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2025-10-29 (수)

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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.
- 생활경제
2024-07-19 17:20:00
[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.
- 포커스온
2024-07-08 15:58:00
[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.
- IT/바이오
2024-07-03 16:33:00
[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.
- 포커스온
2024-07-03 10:15:00
[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.
- 포커스온
2024-06-13 13:05:00
누벨칼레도니 고사리, 지구상 가장 큰 게놈으로 기네스 등재

태평양의 외딴 섬에서만 자라는 작은 양치류가 지구상 존재하는 유기체 가운데 가장 큰 게놈을 보유, 기네스 세계 기록에 선정됐다고 사이언스얼라트가 전했다. 남태평양의 누벨칼레도니(영어명 뉴칼레도니아)에 서식하는 양치류(Tmesipteris oblanceolata)의 일종인 고사리가 그 주인공으로, 이 양치류는 세포액에 인간보다 무려 50배 이상 많은 DNA를 가지고 있는 것으로 나타났다. 연구팀의 분석에 따르면 폭이 1mm에 불과한 고사리 세포 중 하나의 DNA를 실처럼 풀면 길이가 106m까지 늘어난다. 이 DNA를 똑바로 세우면 런던의 명물 빅벤 타워(높이 96m)보다 더 높이 올라간다. 양치류의 게놈 무게는 무려 160기가염기쌍(Gbp)에 달했는데, 염기쌍(bp)은 DNA 길이를 측정하는 수치다. 즉 염기쌍은 수소 결합에 의해 서로 결합되는 2개의 핵염기로 이루어진 두 가닥 핵산의 기본 단위다. 종전까지 최장 기록 보유자는 일본의 혼슈가 원산지이며, 영국의 정원 등에서도 발견되는 화초인 파리 자포니카(Paris japonica)였다. 이번에 발견된 고사리 게놈은 이보다 7% 더 길다고 한다. 인간 게놈은 상대적으로 작은 3.1Gbps이다. 인간 DNA를 풀어낸다면 길이는 약 2m 정도 된다. 연구를 주도한 영국 왕립식물원 큐(Royal Botanic Gardens Kew) 연구원인 일리아 리치는 "이 분야에서는 이미 생물학적인 한계에 도달했다고 생각했지만, 발견된 고사리의 DNA가 파리 자포니카보다 더 큰 것을 확인하고 한계를 확장할 수 있었다"고 말했다. 키가 5~10cm까지 자라는 이 양치류는 프랑스령 태평양 지역인 뉴칼레도니아에서만 발견된다. 연구팀은 2023년 본섬인 그랑테르(Grand Terre)를 여행하고 현지 과학자들과 협력해 연구를 진행하고 '아이사이언스(iScience)' 저널에 결과를 게재했다. 인간의 몸에는 30조 개 이상의 세포가 있는 것으로 추정된다. 각 세포 안에는 DNA를 포함하는 핵이 존재한다. 이는 유기체가 어떻게 생존하는지 알려주는 지침서라고 할 수 있다. 유기체의 모든 DNA를 게놈이라고 한다. 지금까지 과학자들은 약 2만 종의 유기체의 게놈 크기를 추정했다. 숫자는 많아 보이지만, 사실 이는 지구상에 존재하는 생명체의 극히 일부에 불과하다. 동물 중에서는 표범 폐어(렁피시: 폐를 가진 물고기)의 DNA가 130Gbp로 가장 크다. 식물은 가장 큰 게놈을 가지고 있지만 믿기 어려울 정도로 작은 게놈을 가진 경우도 있다. 육식성 식물 겐리세아 속에서 가장 큰 종인 겐리세아 아우레오(Genlisea aurea)의 게놈은 0.06Gbp에 불과하다. 그러나 게놈의 길고 짧음에 비례해 우위가 나뉘는 것은 아니다. 모든 연구 결과는 거대한 게놈을 갖는 것이 오히려 단점이라는 사실을 보이고 있다. DNA가 많을수록 DNA를 모두 집어넣어야 할 세포의 크기는 커져야 한다. 식물의 경우 세포가 크다는 것은 잎의 구멍이 더 커야 한다는 것을 의미하며, 이는 잎이 천천히 자랄 수 있다는 것을 뜻한다. 또한 DNA의 새로운 복제가 더 까다로워 생식 능력이 제한된다. 이는 가장 거대한 게놈이 환경에 쉽게 적응하지 못하고 경쟁에 효과적으로 맞서 싸울 수 없는, 느리게 자라는 다년생 식물에서 발견된다는 것을 의미한다. 따라서 게놈 크기는 식물이 기후 변화, 토지 이용 변화 및 인간으로 인한 기타 환경 문제에 대응하는 방식에 영향을 미칠 수 있다. 그러나 DNA가 유기체에서 실제로 어떻게 기능하는지 이해하기는 어렵다. 현재까지는 이번에 발견된 양치류처럼 거대한 게놈에서 DNA가 어떤 역할을 하는지 알 수 없다. 일부 학계에서는 이를 '정크 DNA(아무런 유전 정보를 갖고 있지 않은 쓰레기 DNA)'라고 무시하지만, 기능을 갖고 있는데 과학이 찾아내지 못했을 가능성도 크다. 따라서 이번 발견은 새로운 단계로의 출발을 의미한다고 아이오와 주립대 식물학자 조너선 웬델은 지적했다.
- IT/바이오
2024-06-04 13:51:00
혈액 검사로 유방암 재발 여부 예측 가능해졌다

유방암이 재발할 것인지의 여부를 예측할 수 있는 혈액 검사 방법이 새롭게 개발됐다고 영국 BBC가 전했다. 혈액 검사만 하면 CT와 같은 영상 스캔으로 유방암 재발을 발견하기 수년 전에 암이 재발할 것인지의 여부까지 예측할 수 있다는 것이다. 보도에 따르면 혈액 검사 방법은 유방암이 재발하기 전에 종양의 DNA 흔적을 포착하고, 어떤 환자가 암이 재발할지를 예측하는 것으로, 분석 결과 100% 정확한 것으로 밝혀졌다고 한다. 이 혈액 검사를 통해 유방암 치료를 더 일찍 시작하고 생존율을 높일 수 있을 것으로 기대된다. 연구는 영국의 런던암연구소(ICR) 연구진이 수행한 것으로, 다양한 유형의 초기 유방암 환자 78명을 대상으로 임상시험을 실시한 결과를 분석한 것이다. '액체생검'을 통해 환자의 혈액에서 암세포에 의해 분비되는 1800개의 돌연변이를 찾아냈다. 이러한 순환 종양 DNA는 11명의 여성에게서 발견되었으며, 이들 모두 암이 재발했다. 다른 경우 암은 재발하지 않았다고 한다. 시카고에서 최근 열린 미국임상종양학회(American Society of Clinical Oncology) 컨퍼런스에서 발표된 이번 연구 결과에 따르면, 혈액 검사를 통해 유방암 종양이 스캔에서 나타나기 평균 15개월 전에 암이 재발할 것임을 예측할 수 있었다. 가장 빠른 예측은 스캔을 통해 암 진단이 확정되기 41개월 전이었다. ICR의 수석 연구원인 아이작 가르시아-무리야 박사는 "유방암 세포는 수술 및 치료 후에도 체내에 남아있을 수 있지만, 세포의 수가 너무 적어 후속 조사에서 발견되지 않을 수 있다"고 지적하고, 이렇게 남아 있는 세포가 수년이 지나 암 재발을 유발할 수 있다고 말했다. 그러나 이 연구는 전문가들이 놀랍고 흥미롭다고 평가했음에도 불구하고, 매우 초기 단계이다. 유방암은 전 세계적으로 가장 흔한 암으로, 2020년에 226만 명의 여성이 진단을 받았고 같은 해에 68만 5000명이 사망했다. 가르시아 무리야 박사는 이번 연구가 더 나은 치료 후 추적 검사와 치료를 위한 토대를 마련했다고 말했다. 이번 연구에 일부 자금을 지원한 '브레스트 캔서 나우(Breast Cancer Now)'의 사이먼 빈센트 박사는 "조기 발견은 유방암에 대응할 수 있는 가장 강력한 무기 중 하나이며, 혈액 검사에 의한 재발 예측은 새로운 검사로 예방과 치료가 충분히 가능하다는 것을 시사한다"고 말했다. 증상이 나타나기 1년 전에 유방암 재발 징후를 발견하는 것은 대단히 고무적이라는 것이다. 빈센트는 이 연구가 아직 초기 단계라는 점을 인정하면서도, 유방암 재발을 조기에 발견한다는 것은 치료를 통해 암을 이기고 다른 부위로 전이돼 치료가 불가능해지는 사태를 막을 가능성을 높인다고 강조했다. 그는 "영국에서는 매년 약 1만1000명이 이차 유방암으로 사망하고 있다. 유방암으로 여성들이 목숨을 잃는 것을 줄이기 위해서는 이번 혈액 검사와 같은 돌파구가 시급히 필요하다"고 강조했다.
- IT/바이오
2024-06-04 09:40:00
고대 생명나무 바오밥나무, 그 신비가 풀렸다

