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2025-04-21 (월)

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[신소재 신기술(15)] 배터리 스타트업 코어셸, 주행거리 희생 없는 저렴한 LFP배터리 선봬

배터리 소재 스타트업인 코어쉘(Coreshell)은 저렴한 리튬 이온 배터리 제조 기술을 개발했다고 발표했다. 미국 기술전문매체 티크크런치는 15일(현지시간) 코어쉘이 야금용 실리콘을 활용한 리튬-철-인산염(LFP) 음극과 결합된 실리콘 양극으로 만든 전기차 배터리를 내년부터 양산에 들어간다 보도했다. 회사에 따르면 kWh당 최대 30% 저렴한 비용으로 비교할 수 없는 충전 성능과 안전성을 갖춘 배터리를 만들 수 있다. 야금 등급 실리콘은 고순도 실리콘보다 저렴할 뿐만 아니라 일반적으로 리튬 이온 배터리에 사용되는 흑연 비용의 약 절반에 불과하다는 설명이다. 현재 전기자동차(EV) 보급의 가장 큰 장애물 중 하나는 비용이다. 소비자들은 현재 대부분의 전기자동차는 휘발유 차량보다 가격이 높아 구매를 망설이고 있다. 실리콘은 리튬이온배터리의 음극 단자인 양극에서 흑연을 대체할 수 있는 잠재력이 있다. 실리콘과 흑연 모두 배터리가 충전 중일 때 리튬 이온을 받아들이고 저장한다. 실리콘은 훨씬 더 많은 양의 전기를 저장할 수 있지만 단점이 있다. 충전할 때 양극이 부풀어 오르는 경향이 있다. 흑연 음극은 약간 부풀뿐 크게 팽창하지는 않는다. 하지만 실리콘 양극은 충전할 때 풍선처럼 부풀어 원래 크기의 몇 배까지 팽창할 수 있다. 이를 보완할 수 있는 소재가 없으면 충전과 방전을 반복하면 양극이 무너질 수 있다. 실리콘 음극 기술 개발 경쟁 이에 실리콘의 배터리 성능 향상 잠재력을 인식한 여러 스타트업은 실리콘의 팽창 문제를 해결하기 위해 노력하고 있다. 대부분의 접근 방식은 실리콘의 팽창 특성을 수용하기 위해 특수한 미세 구조를 사용한다. 이들 기업은 자체 개발 배터리를 제조하기 위해 더욱 정제되고 비용이 높은 실리콘을 사용한다. 결과적으로 실리콘 음극은 현재까지 가격 프리미엄을 보다 쉽게 흡수할 수 있는 소비자 전자 제품 및 고급 전기자동차 시장을 타겟으로 했다. 코어쉘은 이전에는 다양한 배터리 재료의 성능 저하를 늦추는 코팅 기술에 주력했지만, 현재는 실리콘 전문 기업으로 전환했다. 조나단 탄 코어쉘 공동 설립자 겸 최고경영자(CEO)는 테크크런치와의 인터뷰에서 "우리는 2년 전 야금용 실리콘 분야에서 획기적인 발전을 이루었다"라고 말했다. 그는 야금용 실리콘 코팅은 충전 및 방전 사이클을 통해 재료를 유지하는 데 도움이 되는 탄력적인 특성을 가지고 있으며 표면 저하도 방지한다고 강조했다. 탄 CEO는 "시장에 출시한 이 기술은 내년부터 상용화에 집중할 것"이라고 밝혔다. 야금 등급 실리콘, 흑연 비용의 절반 탄 CEO는 지난 14일(현지시간) 국제 배터리 세미나의 프레젠테이션에서 야금 등급 실리콘은 고순도 옵션보다 저렴할 뿐만 아니라 일반적으로 리튬 이온 배터리에 사용되는 흑연 비용의 약 절반에 불과하다고 말했다. 코어쉘은 이번 주 금속 생산업체인 페로글로브와 야금용 실리콘 공급 계약을 체결했다. 야금용 실리콘은 전 세계 흑연 공급망을 쥐고 있는 중국을 벗어날 수 있는 지정학적 파급 효과도 있다. 벤치마크 미네랄 인텔리전스에 따르면 전 세계 흑연 음극 공급망의 4분의 3이 중국을 통과한다. 이로 인해 배터리 제조업체와 자동차 제조업체는 곤경에 처해 있다. 미국에서 전기차에 대한 세금 공제 혜택을 받으려면 인플레이션 감축법(IRA)에 따라 배터리 소재의 최소 비율을 미국산 또는 미국과 자유무역협정을 맺은 국가에서 조달해야 한다. 이 비율은 2028년에 90%까지 늘어날 예정이다. 실리콘은 훨씬 더 많은 에너지를 저장할 수 있기 때문에 동일한 용량의 배터리는 흑연에 비해 재료가 더 적게 들어간다. 코어쉘은 이를 감안해 미국이 수요를 충족하기에 충분한 금속 실리콘을 보유해야 한다고 추정했다. 또한 금속 실리콘은 흑연보다 가격이 저렴하기 때문에 중국산 흑연을 완전히 대체할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 리튬-철-인산염(LFP) 음극과 결합된 실리콘 양극 코어쉘이 생산하는 첫 번째 제품은 리튬-철-인산염(LFP) 음극과 결합된 실리콘 양극이 될 예정이다. LFP 음극은 니켈-망간-코발트(NMC) 등 전기차에 사용되는 다른 화학 물질보다 저렴하고 안전하며, 중국 외 지역에서 쉽게 구할 수 있다. 이러한 이점에도 불구하고, 자동차 제조업체들은 NMC에 비해 에너지 밀도가 낮다는 점 때문에 LFP의 광범위한 적용을 망설여 왔다. 그러나 실리콘 음극과의 결합은 이러한 에너지 밀도의 차이를 해결할 것으로 보인다. 코어쉘은 실리콘 음극을 사용함으로써, 흑연 음극을 사용하는 기존의 NMC 배터리에 비해 LFP 배터리가 경쟁 우위를 가질 수 있다고 전망했다. 한편, 코어쉘은 기술을 확장하고 상용화해야 하는 과제가 있다. 이 과정은 쉽지 않으며, 초기 시장은 전기 자전거, 전기 스쿠터, 전기 듄 버기 같은 e-모빌리티 분야가 될 것으로 보인다. 이와 관련해, 코어쉘은 1960년대 상징적인 듄 버기를 제작한 마이어스 맨스(Meyers Manx)와 파트너십을 체결했다. 현재는 자체적으로 재료를 생산하고 있으나, 기술을 라이선스하고 공급업체와 더 긴밀히 협력하는 방안에도 열려 있다. 이 회사는 2025년까지 파트너사에 첫 번째 샘플(A-샘플)을 제공할 계획이다. 또한 10년 내에 자사의 기술이 전기차에 탑재되기를 기대하고 있다. 경쟁 업체인 실라(Sila)와 그룹 14(Group14)도 2025년까지 상업 생산을 목표로 하고 있다. 실리콘 음극 재료는 현재 비용이 더 높지만, 대량 생산과 축적된 경험을 통해 비용을 절감할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 자동차 제조업체들에게 이는 매력적인 옵션이 될 수 있다. 모든 배터리 혁신이 시장의 요구를 충족시키는 것은 아니지만, 리튬 이온 배터리 기술이 비용 효율적으로 계속 발전하려면, 다양한 접근 방식이 필요하다. 코어쉘의 기술이 성공적으로 입증된다면, 중국에 대한 의존도를 줄이면서도 비용 효율적인 배터리 개발로 나아가는 새로운 방향을 제시할 수 있다.
- 포커스온
2024-03-16 09:52:00
털매머드 부활하나?...코끼리 줄기세포 배양 성공

