영국영양사협회(BDA)는 이번 연구 결과가 채식 식단이 잡식성 식단보다 건강하다는 것을 의미하지는 않는다고 강조했다. BDA의 대변인인 듀안 멜러 박사는 "전반적으로 DNA 메탈화를 변화사키는 측변에서의 이점은 이론적이며, 장수와 직접적인 연관이 없으며, 식단으로 인한 변화는 비건 그룹이 더 많은 식물을 섭취하기 때문일수 있으며 비건 식단이 혼합 식단보다 건강하는 것은 아니다"라고 말했다. 멜러 박사는 "모든 식단의 핵심은 채소, 과일, 연과류, 씨앗, 콩, 완두콩, 렌틸콩 등 다양한 식품과 통곡물로 구성되어야 하며, 채식을 선택하는 경우에는 요오드, 철분, 칼슘, 비타민B12, 비타민D와 같은 대체 영양소와 오메가 3 지방산 공급원을 식단에 포함시켜야 한다"고 덧붙였다.
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[먹을까? 말까?(43)] 비건 식단, 단 2개월만에 생물학적 노화 늦춰
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[먹을까? 말까?(41)] 탈모 치료의 열쇠, 설탕 성분에서 찾았다!
- 천연 설탕에서 탈모 치료제 성분이 발견돼 탈모인들에게 희소식을 전해주고 있다. 탈모는 다양한 원인에 의해 발생할 수 있다. 가장 흔한 탈모 유형인 남성형 탈모는 유전적인 요인과 남성호르몬(안드로겐)이 주요 원인으로 작용한다. 이 질환은 전 세계 남성의 최대 50%에 영향을 미친다. 남성형 탈모는 테스토스테론이 5알파-훤원효소(5α-reductase)라는 효소에 의해 DHT(디하이드로테스토스테론)로 변환되는데, 이 DHT가 모낭을 위축시키고 모발 성장 주기를 단축시켜 탈모를 유발한다. 영국과 파키스탄 과학자들이 남성형 탈모 치료에 새로운 가능성을 제시하는 연구 결과를 발표했다. 2-데옥시-D-리보스(2dDR)라는 천연 당 성분이 모발 성장을 촉진할 수 있다는 것이다. 셰필드 대학교와 파키스탄 COMSATS 대학교 연구팀은 2dDR이 새로운 혈관 생성을 촉진해 모낭에 영양분을 공급하고 새로운 모발 생성을 돕는다는 사실을 발견했다고 인터레스팅엔지니어링이 전했다. 셰필드 대학의 명예 조직공학 교수인 쉴라 맥닐은 "남성형 탈모는 전 세계적으로 흔한 질환이지만, 현재 FDA 승인을 받은 치료제는 두 가지 뿐"이라며 "이번 연구는 탈모 치료의 해답이 자연 발생 당 성분인 데옥시 리소브 당을 사용해 모낭으로의 혈액 공급을 늘리는 것처럼 간단할 수 있음을 시사한다"고 말했다. 리보스와 데옥시 리보스는 모두 생명체에서 발견되는 단당류로 분류된다. 이들은 핵산의 필수 구성 요소로, 리보스는 RNA에서, 데옥시 리보스는 DNA에서 발견된다. 연구팀은 8년 동안의 상처 치유 연구 과정에서 2dDR이 혈관 성장을 촉진하고 뜻밖에도 모발 성장에도 영향을 미치는 것을 발견했다. 이를 확인하기 위해 테스토스테론에 의한 탈모를 유도한 쥐 모델을 개발해 실험한 결과, 2dDR이 혈류 증가를 통해 모발 재성장을 촉진하는 것을 확인했다. 설탕 분자는 혈관 내피 성장 인자(VEGF)의 합성을 증가시켜 새로운 모발 성장을 촉진시키는 것으로 추정된다. 연구 결과에 따르면 데옥시 리보스 설탕은 모발 성장을 촉진시키는 데 있어서 미녹시딜과 동일한 효능을 보였으며, 유망한 치료 옵션으로 제시됐다. 로게인 및 테녹시딜로 판매되는 미녹시딜은 FDA에서 승인한 단 두가지 탈모치료제 중 하나다. 뉴아틀라스에 따르면 이 약은 자극과 빛에 대한 민감성 같은 부작용을 유발하는 것으로 알려져 있다. 또한 40대 이상의 헤어라인이 후퇴한 사람에게는 효과가 떨어진다. 그리고 혈압 약을 복용중인 사람에게는 권장되지 않는다. 한편, 이번 연구 결과는 남성형 탈모 치료에 대한 새로운 가능성을 제시하지만, 아직 초기 단계이며 추가 연구가 필요하다. 맥닐 교수는 "이번 연구는 남성의 자존감에 영향을 미칠 수 있는 탈모 치료에 대한 새로운 접근법을 제시할 수 있다"며 "향후 추가 연구를 통해 이 저렴하고 비침습적인 치료법을 환자에게 제공할 수 있기를 기대한다"고 말했다. 이번 연구 결과는 "프론티어스 인 파마콜로지(Frontiers in Pharmacology)' 저널에 게재됐다.