바오밥나무의 기원에 관한 미스터리가 풀렸다. DNA 연구에 따른 결과다. 이 연구는 중국 우한 식물원, 영국 큐의 왕립 식물원, 마다가스카르의 안타나나리보 대학교 및 런던 퀸 메리 대학교의 협력으로 수행됐으며, 연구 결과는 학술지 '네이처'에 발표됐다고 영국 BBC 방송이 보도했다. '고대 생명나무'라 불리는 바오밥나무는 2100만 년 전 마다가스카르에서 처음 나타났다. 바오밥나무 씨앗은 이곳에서 해류를 타고 호주와 아프리카 본토로 운반돼 독특한 종으로 진화했다. 아프리카에서는 씨와 잎을 식량 자원으로 이용한다. 그러나 바오밥나무는 현재 멸종 위기에 처해 있다. 연구팀은 이 나무를 보호하기 위한 더욱 적극적인 노력이 필요하다고 강하게 요구하고 있다. 바오밥나무는 둥치가 큰 북 모양으로 비대하고, 높이는 20m에 달하며, 수관 지름이 10m에 달하는 특이한 모양으로 쉽게 구별되며 수명도 길기 때문에 '생명의 나무(the tree of life)' 또는 '거꾸로 선 나무(upside down tree)', 숲의 어머니(mother of the forest)'로 알려져 있다. 이들은 기후 변화와 광범위한 산림 벌채로 인해 생사의 기로에 서 있다. 남편인 런던 퀸 메리 대학교의 앤드류 리치 교수와 함께 연구에 참여한 큐 왕립식물원의 일리아 리치 박사는 BBC와의 인터뷰에서 "우리는 다양한 동식물의 생태계를 유지하는 핵심이자 상징적인 종인 바오밥나무의 기원을 정확히 찾아낼 수 있었다"라고 말했다. 그녀는 "이번 연구에서 취득한 데이터를 통해 우리는 바오밥나무를 보호하기 위한 정보와 지식을 제공할 수 있다“고 덧붙였다. 연구팀은 이번에 바오밥나무 8종을 대상으로 분석을 진행했다. 그중 6종은 마다가스카르에서 발견되었으며, 1종은 아프리카 전역에, 1종은 호주 북서부에 널리 퍼져 있다. 네이처에 따르면 자구 상에 퍼져있는 바오밥나무는 모두 아프키카 섬나라 마다가스카르에서 왔다. 바오밥나무 중에서 가장 작은 종은 16피트(약 4.87m)까지 자라며, 가장 키가 큰 나무는 82피트(약 25m)까지 자란다. 팀은 마다가스카르의 바오밥나무 중 가장 큰 자이언트 바오밥나무를 포함해 멸종 위기에 처한 마다가스카르 소재 2종에 대해 더 높은 보전 등급을 부여할 것을 요구했다. 그러면서 바오밥나무의 가치에 대해 지구상에서 가장 놀라운 나무 중 하나이며 지역 문화 및 전통과 깊이 얽혀 있다고 높이 평가했다. 이 나무는 수천 년 동안 살 수 있으며, 거대한 크기로 자라고, 건기(최대 9개월)에도 생존할 수 있도록 줄기에 많은 양의 물을 저장한다. 바오밥나무 열매는 슈퍼 푸드로 간주되며, 줄기는 밧줄이나 옷에 사용되는 섬유를 만드는 데 사용된다. 나무는 해질녘에 큰 흰색 꽃을 피운다. 수분 매개자는 박쥐다. 어둠 속에서 움직이는 박쥐의 생태를 감안해 저녁 무렵에 꽃을 피우는 것이다. 박쥐는 바오밥나무 꽃의 꿀을 따먹기 위해 먼 거리를 이동하며, 바오밥나무 자체는 새들의 중요한 보금자리이기도 하다. CBS에 따르면 연구팀은 기후변화가 마다가스카르에 기반을 둔 종 중 하나에 심각한 위협을 가할 것이며, 이는 2080년 이전에 멸종하게 만들 수 있음을 시사한다고 우려했다. 샌디에고 동물원 야생동물 연합은 또한 남부 아프리카에서 바오밥나무의 죽음이 급증하고 있음을 주목했다. 이들은 "대륙에서 가장 큰 바오밥나무 13개 중에서 9개가 쓰러져 죽었다"며 "원인은 불분명하지만 과학자들은 지구의 기후 변화가 이 나무의 멸종에 영향을 미칠 수 있다고 의심하고 있다"고 말했다.
- 포커스온
2024-05-17 15:45:00
세계 최초 돼지 신장 이식 환자 사망

세계 최초로 유전자 변형 돼지 신장을 이식한 미국 남성 리처드 릭 슬레이먼이 7주만에 향년 62세로 사망했다. 과학 전문매체 뉴아틀라스는 13일(현지시간) 유전자 변형 돼지 신장을 최초로 이식받은 인간 수혜자가 안타깝게도 세상을 떠났음에도 불구하고 여전히 의학적 이정표이자 성공으로 간주되고 있다며 이같이 보도했다. 슬레이먼 씨가 획기적인 수술을 받았던 매사추세츠 종합병원(MGH)의 수술팀은 성명을 통해 그의 사망이 신부전의 결과로 간주되지 않는다고 밝혔다. 병원 측은 지난 11일 성명을 통해 "매사츄세츠 종합병원 이식팀은 릭 슬레이먼 씨의 갑작스러운 사망에 깊은 슬픔을 느낀다"고 말했다. 그러면서 "우리는 그것이 그의 최근 이식의 결과라는 징후를 발견하지 못했다. 슬레이먼 씨는 전 세계 수많은 이식 환자들에게 희망의 등불로 영원히 기억될 것이며, 우리는 이종 이식 분야를 발전시키기 위한 그의 신뢰와 의지에 깊이 감사드린다"고 표했다. 슬레이먼 씨는 지난 3월 16일 유전자 변형 돼지 신장 이식 수술을 받았다. 그는 새 신장을 이식받은 지 며칠 만에 걸어 다닐 수 있었고, 약 2년 동안 신장의 기능을 유지할 수 있을 것으로 예상됐다. 슬레이먼은 7년 간의 투석 끝에 2018년 같은 병원에서 인간 신장 이식 수술을 받았으나 5년만에 신장이 망가져 투석 치료를 재개했다. 그는 2018년 인간 신장 이식의 합병증으로 인해 지난해 신장을 제거한 후 지난 3월 돼지 신장을 이식한 뒤 일주일에 세 번씩 받던 투석 치료도 중단할 수 있었다. 슬레이먼은 말기 신장 질환을 앓고 있었으며 울혈성 심부전증도 앓고 있었다. 병원 측에 따르면, 신장은 매사추세츠 주 케임브리지의 이제네시스(eGenesis)가 인간 수혜자에게 해로운 유전자를 제거하고 특정 인간 유전자를 추가하여 호환성을 향상시키기 위해 유전자 편집된 돼지로부터 제공되었다고 한다. 회사는 또한 인간을 감염시킬 가능성이 있는 돼지 고유의 레트로바이러스를 비활성화했다. 사인은 아직 발표되지 않았지만, 그의 가족은 성명을 통해 이 획기적인 수술이 이종 이식의 발전에 긍정적인 결과를 가져왔다고 말했다. 미국에서는 약 9만 명이 신장 이식 대기자 명단에 올라 있으며, 이 중 상당수는 이식을 받기 전에 사망한다. 슬레이먼의 가족은 성명에서 "릭은 이식 후 이식을 받은 이유 중 하나가 생존을 위해 이식이 필요한 수천 명의 사람들에게 희망을 주기 위해서였다고 말했다"면서 "릭은 그 목표를 달성했으며 그의 희망과 낙관주의는 영원히 지속될 것이다. 그는 모든 환자, 연구자, 의료 전문가에게 영감을 주는 유산이 될 것"이라고 밝혔다. 이제네시스도 5월 11일 소셜 미디어에 "슬레이먼 씨는 진정한 선구자였다"며 "그의 용기는 신부전으로 고통받는 현재와 미래의 환자들을 위한 길을 개척하는 데 도움이 되었다"는 글을 게재했다. 슬레이먼의 가족은 이 획기적인 '생명 연장' 수술이 사랑하는 가족과 발전하는 이종 이식 분야 모두를 위한 선물이라고 주장했다. 그의 가족은 "우리 가족은 사랑하는 릭이 갑자기 세상을 떠난 것에 대해 깊은 슬픔을 느끼지만, 그가 많은 사람들에게 영감을 주었다는 사실에 큰 위안을 삼고 있다"면서 "전 세계 수백만 명의 사람들이 릭의 이야기를 알게 되었다. 우리는 그가 보여준 낙관주의에 위로를 받았으며 지금도 여전히 위로를 받고 있다"고 전했다. 또한 수술을 집도한 전담팀에 "이종 이식을 이끈 그들의 엄청난 노력 덕분에 우리 가족은 릭과 함께 7주를 더 보낼 수 있었고, 그 기간 동안의 추억은 우리의 마음과 정신에 남을 것"이라며 감사를 표했다. MGH 팀도 이에 공감하며 "슬레이먼 씨의 가족과 사랑하는 사람들이 그를 아는 모든 이들에게 관대함과 친절함으로 감동을 주었던 특별한 사람을 기억하며 진심으로 애도를 표한다"라고 전했다. 슬레이먼 씨의 신장 이식 수술은 세 번째로 진행된 이종 이식(Xenotransplant)이며, 돼지 장기를 살아있는 인간에게 이식하는 시술이었다. 이에 앞서 2021년 미국에서 최초의 돼지 심장 이식 환자(57·남성)가 2개월 만에 사망했다. 이듬해인 2022년 미국에서 두 번째 돼지 심장 이식 환자(58·남성)가 이식 후 6주 만에 사망했다. 현재까지 돼지 심장 이식의 장기적인 생존 기록은 없다. 현재 54세의 여성 리사 피사노 씨가 지난 4월 유전자 변형 돼지 신장 이식 수술을 받고 치료 중에 있다. 유전자 변형 기술은 돼지의 DNA를 정확하게 수정해 인체가 동물 기관을 이물질로 인식하고 거부하는 것을 방지한다. 지난 4월 12일, 심부전과 신부전을 동시에 앓고 있는 뉴저지 여성 리사 피사노 씨가 유전자 변형 돼지 신장을 이식받은 두 번째 수혜자가 되었다. 피사노 씨는 그에 앞서 지난 4월 4일 뉴욕대 랭곤 헬스(NYU Langone) 센터에서 심장 보조장치를 이식받았고, 8일 뒤인 4월 12일 유전자 변형된 돼지 신장과 함께 흉선(thymus gland) 이식 수술도 받았다. 뉴욕대 랭곤 헬스 센터는 지난 4월 24일 피사노 씨에게 세계 최초로 기계 심장 보조 장치와 유전자 편집 돼지 신장을 동시에 이식하는 혁신적인 수술을 성공적으로 완료했다고 발표했다.
- 생활경제
2024-05-14 16:03:00
[신소재 신기술(44)] 혈액뇌장벽 관통 나노입자 개발

