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2024-11-24 (일)

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전기차 배터리 니켈 기반 음극, 충전 수명 연장 길 열렸다

전기자동차(EV) 배터리의 수명을 연장하고 안전한 배터리를 만들 수 있는 새로운 기준이 제시됐다. 현재 전기차 배터리 시장에서 리튬이온 배터리가 가장 널리 사용되고 있지만, 화재 위험과 비싼 비용 문제로 어려움을 겪고 있는 상황이다. 최근 이 분야의 연구가 진전을 보이고 있다. 야후 뉴스에 따르면, 텍사스 대학교(UT) 오스틴캠퍼스 연구팀은 전기자동차용 배터리에서 사용되는 니켈 기반 음극의 균열 원인을 확인했다고 보도했다. 이 발견은 배터리의 충전 수명을 연장하고 더 안전한 배터리를 제작하는 데 중요한 발전으로 평가된다. 니켈 기반 음극은 배터리의 주요 부품 중 하나로, 사이언스다이렉트(ScienceDirect)에 따르면, 사이클 수명에 대한 의문이 있지만 높은 용량과 밀도를 제공하는 것으로 알려져 있다. 전기자동차 배터리의 수명을 단축시키는 음극 균열 문제는 오랜 기간 사용으로 인한 마모로 인해 발생하는 것으로 여겨져 왔다. 이 문제는 대부분의 업계 전문가들에 의해 '필연적'인 현상으로 인식되어 왔다. 그러나 UT 연구팀은 이러한 균열이 전해질과 음극 사이의 반응과 더 밀접한 관련이 있다는 새로운 발견을 했다. 이 발견은 파워 팩의 유용성을 확장하고, 더 나은 화학적 구성을 가진 배터리를 개발하는 데 중요한 기여를 할 수 있을 것으로 보인다. 연구팀의 책임자 아루무감 만티람(Arumugam Manthiram)은 "이 분야의 전반적인 이해에 오류가 있었으며, 우리는 이러한 오해를 바로잡고 전해질에 더 많은 주목을 기울여야 함을 보여주고 싶다"고 말했다. 이러한 연구 결과는 배터리의 안전성을 향상시키고, 이미 성장하고 있는 전기자동차 부문의 확장에 기여할 수 있는 새로운 검사 방법과 업계 노력의 일부로서 중요한 의미를 가진다. 리튬 이온 배터리에서 충전 및 방전 과정 중에 리튬 이온은 양극과 음극 사이를 오가며 이동한다. 미국 에너지부에 따르면, 이 이온들은 전해질이라고 불리는 용액(액체 또는 고체 형태일 수 있음)을 통해 이동한다. UT 연구팀이 최근에 발견한 문제의 핵심은 바로 이 전해질과 관련된 것이다. 연구팀 책임자 아루무감 만티람은 실험실 보고서에서 "전해질이 음극 표면과 반응하여 균열 형성을 증가시킨다는 사실을 발견했다"고 밝혔다. UT 팀은 배터리 작동 중에 가역적인 균열이 발생한다고 보고했는데, 이 보고서에 따르면 전해질은 이러한 균열로 침투하여 음극에서 산소를 제거하고 균열을 고정시킨다. 배터리 전문가들은 리튬 이온 배터리에서 발생하는 문제를 이해하기 쉽게 설명하기 위해 이 과정을 강둑이 침식되는 강에 비유했다. 이들의 견해에 따르면, 전해질이 음극 표면에 미치는 영향이 배터리 열화의 주요 원인으로 지목되고 있다. 이번 발견을 통해, 연구팀은 이제 더 많은 배터리 전문가들이 균열 문제 해결을 위해 전해질과 음극 간의 상호작용에 초점을 맞추기를 기대하고 있다. 실제로, 새로운 양극재를 개발하는 것보다 기존 양극재의 문제를 해결하는 것이 더 효과적일 수 있다는 의견이 제시됐다. 또한, 전 세계의 연구소에서는 최적의 배터리 성능을 달성하기 위해 다양한 금속 혼합을 탐구하고 있다. 이러한 연구에는 철이나 공기와 같은 일반적인 요소들도 포함되어 있으며, 이는 전기자동차 배터리의 성능과 안정성 향상을 위한 중요한 연구 분야로 자리잡고 있다. UT 연구원인 스티븐 리(Steven Lee)는 전해질 사용의 개선이 배터리 수명 연장에 중요한 역할을 할 수 있다고 강조했다. 리는 "상업적인 측면에서 보면, 입증되지 않은 이국적인 구조 수정 방법에 의존하는 것보다 더 나은 전해질을 사용하는 것이 훨씬 더 확장성이 뛰어나다"고 밝혔다. 그는 이어 "우리의 접근법은 배터리 수명을 연장하기 위한 더 쉬운 해법을 제공할 수 있는 새로운 관점으로 배터리 커뮤니티를 교육하는 것"이라고 덧붙였다. 한편, 전문가들은 전기차 사용의 증가와 함께 배터리 안정성이 중요한 경쟁 요소가 될 것으로 전망하고 있다. 이에 따라, 한국은 2023년 9월 여의도 전경련회관 콘퍼런스센터에서 전기차 및 에너지저장시스템(ESS) 화재의 원인 분석과 예방, 진압에 관한 기술 세미나를 개최했다. 전기차 화재의 주요 원인으로는 노화에 따른 성능 저하, 주행 중 배터리의 충격 및 손상 등이 꼽힌다. 대부분의 전기차 화재는 충전 완료 후 2시간에서 5시간 사이에 발생하는데, 특히 셀 간 전압 차를 조정하는 셀밸런싱 과정에서 문제가 발생할 가능성이 높다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전기차 충전 기술 기업 차지인의 최영석 대표는 "전기차를 장기간 사용할 경우 화재 발생 위험이 있으므로 노화되고 손상된 배터리를 식별하는 기술이 필요하다"고 강조했다.
- 산업
2023-11-25
노화 속도 6년 늦추는 8가지 습관⋯"심혈관 건강 개선" 중요

나이가 들면 누구나 신체가 점차 노화되는 것을 경험하게 된다. 하지만 건강한 생활 방식을 유지하면 생물학적 노화 속도를 늦출 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 심장 협회(American Heart Association)의 '2023 과학 세션'에서 발표된 연구에 따르면, 심혈관 건강이 좋은 사람들은 생물학적 노화 속도가 최대 6년까지 늦춰질 수 있는 것으로 나타났다고 영국매체 익스프레스(express)가 보도했다. 연구진은 성인 6500명의 생물학적 나이를 계산해 분석했다. 그 결과, 심혈관 건강이 좋은 참가자들의 평균 실제 나이는 41세였지만 그들의 생물학적 나이는 36세였다. 반면, 심혈관 건강이 낮은 사람들의 평균 실제 나이는 53세였지만, 그들의 생물학적 나이는 57세였다. 연구진은 이러한 결과에 대해 "심혈관 건강이 좋으면 신체의 염증 수치가 낮아지고, 혈관 기능이 향상되며, 세포 손상이 줄어드는 등 여러 가지 건강상의 이점이 있다"고 설명했다. 연구진은 미국 심장 협회의 '라이프스 에센셜 8(Life’s Essential 8)' 체크 리스트를 사용해 심장과 뇌 건강 사이의 연관성을 분석했다. 이 체크리스트는 체중 관리, 혈압 관리, 콜레스테롤 관리, 혈당 관리, 건강한 식단, 규칙적인 운동, 금연 등 8가지 건강 습관을 포함한다. 심혈관 건강을 개선하기 위해서는 위에서 언급한 8가지 습관을 실천하는 것이 중요한데 그 첫번째는 건강한 식단을 유지하는 것이다. 과일, 채소, 통곡물, 저지방 단백질을 충분히 섭취하고, 설탕이 든 음료, 가공식품, 포화 지방, 트랜스 지방의 섭취를 줄이는 것이 좋다. 두번째는 규칙적인 운동으로, 심혈관 건강을 개선하는 데 매우 효과적이다. 매주 150분의 적당한 운동 또는 75분의 격렬한 운동을 목표로 하는 것이 좋으며, 세번째는 충분한 수면 취하는것인데 성인은 매일 밤 약 7시간에서 9시간 수면이 적당하다. 네번째는 체중관리로 식사량을 조절하고 활동적으로 지내고 영양가 있는 식사를 함으로써 체중을 관리를 해아하며 다섯번쨰는 금연으로 흡연은 심장 질환의 주요 위험 요인으로 금연은 심혈관 건강을 개선하고 사망 위험을 낮추는 가장 효과적인 방법 중 하나이다. 여섯번째는 혈압을 관리로 혈압이 높으면 심장병, 뇌졸중, 심부전 등의 위험이 증가한다. 혈압을 120/80mmHg 미만으로 유지하는 것이 좋으며 일곱번쨰는 혈당 관리로 공복혈당 또는 포도당 수치가 100mg/dL 미만이면 건강한 범위다. 여덟번쨰는 콜레스테롤 관리로 콜레스테롤 수치가 높으면 심장병의 위험이 증가한다. 총 콜레스테롤 수치를 200mg/dL 미만, LDL 콜레스테롤 수치를 100mg/dL 미만으로 유지하는 것이 좋다. 생물학적 노화 속도를 늦추고 건강하게 오래 살기 위해서는 건강한 생활 방식을 실천하는 것이 중요하다. 특히, 심혈관 건강을 개선하는 데 집중하면 이러한 목표를 달성하는 데 도움이 될 수 있다.