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[먹을까? 말까?(41)] 탈모 치료의 열쇠, 설탕 성분에서 찾았다!
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[먹을까? 말까?(39)] 브라질너트, 꾸준히 섭취하면 우리 몸에 어떤 변화가?
- 브라질너트를 매일 섭취하면 우리 몸에 어떤 변화가 일어날까. 견과류는 섬유질, 건강한 지방(블포화 지방), 단백질을 모두 함유하고 있어 건강한 간식으로 인기가 높다. 그중에서도 브라질너트는 비타민과 풍부한 미네랄을 함유하고 있어 최근 SNS에서 화제가 되고 있다. 브라질너트는 알이 크고 크고 영양이 풍부할 뿐만 아니라 셀레늄이 많이 함유되어 있다. 이는 주로 아마존 강의 토양이 비옥하기 때문이다. 헬스에 따르면 아마존 강의 토양 셀레늄 함량은 브라질너트에 셀레늄 수치를 높여 건강을 개선하는 이점을 제공한다. 브라질너트는 장 건강부터 인지 기능 향상 등 뇌 건강까지 다양한 효능을 제공한다. 브라질너트의 영양 성분과 건강 효능, 섭취시 주의 사항은 다음과 같다. 셀레늄 함량 높아 브라질너트 단 한 알에는 셀레늄 하루 권장량의 175%가 들어 있다. 브라질너트 1알에는 96㎍(마이크로그램)이 들어 있다. 미국 성인의 셀레늄 1일 섭취량은 55㎍이다. 이는 브라질너트를 매일 단 한알만 먹어도 1일 필요한 셀레늄을 충분히 섭취할 수 있다는 뜻이다. 셀레늄은 면역체계와 갑상선 건강에 중요한 항산화제이며, 특히 T4 갑상선 호르몬을 T3 갑상선 호르몬으로 전환하는 데 중요하다. 셀레늄은 강력한 항산화력으로 세포막의 손상을 일으키는 과산화수소와 같은 활성 산소를 제거해 신체 조직의 노화를 방지하거나 그 속도를 지연시키는 효과가 있다. 또한 셀레늄은 생식 기능, DNA 합성, 갑상선 기능 등에 즁요한 역할을 한다. 셀레늄이 결핍되면 활성산소의 피해를 입어 신체 내장 기능이 저하된다. 그러나 셀레늄은 필수 미량 영양소이므로 고용량을 섭취하면 독성을 나타낼수도 있다. 과다 섭취를 피하기 위해 브라질너트는 하루 최대 3알 이내로 섭취량을 제한하는 것이 좋다. 면역력 강화 브라질너트에는 비타민E와 엘라그산이 풍부하다. 비타민E는 세포를 보호하고 시력, 심장, 피부 건강에 도움을 주는 항산화제다. 이팅웰에 따르면 엘라그산은 뇌 세포를 건강하게 유지하고 알츠하이머병과 같은 신경퇴행성 질환의 위험을 낮추는 데 도움이 된다. 또한 브라질너트는 아연의 좋은 공급원이다. 이연은 면역 체계 기능에 필수적인 미네랄로, 염증을 억제하고 상처 치유를 돕는 역할을 한다. 또한 브라질너트는 건강한 지방의 훌륭한 공급원으로, 지방 함량의 3분의 1 이상이 다중불포화지방산에서 나온다. 이는 흔히 '나쁜 콜레스테롤'로 불리는 LDL 콜레스테롤 수치를 낮춰 심장 질환 및 뇌종중 위험을 감소시킨다. 2022년에 발표된 연구에 따르면 6개월동안 브라질너트를 매일 1알씩 먹은 노인의 인지 기능이 향상됐다. 섭취시 주의사항 셀레늄을 과다 섭취하면 셀레노시스(selenosis)로 알려진 셀레늄 중독 현상이 나타날 수도 있다. 셀레늄 중독은 드물지만 과다 섭취시 손톱과 머리카락이 약해지고 피부 발진, 메스커움, 설사, 피로 등의 부작용이 나타날 수 있다. 심각한 경우 호흡 곤란이나 신부전으로 이어질 수 있다. 다시 한번 강조하지만, 1일 셀레늄 섭취 상한선은 400마이크로그램으로, 브라질너트 3알에 해당한다. 따라서 브라질너트는 하루 3알 이내로 섭취하는 것이 안전하다. 또한 브라질너트는 견과류 알레르기의 원인이 될 수 있다. 갼과류 알레르기가 있는 사람은 섭취에 주의해야 한다. 