혈액 뇌 장벽을 뚫는 나노입자가 개발돼 유방암과 뇌 전이 치료의 새로운 가능성을 열었다. 미국 마이애미 대학교 밀러 의과대학 실베스터 종합 암 센터의 연구원들은 혈액뇌장벽을 관통할 수 있는 나노입자를 개발했다고 과학 웹사이트 phys.org가 지난 6일(현지시간) 보도했다. 연구원들의 목표는 한 번의 치료로 원발성 유방암 종양과 뇌 전이를 죽이는 것이다. 이 연구는 실험실 연구에서 유방암과 뇌종양을 줄일 수 있음을 보여준다. 이차 종양이라고 불리는 '뇌 전이'는 유방암, 폐암, 대장암과 같은 고형 종양에서 가장 흔하게 발생하며 예후가 좋지 않은 경우가 많다. 암이 뇌에 침범하면 뇌와 신체의 나머지 부분을 분리하는 거의 뚫을 수 없는 막인 혈액 뇌 장벽으로 인해 치료가 어려울 수 있다. 이 연구를 주도한 실베스터의 생화학 및 분자생물학 부교수이자 기술 및 혁신 부책임자인 샨타 다르 박사는 연구팀이 개발한 나노 입자가 향후 원발 종양을 동시에 치료하는 추가적인 이점과 함께 전이를 치료하는 데 사용될 수 있다고 말했다. 다르 박사는 이번 논문의 시니어 저자이기도 하다. 이 연구 논문은 지난 5월 6일 미국 국립과학원 회보에 게재됐다. 연구팀은 전임상 연구에서 세포의 에너지 생산 중심인 미토콘드리아를 표적으로 하는 두 가지 전구 약물을 입자에 탑재해 유방암과 뇌종양을 축소할 수 있음을 보여주었다. 다르 박사는 "저는 항상 나노 의학이 미래라고 말한다. 물론 우리는 이미 그 미래에 와 있다"며 나노 입자를 제형에 사용하는 상용화된 코로나19 백신을 언급했다. 그러면서 "나노 의학은 암 치료제의 미래이기도 하다"라고 덧붙였다. 이 새로운 방법은 다르 연구팀이 이전에 개발한 생분해성 폴리머로 만든 나노 입자와 암의 에너지원을 겨냥하여 연구실에서 개발한 두 가지 약물을 결합해서 사용한다. 암세포는 건강한 세포와 다른 형태의 신진대사를 하는 경우가 많기 때문에 대사를 억제하면 다른 조직을 해치지 않고 종양을 죽이는 효과적인 방법이 될 수 있다. 이러한 약물 중 하나는 고전적인 화학 요법 약물인 시스플라틴의 변형 버전으로, 빠르게 성장하는 세포의 DNA를 손상시켜 암세포의 성장을 효과적으로 중단시킴으로써 암세포를 죽인다. 그러나 종양 세포는 DNA를 복구해 때때로 시스플라틴 내성을 일으킬 수 있다. 다르 박사팀은 약물의 표적을 염색체와 게놈을 구성하는 DNA인 핵 DNA에서 미토콘드리아 DNA로 바꾸도록 수정했다. 미토콘드리아는 세포의 에너지원이며 훨씬 작은 자체 게놈을 포함하고 있으며, 암 치료 목적상 중요한 것은 큰 게놈과 동일한 DNA 복구 메커니즘을 가지고 있지 않다는 점이다. 암세포는 성장과 증식을 유지하기 위해 다양한 에너지원을 전환할 수 있기 때문에 연구팀은 산화적 인산화로 알려진 에너지 생성 과정을 공격하는 변형 시스플라틴을 키나아제로 알려진 미토콘드리아 단백질을 표적으로 하고 다른 종류의 에너지 생성인 해당 작용을 억제하는 또 다른 약물인 Mito-DCA와 결합하여 개발했다. 다르 박사는 뇌에 접근할 수 있는 나노입자를 개발하는 것은 먼 길이라고 말했다. 그녀는 평생 동안 나노 입자를 연구해 왔으며, 다양한 형태의 폴리머를 연구하는 이전 프로젝트에서, 전임상 연구에서 일부 나노 입자가 뇌에 도달하는 것을 발견했다. 다르의 연구팀은 이러한 폴리머를 더욱 연마하여 혈액-뇌 장벽과 미토콘드리아의 외막을 모두 통과할 수 있는 나노 입자를 개발했다. 다르 박사는 "이 사실을 알아내기까지 많은 우여곡절이 있었으며, 이 입자가 혈액뇌장벽을 통과하는 메커니즘을 이해하기 위해 여전히 노력하고 있다"고 말했다. 그런 다음 연구팀은 전임상 연구에서 특수 약물이 탑재된 나노 입자를 테스트한 결과 유방 종양과 뇌에 종양을 형성하기 위해 주입된 유방암 세포를 모두 축소시키는 효과가 있다는 사실을 발견했다. 나노 입자-약물 조합은 또한 실험실 연구에서 무독성이며 생존 기간을 크게 연장하는 것으로 나타났다. 연구팀은 향후 환자 유래 암세포를 사용해 인간의 뇌 전이를 더 가깝게 재현하기 위해 실험실에서 이 방법을 테스트할 계획이다. 또한 특히 공격적인 뇌암인 교모세포종의 실험실 모델에서 이 약물을 테스트할 예정이다. 다르 박사의 연구실에서 근무하는 마이애미 대학교 박사 과정 학생이자 이번 연구의 공동 제1저자인 아카시 아쇼칸은 "저는 고분자 화학에 관심이 많고, 이를 의료 목적으로 사용하는 것이 정말 매력적이다"라고 말했다.
- 포커스온
2024-05-08 10:23:00
챗GPT 등 생성형 AI 기술 이용, 유전자 가위 '크리스퍼' 제작 길 넓힌다

이제 생성형 인공지능(AI) 기술을 이용해 컴퓨터 키 하나만 누르면 유전자 편집 도구를 만들 수 있는 길이 열리게 됐다고 네이처가 보도했다. 지금까지는 유전자 가위라고 알려진 크리스퍼(CRISPR) 유전자 편집 시스템을 발견하기 위해 온천, 이탄 습지, 분변, 심지어는 요구르트에 이르기까지 모든 미생물을 탐색해야 했다. 생명공학 스타트업 프로플루언트(Profluent)는 수백만 개의 단백질 서열을 훈련한 생성형 AI 기술(단백질 언어 모델)을 적용해 크리스퍼 유전자 편집 단백질을 설계하는 방법을 발표했다. 캘리포니아 버클리에 소재한 프로플루언트의 알리 마다니 최고경영자(CEO)는 “챗GPT와 같은 생성형 AI 기술을 사용해 크리스퍼와 같은 복잡한 시스템을 설계하는 것이 가능하다는 것을 보여주었다”고 밝혔다. 이 연구 결과는 생뮬학 온라인 프리프린트 서버 'bioRxiv' 사이트에 실렸다. 게시글에서는 "온전한 기계 학습으로 설계된 단백질에 의한 인간 게놈의 최초의 성공적인 편집"이라고 적고 있다. 크리스퍼 설계를 위한 생성형 AI는 단백질이나 게놈 서열 형태의 방대한 생물학적 데이터를 훈련받는다. 이 '사전 훈련' 단계를 통해 AI 모델은 ‘어떤 아미노산이 함께 결합되는지’ 등 유전자 서열에 대한 지식을 쌓게 된다. 이 정보는 완전히 새로운 단백질 서열 생성과 같은 작업에 적용될 수 있다. 프로플루언트 연구팀은 종전에 자사가 개발한 '프로젠(ProGen)'이라는 단백질 언어 모델을 사용해 새로운 항균 단백질을 개발했다. 그 후 박테리아와 고세균 등 단세포 미생물이 바이러스를 방어하기 위해 사용하는 수백만 개의 다양한 크리스퍼 시스템을 학습시켜 프로젠 차기 버전을 만들었다. 진보한 크리스퍼 시스템을 개발하기 위함이었다. 크리스퍼 유전자 편집 시스템은 단백질뿐만 아니라 표적을 지정하는 RNA 분자로도 구성돼 있기 때문에, 연구팀은 이러한 '가이드 RNA'를 설계하기 위한 또 다른 AI 모델도 개발했다. 연이어 신경망을 사용해 자연에서 발견되는 수십 개의 서로 다른 단백질 계열에 속하는 수백만 개의 새로운 크리스퍼 단백질 서열을 설계했다. AI가 설계한 크리스퍼가 올바른 유전자 편집자라는 사실도 확인됐다. '가이드 RNA'를 인간 세포에 삽입했을 때 의도한 표적을 정확하게 절단했다는 것. 확인 결과 실험실에서 널리 사용되는 크리스퍼-카스9(CRISPR-Cas9)에 속하는 단백질만큼 표적 DNA 서열을 절단하는 데 효율적이었다. 오히려 잘못된 위치에서 절단하는 횟수가 훨씬 적었다. 한편 캘리포니아 스탠포드 대학의 컴퓨터 생물학자 브라이언 히 교수와 캘리포니아 팔로알토에 소재한 Arc연구소가 이끄는 연구팀도 단백질과 RNA 서열을 모두 생성할 수 있는 AI 모델을 개발했다. EVO라고 불리는 이 모델은 박테리아와 고세균의 8만 개 게놈과 기타 미생물 서열(3000억 개의 DNA)에 대해 훈련받았다. EVO가 설계한 일부 크리스퍼-카스9 시스템의 예상 구조는 천연 단백질의 구조와 유사했다. 이 연구 역시 bioRxiv 사이트에 게시됐다. 마다니는 AI가 설계한 유전자 편집 도구가 기존 크리스퍼보다 의료 부문 응용에 더 적합할 수 있다고 기대했다. 프로플루언트는 AI 생성 크리스퍼를 테스트하기 위해 유전자 편집 치료법을 개발하는 회사와의 파트너십도 추진하고 있다. 편집 기술의 정밀도를 높이고 맞춤형 디자인으로 발전시킨다는 계획이다.
- IT/바이오
2024-05-02 14:04:00
세계 최초로 심장보조장치와 돼지 신장 이식 수술 동시 수행

