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2026-01-10 (토)

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'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 08:50:00
소니, 고령 로봇 개 재활용해 감정지원 서비스

약 20여년 전 개봉한 영화 '에이 아이(AI)'는 인공지능을 탑재한 로봇(데이빗)이 인간의 감정을 교차하는 이야기를 주 내용으로 다뤘다. 미래 시대에 인간을 위한 도우미로 로봇에게 사람의 감정을 이해하고 사랑을 느낄 수 있는 능력을 부여한 것이다. 영화 같은 이야기가 현실 세계에서도 일어날 가능성이 커지고 있다. 바로 일본의 대표 가전회사 소니가 로봇 개에 보육 프로그램을 내장해 의료 및 간호 시설에 재배치에 나선다. IT 전문 미디어 더 버지(The Verge)에 따르면, 소니는 의료 시설 등에 있는 환자들의 감정지원을 돕기 위해 기부된 중고 로봇 아이보(ERS-1000 Aibo) 장치를 수리해 의료시설에 재배치할 예정이다. 아이보는 2018년 출시된 소니의 인공지능 애완 로봇 개로, 큰 눈을 통해 다양한 감정을 드러내는 기능으로 사람과 교감이 가능한 제품이다. 다양한 행동과 소리뿐만 아니라, 실제 강아지의 몸짓 등을 흉내 내는 등 출시 당시 한국에서도 상당한 인기를 끌었다. 소니는 아이보를 평생 사용할 수 있도록 새로운 지속 가능 프로그램을 출시함으로써, 이 제품이 단지 크리스마스만을 위한 것이 아니라는 메시지도 전달했다. 이 프로그램에 기부된 아이보 장치를 테스트하고 수리한 후 의료 시설이나 간호 시설 등 이 로봇을 활용할 수 있는 여러 기관에 제공한다는 것. 또 아이보 '양부모' 서비스를 시작해 비공개로 비용을 청구할 계획이다. 소니 측은 일부 기금은 아이보 장치를 유지하고 수리하는데 사용한다고 밝혔다. 로봇 개 아이보는 음성과 장애물에 반응하며 심지어 가족 구성원을 인식하는 데 도움이 되는 코 카메라를 갖추고 있다. 이처럼 아이보는 실제 개와 상호 작용할 수 없는 사람들에게 소소한 기쁨을 주는 모방제품이다. 현재 일본은 감정지원 로봇에 큰 관심을 가지고 있다. 소프트뱅크가 선보인 소년 이미지 모습의 안내 로봇 '페퍼(Pepper)'와 일본 산업기술종합연구소의 심리치료 로봇 '파로(Paro)' 등을 예로 들 수 있다. 한편, 한국 연구진은 손으로 직접 접촉해 사람처럼 정서적 교감을 할 수 있는 로봇용 피부를 지난 2022년 개발했다. 한국연구재단에 따르면 '감정촉각피부'는 64개 촉각 센싱 셀을 가졌으며, 다양한 촉각 감정 구분과 감정 교류 가능성을 확인했다.