한 가지 견과류에 알레르기가 있다고 해서 다른 견과류에도 알레르기가 있는 것은 아니지만 부작용이 발생하면 반드시 의료진과 상담해야 한다. 브라질너트 섭취 방법 브라질너트는 간식으로 섭취하거나 에너지볼, 그래놀라 바, 스무디볼, 트레일 믹스 등에 넣어서 먹을 수 있다. 견과를 잘게 썰어서 샐러드나 볶음 요리에 넣어서 섭취할 수도 있다. 생으로 먹어도 되지만 오븐에 구우면 풍미를 더 높아진다. 한국인 영양섭취 기준에서 성인 남녀의 셀레늄 1일 권장섭취량은 50㎍이고, 상한섭취량은 400㎍이다. 브라질너트 외에 셀레늄의 공급원으로는 동물의 간, 육류, 생선, 곡류 달걀 등이 있다. 과일과 채소에는 셀레늄이 극히 적 함유되어 있다.
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[먹을까? 말까?(39)] 브라질너트, 꾸준히 섭취하면 우리 몸에 어떤 변화가?
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[신소재 신기술(72)] 새로운 에어로젤, 100% 태양 반사율과 뛰어난 복사냉각 효과 달성
- 중국 과학자들이 젤라틴과 DNA로 이루어진 새로운 생분해성 에어로젤을 개발해 태양 반사율 100%를 달성했다. 에어로젤은 90% 이상 공기로 이루어진 매우 가벼운 고체 물질이다. 세상에서 가장 가벼운 고체 중 하나인 에어로젤은 공기보다 약간 무거운 정도이며, 뛰어난 단열성을 지녀 극한의 온도에서도 열 전달을 효과적으로 막을 수 있다. 최근 중국 쓰촨대학 연구팀은 젤라틴과 DNA로 구성된 에어로젤을 개발해 태양 반사율 104%와 뛰어난 복사 냉각 효과를 달성했다고 인터레스팅 엔지니어링이 보도했다. 미국 과학진흥협회(AAAS)의 공식 성명에 따르면, 이 에어로젤은 생분해성이며 탁월한 복사 냉각 효과를 제공한다. 연구팀은 새러운 에어로젤은 가시광선 영역에서 104%의 반사율을 달성했으며, 이는 광 발광 효과에 의한 것이라고 밝혔다. 에어로젤의 발광은 젤라틴과 DNA가 촘촘하게 연결된 네트워크에서 비롯되며, 이는 발색단들을 함께 모아 시스템의 비복사 전이를 억제하는 데 기여한다. 이 냉각 소재는 특수한 층상 디자인과 빛에 노출될 때 독특하게 빛나는 방식으로 인해 많은 태양광을 반사할 수 있다. 또한 생분해성일 뿐만 아니라 수리와 재활용이 가능해 기존 냉각 소재에 대한 친황경적인 대안을 제시한다. 바이오매스 원료의 냉각 소재 특히, 이 소재는 바이오매스 원료를 사용하여 '워터 용접'이라는 공정으로 제작됐다. 높은 태양 복사 조건에서 주변 온도를 섭씨 16도까지 낮출 수 있으며, 수리와 생분해가 가능하다. 이 연구의 제1저자인 지안웬 마(Jian-Wen Ma)는 젤라틴과 DNA는 구조적으로 균일한 에어로젤을 얻기 위해 동결 건조 공정을 통해 졸-겔 방식으로 설계됐다고 말했다. 마 연구원은 "에어로젤의 다층 구조는 햇빛의 다중 산란/반사를 허용하여 태양 반사율을 효과적으로 향상시킨다"고 말했다. 이 새로운 접근 방식은 에너지 소비가 많고 온실가스 배출량이 많은 기존 냉각 시스템의 문제를 극복하는 것을 목표로 한다. 바이오폴리머 기반 소재를 사용하여 장기적인 안정성과 최소한의 환경 영향을 제공한다. 냉각 소재는 맑음, 흐림 등 다양한 기상 조건에서 테스트에 성공했다. 또한 이 바이오매스 에어로젤은 자연 환경에서 미생물에 의해 생분해될 수 있으며, 고온 용해-재겔화-동결 건조 과정을 통해 재활용할 수 있다. 과학자들은 현재 에어로젤의 잠재적인 실용적인 응용 분야를 모색하고 있으며, 다양한 산업 분야에서의 활용 가능성을 긍정적으로 전망하고 있다. 이 연구는 지난 7월 4일 저널 '사이언스(Science)'에 게재됐다.