- 생활경제
2023-11-19
제2형 당뇨병 치료제 메트포르민, 수명 연장 효과도?

, 제2형 당뇨병에 널리 처방되는 약물인 메트포르민이 수명을 연장한다는 연구 결과가 나왔다. 메트포르민은 1920년대에 당뇨병 치료제로 개발됐다. 현존하는 당뇨약 중에서는 효과와 부작용을 고려할 때 여전히 최고 수준이라는 평가를 받고 있다. 과학기술 전문매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)'에 따르면, 매사추세츠 종합병원(MGH)의 연구진은 메트포르민이 예쁜꼬마선충(C. elegans)의 수명을 늘린다는 사실을 밝혀냈다. 이 연구 결과는 '이라이프(eLife)'에 게재됐다. 예쁜꼬마선충(C. elegans)은 인간과 유사한 대사 시스템을 공유하고 종종 인간 질병을 모델링하는 데 사용되는 동물이다. 평균 수명 3일인 예쁜꼬마선충은 인간과 단백질의 80% 이상을 공유한다. 새로운 연구에 따르면, 메트포르민은 세포막의 핵심 구성 요소인 에테르 지질의 생성을 촉진하여 장수에 기여한다고 밝혀졌다. 이는 인간에서 에테르 지질(알킬글리세롤과 알케닐글리세롤을 포함한 글리세롤지질)의 생성을 증가시킴으로써 건강한 노화를 지원하고 노화 관련 질병의 위험을 감소시킬 수 있다는 가능성을 제시한다. 과학자들은 메트포르민과 관련 약물인 펜포르민(혈당 감소 효과가 있는 비구아나이드 계열의 약물)에 대한 반응으로 수명 연장에 필요한 유전자를 찾기 위해 예쁜꼬마선충의 개별 유전자를 차단하고 약물에 노출한 후 변형된 벌레의 반응을 관찰했다. 이 실험은 에테르지질 생산을 증가시키는 유전자가 펜포르민 반응에 의해 수명 연장에 중요하다는 것을 밝혀냈다. 이러한 효소를 생성하는 유전자의 비활성화는 펜포르민의 장수 촉진 효과를 완전히 억제했다. 중요한 것은 이 유전자의 비활성화가 식이 제한을 포함한 여러 수명 연장 방법들의 효과를 방해한다는 점이다. 이는 이 유전자가 수명 연장 과정에서 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다. 연구팀은 또한 'fard-1'이라는 주요 에테르 지질 생합성 효소의 과발현만으로도 예쁜꼬마선충의 수명을 늘릴 수 있음을 발견했다. 또한, 연구팀은 포유류에서 Nrf 단백질에 해당하는 벌레의 SKN-1 인자를 통해 대사 스트레스 방어 반응을 조절하고, 이를 통해 대사를 변화시켜 수명을 연장시켰다. 이 연구의 선임 저자인 알렉산더 A. 사우카스 박사는 "이 연구가 에테르지질 생합성을 촉진하는 것이 건강한 노화를 위한 새로운 치료 목표가 될 수 있음을 의미한다"고 말했다. 그는 "이러한 발견이 노화 및 노화 관련 질병을 치료하기 위한 식이 또는 약물 개입 전략으로 발전될 수 있음을 시사한다"고 덧붙였다. 사우카스 박사는 이어서, "우리의 연구는 현재까지 예쁜꼬마선충에 대한 연구에 국한되어 있기 때문에, 인간 세포나 쥐 등을 대상으로 한 추가적인 역학 연구 및 철저한 임상 실험이 필요하다"고 강조했다. 또한, 메트포르민은 당뇨병 치료에 효과적인 약물로 잘 알려져 있지만, 위장관계 문제(예: 설사, 구역질, 구토, 복부 팽만감, 식욕 부진), 간 기능 이상, 저혈당과 같은 부작용이 발생할 수 있으므로, 복용하기 전에 의사와 상의하는 것이 중요하다. 한편, 김광준 세브란스병원 노년내과 교수에 따르면, 수명 연장을 위한 전 세계적인 연구 방향은 세 가지 주요 분야로 나눌 수 있다. 첫째는 '웰 에이징(well-aging)', 즉 약물을 사용하여 건강하게 늙는 방법을 찾는 것이다. 둘째는 '항노화(anti-aging)' 연구이며, 셋째는 '웰 에이징이 조기에 이루어져야 한다'는 관점이다. 이 중에서 특히 웰 에이징을 위한 약물 개발에 주목하고 있다. 대표적인 약물로는 라파마이신과 앞서 언급한 메트포르민이 있다. 라파마이신은 원래 장기 이식 환자의 면역 거부 반응을 억제하는데 사용되는 면역억제제이다. 하지만 최근 이 약물이 수명 연장에도 효과가 있다는 것이 발견다. 하버드 대학교의 싱클레어 교수의 연구에 따르면, 효모에 라파마이신을 주입하면 통상 생존하는 효모의 수보다 훨씬 많은 수가 살아남는 것으로 나타났다. 예를 들어, 효모 2000마리 중에서 보통 6주 후에 살아남는 효모는 소수에 불과하지만, 라파마이신을 주입한 경우 절반이 생존했다. 초파리의 경우 라파마이신을 투여하면 수명이 5% 증가했고, 늙은 생쥐에서는 9~14% 수명 연장 효과가 관찰됐다. 이는 인간에게 적용하면 약 5~10년의 수명 연장에 해당하는 것으로 추정된다.