미국에서 세계 최초로 심장 보조 장치와 유전자 변형 돼지 신장 이식을 동시에 집도한 수술이 성공적으로 완료됐다. 이는 미국 남성에게 유전자 변형 돼지 신장 이식 수술을 성공적으로 시행한 지 한 달만에 이뤄진 놀라운 진전이다. 25일(이하 현지시간) CNN에 따르면, 뉴욕대 랭곤 헬스(NYU Langone) 센터는 24일 세계 최초로 기계 심장 보조 장치와 유전자 편집 돼지 신장을 동시에 이식하는 혁신적인 수술을 성공적으로 완료했다고 발표했다. 수술을 받은 환자는 뉴저지 주에 거주하는 54세 여성 리사 피사노(Lisa Pisano) 씨다. NYU 랭콘은 보도자료를 통해 피사노 씨는 심부전과 말기 신장질환을 앓고 있어 정기적인 투석 치료가 필요했다고 밝혔다. 하지만 피사노 씨의 다른 만성적인 건강 문제로 인해 기존의 심장이나 신장 이식을 할 수 없었으며, 미국 전체 기관 기증 부족 역시 장애 요인이 되었다고 NYU 랭콘은 설명했다. 피사노는 기자 회견에서 "이 기회가 처음 나에게 왔을 때 '꼭 해봐야 돼'라고 생각했다. 다른 모든 치료도 해봤고 다른 모든 자원도 다 떨어졌다. 그래서 이 기회가 왔을 때 '이것을 이용해볼 거예요'라고 말했다"고 밝혔다. 그녀는 "손자들과 함께 시간을 보내고 놀고 싶어요"라고 덧붙였다. 현재 미국에서는 이식 수술에 필요한 장기보다 장기 기증자가 훨씬 적다. 매일 17명이 장기 기증을 기다리는 중 사망하며, 신장이 가장 부족한 장기다. 미국 장기 조달 및 이식 네트워크(OPTN)에 따르면 2023년 약 2만7000개의 신장이 이식되었지만 약 8만9000명이 해당 장기 기증을 기다리는 대기 명단에 올라와 있다. 전문가들은 동종 이식(Xenotransplantation, 동물 기관을 사람에게 이식하는 수술)이 장기 부족 문제를 해결하는 데 중요하다고 말했다. 유전자 변형 기술은 돼지의 DNA를 정확하게 수정해 인체가 동물 기관을 이물질로 인식하고 거부하는 것을 방지한다. 피사노 씨는 지난 4월 4일 심장보조장치를 이식 받았고, 이어 4월 12일에는 유전자 변형된 돼지 신장과 함께 흉선(thymus gland) 이식 수술도 받았다. NYU 랭곤은 이번 사례가 기계 심장 보조 장치를 가진 환자에게 처음 시행된 장기 이식이며, 생존 수혜자에게 이루어진 두 번째 유전자 변형 돼지 신장 이식이자 처음으로 흉선과 함께 이식된 사례라고 밝혔다. 최초로 유전자 변형된 돼지 신장을 이식받은 릭 슬레이먼(Rick Slayman, 62 남성) 씨는 지난 3월 매사추세츠 종합병원에서 수술을 받았으며 이달 초 퇴원했다. 슬레이먼 씨의 신장 이식 수술은 세 번째로 진행된 동종 이식(Xenotransplant)이며, 돼지 장기를 살아있는 인간에게 이식하는 시술이었다. 그에 앞서 또한 두 명의 환자에게 돼지 심장 이식이 시행되었지만 이들은 이식 후 몇 주 만에 사망했다. 2021년 미국에서 최초로 돼지 심장을 이식 환자(57·남성)가 2개월 만에 사망했다. 2022년 미국에서 두 번째 돼지 심장 이식 환자(58·남성)가 이식 후 6주 만에 사망했다. 피사노 씨는 신장 질환 외에도 심부전을 앓고 있으며 심장 스텐트 삽입과 여러 번의 심장 도관 조영술을 받았다고 NYU 랭곤이 제공한 영상에서 밝혔다. 피사노 씨의 남편인 토드 씨는 영상을 통해 2020년에 피사노 씨가 대장암 진단을 받고 대장의 '큰 부분'을 절제 수술을 받았다고 밝혔다. 수술을 집도한 로버트 몽고메리(Robert Montgomery) NYU 랭곤 이식 연구소 소장은 영상에서 "피사노 씨는 점점 더 악화되고 있었으며 실제로 그녀의 기대수명은 며칠 또는 몇 주 단위로 측정될 수 있었다"고 말했다. 그는 기자 회견에서 피사노 씨의 상황을 "의료적 ‘뒤틀린 논리(Catch-22)’"라고 표현했다. 캐치-22(Catch-22)는 미국 작가 조셉 헬리의 소설 '캐치-22'에 등장하는 용어로 모순적이고 딜레마 상황에 놓여 있는 어쩔 수 없는 경우를 말한다. 몽고메리 박사는 "피사노 씨는 심부전과 신부전을 모두 앓고 있었지만/장과 신장 모두 기능 부전을 일으켰지만 다른 건강 상태 때문에 심장과 신장 동시 이식 수술 후보자가 아니었다"라고 말했다. 그녀의 담당 의사들은 미국 식품의약국(FDA)으로부터 다른 치료 방법이 없는 말기 환자에게 임상시험용 의료 제품을 사용할 수 있도록 하는 확대 접근 또는 "동정적 사용" 정책에 따라 새로운 시술을 할 수 있도록 허가를 받았다. 이 신장은 인간 항체가 인식하여 공격할 수 있는 '알파갈(alpha-gal)'이라는 동물 세포 표면에서 발견되는 당의 생산을 담당하는 유전자를 파괴하도록 유전자 조작된 돼지에게서 나왔다. 면역에 중요한 역할을 하는 돼지의 흉선은 피사노의 면역 체계가 이 장기를 인식하도록 돕기 위해 신장 덮개 아래에 배치됐다. 몽고메리 박사는 이 사례에서 돼지에게 사용된 유전자 편집은 살아있는 인간을 대상으로 한 다른 이종 이식에 사용된 것보다 훨씬 간단하다고 밝혔다. 그는 "우리는 우리가 해결하고자 하는 문제, 즉 장기의 희소성을 실제로 해결할 수 있는 기회를 갖게 될 것이며, 유전자 편집이 복잡할수록 편집된 유전자를 무리로 번식시킬 수 있는 가능성은 낮아진다고 말했다. 이어 "모든 돼지를 각 장기별로 복제해야 한다. 이는 쉽게 확장할 수 있는 일이 아니다"라고 말했다. 현재 의사들은 거부 반응이나 감염 등의 문제응 예의 주시하고 있다. 의료진은 그녀가 퇴원하기까지 한 달 이상의 치료가 필요할것으로 예상하고 있다.
- 생활경제
2024-04-26 16:21:00
"알데히드 인체 노출 줄이면 노화 현상 지연시켜"

알데히드(aldehyde)가 신체 대사의 부산물이며, 이는 조기 노화 현상과 관련돼 있다는 사실이 일본 나고야대학 연구팀에 의해 발견됐다고 과학 전문매체 사이테크데일리가 전했다. 네이처 셀 바이올로지(Nature Cell Biology)에 출판된 연구 결과는 알코올, 환경 오염, 연기나 연무 등 알데히드 유도 물질에 대한 노출을 통제함으로써 건강한 개인의 조기 노화를 방지할 수 있다고 지적한다. 조기 노화 질병에 대한 예방 가능성을 보여주고 있다. 알데히드는 사람의 건강에 해를 끼칠 수 있다. 나고야대학의 연구 결과는 알데히드의 해로운 영향에 노화도 포함하고 있음을 시사한다. 나고야대학의 연구팀은 오카 야스요시, 나카자와 유카, 시마다 마유코, 오기 토무 연구원들로 구성됐다. 오카 박사는 "DNA 손상은 노화와 관련이 있으며, 이번 연구는 알데히드에서 유발된 DNA 손상과 조기 노화 사이의 관계를 규명한 것"이라고 말했다 알데히드와 노화의 관계 연구진은 'AMeD 증후군(어린 시절 골수 부전이 시작돼 재생불량성 빈혈을 초래하고 전반적인 발달 지연, 지적 장애, 저신장으로 인한 전반적인 성장 불량을 일으키는 증세)'과 같은 조기 노화 장애를 가진 사람은 알데히드를 분해하는 ALDH2(알데히드 탈수소 효소)와 같은 효소의 활성이 불충분하기 때문에, 알데히드와 노화 사이에 연관성이 있다고 가정했다. 건강한 사람들에게 ALDH2는 알코올에 대한 신체 반응에서도 중요하다. 사람이 술을 마실 때 간은 알코올을 알데히드로 대사하여 몸에서 제거한다. ALDH2의 활성은 알데히드를 독성이 없는 물질로 전환시키는 역할을 한다. 알데히드는 DNA 및 단백질과 반응성이 높기 때문에 몸에 해롭다. 체내에서 세포 증식 및 유지에 중요한 효소를 차단하는 'DNA-단백질 연결(DPC)'을 형성해 인체의 노화를 일으킨다는 것이다. 연구팀은 알데히드에 의한 DPC 형성에 초점을 맞추어, 조기 노화 질병 환자들의 알데히드 축적과 DNA 손상 사이의 연관성을 조사했다. 이를 위해 'DPC-seq'라고 불리는 방법을 사용했다. 연구팀은 실험에서, T세포 수용체(TCR) 복합체, 근병증을 유발하는 발로신 함유 단백질인 VCP 또는 p97, 그리고 세포 내에 존재하는 단백질을 분해하는 큰 단백질 복합체인 프로테아좀이 알데히드에 의해 형성된 DPC의 제거에 관여한다는 사실을 발견했다. 이는 AMeD 증후군 증상을 보인 실험 쥐를 통해 확인됐다. 요컨대, 알데히드를 줄이면 인체 노화도 완화된다는 것이다. "조기 노화 질환 치료 가능성 제시" 오기 교수는 "이번 연구에서 DNA 손상이 빠르게 치유되는 메커니즘을 규명함으로써 유전적 조기 노화의 원인 중 일부를 밝혀냈다"며 의미를 부여했다. 오카 박사도 "연구 결과는 조기 노화 질환의 기본 메커니즘을 이해하기 위한 새로운 길을 열어주고 치료 가능성을 제시하고 있다"고 말했다. 그는 "DNA 손상과 노화에 대한 알데히드의 역할을 밝혀냄으로써, 새로운 치료법 개발의 길을 닦았다"고 평가했다. 지금까지는 AMeD 증후군, 코케인 증후군(거동 불편, 왜소증, 소두증, 시력 감퇴, 광과민성, 조숙증 등을 특징으로 하는 선천적 증후군)의 원인을 완전히 파악하지 못해 치료제 개발이 진척되지 못했다. 이번 연구 결과는 이런 증후군이 세포 내에서 생성된 알데히드에서 유래된 DPC와 관련이 있음을 시사하며, 알데히드를 제거하는 방법으로 이들 증후군의 치료약을 개발할 수 있을 가능성이 열렸다는 기대다. 연구팀은 알데히드로 인한 DNA 손상이 건강한 개인의 노화 과정에도 영향을 미칠 수 있다고 밝혔다. 알데히드를 인체 노화에 기여하는 물질로 지적함으로써, 환경 요인과 세포 노화 사이의 연관성도 밝히고 있다. 이는 인간의 건강과 수명에 중요한 영향을 미칠 수 있다는 지적이다.
- 생활경제
2024-04-16 13:52:00
"임신으로 노화 촉진"…젊은 산모의 노화 가속화 논란