- IT/바이오
2023-09-18 13:48:00
일본 벤처기업, '지렁이 근육' 모방 배관검사 로봇 개발

일본 중앙대 출신의 벤처기업 '솔라리스'가 배관의 깊은 곳까지 접근 가능한 지렁이 근육을 모방한 로봇 '수하'를 선보였다. 기술 전문 매체 와이어드에 따르면 이 로봇은 얇고 유연한 초음파 센서를 갖추고 있어 배관 내부의 노후화된 부분을 정밀하게 파악할 수 있다. 배관은 공장 설비나 도시 인프라에서 중요한 역할을 하는데, 내부의 노후화나 열화가 진행되면 큰 사고로 이어질 수 있다. 따라서 깊숙한 곳까지 정확하게 검사하는 것이 중요하다. 검사 목적으로 배관을 일시적으로 잘라내면 내부를 육안으로 확인할 수 있지만, 시간이 오래 걸리기 때문에 실용성이 떨어진다. 현재는 파이버스코프를 이용해 내부를 확인하는 방식이 주를 이루지만, 깊은 곳까지 완벽하게 검사하기에는 한계가 있다. 외부에서 밀어 넣는 힘만으로는 파이버스코프가 커브에 막혀 깊은 곳까지 도달할 수 없는 문제가 있었다. 솔라리스가 개발한 '수하(Sooha)'는 지렁이의 움직임을 모방한 로봇으로, 깊은 배관 내부까지 접근이 가능하다. 특히 '인공 근육' 기술을 활용하여 지렁이처럼 연동운동을 구현, 배관 내부의 좁은 공간에서도 움직일 수 있다. 지렁이 모방 '인공 근육' 로봇 수하의 가장 큰 특징은 지렁이의 이동 매커니즘을 모방한 것이다. 좁은 공간에서 효과적으로 움직일 수 있어, 배관과 같은 한정된 공간에서의 움직임에 최적화되어 있다. '연동운동'이라고 불리는 지렁이의 이동 메커니즘은 근육의 마디마디가 연결된 몸이 부분적으로 수축과 팽창을 반복하는 동작을 조합한 것이다. 지렁이가 움직일 때는 먼저 몸의 앞쪽 마디가 수축한다. 그 다음 앞쪽의 마디가 늘어나는 것과 거의 동시에 뒤쪽의 마디가 수축한다. 그러면 수축한 마디보다 뒤쪽에 있는 마디 전체가 앞으로 당겨진다. 이런 일련의 동작을 반복하면서 지렁이는 점차 앞으로 나아간다. 연동운동을 모방하기 위해 '수하'에 구현된 것은 고무 튜브를 이어 붙인 '인공 근육'이다. 이 인공 근육은 로봇 본체와 마찬가지로 나카무라 교수의 연구 성과에 기반하고 있다. 솔라리스 인공 근육의 마디는 공기가 주입되면 마디의 측면만 부풀어 오른다. 반면 세로축은 팽창하지 않도록 고정되어 있다. 따라서 측면이 팽창하는 힘에 의해 종축이 마디의 중앙으로 당겨지면서 인공근육 마디가 수축하게 된다. 수하의 앞부분에서 뒷부분으로 갈수록 인공근육의 수축을 순차적으로 반복함으로써 연동운동을 모방하고 있다. 이 로봇은 나카무라 타로(中村太郎) 교수의 연구를 바탕으로 개발됐다. 지난 2023년 7월 '울트라 수하(Ultra Sooha)'라는 초음파 센서가 탑재된 콘셉트 모델을 공개하며 주목받았다. 이번에 공개된 로봇은 배관 검사 뿐만 아니라 다양한 산업 분야에서 활용 가능성을 보이고 있다.
- IT/바이오
2023-09-07 17:30:00
소형 곤충 로봇 '클라리', 좁은 틈새서 형태 변형…재난 대응 혁신 기대

미국 콜로라도 대학교 엔지니어들이 곤충처럼 모양을 바꾸고 좁은 틈새를 통과할 수 있는 로봇 '클라리(CLARI)'를 개발했다. 미국 기술 전문매체 인터레스팅엔지니어링은 곤충의 끈기와 적응력에서 영감을 받은 콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스(CU 볼더)의 엔지니어 팀이 좁은 공간에서 움직일 수 있도록 형태를 바꿀 수 있는 획기적인 소형 로봇인 클라리(CLARI, Compliant Legged Articulated Robotic Insect)를 개발했다고 최근 보도했다. 