- IT/바이오
2023-11-08
규칙적인 운동, 뇌 기능 향상·치매 위험 감소

치매는 기억력, 인지력, 언어 능력 등이 점차 저하되는 질환이다. 치매의 원인은 아직 완전히 밝혀지지 않았지만 노화와 유전적 요인, 생활 방식, 환경적 요인 등이 복합적으로 작용하는 것이라고 외신 '사이콜러지 투데이(PSYCHOLOGY TODAY)'가 전했다. 치매를 예방하거나 지연하기 위해서는 '건강한 생활 습관'이 중요하다. 규칙적인 운동과 건강한 식습관, 스트레스 관리, 충분한 수면, 정서적 안정 등을 유지하는 것이 치매 예방의 지름길로 꼽힌다. 특히 운동은 치매 예방과 지연에 가장 효과적인 생활 방식으로 알려져 있다. 운동은 뇌의 혈류량을 증가시키고, 뇌세포의 성장과 재생을 촉진하며, 뇌세포 사이의 연결을 강화한다. 또한, 염증을 줄이고, 스트레스를 완화하며, 우울증을 예방하는 데 도움이 된다. 치매 예방과 지연에 도움이 되는 운동은 크게 유산소 운동과 근력 운동으로 나눌 수 있다. 유산소 운동은 심박수를 높이고 호흡을 가쁘게 하는 운동으로, 걷기, 달리기, 자전거 타기, 수영 등이 대표적이다. 유산소 운동은 뇌의 혈류량을 증가시켜 뇌세포에 영양분과 산소를 공급하고, 뇌 기능을 향상시키는 데 도움이 된다. 근력 운동은 근육에 저항을 가하는 운동으로, 스쿼트, 런지, 푸시업, 팔굽혀펴기 등이 대표적이다. 근력 운동은 뇌의 신경세포를 활성화하고, 뇌의 새로운 연결을 형성하는 데 도움이 된다. 치매 예방과 지연을 위해서는 일주일에 최소 150분의 중강도의 유산소 운동을 하는 것이 권장된다. 또한, 일주일에 최소 2회 이상의 근력 운동을 권장하고 있다. 특히, 고령자나 기저질환이 있는 경우는 운동을 시작하기 전에 반드시 전문가와 상담과 지도를 받는 것이 안전하다. 치매는 완치가 어려운 질환이지만, 건강한 생활 방식을 유지함으로써 발병 위험을 낮추고 진행을 지연시킬 수 있다. 그 중에서도 운동은 치매 예방과 지연에 가장 효과적인 생활 방식으로 알려져 있다. 따라서, 치매 예방을 위해 규칙적인 운동을 실천하는 것이 중요하다. 세계보건기구(WHO)는 특히 노인에게 근력 운동을 권장한다. 근력 운동은 뇌의 신경세포를 활성화하고, 뇌의 새로운 연결 형성에 기여하기 때문이다. 우리나라는 2023년 기준 65세 이상 인구 비율이 전체 인구의 16.5%에 달하는 고령 사회이다. 이는 치매 예방이 더욱 중요한 사안임을 의미한다. 한국 정부 역시 치매 예방을 위해 다양한 정책을 추진하고 있다. 2021년에는 '치매국가책임제'와 함께 5대 추진 전략을 발표하여 적극적인 대응을 하고 있다. 여기에는 치매 예방 및 조기 발견, 치매 환자와 가족에 대한 지원, 치매 친화적 사회 조성, 치매 연구 및 인프라 구축, 국제 협력 강화 등이 포함되어 있다. 정부는 치매 예방 교육과 홍보를 강화하고, 치매 조기 발견을 위한 검진 사업을 확대하고 있다. 또한, 치매 환자와 가족에게 필요한 지원을 강화하고, 치매 친화적 사회를 조성하기 위해 노력하고 있다. 또 보건복지부는 최근 환자의 인격을 폄하하는 뜻을 담은 '어리석다'는 의미의 한자어인 '치매(癡呆)'를 '인지증' 혹은 '인지저하증'으로 개명하는 방안을 추진중이다. 그러나 의료계의 반발에 부딪혀 먼저 행정 용어만 변경하는 쪽으로 가닥을 잡고 있는 것으로 알려졌다. 치매 예방은 개인의 책임만이 아닌, 정부와 사회 전체의 책임과 노력이 필요한 중대한 과제로 여겨지고 있다.
- 생활경제
2023-11-02
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.
- 생활경제
2023-11-01
운동 병행한 지중해식 식단, 복부내장지방 감소 탁월

중년 남녀의 제일 큰 고민이라고 하면 단연 뱃살을 꼽을 수 있다. 나이가 들면서 근육량은 줄어들고 지방이 쌓이면서 뱃살 때문에 다이어트에 대한 고민이 깊어진다. 최근 CNN은 지중해식 식단과 일주일에 여섯 번의 단순한 운동만으로도 뱃살을 효과적으로 줄일 수 있는 방법을 소개했다. 이 방법은 특히 근육량이 감소하는 노년층에게 큰 도움이 될 것으로 보인다. CNN에 따르면, 지중해식 식단을 지키며 꾸준한 운동을 한 이들은 근육량이 증가하고, 체지방이 상당히 감소했으며, 무려 3년 동안 이러한 효과가 지속될 수 있었다고 한다. 의학 전문가 데이비드 카츠(David Katz) 박사는 "지중해식 다이어트와 운동이 단순히 체중 감소를 넘어, 신체 구성의 변화를 가져온다"고 밝혔다. 그의 설명에 따르면, 이 방법은 신체에서 체지방을 줄이는 동시에 근육으로의 재분배를 이루게 한다. 이 연구는 스페인에서 심혈관 질환 위험을 줄이기 위해 8년간 진행됐다. 연구는 55세에서 75세의 남녀 6874명을 대상으로 23개 연구 센터에서 이루어졌다. 참여자는 6874명으로 모두 비만 또는 과체중이었으며 대사 증후군(고혈압, 고혈당, 이상한 콜레스테롤 및 허리 주위 지방 과다)을 가지고 있었다. 이번 연구 결과는 '자마 네트워크 오픈(JAMA Network Open)' 저널에 게재되었으며, 특히 내장 복부 지방에 초점을 맞춰 1521명의 참여자를 대상으로 1년과 3년 동안의 변화를 살펴봤다. 그룹의 절반은 칼로리가 30% 감소된 지중해식을 따르도록 요청 받았고 설탕, 비스킷, 정제된 빵과 시리얼, 버터, 크림, 가공육, 그리고 설탕이 첨가된 음료의 섭취를 제한했다. 게다가, 개입 그룹은 첫 해 동안 자기 감시와 목표 설정 방법에 대한 훈련과 함께 훈련된 영양사들로부터 도움을 받았다. 같은 그룹은 또한 시간이 지남에 따라 유산소 운동을 하루에 45분 이상 걷기 운동과 함께 노화에 중요한 힘, 유연성, 균형을 개선하도록 요청받았다. 카츠 박사는 "칼로리 소비를 줄이고 운동을 추가하면 체중 감량에 큰 도움이 된다. 특히, 근육을 보호하고 강화하기 위해 저항 훈련을 포함하는 것이 바람직하다. 이상적인 목표는 지방을 줄이면서 근육을 유지하는 것"이라고 강조했다. 나머지 참가자들은 1년에 두 번 그룹 세션에서 일반적인 조언을 받고 연구를 위한 대조군 역할을 했다. 1년이 경과한 후, 저열량의 지중해식 다이어트와 운동 프로그램을 실시한 참가자 그룹은 체지방을 상당히 감소시켰다. 이와 대조적으로, 일반적인 건강 조언만을 받았던 대조군은 체지방 감소가 덜 했으나, 그 감소량은 3년 동안 일정하게 유지되었다. 한편, 지중해식 다이어트와 운동 프로그램을 받았던 참가자 그룹은 초기에 체지방 감소가 있었으나, 2년과 3년 사이에는 다시 약간 증가하는 경향을 보였다. 하지만 연구 결과 중재 그룹의 참가자들은 내장지방이 줄었으며, 대조 그룹은 변화가 없었다고 나타났다. 연구자들은 두 그룹의 참가자들 모두 근육량이 증가했지만, 중재 그룹은 근육량 증가에 더해 지방량도 크게 줄어 "더 바람직한 신체 구성"을 가졌다고 설명했다. 이 연구에서 눈여겨볼 만한 결과 중 하나는 참가자들의 전체 체지방외에도 복부내장지방이 줄어든 점이다. 이러한 변화는 단순히 외관상의 문제를 넘어, 당뇨병이나 심장병, 뇌졸중 같은 만성질환의 위험도를 감소시켜준다. 카츠 박사에 따르면, 내장복부지방은 복부 근육 뒤, 주요 장기 주위에 위치해 있다. 내장복부지방은 체지방의 약 10%를 차지하는 것이 건강에 이롭다. 그러나 이 비율이 높아질 경우, 다양한 만성 질환의 원인이 될 수 있다고 강조했다. 하버드 의과대학의 월터 윌렛(Walter Willett) 박사는 최근 스페인에서 진행된 건강 연구에 대해 "이 연구가 우리의 대사 상태를 근본적으로 변화시키는 데 중요한 역할을 할 것"이라고 평가했다. 