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[신소재 신기술(72)] 새로운 에어로젤, 100% 태양 반사율과 뛰어난 복사냉각 효과 달성
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[우주의 속삭임(22)] 태양 입자 폭발, 지구 오존층 파괴⋯방사선 노출 위험 고조
- 핀란드와 영국, 미국 등 국제 연구팀이 태양에서 발생하는 강력한 입자 폭발 현상이 지구의 오존층을 심각하게 파괴해 장기간 지구 표면에 방사선 노출량을 증가시킬 수 있음을 밝혔다고 PHYS.org가 2일(현지시간) 보도했다. 올해 5월초 발생한 강력한 오로라는 태양 폭풍이 방출하는 방사선 에너지를 보여주는 사례였다. 태양은 때때로 더 파괴적인 현상을 일으키기도 한다. '태양 입자 방출(solar particle events)'이라고 알려진 이 현상은 태양 표면에서 직접 방출되는 양성자 폭발로, 마치 탐조등처럼 우주 공간으로 뻗어 나갈 수 있다. 연구에 따르면, 지구는 약 1000년마다 극심한 태양 입자 방출 현상에 노출되며, 이는 오존층에 심각한 손상을 입히고 지표면의 자외선(UV) 복사량을 증가시킬 수 있다. 지난 7월 1일 미국 국립과학원 아카데미 회보에 게재된 논문에서 연구팀은 이러한 극한 상황이 발생했을 때 나타나는 현상을 분석했다. 또한 지구 자기장이 약화되었을 때 이러한 현상이 지구 생명체에 미치는 영향이 매우 클 수 있음을 보여줬다. 이 논문의 주저자는 판란드 오울루대학교(University of Oulu)의 프레이드리그 아르세노비치(Predrag Arsenovic)이며, 공동 저자는 영국 레딩대학교(University of Reading)의 매튜 오웬스(Mathew Owens), 미국 콜로라도대학교 볼더(University of Colorado Boulder)의 마이크 록우드(Mike Lockwood), 오울루대학교의 일리야 우소스킨(Ilya Usoskin), 레딩대학교의 루크 바나드(Luke Barnard) 등이다. 극지방 자기장, 오로라 형성 지구 자기장은 태양에서 방출되는 전하를 띤 방사선을 막아주는 중요한 보호막 역할을 한다. 일반적인 상태에서 지구 자기장은 거대한 막대 자석처럼 기능하며, 한쪽 극에서 나온 자기장 선이 다른 극으로 돌아가는 형태를 띠고 있다. 극지방에서는 자기장 선이 수직으로 배열되어 일부 이온화된 우주 방사선이 상층 대기까지 침투해 공기 분자와 상호작용하며 오로라를 생성한다. 그러나 지구 자기장은 시간이 지남에 따라 크게 변화한다. 지난 세기 동안 북극 자기는 연간 약 40km 속도로 캐나다 북부를 가로질러 이동했으며, 자기장 강도는 6% 이상 약화됐다. 지질학적 기록에 따르면, 지구 자기장이 매우 약하거나 완전히 사라진 시기가 수백년 또는 수천 년 지속된 경우도 있었다. 고대에 자기장을 잃고 그 결과 대기의 대부분을 잃은 화성을 살펴보면 지구 자기장이 없다면 어떤 일이 일어날지 알 수 있다. 지난 5월 지구에 오로라 발생 직후 강력한 태양 입자 방출 현상이 화성을 강타했다. 이로 인해 화성 탐사선 오디세이의 작동이 중단됐고, 화성 표면의 방사선 수치가 흉부 X선 촬영시 받는 방사션보다 약 30배나 높은 수준을 기록했다. 태양의 외기는 '태영풍'이라고 알려진 전자와 양성자의 끊임없이 변동하는 흐름을 방출한다. 그러나 태양 표면은 태양 입자 방출 현상에서 에너지, 주로 양성자인 에너지 폭발을 산발적으로 방출한다. 이는 종종 태양 플레어와 관련 있다. 오존 감소, 방사선 증가 양성자는 전자보다 훨씬 무겁고 더 많은 에너지를 가지고 있기 때문에 지구 대기의 더 낮은 고도애 도달해 공기 중의 기체 분자를 들뜨게 자극한다. 