임신이 젊은 산모의 생물학적 노화를 가속화할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 컬럼비아 대학교 메일먼 공중보건대학원 연구팀의 최신 연구에 따르면 임신은 여성의 생물학적 노화를 가속화시킬 수 있다는 결과가 나왔다고 뉴로사이언스뉴스가 8일(현지시간) 보도했다. 영국 일간지 더 가디언도 해당 주제에 대해 상세히 다루었다. 필리핀 젊은 여성 1735명을 대상으로 실시된 이 연구에서 임신 경험이 있는 여성들은 임신 경험이 없는 여성들보다 생물학적 연령이 더 높았으며, 임신 횟수가 많은 여성일수록 생물학적 연령이 더 높았다. 반면, 같은 연령대 남성들의 경우 임신 횟수와 생물학적 노화 사이에 관련성이 발견되지 않았다. 이는 임신이나 모유 수유 자체가 생물학적 노화를 가속화시키는 요인일 가능성을 시사한다. 연구 결과는 미국 국립 과학원 회보(Proceedings of National Academy of Sciences)에 게재됐다. '에피제네틱 클록' 활용 이 연구는 높은 출산율이 여성의 건강과 수명에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 역학 조사 결과를 바탕으로 진행됐다. 이전에는 생명 연장 및 질병 발생 이전인 더 젊은 연령대에서 출산의 부담이 나타나는지 알려지지 않았다. 연구팀은 생물학적 노화를 측정하는 데 있어 젊은 연령대의 한계를 극복하기 위해 DNA 메틸화(DNAm)를 사용해 세포 노화, 건강 및 사망 위험 등 다양한 측면을 연구하는 새로운 도구 모음을 활용했다. 이 '에피제네틱 클록(epigenetic clocks·후성유전학적 시계)'이라고 불리는 도구를 통해 연구원들은 생물학적 노화 연구의 중요한 간극을 메우고 더 젊은 연령대에서 노화를 연구할 수 있게 됐다. 우리 몸의 세포는 나이가 들면 DNA 메탈화 패턴이 변한다. 이러한 변화는 환경적 요인과 유전적 요인의 영향을 받는다. 에피제네틱 클록은 이러한 변화를 측정해 개인의 생물학적 나이를 추정한다. 연구팀의 주 저자인 컬럼비아 노화센터(Columbia Aging Center) 연구 과학자인 캘런 라이언 박사는 "에피제네틱 클록은 우리가 생애 과정 전체에서 생물학적 노화를 연구하는 방식을 혁신시켰으며 출산과 같은 장기적인 건강 부담이 언제 어떻게 발생하는지 연구할 수 있는 새로운 기회를 열어준다"고 말했다. 라이언 박사는 "우리 연구 결과는 임신이 생물학적 노화를 가속화시키며 이러한 영향은 젊고 출산율이 높은 여성들에게 더욱 두드러지게 나타난다"고 덧붙였다. 그는 "또한 이번 연구는 처음으로 동일 여성 집단을 추적 조사해 개별 여성의 임신 횟수 변화와 생물학적 연령 변화 간의 연관성을 규명했다"고 평가했다. 동일한 연령대 남성, 임신-노화 연관성 없어 연구 결과 사회경제적 지위, 흡연, 유전적 변이와 같은 생물학적 노화 관련 요인들을 통제에 넣어도 임신 경험과 생물학적 연령 간의 관련성은 유지되었지만, 동일 표본 집단의 남성들에게는 유의미한 연관성이 발견되지 않았다. 라이언 박사는 이러한 결과는 임신 자체 또는 조기 출산과 연관된 사회문화적 요인보다는 자녀 출산과 관련된 어떤 요인이 생물학적 노화를 촉진하는 요인일 가능성을 시사한다고 말했다. 이번 연구 결과에서 기초 측정 시 보고된 임신 대부분은 여성의 성장기 후반에 발생했음을 고려해야 한다. 라이언 박사는 "이러한 시기의 임신은 특히 의료 서비스 이용, 자원 또는 기타 지원 형태에 대한 접근이 제한되어 있을 경우 성장기에 있는 산모에게 특히 어려울 것으로 예상된다"고 말했다. 임신-노화 연관성, 추가 연구 필요 또한 연구팀은 "임신과 출산의 다른 측면들이 노화 과정에 미치는 영향에 대해 연구해야 할 부분이 많이 남아 있으며, 이번 연구 대상 여성들의 에피제네틱 노화가 수십 년 후 건강 악화나 사망률 증가로 나타날지는 아직 알 수 없다"고 밝혔다. 라이언 박사는 "현재 에피제네틱 클록에 대한 우리의 이해와 그것이 건강과 사망률을 예측하는 방법은 주로 북미와 유럽에서 나온 것이지만 필리핀과 전 세계 다른 지역에서는 노화 과정이 약간 다른 형태로 나타날 수 있다"고 말했다. 그는 "궁극적으로 우리의 연구 결과는 임신이 여성의 건강에 미치는 장기적인 잠재적 영향과 새로운 부모, 특히 젊은 엄마를 돌보는 것의 중요성을 강조한다고 생각한다"고 설명했다. 이번 연구의 공동 저자는 노스웨스턴 대학교의 크리스토퍼 쿠자와, 나넷 리(Nanette R. Lee), 델리아 카바(Delia B. Carba), USC-인구연구재단, 브리티시 컬럼비아 대학교의 줄리 맥이삭(Julie L. MacIsaac), 데이비드 린(David S. Lin), 파미다 아타시제이(Parmida Atashzay), 다니엘 벨스키 컬럼비아 공중보건 및 컬럼비아 고령화 센터, 캐나다 브리티시 컬럼비아 대학교 분자 의학 및 치료 센터 마이클 코보(Michael S. Kobor) 등 총 6명이다.
- 생활경제
2024-04-09 17:01:00
왼손잡이, "희귀 유전자 변이가 연관되어 있다"는 주장 제기

특정 유전자의 변이체가 인간의 왼손잡이 발달과 연관되어 있다는 사실이 드러났다. 이러한 변이체가 왼손잡이와 같이 인간의 신체적 특성을 어떻게 바꾸는지를 알게 되면, 유전자가 어떻게 사람들을 신경발달 장애를 갖거나 신경퇴행성 질환을 일으키는지와 같은 수수께끼를 푸는 실마리를 제공할 수 있을 것이라고 사이언스 온라인판이 전했다. 네덜란드 막스 플랑크(Max Planck Institute) 심리언어학 연구소 팀이 35만 명 이상의 유전자 데이터를 분석한 결과 뇌 관련 신경퇴행성 장애나 왼손잡이를 결정짓는 희귀한 코딩 요소 사이의 몇 가지 가능한 연관성들을 발견했다. 이번 연구는 '네이처 커뮤니케이션스'에 게재됐다. 인간 손의 거울 반사와 같은 제한된 방향성은 생물학에서 흔한 현상이다. 즉, 좌우 개념으로 나타나는 1쌍의 거울 상체가 존재하는 물체의 특징이다. 분자조차도 종종 일관된 방향성을 가지고 있는데, 이를 키랄성(분자 비대칭성)이라고 한다. 예를 들어, 단백질의 구성 요소는 일반적으로 왼손잡이로 설명되는 구조를 가지고 있는 반면, 모든 생명체에서 자연적으로 발견되는 DNA는 오른손잡이 방식으로 꼬인다. 전체 인구 10%만 왼손잡이 그러나 자연이 왜 특정한 꼬임을 선호하는지는 명확한 것은 아니다. 똑같이 유용한 두 손과 팔을 갖고 있는 사람들은 오른손잡이이거나 왼손잡이일 가능성이 같아 보인다. 즉 50대 50이라는 얘기다. 그러나 전체 인구의 약 10%만이 왼손잡이다. 왼손잡이는 특정 신경발달 장애를 가진 사람들 사이에서 더 많이 발생하며, 왼손잡이와 언어는 밀접하게 관련되어 있다. 사람의 유전자와 관련된 증거가 점점 늘어나면서 광범위한 연구가 진행됐다. 쌍둥이를 대상으로 한 연구에 따르면 왼손잡이는 4명 중 1명꼴로 유전되는 것으로 나타났다. 왼손잡이냐 오른손잡이냐를 유발하는 뇌 비대칭은 어릴 때부터 형성되기 시작하며, 아기가 아직 자궁에 있는 동안에도 진행된다. '왼손잡이 결정' 유전자 탐구 연구팀은 왼손잡이 결정에 관여하는 유전자를 탐구했다. 2019년 40만 가지의 개인 기록에 대한 연구에서 왼손잡이와 관련된 첫 4개의 유전자 영역이 밝혀졌다. 2020년에는 170만 명이 넘는 사람들을 대상으로 한 게놈 연구에서 왼손잡이에 영향을 미치는 41개의 유전자 변이가 발견됐다. 연구팀은 희귀 유전자 변이가 왼손잡이에 미치는 영향을 확인하기 위해 영국 바이오뱅크에 있는 35만 명 이상의 유전 데이터를 조사했다. 왼손잡이 3만 8043명과 오른손잡이 31만 3271명을 대상으로 조사가 진행됐다. 팀은 왼손잡이와 관련된 특정 유전자를 검색하고, 희귀한 유전자 변화가 왼손잡이 결정에 얼마나 영향을 미칠 수 있는지를 계산했다. 연구팀은 희귀한 코딩 변종을 가진 왼손잡이의 유전율이 약 1%라는 것을 발견했다. 연구팀은 또 왼손잡이가 미세소관을 만드는 튜불린을 코딩하는 TUBB4B라는 유전자에 희귀한 코딩 변이를 가질 확률이 2.7배 더 높다는 사실도 발견했다. 튜불린은 세포골격을 구성하는 미세소관의 단위체이며, 미세소관은 뉴런 발달, 이동 및 가소성에 중요하다. 자폐증, 왼손잡이 비율 더 높아 미세소관이 왼손잡이나 오른손잡이 결정에 어떻게 영향을 미치는지는 아직 불투명하다. 그러나 미세소관이 뇌 발달 초기에 세포 키랄성에 영향을 미치며, 이에 따라 뇌 왼쪽의 장기 내재적 형성에 기여할 수는 있다고 한다. 연구팀은 특히 자폐증과 관련된 두 유전자(DSCAM과 FOXP1)에 변이가 있는 사람들이 왼손잡이가 될 가능성이 훨씬 더 높다고 지적했다. 대부분의 왼손잡이는 자폐증이 없지만, 자폐증 중 왼손잡이의 비율이 더 높은 것은 드문 유전자 변화 때문일 수 있다는 설명이다. DSCAM 또는 FOXP1 유전자 돌연변이가 자폐증에 영향을 미치는 경우 뇌의 좌우 축 발달 변화가 원인의 일부일 가능성도 있다는 지적이다. 이 연구는 왼손잡이에서 희귀한 단백질 변형 변이의 역할을 밝혀 미세소관과 신경발달 장애 등과 관련한 유전자에 대한 추가 데이터를 제공한다는 데 의미가 크다는 평가다. 연구팀은 희귀 변이 연관 매핑이 왼손잡이에 더 많은 유전자를 포함할 가능성이 높다고 추정하고 있다.
- IT/바이오
2024-04-08 16:03:00
돼지 신장 최초 이식 환자 퇴원…병원 측 "경과 양호⋯집에서 요양"

세계 최초로 유전자 조작 돼지 신장 이식을 받은 릭 슬레이먼(62·남성)씨가 수술 2주 만인 3일(이하 현지시간) 퇴원했다고 CNN이 4일 보도했다. 미국 매사추세츠 종합병원은 성명을 통해 "그는 잘 회복하고 있으며 집에서 가족과 함께 계속 요양할 것"이라고 밝혔다. 슬레이먼 씨도 병원 성명을 통해 "오늘 병원을 떠나는 순간은 제가 오랫동안 바라고 있던 매우 기쁜 일이며, 오랜만에 건강이 좋아졌다"라고 말했다. 매사추세츠 종합병원의 외과의사들은 지난 3월 16일 처음으로 유전자 변형된 돼지 신장을 살아있는 인간 환자에게 이식했다. 슬레이먼 씨가 지난해 말 말기 신장 질환 진단을 받은 후 의사들은 돼지 신장 이식을 시도해 보자고 제안했다. 슬레이먼은 2형 당뇨병과 고혈압 병력이 있으며, 2018년 신장 이식을 받기 전 7년 동안 투석을 받아왔다. 하지만 5년 후인 2023년 이식한 장기에 장애 징후가 나타났다. 이에 슬레이먼은 2023년에 투석을 다시 시작했고, 이로 인해 정기적인 병원 방문이 필요한 심각한 합병증이 발생했다. 그는 의사와 이 수술의 잠재적인 위험성에 대해 논의 후 수술에 동의했다. 유전자 변형된 신장은 인간과 호환되는 인공 장기를 개발하는 생명공학 회사인 e제네시스(eGenesis)가 제공했다. 이 회사는 유명한 유전자 편집 시스템인 CRISPR(크리스퍼)을 사용해 돼지의 유전자를 조작했다. 돼지 DNA에서 모두 69개의 유전자를 편집했다. 지난 달 슬레이먼 씨의 담당 의사들은 새로운 신장이 몇 년 동안 기능할 수 있을 것으로 예상하지만 동물에서 인간으로의 장기 이식에는 아직 알려지지 않은 많은 부분들이 있다고 인정했다. 슬레이먼 씨의 신장 이식 수술은 세 번째로 진행된 이종 이식(Xenotransplant)이며, 돼지 장기를 살아있는 인간에게 이식하는 시술이었다. 2021년 미국에서 최초로 돼지 심장을 이식 환자(57·남성)가 2개월 만에 사망했다. 2022년 미국에서 두 번째 돼지 심장 이식 환자(58·남성)가 이식 후 6주 만에 사망했다. 현재까지 돼지 심장 이식의 장기적인 생존 기록은 없다. 한편, 현재 이식에 필요한 장기는 기증 가능한 장기 수를 훨씬 상회하고 있다. CNN은 미국에서만 매일 17명이 장기 기증을 기다리다 사망한다고 전했다. 신장은 공급 부족이 가장 심각한 장기로, 미국 장기 조달 및 이식 네트워크 (OPTN)에 따르면 2023년 약 2만7000개의 신장이 이식되었지만, 해당 장기 대기자 명단에는 약 8만9000명이 등록되어 있다. 슬레이먼 씨는 "특히 신장 이식을 기다리는 다른 환자들의 응원에 감사하다"며 성명을 통해 "오늘은 저뿐만 아니라 그들 모두에게 새로운 시작을 의미한다"고 말했다.
- IT/바이오
2024-04-05 15:02:00
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.
- 생활경제
2024-03-26 17:32:00
하나은행, 아시아유나이티드뱅크와 필리핀서 국경 간 QR 결제 지원