캘리포니아 스탠포드 예방 연구 센터의 크리스토퍼 가드너 의학 연구 교수는 "3년 동안의 연구 결과, 통계적으로 의미 있는 차이가 나타나는 것이 인상적"이라고 평가했다. 또한 이번 연구를 통해, 수상 경력이 있는 지중해식 식단이 당뇨병, 높은 콜레스테롤, 치매, 기억력 손실, 우울증, 그리고 유방암 위험을 줄이는 데 효과적이라는 것이 확인됐다. 이 식단은 단순한 다이어트 방법이 아니라, 건강한 식사 습관을 들이는 라이프스타일로 여겨지며, 뼈 건강, 심장 건강 증진, 그리고 수명 연장에도 기여할 수 있다고 알려져 있다. 지중해식 식단 이 식단은 주로 식물 기반의 식품으로 구성되어 있으며, 대부분의 식사가 과일, 채소, 통곡물, 콩, 씨앗을 중심으로 이루어진다. 또한 견과류와 엑스트라 버진 올리브 오일도 중요한 역할을 한다. 버터와 같은 일부 지방은 거의 사용되지 않거나 전혀 사용되지 않으며, 설탕과 정제된 식품은 일부 특별한 상황에서만 사용된다. 적게 들어가는 붉은 고기는 주로 음식의 풍미를 내는 용도로 사용되며, 오메가-3이 풍부한 물고기의 섭취가 권장된다. 달걀과 유제품, 그리고 가능한 한 적은 양의 가금류를 섭취하는 것이 일반적이다, 이는 전통적인 서양식 식습관보다 훨씬 적은 양이다. 지중해식 식단은 식사와 함께 사회적 상호작용과 운동을 강조한다. 친구나 가족과 함께 식사하는 시간을 가지고, 식사 시간 동안 서로 대화를 나누며, 좋아하는 음식을 천천히 즐기는 것, 그리고 꾸준한 운동이 이 식단의 일부로 포함된다. 한편, 중년기에 체지방이 증가하는 주요 이유 중 하나는 대사 속도의 감소로 인해 기초 대사량이 줄어들기 때문이다. 또한, 탄수화물 중심의 식단 역시 문제가 될 수 있으며, 과다한 탄수화물 섭취는 지방의 증가로 이어질 수 있다. 충분한 운동이 이루어지지 않는 것도 체지방 증가의 원인 중 하나이며, 하루에 적어도 30분 이상의 유산소 운동을 권장한다. 호르몬 변화도 체지방의 증가에 영향을 미칠 수 있으며, 여성은 에스트로겐, 남성은 테스토스테론의 분비가 줄어들 수 있다. 마지막으로, 근육량의 감소 역시 체지방이 증가하는 요소 중 하나이다.
- 생활경제
2023-10-29
美 스탠퍼드 대, 질병‧노화 새 지표 '리피돔' 발견

인간의 DNA염기 서열이 분석되면서 불로장생(不老長生)을 향한 과학자들의 노력이 이어지고 있다. 이를 통해 희귀암 환자에게 삶을 연장할 수 있는 희망의 길이 열리고, 질병의 원인이 무엇인지도 밝혀지고 있다. 그러나 이런 것만으로는 신체 활동을 전부 표시하기에는 부족하다. 미국 과학기술 전문매체 사이테크데일리(SciTechDaily)는 스탠퍼드 대학교 과학자들이 건강과 질병, 노화에 대한 새로운 지표인 '리피돔(lipidome)'을 발견했다고 최근 보도했다. 리피돔은 지방이나 오일과 같은 성분을 포함하는 넓은 범주의 분자로, 트리글리세라이드, 콜레스테롤, 호르몬과 일부 비타민을 포함한다. 우리 몸에서는 세포막을 구성하고 세포 전달자 역할을 하며 에너지를 저장하고, 감염에 대응하고 신진대사를 조절하는 데 중요한 역할을 한다. 먼저 리피돔을 이해하기 전에 프로테옴(proteome)에 대한 이해가 필요하다. 게놈이 사람이 지닌 모든 유전 정보의 집합체라면 프로테옴은 특정 세포나 특수 상황에서 만들어지고 작용하는 단백질의 총합을 말한다. 인간의 게놈은 본질적으로 안정적이다. 프로테옴은 건강과 환경의 영향을 받기는 하지만 유전자에 의해 암호화된 내용에 크게 좌우된다. 반면 리피돔은 우리가 먹는 음식과 장 내에 살고 있는 미생물에 의해 직접적으로 변경될 수 있다. 리피돔은 장을 더 유연하게 만들기도 한다. 그러나 지질 분자의 수와 다양성(적어도 수천 개가 있음)으로 인해 연구하기가 어렵다. 스탠퍼드 대학교 FACS 유전학 교수인 마이클 P. 스나이더(Michael P. Snyder) 박사는 "리피돔은 사실상 모든 것과 관련이 있지만, 너무 다양하고 많기 때문에 대부분의 리피돔이 어떤 작용을 하는지 알지 못할 수도 있다"고 지적했다. 스나이더 박사의 연구팀이 2023년 9월11일 학술지 '네이처 메타볼리즘(Nature Metabolism)'에 발표한 새로운 연구는 인간 리피돔에 대해 깊이 파고들어 건강한 상태와 질병에 따른 변화를 추적했다. 이는 제2형 당뇨병의 발병에서 리피돔이 어떻게 변하는지 추적한 최초의 연구 중 하나다. 건강 지표 리피돔 당뇨병 위험이 있는 많은 참가자를 포함한 100명 이상이 건강할 때는 3개월마다 혈액 샘플을 제공하고, 질병이 발생하면 주기적으로 샘플을 제공해 최대 9년 동안 추적했다. 연구팀은 분자 무게와 전하에 따라 화합물을 분리하는 질량 분석 기술을 사용해 약 800개의 리피돔과 인슐린 저항성, 바이러스 감염, 노화 등의 연관성을 기록했다. 연구 결과 모든 사람의 리피돔이 시간이 지나도 안정적으로 유지되는 독특한 특성이 있지만, 특정 유형의 리피돔은 사람의 건강에 따라 예측 가능하게 변한다는 사실을 발견했다. 예를 들어, 목록에 있는 리피돔 중 절반 이상이 인슐린 저항성(신체 세포가 인슐린을 사용하여 혈액에서 포도당을 흡수할 수 없는 경우)과 연관되어 있으며, 이는 제2형 당뇨병으로 이어질 수 있다. 인슐린 저항성은 혈당을 측정해 진단할 수 있지만, 리피돔의 변화를 이해하면 작용 중인 생물학적 과정을 밝혀낼 수 있다. 제2형 당뇨병과 리피돔 이 연구의 공동 저자인 다니엘 호른버그(Daniel Hornburg) 박사는 "질병과 관련된 모든 분자는 메커니즘에 대한 더 많은 정보를 제공하고, 질병 진행에 영향을 미치는 대상으로 작용할 수 있다"고 말했다. 또한, 호흡기 바이러스 감염 과정에서 변동하는 200개 이상의 리피돔을 확인했다. 리피돔의 수준이 상승하고 하락함에 따라 초기 감염 시 체내 고에너지 대사 및 염증을 반영해 질병의 경과를 나타낼 수 있다. 인슐린 저항성을 가진 사람들은 감염에 대한 이러한 반응에서 일부 이상을 보였을 뿐 아니라 백신에 대한 약한 반응도 보였다. 인간의 노화는 사람에 따라 빠르게 진행되기도 하고, 느리게 진행되기도 하다 연구팀은 20~79세까지 참가자의 광범위한 연령 범위와 오랜 연구 기간을 통해 노화에 따라 리피돔이 어떻게 변하는지 확인할 수 있었다. 콜레스테롤과 같은 대부분의 리피돔이 노화에 따라 증가하지만 오메가-3 지방산을 포함한 일부 리피돔은 감소한다는 것을 발견했다. 게다가, 리피돔의 이러한 노화 징후는 모든 사람에게 동일한 속도로 발생하지 않는다. 예를 들어 인슐린 저항은 이러한 변화를 가속화 시키는 것으로 보인다. 공동 저자이자 스나이더 연구실의 또 다른 전 연구원인 시 우(Si Wu) 박사는 "리피돔 프로필은 흥미롭게도 개인이 생물학적으로 더 빨리 또는 더 느리게 노화가 진행되는 것을 예측할 수 있다"고 말했다. 또 일부 리피돔 그룹들이 항산화제로 알려진 세포 신호 전달에 관여하는 에테르 결합 포스파티딜에탈올아민(phosphatidylethanolamines)과 같은 특정 그룹의 리피돔과 건강의 연관성이 얼마나 일관되게 나타나는지를 관찰했다. 이는 건강을 모니터링하거나 새로운 식이 보충제를 섭취하는 데 도움이 될 수 있다. 앞으로 스나이더 연구팀은 이러한 조사에서 얻은 정보를 기반으로 특정 리피돔과 생활방식 변화 사이의 상관관계를 조사할 계획이다. 한편, 일상생활에서 노화를 늦추기 위해서 제일 먼저 균형잡힌 영양과 규칙적인 식사를 하는 것이 좋다. 또한 적게 먹는 소식과 규칙적인 운동, 충분한 수면도 노화를 늦추는 방법이 될 수 있다.