그러나 이러한 들뜬 분자는 육안으로 볼 수 없는 X선만 방출한다. 매 태양 주기(약 11년)미디 수 백건의 약한 태양 입자 방출 현상이 발생하지만, 과학자들은 지구 역사 전체에 걸쳐 훨씬 더 강력한 사건의 흔적을 발견했다. 가장 극단적인 것 중 일부는 현대 장비로 기록된 것보다 수전 배 더 강했다. 이러한 극단적인 태양 압자 방출 현상은 대략 수천 년마다 발생한다. 가장 최근의 사건은 993년 경에 발생했다. 즉각적인 영향 외에도 태양 입자 방출 현상은 상층 대기에서 오존을 고갈시킬 수 있는 일련의 화학 반응을 일으킬 수도 있다. 오존은 유해한 태양 자외선을 흡수해 시력과 DNA를 손상시킬 수 있으며, 피부암 위험을 증가시키고 기후에도 영향을 미친다. 새로운 연구에서 연구팀은 극심한 태양 입자 방출 현상의 영향을 조사하기 위해 대규모 컴퓨터 모델을 사용했다. 연구팀은 이러한 사건이 1년 정도 오존층을 고갈시켜 지표면의 자외선 수치를 높이고 DNA 손상을 증가시킬 수 있음을 발견했다. 그러나 지구 자기장이 매우 약한 시기에 태양 양성자 사건이 발생하면 오존 손상이 6년 동안 지속되어 자외선 수치가 25% 증가하고 태양에 의한 DNA 손상률이 최대 50%까지 증가할 수 있다. 진화와 자기장과의 상관관계 그렇다면 약한 자기장과 극심한 태양 양성자 사건의 이러한 치명적인 조합은 얼마나 자주 일어날까. 이 두 현상은 상대적으로 자주 함께 발생할 가능성이 크다. 실제로 이러한 사건의 조합은 과거 지구의 여러 가지 미스터리한 사건을 설명할 수 있다. 가장 최근의 약한 자기장 기간(북극과 남극의 일시적인 전환 포함)은 4만2000년 전에 시작되어 약 1000년 동안 지속됐다. 유럽에서 마지막 네안데르탈인의 멸종과 호주에서 거대 웜뱃과 캥거루를 포함한 유대류 거대 동물군의 멸종과 같은 몇가지 주요 진화 사건이 이 시기에 발생했다. 훨씬 더 큰 진화적 사건 또한 지구의 자기장과 관련이 있다. 남호주 플린더스 산맥의 화석에 기록된 에디아카라기 말(약 5억6500만년) 다세포 동물의 기원은 2600만 년 동안 자기장이 약하거나 없는 시기 이후에 발생했다. 마찬가지로 캄브리아기 대폭발(약 5억3900만년 전)에서 다양한 동물 그룹의 급속한 진화는 지자기 및 높은 자외선 수준과 관련이 있다. 관련 없는 여러 그룹에서 눈과 단단한 몸 껍질의 동시 진화는 '빛으로부터의 도피'에서 유해한 자외선 유입을 감지하고 피하는 가장 좋은 수단으로 설명됐다. 이제 막 첫발을 뗀 진화와 자기장과의 연구는 지구 생명체의 역사와 미래에 대한 이해를 넓히는 데 중요한 영향을 미칠 수 있다. 아울러 지구 온난화로 인한 자기장 변화가 생태계에 미칠 영향을 예측하고 대비하는 데 도움을 줄 수 있다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(22)] 태양 입자 폭발, 지구 오존층 파괴⋯방사선 노출 위험 고조
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[신소재 신기술(69)] AI, 당 분석으로 암 조기 진단 새지평 열다
- 스웨덴 예테보리 대학교 연구원들이 당 분석을 통해 암 발견 가능성을 획기적으로 높인 인공지능(AI) 모델을 개발했다. 세포 내 당 분자 구조인 글리칸을 활용하는 이 AI 모델은 현재의 반수동 방식보다 빠르고 정확하게 암 관련 이상을 감지한다고 메디컬 익스프레스가 지난 1일(현지시간) 보도했다. 글리칸(Glycan)은 탄수화물의 일종으로 당 분자(단당류)들이 사슬처럼 연결되어 있는 중합체다. 글리칸은 다양한 생물학적 기능을 수행하는데, 특히 세포 표면에 존재하는 당단백질이나 당지질의 구성 성분으로 매우 중요하다. 글리칸은 질량 분석법으로 측정 가능하며, 암의 종류를 나타내는 지표로 활용될 수 있다. 