KEB하나은행의 글로벌 네트워크 자회사인 GLN 인터내셔널과 필리핀의 아시아유나이티드뱅크(AUB)가 국경 간 QR 결제를 지원하기 위해 파트너십을 체결했다. 현지 매체 인퀴어러넷은 25일(현지시간) 매년 필리핀을 방문하는 약 150만 명의 한국인 관광객을 위해 KEB하나은행의 글로벌 결제 네트워크 자회사인 GLN이 아시아유나이티드뱅크와 협력해 국경 간 빠른 QR 코드 결제를 지원한다고 보도했다. 양사는 관광객들이 한국 현지 모바일 월렛(지갑)을 이용해 QR 코드로 결제할 수 있도록 시스템을 구축하기로 합의했다. AUB는 이 시스템의 결제 은행 역할을 맡을 예정이며, 2~3개월 안에 서비스가 시작될 예정이다. AUB는 이번 파트너십을 통해 관광객 편의를 증진하고, 현지 상인들에게 이익을 제공하며, 디지털 결제 산업 발전에 기여할 것으로 기대하고 있다. 하나은행 또한 이 같은 시스템의 도입이 거래 비용 절감과 거래 처리 속도 향상을 통한 경제 발전과 금융 포용성 증대에 기여할 수 있다고 밝혔다. AUB 아브라함 코 부회장은 "2~3개월 안에 상용화될 것으로 예상되는 QR 국경간(크로스보더) 결제는 필리핀을 방문하는 관광객이 본국에서 발급받은 모바일 지갑을 이용해 현지 가맹점에서 QR 결제를 할 수 있는 서비스"라고 설명했다. 아브라함 코 부회장은 "GLN 시스템의 편리함을 통해 우리는 필리핀 관광객들의 경험을 향상시킬 수 있는 위치에 있다. 이것은 그들의 방문을 더욱 기억에 남게 만들 것"이라고 덧붙였다. 하나금융그룹 계열사인 GLN 인터내셔널의 김경호 대표이사는 "현지 상인들의 이익을 위해 관광객의 금융 포용성을 보장하기 위해서는 국경 간 QR 결제를 활성화할 필요가 있다고 생각한다. 이를 위해 가장 역량 있고 미래지향적인 파트너로 아시아 유나이티드뱅크를 선택했다"고 말했다. AUB의 부사장 겸 운영 및 기술 책임자인 윌프레도 로드리게스는 "GLN 인터내셔널과의 계약은 AUB가 디지털 결제 업체들의 선택을 받는 파트너가 되고 있다는 또 다른 증거"라고 말했다. AUB는 수년에 걸쳐 필리핀 최초의 지점 대기열 서비스인 가상 텔러 키오스크, 올인원 디지털 결제 승인 제품인 AUB 페이메이트, 전자지갑 헬로머니를 포함한 디지털 시스템을 구축했다. 로드리게스는 "이러한 디지털 혁신은 은행과 핀테크 기업부터 위챗, 알리페이, 리퀴드 그룹, 마스터카드, 비자 등 세계적인 결제 대기업에 이르기까지 디지털 결제 분야의 많은 사람들의 관심을 불러일으켰을 것"이라고 말했다. 김 대표는 "은행업의 디지털 혁신에 대한 AUB와 GLN의 DNA를 고려할 때, 디지털 결제 분야에서 우리의 파트너십과 시너지가 관광객의 편의성을 높이고 지역 상인들에게 혜택을 주며 업계에 기여할 것이라고 굳게 믿는다"라고 덧붙였다.
- 경제
2024-03-26 09:50:00
돼지 신장, 사상 최초로 인간에게 이식…장기 부족 문제 해결 돌파구?

미국 보스턴의 의사들이 유전자 변형 돼지 신장을 살아 있는 인간 환자에게 최초로 이식했다. 라이브 사이언스는 21일(현지시간) 매사추세츠의 리처드 슬레이먼(62·남성)은 최초로 돼지 신장을 이식한 사람이 됐다며 이같이 보도했다. 과학자들은 이식 수술에 사용할 수 있는 인간 장기의 심각한 부족 문제를 해결하기 위한 방법으로 유전자 조작 돼지를 개발해 왔다. 최근 몇 년 동안 이러한 돼지 장기를 이용한 여러 개념 증명 실험이 이루어졌다. 그중 하나는 뇌사 장기 기증자의 신체에 신장을 연결하고 다른 하나는 뇌사 환자에게 이중 신장 이식을 시행하는 실험이었다. 2021년 미국에서 최초의 돼지 심장을 이식 환자(57·남성)가 2개월 만에 사망했다. 2022년 미국에서 두 번째 돼지 심장 이식 환자(58·남성)가 이식 후 6주 만에 사망했다. 현재까지 돼지 심장 이식의 장기적인 생존 기록은 없다. 매사추세츠 종합병원의 외과의사들은 지난 3월 16일 처음으로 돼지 신장을 살아있는 인간 환자에게 이식해 의료계의 이정표를 세웠다. 병원 성명에 따르면 리처드 슬레이먼은 이날 4시간에 걸친 수술 후 잘 회복하고 있으며 곧 매사추세츠 종합병원에서 퇴원할 예정이라고 한다. 62세 미국 남성, 돼지 신장 첫이식 슬레이먼은 성명에서 "이식이 저를 도울 뿐만 아니라 생존을 위해 이식이 필요한 수천 명의 사람들에게 희망을 줄 수 있는 방법이라고 생각했다"고 말했다. 매사추세츠주 웨이머스 출신의 슬레이먼은 2형 당뇨병과 고혈압 병력이 있으며, 2018년 신장 이식을 받기 전 7년 동안 투석을 받아왔다. 하지만 5년 후 이식된 장기에 장애 징후가 나타났다. 슬레이먼은 2023년에 투석을 다시 시작했고, 이로 인해 정기적인 병원 방문이 필요한 심각한 합병증이 발생했다. 슬레이먼은 돼지 신장을 이식받을 수 있는 기회가 생겼고, 의사와 수술의 잠재적 위험성에 대해 논의한 후 수술에 동의했다. 매스 제너럴의 신장내과 부과장이자 환자의 주치의인 윈프레드 윌리엄스 박사는 뉴욕 타임스에 "그는 사람의 신장을 받기 위해 5~6년을 기다려야 했을 것이다"라면서 아마도 살아남을 수 없었을 것이라고 말했다. e제네시스, 유전자 편집 돼지 신장 제공 인간과 호환되는 인공 장기를 개발하는 생명공학 회사인 e제네시스(eGenesis)에서 신장을 제공했다. 이 회사는 유명한 유전자 편집 시스템인 CRISPR(크리스퍼)을 사용해 돼지의 유전자를 조작한다. 연구팀은 사람에게 적합한 장기를 만들기 위해 돼지에서 인간 면역 체계가 공격하는 탄수화물 또는 당을 만드는 데 관여하는 세 가지 유전자를 잘라냈다. 또한 이식 거부 반응으로 이어질 수 있는 면역 관련 도미노 효과를 방지하는 데 도움이 되는 7개의 인간 유전자를 추가했다. e제네시스는 마지막으로 돼지 게놈에서 인간에게 해를 끼칠 수 있는 내인성 레트로바이러스라고 하는 바이러스 DNA 조각을 비활성화했다고 설명했다. CNN은 과학자들은 돼지 DNA에서 모두 69개의 유전자를 편집했다고 전했다. 이식 절차의 일환으로 슬레이먼은 장기 거부 반응을 예방하기 위해 두 가지 항체 기반 치료와 면역 억제 약물을 투여받았다. 이번 시술의 성공으로 향후 이러한 이식이 보편화될 수 있을 것이라는 기대감을 높이고 있다. 매스 제너럴의 신장 이식 의료 책임자인 레오나르도 리엘라 박사는 워싱턴 포스트와의 인터뷰에서 "우리의 희망은 투석이 더 이상 필요하지 않게 되는 것"이라고 말했다. 윌리엄스는 병원 성명에서 슬레이먼의 수술은 "극심한 기증 장기 부족과 기타 시스템 기반 장벽으로 인해 소수 민족 환자들이 신장이식 기회에 불평등하게 접근하는 우리 분야의 가장 난해한 문제 중 하나를 해결하는 데 잠재적인 돌파구를 제시한다"고 덧붙였다. 그는 "이러한 기술 발전으로 인한 풍부한 장기 공급은 건강 형평성을 달성하고 신부전에 대한 최상의 해결책인, 잘 기능하는 신장을 필요로 하는 모든 환자에게 제공할 수 있을 것"이라고 말했다. 원숭이, 돼지신장 이식 후 2년 이상 생존 한편, 지난해 10월 돼지의 신장을 이식 받은 원숭이가 2년 이상 생존했다는 연구 결과가 발표됐다. 이 연구는 수정된 게놈을 가진 여러 소형 돼지의 신장을 시노몰구스 원숭이에 이식해 거부 반응을 줄일 수 있는지 실험했다. 연구팀은 수정된 유전자를 가진 돼지를 성체로 키운 후, 15마리 돼지의 신장을 원숭이에게 이식했다. 거부 반응을 방지하기 위해 모든 원숭이에게 면역 억제제를 복용했다. 실험 결과 유전자를 수정하지 않은 돼지 신장을 이식받은 원숭이들은 대부분 2개월 미만 생존했다. 유전자를 수정한 돼지 신장을 이식받은 원숭이 중 9마리는 2개월 이상 생존했다. 특히 5마리는 1년 이상, 그리고 1마리는 2년 동안 생존했다. 메릴랜드 의과 대학의 무하마드 모히우딘(Muhammad Mohiuddin) 연구원은 학술지 '네이처(Nature)'에 여러 연구 기관이 연합해서 진행한 해당 실험 연구 결과를 게재했다.
- IT/바이오
2024-03-23 07:25:00
'바이오플라스틱' 환경 문제의 해답인가, 새로운 문제의 시작인가?