- 생활경제
2023-10-23
플라스틱 먹는 '효소' 연구 활성화⋯고비용 과제

플라스틱을 먹는 효소가 개발이 활성화돼 폐플라스틱 처리에 힘을 보탤 전망이다. 환경오염 주범으로 꼽히는 지구를 뒤덮은 폐플라스틱을 재활용하기 위해 수 많은 연구팀들은 다양한 해결책을 찾고 있다. 특히, 벌집나방 애벌레와 같은 생물학적 자원 활용은 소각이나 매립보다 환경친화적으로 플라스틱을 처리하는 유용한 도구가 될 수 있다. 미국 생화학·분자 생물학 매거진 'ASBMB 투데이'에 따르면, 스페인 생물학자 페데리카 베르토치니(Federica Bertocchini)는 약 10년 전 벌집나방의 애벌레가 플라스틱의 일종인 폴리에틸렌을 먹어 치운다는 사실을 발견했다. 폴리에틸렌은 플라스틱 용기 등을 만드는 데 흔하게 이용되지만, 잘 분해 되지 않는 특성이 있어 폐기가 어렵다는 단점이 있다. 최근 과학자들은 매립지나 자동차폐차장 등을 찾아다니면서 플라스틱을 분해할 수 있는 유기체를 찾고 있다. 이를 채취해 플라스틱의 구성 요소를 회수하는 효율적인 방법을 찾길 기대하고 있는 것. 이후 새로운 재료를 조합해 ‘무한 재활용’이 가능하도록 한다는 계획이다. 영국 포츠머스대 효소혁신센터 존 맥기한(John McGeehan)은 "놀랍게도 전 세계의 수백 개 그룹과 수천 명의 과학자들이 이 문제를 연구하고 있다"고 설명했다. 폐플라스틱, 환경오염 주범 플라스틱은 1950년대 들어 본격적으로 생산됐고 생산량도 급증했다. 매년 약 4억6000만 톤에 가까운 플라스틱이 생산되는 것으로 추정된다. 하지만 이렇게 생산된 플라스틱은 아쉽게도 소각하거나 매립지에 묻히고 있다. 플라스틱은 지구상의 심해나 극지방을 비롯해 비를 타고 내려오거나, 심지어 태반이나 모유, 사람의 혈액에서도 흔적이 보고 되는 등 우리 눈에 보이지 않는 구석구석까지 침투했다. 이처럼 플라스틱은 건강과 환경 문제와 직접 연결되어 있다. 그럼에도 수요는 줄어들지 않고 있으며, 생산량은 오는 2050년까지 10억 톤을 넘길 것으로 예상된다. 플라스틱은 가볍고, 형태를 잡기 쉬운 특성 때문에 이를 대체할 마땅한 소재가 없기 때문이다. 현실적으로 모든 플라스틱을 교체하거나 재활용할 수 없다는 점에서 차선책은 덜 만드는 것이다. 또 약 9%에 불과한 전 세계 플라스틱 재활용률을 높이는 것이 과제다. 하지만, 재활용 과정에서 유해한 화학물질을 흡수할 수 있으며, 수천 가지의 플라스틱 유형에는 각각 고유한 구성과 화학 첨가물이나 착색제가 들어 있어 대다수는 재활용할 수 없는 것이 문제다. 효소 재활용 회사 버치 바이오사이언스(Birch Biosciences) 공동 창립자이자 합성 생물학자인 요한 커스(Johan Kers)는 "우리는 심각한 플라스틱 순환성 문제를 안고 있다"며 "알루미늄과 종이 등은 재활용할 수 있지만 플라스틱 재활용은 힘들다"고 지적했다. '자연'에서 착안한 '효소' 주목 캘리포니아대학교 버클리 캠퍼스 고분자 과학자 팅 쉬(Ting Xu)는 "효소를 통한 접근법은 폐플라스틱을 폐기물의 원천이 아닌 귀중한 자원으로 전환시킬 수 있다"고 설명했다. 이미 1970년대에 플라스틱을 먹는 효소에 대한 연구가 시작됐다. 그러다가 2016년 일본 과학자팀이 사이언스 학술지에 플라스틱을 먹는 획기적인 박테리아의 새로운 변종에 대한 논문을 발표하면서 효소 연구에 다시 불을 지폈다. 교토공과대학 미생물학자 코헤이 오다(Kohei Oda)가 이끄는 연구팀은 이데오넬라 사카이엔시스(Ideonella sakaiensis) 201-F6이라고 불리는 미생물이 음료수병과 섬유에 널리 사용되는 폴리에스터인 PET 플라스틱을 주요 에너지와 식품 공급원으로 사용한다는 사실을 발견했다. 그 이후로 과학자들은 독일 라이프치히 묘지의 퇴비 더미, 그리스 하니아(Chania) 해변 등 전 세계 여러 장소에서 플라스틱을 먹는 미생물을 발견했다. 그리고 바다, 북극 툰드라 표토, 사바나 및 다양한 숲을 포함한 환경에서 자유롭게 떠다니는 DNA에서 발견된 2억 개 이상의 유전자에 대한 대규모 분석을 통해 플라스틱 분해 가능성이 있는 3만 개의 다양한 효소가 있다는 것을 찾아냈다. 맥기한은 콜로라도를 포함해 다른 지역의 국립 재생 에너지 연구소(National Renewable Energy Laboratory)의 동료들과 함께 이데오넬라 사카이엔시스의 플라스틱 섭취 능력을 담당하는 두 가지 효소를 조작해 성능을 높이고 연결해 플라스틱을 분해할 수 있는 효소 칵테일을 만들었다. 그 결과 이전보다 6배 더 빠르게 PET를 분해할 수 있었다. 최근 과학자들은 인공지능(AI)을 사용해 플라스틱을 더 빠르게 해중합[해중합은 유색 페트(PET)병이나 폴리에스터 섬유 등 플라스틱 분자를 화학적으로 분해하는 기술]하고, 표적 기질에 대해 덜 까다롭고, 더 높은 온도를 견딜 수 있는 효소를 찾아내고 있다. 초기 데이터에 따르면 생물학적 효소를 이용한 재활용은 플라스틱을 새로 만드는 것보다 탄소 배출량이 더 적은 것으로 알려졌다. 