암 세포는 다른 글리칸 패턴을 가지고 있기 때문에 글리칸 분석은 암 진단 및 치료에 활용될 수 있다. 그러나 질량 분석 데이터는 글리칸 조각으로부터 구조를 파악하기 위해 전문가의 세심한 분석이 필요하며, 샘플 당 수 시간에서 수 일이 소요될 수 있다. 샘플 분석 작업은 마치 수년간의 경험을 통해 습득된 탐정 작업과 유사하기 때문이다. 따라서 수많은 샘플을 분석해야 하는 암 진단 등 글리칸 분석 활용에 있어 이 과정은 종종 병목 현상을 초래했다. 이에 예테보리 대학 연구팀은 샘플 분석 작업을 자동화하는 AI 모델인 '캔디크런치(Candycrunch)'를 개발했다. 이 모델은 테스트당 불과 몇 초만에 분석 작업을 해결하는 것으로 확인됐다. 연구 결과는 '네이처 메소드(Nature Methods)' 저널에 게재됐다. AI 모델 캔디크런치는 50만 개 이상의 다양한 조각화 및 관련 당 분자 구조 예시 데이터베이스를 통해 훈련됐다. 예테보리 대학교의 다니엘 보야르(Daniel Bojar) 생물정보학 부교수는 "캔디크런치는 샘플 내 정확한 당 구조를 90% 정도 계산할 수 있다"고 밝혔다. 이는 곧 AI 모델이 DNA, RNA 또는 단백질과 같은 다른 생물학적 서열 분석과 동일한 수준의 정확도에 도달할 수 있음을 의미한다. 이 AI 모델은 빠르고 정확안 답변을 제공하기 때문에 암 진단과 예후를 위한 글리칸 기반 바이오마커 발견을 더욱 가속화할 수 있다. 보야르 교수는 "가장 큰 병목 현상을 자동화함으로써 글리칸 분석이 생물학 및 임상 연구에서 더 큰 역할을 할 것으로 기대한다"고 말했다. AI 모델인 캔디크런치는 농도가 낮아 사람들이 분석할 때 놓치기 쉬운 구조도 식별할 수 있어 새로운 글리칸 기반 바이오마커 발견에 도움을 줄 수 있다는 평가다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(69)] AI, 당 분석으로 암 조기 진단 새지평 열다
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[퓨처 Eyes(39)] 유전자 편집 기술 eePASSIGE, 인간 세포 치료 효율 극대화
- 혁신적인 유전자 편집 기술이 최근 개발돼 낭포성 섬유증 등 수백, 수천 개의 돌연변이 유형으로 발생하는 난치성 유전 질환 치료에 새로운 가능성을 제시했다. 기존 유전자 편집 기술은 제한적인 범위 내에서만 변화를 줄 수 있었지만, 이번에 개발된 신기술은 건강한 유전자 복사본을 원래 위치에 직접 삽입해 치료 효과를 극대화할 수 있다. 미국 매사추세츠 공과대학(MIT)과 하버드 브로드 연구소 연구팀은 인간 세포에서 전체 유전자를 삽입하거나 대체할 수 있는 획기적인 유전자 편집 시스템인 'eePASSIGE'를 개발했다. 해당 내용은 네이처와 PHYS등 다수 외신이 지난 10일(현지시간) 집중 조명했다. 이번 연구는 브로드 연구소의 데이비드 리우(David Liu) 박사가 이끌었으며, 단일 유전자 치료법 개발에 중요한 발판을 마련할 것으로 전망된다. 'eePASSIGE'로 명명된 이 프라임 편집 시스템은 기존 유사 방식보다 몇 배 더 효율적인 유전자 전체 치료를 가능하게 하여, 유전 질환 치료의 새 지평을 열 것으로 기대된다. 이 신기술은 최대 100~200개 염기쌍까지 다양한 변화를 유도하는 프라임 편집과 함께 개발된 재조합 효소를 활용한다. 이 재조합 효소는 수천 염기쌍에 달하는 큰 DNA 조각을 유전자(게놈)의 특정 위치에 효율적으로 삽입할 수 있다. 다시 말하면, eePASSIGE는 기존의 유전자 편집 기술보다 훨씬 더 효율적이고 정확하게 유전자를 조작할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 특히 기존 기술에서는 어려웠던 대규모 유전자 편집이 가능해, 수천 염기쌍 길이의 대규모 유전자 삽입도 가능하다. 