생분해성 혹은 식물 기반의 바이오 플라스틱은 급성장하고 있지만 여전히 기후 및 화학 물질에 대한 우려가 제기됐다. 환경건강뉴스(EHN)은 지난 11일(현지시간) 바이오 플라스틱은 미국 멕시칸 푸드 프랜차이즈 치폴레의 퇴비화 가능한 부리또 그릇부터 코카콜라의 식물성 병, 슈퍼마켓의 불투명한 농산물 봉투에 이르기까지, 식품 산업 전반에 걸쳐 확산되고 있다며 이같이 보도했다. 바이오 플라스틱은 그 외에도 자동차 쿠션, 전자제품, 의류, 건축 자재 등에도 사용되고 있다. EHN에서 소개한 바이오 플라스틱의 정의와 장점과 단점을 다음과 같이 정리했다. 전 세계 바이오 플라스틱 산업은 2023년 87억 달러(약 11조 4031억원)에서 2030년 310억 달러(약 40조 6317억 원)로 급성장세를 보이고 있다. 이는 전통적인 플라스틱 산업보다 빠른 성장률이다. 바이오 플라스틱은 전체 플라스틱 시장의 1%에 불과하지만, 일각에서는 바이오 플라스틱이 플라스틱의 지속 가능한 미래라고 선전하고 있다. 오는 4월, 플라스틱 오염 문제에 대한 해결책을 모색하기 위해 개최되는 국제 조약 회담을 앞두고 있는 대표단 중 일부는 바이오 플라스틱을 조약의 대안 및 대체품으로 포함시키려는 움직임을 보이고 있다. 유럽 바이오플라스틱 협회는 웹사이트에서 "바이오플라스틱이 플라스틱의 진화를 주도하고 있다"고 주장하며 바이오플라스틱의 장점으로 기존 플라스틱에 비해 '탄소 중립성'과 특정 조건에서의 생분해성을 꼽았다. 그러나 바이오 플라스틱이 분해 속도가 빠르고, 더 안전한 소재일 뿐만 아니라 탄소 발자국이 적다는 주장은 과장된 면이 있다. 전문가들은 바이오 플라스틱이 다양한 해결책 중 하나가 될 잠재력을 가지고 있음을 인정하면서도, 제품의 수명 종료 시 관리 및 화학적 안전성을 설계에 포함시키고, 기업의 그린워싱을 방지할 수 있는 더 강력한 표준과 규제의 필요성을 강조했다. 그린워싱(Greenwashing)은 기업이나 조직이 자신들의 제품, 서비스, 정책이 환경에 미치는 영향이 실제보다 훨씬 친환경적이거나 지속 가능하다는 인상을 주기 위해 마케팅 전략이나 홍보 활동을 하는 행위를 말한다. 이러한 행위는 대중에게 오해를 불러일으키거나 잘못된 정보를 제공하여, 실제로는 환경에 해를 끼칠 수 있는 제품이나 서비스를 친환경적인 것처럼 포장하는 것을 포함할 수 있다. 바이오 플라스틱 폐기물 규제 없어 노르웨이 과학기술연구소의 마틴 와그너 생물학 부교수는 바이오 기반 플라스틱을 안전한 방법으로 제조할 수 있다면, 물론 이는 매우 큰 전제이지만, 우려되는 화학 물질을 배제하고, 나노 및 미세 플라스틱의 생성을 최소화하는 방식으로 생산될 경우, 바이오 기반 플라스틱이 해결책의 한 부분이 될 수 있다고 말했다. 와그너의 연구에 따르면, 환경에 우호적인 것으로 여겨지는 퇴비화 가능한 그릇과 식물 기반 음료수 병이 전통적 플라스틱 제품에서 발견되는 것과 같은 수준의 건강에 해로운 화학 물질을 방출할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 또한, 생분해성 바이오 플라스틱이 플라스틱 쓰레기 문제를 근본적으로 해결하지 못한다는 지적도 있다. 바이오 플라스틱은 사용 후 적절한 관리가 필요함에도 불구하고, 바이오 플라스틱 폐기물을 산업적으로 퇴비화하거나 안전하게 관리할 수 있는 인프라나 규정이 아직 충분히 마련되지 않았다. 그로 인해 과학자들과 플라스틱을 지지하는 이들은 플라스틱 사용을 줄이는 것이 플라스틱 위기에 대응하는 가장 핵심적인 해법이라고 강조했다. 특히, 일회용 바이오플라스틱의 사용이 문제를 야기한다고 우려를 표명했다. 플라스틱 재사용을 지지하는 단체인 업스트림(Upstream)의 전무이사 크리스탈 드리스바흐 전무이사는 "지구에서 자원을 수십억 번 채취하고 제조해 단 한 번 사용한 뒤 버리는 행위 자체가 문제의 본질이다"라고 말함으로써, 지속 가능성에 대한 근본적인 접근 필요성을 강조했다. 바이오 플라스틱의 오해 바이오 플라스틱은 생분해성 또는 바이오 기반과 같은 용어가 명확하지 않아 많은 오해를 불러일으킨다는 지적이 있다. 해양 생물학 교수이자 플리머스 대학교 해양 연구소의 리처드 톰슨 소장은 "냉소적인 시각으로 보면 바이오플라스틱은 혼란을 일으키기 위해 의도적으로 만들어진 용어라고 생각한다"고 꼬집었다. 많은 사람들이 모든 바이오 플라스틱이 환경에서 생분해되거나 분해된다고 잘못 알고 있다는 지적이다. 또한 많은 사람들이 바이오 플라스틱이 식물 기반이라고 생각하지만, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)와 같이 화석 연료로만 만들어진 제품도 있다. 업계에서는 PBAT와 같은 물질을 바이오 플라스틱이라고 부르는데, 이는 화학 결합의 유형과 환경 조건에 따라 식물 기반 바이오 플라스틱과 마찬가지로 분해되도록 설계됐기 때문이다. 또한 업계에서는 바이오 플라스틱을 주로 생분해성 플라스틱과 비생분해성 플라스틱으로 나누며, 이들 각각의 범주 안에서 식물 기반 플라스틱과 화석 연료 기반 플라스틱을 동일한 그룹으로 분류하는 경향이 있다. 전 세계적으로 생산되는 플라스틱은 대체로 이 두 범주로 구분된다. 퇴비화 가능한 바이오 플라스틱은 업계 표준에 따라 산업 퇴비화 시설에서 12주 이내에 완전히 분해될 수 있는 생분해성 바이오플라스틱의 특정 부류에 속한다. 다른 한편으로, 비생분해성 바이오 플라스틱에는 사탕수수, 사탕무, 당밀, 또는 옥수수 등에서 추출된 바이오 기반의 폴리에틸렌(바이오-PE), 바이오 기반 폴리에틸렌 테레프탈레이트(바이오-PET), 폴리아미드(나일론) 등이 포함된다. 이 바이오 플라스틱들은 사탕수수 등 천연 자원에서 추출되었음에도 불구하고, 기존의 화석 연료 기반 플라스틱과 유사한 기능성을 제공하도록 설계됐다. 가장 흔히 사용되는 생분해성 바이오플라스틱 중 하나는 폴리락트산(PLA)으로, 옥수수와 같은 전분 기반의 폴리에스테르로 제조된다. 또한, 셀룰로오스 기반의 바이오 플라스틱 섬유도 이 범주에 포함되며, 농업 부산물, 해조류, 효모, 박테리아에서 추출한 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)와 폴리부틸렌숙신산염(PBS)으로 제작된 바이오플라스틱도 동일한 범주 안에 속한다. '3세대' 바이오플라스틱은 농업 폐기물, 음식물 쓰레기, 다시마, 스위치그래스, 폐유, 박테리아, 목재 폐기물 등 다양한 원료를 활용하여 제작되며, 식량 작물을 사용하지 않기 때문에 보다 지속 가능한 대안으로 간주된다. 이러한 3세대 바이오플라스틱 제품들은 이미 시장에 출시되어 있지만, PLA나 바이오 폴리아미드를 사용한 제품들의 규모에는 아직 미치지 못하고 있다. 바이오 플라스틱 사용 용도는? 플라스틱 산업 협회의 지속 가능성 담당 매니저 헤더 노츠는 일회용 바이오 플라스틱 음료 용기, 퇴비화 가능한 식품 서비스 용기, 소매 포장, 그리고 기타 식품 산업 관련 제품이 바이오 플라스틱 사용의 약 43%를 차지한다고 말했다. 그중에서도 PLA와 바이오 PET의 사용이 가장 많다. 노츠에 따르면, 생분해성 멀치 필름 및 기타 농업용 제품이 주로 PLA와 PHA로 제조되어 전체 바이오 플라스틱 사용량의 약 21%를 차지한다. 또한, 안경, 섬유, 컵, 아이폰 케이스, 커피 포드 등의 소비재들은 전체 사용량의 13%를 차지하며, 이들 제품은 생분해성 및 비생분해성 다양한 바이오 플라스틱으로 제작된다. 자동차 산업도 바이오 플라스틱의 또 다른 중요한 소비자 군이다. 자동차 쿠션, 대시보드, 범퍼, 배터리 커버 및 기타 부품들이 점점 더 바이오 기반의 폴리아미드 및 바이오 PP로 제작되고 있다. 바이오 플라스틱의 사용은 또한 건축 및 건설, 전자, 코팅 산업에서도 확장되고 있지만, 상대적으로 더 적은 비율을 차지한다. 대규모 바이오 플라스틱 제조업체들은 대부분 화석 연료 기반 플라스틱을 생산하는 대형 석유화학 회사의 내부 사업부이거나, 이러한 대기업에서 독립한 분사 회사들이다. 그럼에도 불구하고, 어떤 회사가 시장에서 선도적인 위치를 차지하고 있는지에 대해서는 재무 분석가들 사이에 의견이 분분하다. 예를 들어, 인사이더 몽키는 바이오 플라스틱 부문이 전체 시가총액에서 차지하는 비중이 비록 작지만, 전체 시가총액 기준으로 BASF SE, 다우, 라이온델바젤 인더스트리, LG화학, 셀라니즈를 상위 5대 제조업체로 지목했다. 반면, 다른 분석가들은 석유화학 기업에 인수되었거나, 석유화학 기업과의 합작 투자를 통해 성장한 기업들을 시장의 선두 주자로 보는 경향이 있다. 이러한 기업으로는 네덜란드 암스테르담에 본사를 둔 다국적 식품 및 바이오케미컬 기업 코비온(Corbion), 영국 옥스퍼드에 본사를 둔 바이오플라스틱 생산 및 개발회사 바이옴 바이오플라스틱(Biome Bioplastics), 텐마크 코펜하겐의 플랜틱(Plantic), 미국 미시건 주의 네이처웍스(NatureWorks), 태국 방콕에 본사를 둔 바이오플라스틱 및 바이오케미컬 회사 PTT MCC바이오케미(PTT MCC Biochem) 등이 포함된다. 환경과 건강에 미치는 영향 바이오플라스틱은 전통적인 플라스틱과 유사한 제조 공정을 거쳐 생산된다. 