탄소와 산소가 얽혀 있는 PET 재활용 플라스틱은 생물학적 재활용에 가장 적합하다. 영국 포츠머스 대학교의 분자 생물물리학자 앤디 픽포드(Andy Pickford)는 이 물질이 '일종의 아킬레스건'이라고 말했다. PET은 탄소가 산소와 얽혀 있다. 직물과 음료수병에서 흔히 발견되며 매년 생성되는 플라스틱의 약 5분의 1을 차지하는 PET는 생물학적 재활용 업체들 사이에서 인기 있는 대상이자 상업적으로 이용 가능한 제품이기도 하다. 실제로 프랑스 회사 카르비오(Carbios)는 연간 5만 톤의 PET 폐기물을 재활용하는 것을 목표로 2025년 프랑스 북부에 바이오 재활용 공장을 열 계획이다. 호주에 본사를 둔 삼사라에코(Samsara Eco)는 2024년 멜버른에 PET에 초점을 맞춘 2만 톤 규모의 재활용을 계획하고 있다. 플라스틱 유형을 연구하고 있는 픽퍼드(Pickford)는 "PET와 유사한 화학적 구성을 가진 폴리아미드와 폴리우레탄도 본질적으로 효소에 의해 분해되기 쉬워 효소 재활용의 유망한 대상"이라고 말했다. 삼사라에코는 합성 폴리아미드의 일종인 나일론을 연구하고 있다. 지난 5월 버려진 옷으로 '세계 최초의 무한 재활용' 나일론-폴리에스테르 의류를 생산하기 위해 인기 운동복 브랜드 룰루레몬(Lululemon)과 다년간의 파트너십을 발표했다. 아직은 연구가 미진하지만 연구원들은 폴리우레탄을 분해하는 미생물에 대해서도 연구 중이다. '슈퍼웜' 유충 활용 기술 향상 효소 재활용은 순수 탄소 골격을 가진 플라스틱의 경우 전망은 흐리다. 비닐봉지를 만드는 데 사용되는 폴리염화비닐(PVC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리스티렌 및 폴리에틸렌을 포함하는 제품은 기름기가 많아 투입된 효소를 붙잡을 수 없기 때문이다. 그런데 페데리카 베르토치니는 데메트라(Demetra)와 세레스(Ceres)라는 이름을 붙인 왁스 벌레 타액에서 플라스틱 분해 효소를 확인했다. 이 효소는 탄소 골격에 산소를 주입해 실온에서 몇 시간 내에 폴리에틸렌을 분해하는 것으로 나타났다. 폴리스티렌을 연구하는 호주 퀸즈랜드 대학교의 미생물학자 크리스 린케(Chris Rinke) 박사는 '슈퍼웜(Superworm)'이라고 불리는 미국왕딱지벌레(Zophobas morio) 유충을 발견했다. 플라스틱을 기계적으로 작은 조각으로 파쇄하고 산소 원자를 투입해 '노화'한 다음 특수 기술을 사용해 해당 조각을 해중화하는 두 가지 과정을 통해 폴리스티렌을 분해한다. 린케 박사는 "곤충에서 발견되는 효소가 열쇠를 쥐고 있을 수 있다"고 말했다. 반면, 일부 전문가들은 생물학적 재활용 전망에 대해 낙관적이지 않다. 픽포드는 "아직 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PVC와 같은 폴리올레핀이 대규모 효소 재활용을 위한 현실적인 목표가 될 것이라고 확신하지 못했다"며 "이런 경우 재활용이 가능한 새로운 플라스틱을 만드는 방향으로 전환하는 것이 더 현실적"이라고 말했다. 한국의 경우, 2020년 포스텍의 차형준 교수 팀은 '산맴돌이거저리(Plesiophthalmus davidis)'라고 불리는 검은 딱정벌레의 유충에서 폴리스티렌 소화 능력을 부여한 장내 세균인 '세라티아 폰티콜라(Serratia Fonticola)'에 대해 보고했다. 또 다른 그룹은 PLA를 포함한 특정 유형의 생분해성 플라스틱을 분해할 수 있는 두 가지 저온 적응성 곰팡이 균주[고산 토양과 북극 해안에서 분리된 라크네룰라(Lachnellula)와 네오데브리에시아(Neodevriesia)]를 발견했다고 보고했다. 하지만 효소를 활용하는 프로세스를 확장하는 것이 얼마나 쉬울지, 그리고 확장된 환경이 어떤 모습일지는 불분명하다. 한편, UN은 오는 2024년 세계 최초의 글로벌 플라스틱 오염 조약을 만들 예정이다. 플라스틱 오염을 억제하는 것을 목표로 하며, 특히 재활용을 더 쉽게 하기 위해 플라스틱 제품의 생산 과 설계에 대한 새로운 규칙을 도입할 것으로 예상된다. 다음 해에는 워싱턴과 캘리포니아, EU에서 플라스틱 용기와 음료수병 재료의 25%를 재활용 플라스틱으로 규정하는 법률이 시행될 예정이다. 그러나 추가적인 변화와 인센티브가 없다면 이러한 노력은 물거품이 될 수도 있다는 지적이다. 화석 연료의 저렴한 가격으로 인해 순수 플라스틱이 저렴하게 유지되는 한 생물학적 효소 활용은 비용 면에서 경쟁력이 없기 때문이다. 맥기한은 "과거 석유 및 가스 산업이 혜택을 누렸던 방식으로 PET 또는 기타 생분해성 공정에 인센티브를 부여해야 한다"며 "생물학적 재활용 기술이 향상되면 새로운 플라스틱과 경쟁할 수 있을 만큼 비용면에서 효율적일 것"이라고 강조했다. 그럼에도 그는 "효소가 전체 플라스틱 문제를 해결하지 못하지만 이제 막 첫 걸음을 뗐다"며 향후 발전에 기대감을 드러냈다.