따라서 이 기술은 낭포성 섬유증처럼 수백 또는 수천 개의 돌연변이 유형 중 하나에 의해 발생하는 질병 치료에 혁신적인 변화를 가져올 수 있다. eePASSIGE는 또 다른 유전자 편집 기술에 비해 오류율이 낮아 정확하게 원하는 유전자 변형을 일으킬 수 있다. 게다가 손상된 유전자를 교체하거나 정상적인 유전자를 삽입하는 방식으로 다양한 유전자 질횐을 치료할 수 있는 잠재력이 있다. 이번 연구 결과는 유전자 편집 기술이 단순히 유전자 일부를 수정하는 것을 넘어 전체 유전자를 효과적으로 치료하는 단계로 진입했음을 보여준다. 이는 난치성 유전 질환 치료에 새로운 희망을 제시하며, 향후 유전자 치료 분야의 발전을 가속화할 것으로 보인다. 연구 결과는 저명한 학술지 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)'에 게재되어 학계의 주목을 받고 있다. 유전자 편집 기술 유전자 편집은 살아있는 유기체의 DNA를 직접 수정하여 질병을 치료하거나 원하는 특성을 부여하는 기술로, 유전자 보강과 유전자 치료라는 두 가지 방식으로 구현된다. 1970년대 시작된 유전자 조작 기술은 '유전자 가위' 크리스퍼(CRISPER)의 등장과 함께 혁명적인 발전을 이루었다. 특히 3세대 유전자 가위인 크리스퍼-Cas9는 DNA를 정교하게 자르고 붙이는 기술로, 생명과학 분야의 '게임 체인저'로 평가받는다. CRISPER-Cas9는 Cas9 단백질과 CRISPR RNA를 이용해 특정 DNA 부위를 정확하게 절단하고, 원하는 유전자를 삽입하거나 삭제할 수 있다. 이 기술은 유전 질환 치료, 농작물 개량 등 다양한 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 크리스퍼-Cas9 이전에도 다양한 유전자 편집 기술이 개발되었다. 2009년에서 2010년 사이에 개발된 '탈렌(TALENs)'은 염기 서열을 인식하는 단백질을 사용하여 DNA를 절단하고 변형하는 기술이다. 또한, '징크 핑거(ZFN)' 기술은 인간 게놈 유전자의 3%에서 발견되는 아연 집게 단백질을 이용하여 DNA를 인식하고 절단한다. 최근에는 CRISPR-Cas9 기술을 변형하여 DNA 염기 서열을 직접 변형하는 '베이스 편집' 기술도 등장했다. 유전자 가위 크리스퍼(CRISPER) 지난 10년 동안 크리스퍼(CRISPER)는 DNA를 쉽고 정확하게 편집할 수 있는 능력으로 생물의학계와 생명과학계에 큰 반향을 일으켰다. 크리스퍼는 인체의 DNA 조각이나 그 화학(소위 후생 유전학)을 정확하게 수정할 수 있으므로 생명의학 과학에서 임상 용도로 사용할 수 있는 잠재적인 도구가 된다. 스탠포드 대학교 생명공학부 부교수이자 사라판 ChEM-H연구소의 스탠리 치 교수는 "크리스퍼는 단순한 도구가 아니다. 기초 과학, 의학, 환경 분야의 오랜 난제를 해결할 수 있는 학문이자 원동력이 되고 있다"고 설명했다. 치 교수는 "최근 미국 식품의약국(FDA)이 겸상 적혈구 빈혈과 베타 지중해빈혈을 치료하는 최초의 크리스퍼 약물인 캐스게비(Casgevy)를 승인한 것은 다른 질병에 대한 안전성과 잠재력을 말해준다"고 부연했다. 캐스게비는 2021년 10월 FDA로부터 승인된 암 치료제로 특정 유형의 혈액암 치료에 사용되고 있다. '겸상 적혈구 빈혈'은 적혈구에 있는 돌연변이가 있는 질병이다. 일반적으로 잦은 수혈이나 일치하는 기증자의 골수 이식 외에는 치료법이 없다. 이는 비용이 많이 들고 환자의 전반적인 건강에 해를 끼친다. 크리스퍼를 사용하면 일회성 치료를 수행해 돌연변이를 영구적으로 교정하는 것이 가능하다. 