이 폴리머는 최소한 부분적으로 식물 재료에서 추출한 화학 물질을 기반으로 하며, 때로는 화석 연료에서 완전히 추출한 화학 물질로 구성된다. 제품의 유연성, 내구성, 색상 및 기타 특성을 조정하기 위해 다양한 화학적 충전재, 첨가제 및 염료가 첨가된다. 세계자연기금(WWF)의 플라스틱 폐기물 및 사업 책임자인 에린 사이먼 부사장은 바이오 플라스틱이 여전히 독성 화학 물질을 포함할 수 있다고 말했다. 사이먼은 “PET를 제조할 때, 오래된 탄소 또는 새로운 탄소를 사용하더라도, 궁극적으로 같은 제품을 만들기 때문에 많은 가공 화학 물질이 여전히 필요하다”며, 바이오 플라스틱 생산 과정에서도 화학 물질의 사용이 불가피함을 지적했다. 와그너의 2020년 연구에 따르면 PLA, PBAT, PHA, PBS, 바이오 PE 및 바이오 PET로 만든 43개의 일상적인 바이오 플라스틱 제품이 기존 제품과 마찬가지로 독성이 있는 것으로 나타났다. 이 중 3분의 2가 환경 내 다양한 생명체에 유해할 가능성이 있는 것으로 나타났으며, 42%는 DNA 손상을 유발할 수 있는 자유 라디칼을 생성하는 화학물질의 존재로 인해 산화 스트레스를 일으키는 것으로 조사됐다. 또한, 4분의 1의 샘플에서는 호르몬 교란 특성이 관찰됐다. 분석된 개별 바이오 플라스틱 샘플에는 평균적으로 1000개에서 최대 2만965개에 이르는 다양한 화학적 특성이 포함되어 있었다. 연구를 주도한 와그너는 "이런 종류의 연구를 진행하면서 가장 충격적인 발견은 개별적인 플라스틱 제품에 엄청나게 많은 화학 물질이 존재한다는 사실이었다"고 말했다. 이 연구 과정에서 발견된 다수의 화학 물질들 중 상당수는 특정되지 않았지만, 와그너는 프탈레이트 같은 '자주 지목되는 화학물질들'은 검출되지 않았다고 말했다. 그는 "바이오플라스틱을 기능적으로 제조하는 데 쓰이는 화학물질들에 대한 우리의 이해가 상당히 제한적임을 발견했다. 폴리머의 화학 구조가 다르기 때문에, 사용되는 첨가제 역시 다를 가능성이 있다"고 밝혔다. 바이오 플라스틱과 기후 변화 바이오플라스틱을 옹호하는 주요 주장 중 하나는 이들이 이론상으로 재생 가능한 자원에서 탄소를 추출할 때 순 이산화탄소 배출량이 증가하지 않으므로, 전체 수명주기 동안 전통적 플라스틱에 비해 훨씬 적은 온실가스를 배출한다는 것이다. 예컨대, 유럽 바이오플라스틱 협회는 전 세계적으로 화석 연료 기반의 폴리에틸렌 수요를 바이오 PE로 대체할 경우, 연간 약 8000만 톤의 이산화탄소 배출을 절감하여 마치 매년 2000만 번의 항공 여행을 줄인 것과 동등한 효과를 가져올 수 있다고 주장한다. 2017년 진행된 연구에서는 미국 내 기존 플라스틱을 옥수수 기반의 PLA로 대체할 경우, 미국 플라스틱 산업에서 발생하는 온실가스 배출량을 25% 감소시킬 수 있을 것으로 추정했다. 이 연구는 또한 화학 산업이 재생 가능 에너지 및 스위치그래스와 같은 더 지속 가능한 원료로 전환함으로써 더 큰 탄소 배출 감소 효과를 달성할 수 있다고 제시했다. 앞서 설명했듯이 바이오 플라스틱 샘플에는 평균적으로 1,000개에서 최대 2만965개에 이르는 다양한 화학적 특성이 포함되어 있음이 밝혀졌다. 드레이스바흐는 세라믹, 스테인리스 스틸, 유리로 만든 재사용 가능한 용기는 수명 기간 동안 일회용 바이오 플라스틱보다 이산화탄소 배출량이 3~10배 적다고 말했다. 하지만 바이오플라스틱이 가져올 수 있는 이산화탄소 절감의 잠재적 이점은, 비료와 살충제의 사용 증가, 그리고 옥수수나 사탕수수 같은 원료의 생산을 위한 토지 개간과 산림 태우기로 인해 일부 상쇄될 수 있다. 또한, 생분해성 플라스틱이 매립지에 매립될 경우, 분해 과정에서 메탄 같은 강력한 온실가스가 배출되어 환경에 또 다른 부담을 줄 수 있다. 바이오 플라스틱 폐기물 규정은? 생분해성 바이오플라스틱의 폐기물 관리는 생분해성을 정의하는 명확한 규정이 부재하기 때문에 복잡한 과제로 남아있다. 업계 자발적 기준에 따르면, 생분해성 제품은 대부분 6개월 이내에 자연적으로 분해되어야 하지만, 생분해성이라고 표시된 일부 제품은 완전히 분해되기까지 수년이 걸릴 수 있다. 예를 들어, 한 연구에 따르면 토양에 묻힌 생분해성 비닐봉지가 3년 후에도 여전히 분해되지 않은 채 발견됐다. 이러한 물질이 퇴비 시설에 매립되면 오염 물질이 되어 걸러내야 한다. 톰슨에 따르면, 재활용 시설에서도 이런 종류의 폐기물은 전체 재활용 플라스틱의 품질을 저하시킬 수 있어 기피 대상이다. 게다가 많은 지역에서는 산업 퇴비화 시설이나 도로변 수거 시설이 부족해, 퇴비화 가능한 포장재와 운반 용기가 결국 매립지나 소각장으로 향하는 경우가 많다. 퇴비화되지 않는 플라스틱이 퇴비화 가능한 플라스틱으로 잘못 인식되는 경우가 빈번하여, 라벨링이 명확하지 않을 때 혼란이 가중된다. 미국 퇴비화 위원회의 린다 노리스-월트 부국장은 이러한 문제를 “그린워싱, 모조품, 짝퉁”이라고 지칭했다. 다수의 퇴비화 업체들이 이러한 재료로 인해 퇴비화 가능한 식품 포장을 기피하며, 이는 업체의 수익성에 부정적인 영향을 미친다. 노리스-월트는 이 문제를 두 가지 주요 요인으로 설명했다. 첫 번째는 처리 과정에서 발생하는 노동력 문제이며, 두 번째는 최종 퇴비 제품의 품질 저하로 인해 농장, 조경업체, 골프장 등의 시장에 미치는 영향이다. 따라서, 바이오플라스틱은 퇴비를 오염시키는 원인이 될 수 있다. 생분해성 인스티튜트(BPI)와 유럽의 대응 기관인 OK컴포스트(OK Compost)는 퇴비화 업체들의 우려에 대응하기 위하여 퇴비화 가능한 포장을 위한 자발적 인증 표준을 마련했다. 이 인증을 획득하기 위해서는 바이오플라스틱 제조업체가 제품의 분해 속도를 증명하는 ASTM 기준을 만족시켜야 하며, PFAS(영구적 화학 물질)를 포함하지 않고, 일반적인 토양 생태독성 테스트를 통과해야 한다. 그러나 노리스-월트는 이러한 인증 프로그램이 퇴비 중 미세 플라스틱 문제를 충분히 고려하지 않는다고 지적했다. 이에도 불구하고, 미국 퇴비화 위원회의 최근 조사 결과, 조사 대상 173개 퇴비업체 중 오직 46개 업체만이 퇴비화 가능한 식품 포장의 사용을 허용하는 것으로 나타났다. 혁신을 위한 기회 전문가들은 바이오플라스틱이 여러 어려움에도 불구하고, 화학적 안전성과 수명이 제품 설계에 주요 고려사항으로 포함될 경우, 농업용 멀치 필름과 같은 특정한 용도에 대해 적합한 대안이 될 수 있다고 지적했다. 린 프로덕션 액션의 마크 로시 전무이사는 플라스틱 사용이 필수적인 상황에서는 바이오플라스틱의 활용을 고려해야 한다고 말했다. 그는 "모든 재료에는 잠재적 문제가 존재한다. 우리는 이러한 재료를 인간의 건강과 안전을 고려하여 어떻게 최적화할 수 있을까?"라고 의문을 제기했다. 플라스틱 산업 내에서 바이오플라스틱은 특정 시장에서의 성장 가능성을 가지고 있지만, 광범위한 대체재로는 여겨지지 않는다. 로시는 바이오플라스틱이 대규모로 기존 플라스틱을 대체할 수 있는 해법이 아니라고 명확히 했다. 다시마나 농업 폐기물로 제작된 차세대 바이오플라스틱은 식량 작물을 원료로 사용함으로써 발생하는 환경적 문제를 어느 정도 해결했으나, 여전히 독성 문제에 대한 해결책을 마련해야 한다는 지적이 있다. 클린 프로덕션 액션은 제조업체들이 자사 제품에서 수천 가지의 유해 화학물질을 식별하고 제거할 수 있도록 돕기 위해, 일회용 식품 포장과 재사용 가능한 용기에 적용할 수 있는 독립적인 표준인 그린스크린(GreenScreen)을 개발했다. 주요 PLA 제조업체 중 하나인 네이처웍스(NatureWorks)는 그린스크린 평가를 통해 자사의 원료가 유해 화학물질을 포함하지 않음을 공식적으로 인증받았다. 그러나 업계 전반에 걸친 변화를 이끌기 위해서는 더 많은 제조업체들이 이러한 제품 인증 과정을 통과해 한다. 노리스-발트는 캘리포니아나 콜로라도에서 시행된 것과 같은 엄격한 라벨링 기준과 법률의 존재가 퇴비화 가능한 바이오플라스틱이 실제로 산업 퇴비화 시설로 올바르게 전달되기 위해 필수적이라고 강조했다. 그녀는 "실수든 의도적이든 시리얼을 퇴비화할 수 있다고 잘못 표시하는 비양심적 기업들에 대해 소송을 제기하는 것만으로도 이러한 오해를 빠르게 중단시킬 수 있다. 여기서 중요한 것은 법의 집행이다"라고 말했다. 전 세계적으로 전문가들은 바이오플라스틱이 현재 직면한 플라스틱 오염 문제에 대응하기 위한 국제적 합의에서 중요한 역할을 하고 있음에 동의하며, 이러한 재료는 기존 플라스틱과는 다르게 관리되어야 한다는 점에 대해 합의했다. 톰슨은 단순히 대안이나 대체재를 찾는 것 이상이 필요하다고 말했다. 그는 "우리가 직면한 문제를 해결할 뿐만 아니라 더 우수한 성능을 제공할 수 있음이 입증된 대안과 대체재가 필요하다"고 강조했다. 톰슨과 와그너가 활동하는 국제적 단체인 '효과적인 글로벌 플라스틱 조약을 위한 과학자 연합'은 플라스틱이 화학물질을 적게 포함하도록 재설계되고, 재료 회수를 간소화할 인센티브를 조약에 포함시키길 바란다. 와그너는 "업계가 1만가지의 화학 물질을 포함하지 않는 제품을 설계하길 바란다"고 말해, 제품 설계 시 화학물질 사용을 대폭 줄이는 것을 목표로 하고 있음을 밝혔다.
- 생활경제
2024-03-13 11:35:00