- IT/바이오
2023-09-21
'역백신', 제1형 당뇨병·크론병 등 자가면역 질병 치료

제1형 당뇨병과 크론병 등 자가 면역질환을 역백신으로 치료하는 연구가 진행중이다. 중추신경계의 탈수초성 질환(demyelinating disease 신경세포의 축삭을 둘러싸고 있는 절연물질인 수초가 탈락되는 질병) 중 가장 흔한 유형인 다발성 경화증과 췌장에서 인슐린이 분비되지 않아 발생하는 제1형 당뇨병, 만성 염증성 장질환인 크론병을 정복할 수 있는 날이 코앞에 다가왔다. 과학기술 전문 매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)’에 따르면, 시카고대학 프리츠커 분자공대(PME Pritzker Molecular Engineering) 연구팀이 '역백신(inverse vaccine)'을 개발해 자가면역 반응을 제거할 수 있음을 증명했다. 일반적인 백신은 인간의 면역 체계가 바이러스나 박테리아를 공격해야 할 적으로 인식하도록 만들지만, ‘역백신’은 한 분자에 대한 면역 체계 기억을 제거하는 정반대의 역할을 하도록 했다. 면역 체계 기억을 제거하는 것은 전염병의 경우 바람직하지 않지만 다발성 경화증, 제1형 당뇨병, 류머티즘성 관절염 또는 면역 체계가 사람의 건강한 조직을 공격하는 크론병에서 나타나는 자가면역 반응을 멈출 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다. 최근 국제학술지 네이처 생명의학공학(Nature Biomedical Engineering)에 발표된 논문을 살펴보면, 역백신은 자연 과정에 의해 죽는 세포에 대한 자가면역 반응을 예방하기 위해 간이 자연적으로 세포 분해 생성물을 '공격 금지'로 표시하는 방식을 활용한다. PME 연구팀은 우리 몸의 간이 면역 체계가 공격하는 항원(면역 체계가 공격하는 분자)을 친구로 인식하는 노화된 세포 조각과 유사한 분자와 결합해, 이 백신이 어떻게 다발성 경화증과 유사한 질병과 관련된 자가면역 반응을 성공적으로 막을 수 있는지 보여줬다. 이번 논문의 주 저자인 제프리 허벨(Jeffrey Hubbell) 교수는 "이 연구에서 가장 흥미로운 점은 이미 염증이 진행 중임에도 다발성 경화증과 같은 질병을 치료할 수 있다는 것이며, 이는 실제 상황에서 더 유용하다"고 강조했다. 역백신으로 면역력 억제 면역 체계의 T세포(세포성 면역을 담당하는 림프구의 일종) 역할은 바이러스, 박테리아, 암 등 원치 않는 세포와 분자를 신체의 이물질로 인식해 제거하는 것이다. 그러나 T세포는 건강한 세포를 이물질로 인식하는 실수를 할 수 있다. 예를 들어, 크론병 환자의 경우 면역 체계는 소장 세포를, 다발성 경화증 환자의 경우에는 신경 주변의 보호 코팅인 미엘린을 공격한다. 허벨 교수와 그의 동료들은 면역 반응이 몸 전체의 모든 손상된 세포에 대해 발생하지 않도록 하는 메커니즘을 가지고 있다는 것을 주목했다. 이러한 현상은 간에서 일어나는 말초 면역 관용(Peripheral Immune Tolerance)으로 알려져 있다. 그들은 최근 몇 년 동안 N-아세틸갈락토사민(pGal)으로 알려진 당으로 분자를 태깅하면 이 과정을 모방하여 분자를 간으로 보내서 분자에 대한 내성이 생길 수 있다는 사실을 발견했다. 이 연구는 면역계의 작동 원리를 이해하는 데 크게 기여했으며, 미래의 의학적 치료법 개발에 중요한 토대를 제공한다. 허벨은 "우리가 원하는 분자를 pGal에 부착할 수 있고 면역 체계가 이를 견딜 수 있도록 가르칠 것"이라며 "백신처럼 면역력을 높이는 대신 역백신을 사용하면 매우 구체적인 방식으로 면역력을 억제할 수 있다"고 주장했다. 연구팀은 미엘린 단백질을 pGal에 연결하고 새로운 역백신의 효과를 테스트한 결과, 면역 체계가 미엘린 공격을 중단하고 신경이 다시 올바르게 기능하도록 하며 동물의 질병 증상을 완화시킬 수 있음을 발견했다. 일련의 다른 실험을 통해 과학자들은 동일한 접근 방식이 지속적인 면역 반응을 최소화하는데 도움이 된다는 것을 보여줬다. 제1상 안전임상시험 수행 허벨은 "오늘날 자가면역 질환은 일반적으로 면역 체계를 광범위하게 억누르는 약물로 치료되는데, 이는 매우 효과적일 수 있지만 감염을 막기 위해 필요한 면역 반응도 차단하므로 많은 부작용이 발생할 수 있다":고 지적했다. 대신 역백신으로 환자를 치료할 수 있다면 훨씬 더 구체적이고 부작용도 줄어들 수 있다는 설명이다. 허벨의 pGal 화합물을 사람을 대상을 하기 위해선 더 많은 연구가 필요하지만, 밀, 보리, 호밀 섭취와 관련된 자가면역 질환인 복강병 환자를 대상으로 초기 제1상 안전임상시험이 이미 수행됐다. 현재 다발성 경화증에서 임상시험이 진행 중이다.
- IT/바이오
2023-09-20
효율성 높은 리튬 배터리, 문제점은 무엇?

알카라인, 니켈수소, 리튬 등 여러 종류의 배터리가 시장에 나와 있지만, 리튬이온 배터리가 가장 인기 있고 널리 사용되는 것으로 알려져 있다. 리튬 배터리는 고에너지 밀도와 오래 지속되는 수명 때문에 휴대용 장치에 주로 선호되지만, 최근에는 높은 생산 비용과 화재 위험 등이 문제점으로 부각되고 있다. IT 전문 매체 슬래시기어(Slash Gear)는 영국 패러데이 연구소(Faraday Institution) 비아트리체 브라우닝(Beatrice Browning) 박사를 인용, 리튬이온 배터리의 경우 리튬 이온이 전극 안팎으로 순환할 때 발생하는 전극 구조가 손상되면 배터리 수명이 단축될 수 있다고 보도했다. 또한 영국 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)의 연구에 따르면, 온도와 충전상태(SoC), 부하 프로필 등의 외부 스트레스 요인이 배터리 성능 저하에 영향을 미쳤으며 시간이 지남에 따라 용량이 감소하는 모습을 보였다. 뉴어크 일렉트로닉스(Newark Electronics)는 배터리를 사용하지 않아도 지속적인 방전으로 인해 노화될 수 있음을 확인했다. 또 제조 결함과 같은 여러 제어 불가능한 이유로 치명적인 결과를 초래할 수도 있다고 지적했다. 배터리는 과충전 혹은 부적절한 전압 사용으로 문제가 발생할 수 있으며, 이러한 문제는 잠재적으로 위험을 수반한다. 실제로 2019년 뉴저지와 2021년 캘리포니아에서는 애플 배터리의 부풀림 이슈 때문에 집단소송이 제기됐다. 물론, 애플 외에도 리튬이온 배터리를 사용하는 많은 다른 전자 제품 회사들이 같은 문제를 겪고 있다. 에너지 효율성과 가벼운 특성으로 오늘날 많은 자동차 제조업체에서 선택하고 있는 리튬이온 배터리는 여전히 화재의 위험이 있다. 미국 환경보호국(Environmental Protection Agency)에 따르면 2013년부터 2020년까지 미국의 64개 지자체 폐기물 시설에서 240건 이상의 리튬이온 배터리 화재가 발생했다. 특히, 2016년에는 삼성이 설계 결함으로 갤럭시 노트7 라인 생산을 영구 중단하는 등 미국 내 190만 대의 갤럭시 노트7을 리콜했다. 더 큰 문제는 리튬 배터리를 처분하는 방법에 여전히 제한이 있다는 점이다. 이러한 배터리는 화재 위험이 있어 운송 과정에서부터 실제 폐기물 처리 장소에 도착해서도 문제를 일으킬 수 있다. 미국 환경보호국은 리튬이온 배터리 단자를 테이프로 감싸고 플라스틱 봉지에 보관하는 것을 권장하고 있다. 슬래시기어는 "리튬을 재활용하는 새로운 방법이 발견되었지만, 가정용 배터리 제품을 적절히 처분하는 것은 많은 노력이 필요하다”며 “모든 사람이 인증된 전자 제품 재활용업자에 가는 시간과 여력이 있지는 않다"고 지적했다. 또한, 비싼 생산 비용도 걸림돌이다. 미국환경보호국에 따르면, 2021년 기준 리튬 배터리의 가격은 1kWh 당 약 132달러(약 17만5810원) 정도로 다른 배터리에 비해 높다. 리튬이온 배터리는 여전히 많은 종류의 전자 제품에서 최고의 선택이지만, 미래에는 보다 더 효율적인 배터리 구성 요소가 필요하다. 이에 업계에서는 리튬 기반 배터리보다 빠르게 충전되는 알루미늄 이온 배터리와 같은 새로운 배터리 기술을 개발하고 있다.
- IT/바이오
2023-09-13
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.