크리스퍼를 사용해 잠재적으로 치료를 고려할 수 있는 유전병은 8000가지가 넘는다. 현재 크리스퍼는 설정하는 데 몇 주 밖에 걸리지 않으며, 설정 비용은 수 백달러가 조금 넘는다. 연구진은 유전자 편집 기술의 효율성을 높이기 위해 끊임없이 노력하고 있다. 기존 프라임 편집 기술은 수십 염기쌍까지 변화를 유발하는 데 효과적이었지만, 수천 염기쌍에 이르는 전체 유전자를 원래 위치에 삽입하는 데에는 한계가 있었다. 이러한 한계를 극복하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 머지않아 유전자 편집 기술은 더욱 정교하고 효율적인 도구로 발전할 것으로 전망된다. eePASSIGE 유전자 편집 기술 이번 연구는 유전자 질환 치료에 있어 돌연변이 유형에 상관없이 치료 가능성을 높이고, 주변 DNA 서열을 보존하여 유전자 발현 조절을 정확하게 유도할 수 있다. 앞서 2021년 리우 박사 연구팀은 이러한 목표 달성을 위한 중요한 단계를 발표했다. 연구팀은 '트위핀(twinPE)'이라는 프라임 접근 방식을 개발해 게놈에 재조합 효소 '착륙 지점'을 설치하고, 천연 재조합 효소인 Bxb1을 사용하여 새로운 DNA를 프라임 편집된 표적 위치에 삽입하는 방법을 제시했다. 하지만 PASSIGE(prime-editing-assisted site-specific integrase gene editing)라고 불리는 이 기술은 일부 유전자 질환 치료에만 효과적이며 대부분의 질환 치료에는 적용하기 어려운 한계가 있었다. 따라서 이번 연구에서는 PASSIGE의 편집 효율을 높이는 데 초점을 맞췄다. 연구 결과, 재조합 효소 Bxb1이 PASSIGE의 효율성을 제한하는 요인임을 확인했다. 연구팀은 실험실에서 더 효율적인 Bxb1 변형체를 빠르게 진화시키기 위해 이전에 개발한 PACE(phage-assisted continuous evolution) 도구를 사용했다. 개발된 새로운 변형체(eeBxb1)는 'PASSIGE' 시스템을 개선해 실험 쥐 및 인간 세포에서 평균 30%의 유전자 크기 통합할 수 있게 했다. eePASSIGE 기술을 적용한 이 수치는 기존 기술의 4배, 최근 발표된 PASTE라는 다른 방법보다 약 16배 더 효율적이다. 연구팀은 "eePASSIGE와 개조된 바이러스 유사 입자(eVLPs)와 같은 전달 시스템을 결합해 유전자 편집제의 치료 전달을 제한하는 기존 장애물을 극복하기 위한 연구를 진행하고 있다"고 말했다. 이러한 노력은 유전자 질환 치료에 있어 새로운 가능성을 열 수 있다. 향후 임상 연구를 통해 안전성과 효능을 검증해야 하는 것이 과제다. 이번 연구는 유전자 편집 기술의 발전을 보여주는 중요한 성과다. eePASSIGE 시스템은 다양한 유전자 질환 치료에 효과적인 새로운 치료법 개발에 기여할 수 있으며, 향후 지속적인 연구를 통해 더욱 안전하고 효과적인 유전자 치료법 개발이 기대된다. 하지만 동시에 유전자 편집 기술의 윤리적 문제 또한 해결해야 할 중요한 과제다. 유전자 편집 기술은 인간 유전자를 영구적으로 변화시킬 수 있는 강력한 도구다. 따라서 이 기술을 사용하기 전에 신중한 윤리적 논의와 규제가 필요하다. 또한 유전자 편집 기술의 오남용 가능성도 고려해야 한다. 지속적인 연구와 사회적 논의를 통해 유전자 편집 기술을 안전하고 책임감 있는 방식으로 활용해 인류 건강 증진에 기여해야 할 것이다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(39)] 유전자 편집 기술 eePASSIGE, 인간 세포 치료 효율 극대화
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