사람 손바닥보다 작고 탁구공보다 가벼운 클라리는 정사각형에서 좁고 길쭉한 형태로 모양을 바꿀 수 있어 좁은 공간도 거뜬히 통과할 수 있다. 휴대하기 쉽고 형태 변형 능력을 갖춘 이 작은 로봇은 재난 대응 작업에 혁신을 가져올 것으로 보인다. CU 볼더의 폴 M. 레이디 기계공학과 박사과정에 재학 중인 하이코 카부츠는 보도자료를 통해 "주변 환경에 수동적으로 적응할 수 있는 클라리의 능력은 우리가 미처 생각지도 못한 엄청난 역할을 앞으로 담당할 수 있다"고 말했다. 연구진은 지난 8월 30일 학술지 「고급 지능형 시스템(Advanced Intelligent Systems)」 에 로봇 클라리의 혁신적인 설계를 게재했다. 모듈식 설계 구조로 유연성 갖춰 현재 클라리는 4개의 다리를 가진 모듈식 구조로 설계되었다. 이런 설계 덕분에 다리를 추가하거나 구조를 다양하게 조정하는 것이 가능하다. 카부츠는 거미에서 영감을 받아 거미줄을 통과할 수 있는 8개의 다리를 가진 로봇을 구상하고 있다. 그는 "모듈식 설계는 다양한 용도로 활용 가능한 다용도 도구로의 변신을 가능하게 한다"고 말했다. 클라리는 막대한 잠재력을 가지고 있지만, 현재는 전원과 기본 명령을 전달하는 전선에 의존하고 있다. 이 연구의 공동 저자인 카우식 자야람 조교수는 클라리가 자율적으로 돌아다니기를 기대하고 있다. 자야람은 "클라리는 초기 단계이지만, 제트 엔진 내부나 무너진 건물 잔해 아래와 같이 기계가 접근하기 어려웠던 곳에도 들어갈 수 있는 로봇의 개발이 목표"라고 밝혔다. 동물의 왕국을 모델로 한 로봇을 디자인한 경력이 있는 자야람은 기존의 큐브형 로봇 구조에 도전하고 있다. 그는 "동물들의 다양한 형태처럼 로봇도 다양한 형태를 가질 수 있지 않을까요?"라고 반문했다. 곤충 특성 모방 로봇 자야람은 클라리 개발 이전, 버클리 캘리포니아 대학교에서 바퀴벌레가 좁은 수직 공간을 통과하는 능력을 모방한 로봇을 설계했다. 그는 이런 작업이 시작 단계에 불과하다고 여긴다. 자야람은 "동물의 세계는 디자인에 대한 무한한 영감을 제공합니다. 동물들이 좁은 공간을 통과하는 다양한 방법이 있는데, 왜 단 하나의 방식만을 참고할까요?"라고 질문을 던졌다. 클라리는 기존의 디자인을 발전시켜 수평 간격을 좁히는 데 중점을 뒀다. 이 로봇은 폭이 34mm(약 1.3인치)에서 21mm(약 0.8인치)까지 조절 가능해, 다양한 환경에 적응하며 움직일 수 있다. 장애물 자율 감지 지원 자야람과 카부츠는 클라리의 단순한 형태 변형 능력만으로 만족하지 않고, 센서를 통합하여 클라리가 장애물을 자울적으로 감지하고 회피할 수 있게 만들 계획이다. 특히 로봇에 다리가 추가되면서, 유연성과 힘의 균형을 찾기 위한 연구도 진행하고 있다. 카부츠는 "고르지 못한 울퉁불퉁한 자연 지형을 넘나들거나, 풀잎 같은 장애물을 피하거나, 바위 틈을 기어다닐 수 있는 로봇을 상상해 보세요. 이것이 우리가 목표로 하는 미래 곤충 로봇의 모습이다"라고 말했다. 클라리는 작은 크기, 높은 적응성, 그리고 유연한 모듈식 설계를 통해 로봇공학의 새로운 지평을 열 예정이다. 이러한 특성들은 재난 발생 지역의 구조 활동이나 엔진 내부 점검과 같은 복잡한 작업에 매우 유용하게 사용될 수 있다. 카부츠는 "거미나 파리처럼 움직이는 로봇을 구현한다면, 지금까지 접근하기 어려웠던 지역까지 탐험하게 될 것이다. 말 그대로 하늘도 그 한계가 아니라는 것이죠"라고 말했다. 클라리는 현재 엄청난 잠재력을 갖춘 프로토타입 단계에 있다. 생물체의 독특한 움직임을 모방한 로봇은 미래의 로봇 기술의 가능성을 활짝 열어주고 있다.
- IT/바이오
2023-09-04 15:38:00