- 생활경제
2023-09-10
건강수명 늘리는 장수의 식단, 당신도 따라할 수 있다

최근 효모를 활용한 실험에서 식단을 조절함으로써 건강한 노화 예방 효과를 볼 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 과학기술 전문매체 사이테크데일리(SciTechDaily)에 따르면, 웰컴트러스트(Wellcome Trust)와 영국 생명공학연구위원회(BBSRC)의 지원을 받은 영국 바브라함 연구소(Babraham Institute)의 과학자들이 효모를 기반으로 한 노화 예방 연구를 수행하고 결과를 발표했다. 바브라함 연구소의 존 하우슬리(Jon Houseley) 박사와 그의 연구팀은 식단의 조절을 통해 건강한 노화를 추구할 수 있으며, 건강 저하가 노화 과정에서 필연적인 것이 아니라는 점을 확인했다. 과학자들은 오랜 시간 동안 의도적으로 칼로리 섭취를 줄임으로써 노화와 관련된 건강 문제를 감소시키고 수명을 연장할 수 있다는 것을 알고 있었다. 생쥐를 대상으로 한 연구에서는 이러한 효과를 얻기 위해서는 평생 동안 식단을 조절해야 한다는 것을 발견했다. 효모 식단으로 칼로리 제한 그러나 하우슬리 박사의 최근 효모 연구는 칼로리 제한 대신 다른 방법으로 수명 주기 내내 건강을 향상시킬 방법을 발견했다. 도롯타 호카이(Dorottya Horkai) 수석 연구원은 “어린 시절의 식단 조절이 효모를 건강한 상태로 이끌 수 있음을 확인했다”고 전하며, "칼로리 제한 없이 다른 종류의 식사를 통해 효모의 노화와 세포 피로감을 줄일 수 있었다"고 덧붙였다. 연구팀은 평상시 포도당이 풍부한 식단에서 효모를 길렀던 것을 갈락토오스(단순 단당류 중 하나로, 생물체 내에선 주로 유당의 형태로 발견) 기반의 식단으로 전환했다. 실험 결과 일반적으로 노화와 함께 나타나는 다양한 분자 변화가 관찰되지 않았다. 갈락토오스에서 성장한 효모 세포는 노화 후에도 젊은 세포와 유사한 건강 상태를 보였고, 수명은 늘어나지 않았으나, 노화로 인한 건강 저하 기간이 크게 감소했다. 지속적인 올바른 식단 유지가 중요 중요한 점은, 식단 변화의 효과는 주로 세포가 어린 단계에서 발현되며, 늙은 효모 세포에서는 크게 차이가 나타나지 않는다는 것이다. 효모와 인간 사이의 젊음의 정의를 해석하는 것은 복잡할 수 있으나, 여러 연구들이 공통적으로 지적하는 것은, 건강한 삶을 유지하기 위해선 어릴 때부터 올바른 식단이 중요하다는 점이다. 효모 세포의 노화 과정은 동물이나 인간의 노화 메커니즘과 유사하므로 이상적인 연구로 간주된다. 이러한 효모 연구는 더 많은 연구가 필요하겠지만, 극단적인 칼로리 제한보다는 식단 조절을 통한 건강한 노화 추구가 바람직할 것으로 보인다.
- 생활경제
2023-09-08
2023년 특허 만료 앞둔 화이자 등 9대 의약품...일반 바이오 의약품 시장 활짝

화이자, 머크 등 글로벌 바이오제약사들의 9대 의약품들이 올해 특허가 만료될 예정이다. 이들 의약품들의 특허가 만료되면 새로운 일반 의약품들이 시장에 다시 출시돼 바이오 의약품 시장은 활기를 띨 것으로 보이지만 제약사들의 수익은 줄어들 것으로 예상된다. 생명과학 뉴스 전문 매체 바이오스페이스는 글로벌 컨설팅 회사 ZS 에소시에이츠(ZS Associates)의 마리아 휘트먼(Maria Whitman) 제약 및 생명과학 책임자의 말을 인용해 "특허가 만료되면 기업의 수익이 최대 79%까지 감소할 수 있다"고 보도했다. 하지만, 제약사마다 상황이 다를 것이라는 의견도 있다. 하버드 의과대학의 숀 투(S. Sean Tu) 교수는 "화이자와 같은 다양한 포트폴리오를 가진 기업은 큰 영향을 받지 않을 것"이라며 말했다. 웨스트버지니아 대학교 법학 교수이자 하버드 의과대학 규제, 치료 및 법률 프로그램 소속인 숀 투(S. Sean Tu) 교수는 "글로벌 제약사 화이자처럼 다양한 포트폴리오를 가진 기업은 수익에 큰 타격을 입지 않을 것"이라고 분석했다. 올해 특허 만료와 관련해 주목받는 약물로는 에브비(AbbVie)의 '휴미라'가 있다. 이 약물은 다양한 특허 출원으로 다른 기업들의 제네릭 약품 출시를 차단했다. 또한 특허가 만료되더라도 다른 회사가 일반 의약품을 쉽게 판매할 수 있는 것은 아니다. 제약전문 업체 에브비(AbbVie)는 생물학적 의약품 '휴미라(Humira)'에 수백 건의 특허를 출원해 일반적인 아달리무맙(adalimumab 류마티스 관절염, 건선, 크롬병 등 치료에 사용하는 항체 치료제)을 생산하는 것을 막고 있다. 2017년 합의 이후에야 유사품 판매가 가능해졌고, 2023년 7월에서야 새로운 휴미라 유사품이 홍수처럼 시장에 쏟아져 나왔다. 특허 약품 중, 다케다의 주의력결핍과 과잉행동장애(ADHD) 치료제 '비반세(Vyvanse)'는 이미 2023년 2월24일에 만료됐다. 소아적응증은 지난달인 8월24일 만료됐다. 화이자의 정맥항진균제 '에락시스(Eraxis)'는 9월 22일 특허가 만료된다. 존슨앤존슨(Johnson & Johnson)의 건선과 크론병 치료용 생물학적 의약품인 '스텔라라(Stelara)'는 9월25일 특허가 종료된다. 머크(Merck)의 HIV/AIDS를 치료하기 위한 항바이스러스 약물 '이센트레스(Isentress)'는 2023년 10월 3일, 아이거(Eiger)의 빠른 노화 증후군 치료를 위한 최초의 약물 '조킨비(Zokinvy)'도 2023년 10월 17일 만료될 예정이다. 이밖에도 아스텔라스(Astellas)의 요실금 치료제 '미르베트릭(Myrbetriq)'은 11월4일, 노바르티스(Novartis)의 심부전치료제 '엔트레스토(Entresto) 11월27일, 암젠(Amgen)의 건선치료제 '오테즐라(Otezla)' 12월 9일, 노보노디스크(Novo Nordisk)의 당뇨병치료제 '비토자(Victoza)'와 비만치료제 '삭센다(Saxenda)'는 12월30일에 각각 특허 만료될 예정이다. 바이오스페이스는 최근 승인된 약물에 대해 더 많은 특허 출원과 관련 소송이 진행 중이라며, 이로 인해 일반 의약품 출시가 지연될 수 있다고 지적했다. <2023년 특허 만료되는 의약품 9종> -비반세(Vyvanse) : 다케다(Takeda)의 주의력결핍과 과잉행동장애(ADHD) 치료제. 2023년 2월24일, 소아적응증은 2023년 8월24일 만료. -에락시스(Eraxis) : 화이자(Pfizer)의 정맥 항진균제. 2023년 9월22일 만료. -스텔라라(Stelara) : 존슨앤존슨(Johnson & Johnson)의 건선과 크론병 치료용 생물학적 의약품. 2023년 9월25일 만료. -이센트레스(Isentress) : 머크(Merck)의 HIV 치료용 항바이러스 약물. 2023년 10월3일 만료. -조킨비(Zokinvy) : 아이거(Eiger)의 빠른 노화 증후군 치료를 위한 최초의 약물. 2023년 10월17일 만료. -미르베트릭(Myrbetriq) : 아스텔라스(Astellas)의 요실금 치료제. 2023년 11월4일 만료. -엔트레스토(Entresto) : 노바르티스(Novartis)의 심부전치료제. 2023년 11월27일 만료. -오테즐라(Otezla) : 암젠(Amgen)의 건선치료제. 2023년 12월9일 만료. -비토자(Victoza)·삭센다(Saxenda) : 노보노디스크(Novo Nordisk)의 당뇨병치료제와 비만치료제. 2023년 12월30일 만료.
- IT/바이오
2023-09-04