과학자들이 코끼리 피부 세포로 줄기세포 배양에 성공해 털매머드 부활에 한 발 더 가까이 다가가고 있다. 미국 텍사스 주 댈러스에 있는 멸종 방지 기업이자 DNA 편집 회사인 콜로설 바이오사이언스(Colossal Biosciences)는 6일(현지시간) 털복숭이 매머드 형질을 가진 코끼리를 유전적으로 복원시키기 위해 아시아 코끼리 세포로 줄기세포 배양에 성공했다고 밝혔다. 콜로설은 자사 웹사이트에서 내한성 코끼리를 만들 것이라고 밝히면서 이 동물은 털매머드의 모든 핵심 생물학적 특성을 갖게 될 것이라고 설명했다. 또한 이 회사는 매머드와 유사한 코끼리가 코끼리 내피 친화성헤르페스 바이러스로 인한 매우 치명적인 질병에 저항성을 갖도록 만들 계획이다. 네이처에 따르면 콜로설은 코끼리 세포의 유전자(게놈)을 편집해 매머드와 비슷하게 만들었다. 하지만 살아 있는 매머드 같은 코끼리를 만들려면 편집된 게놈을 포함하는 배아를 생성해야 한다. 이론적으로 이를 수행하는 한 가지 방법은 유전자 편집된 코끼리 세포를 소위 유도만능줄기세포(iPS)로 전환한 다음 이를 난자와 정자 세포로 전환하는 것이다. 뉴사이언티스트에 따르면 유도만능줄기세포는 난자와 정자를 포함한 신체의 모든 세포로 분화할 수 있다. 배아에서 자연적으로 발생하지만 특정 단백질을 추가하여 성체 세포에서 만들 수도 있으므로 '유도'라고 한다. 많은 동물 종에서 유도만능세포가 만들어졌지만 지금까지 코끼리 세포를 유도만능세포로 만드는 데 성공한 사례는 없었다. 유전자 편집 18년 전, 연구자들은 쥐의 피부 세포를 배아 세포처럼 작동하도록 재프로그래밍할 수 있음을 보여줬다. 이러한 유도만능줄기세포는 동물의 모든 세포 유형으로 분화할 수 있다. 이 세포는 멸종된 털매머드(맘무투스 프리미제니우스·Mammuthus primigenius)의 가장 가까운 친척인 아시아 코끼리(엘레푸스 막시무스·Elephus maximus)를 복원하려는 콜로설의 계획에 핵심으로, 털과 지방 및 기타 매머드의 특성을 갖도록 유전적으로 편집됐다. 콜로설은 아시아 코끼리 세포를 유전자 변형해 핵심 단백질을 영구적으로 생산하도록 했다. 그럼에도 불구하고 세포를 유도만능줄기세로로 전환하는데 두 달이 걸렸다고 한다. 콜로설의 생물과학 책임자인 에리오나 히솔리는 "우리는 이 과정을 더 효율적이고 빠르게 만들고 싶었다"고 말했다. 핵심 단백질을 코딩하는 DNA는 쉽게 제거할 수 있다고 그녀는 덧붙였다. 매사추세츠주 보스턴에 위치한 하버드 의과대학의 유전학자이자 이 연구 논문의 공동 저자인 콜로설의 공동 설립자 조지 처치는 "우리는 세계 기록으로 가장 어려운 iPS 세포 수립에 도전하고 있다고 생각한다"고 말했다. 하지만 연구팀은 코끼리 줄기세포를 확립하는 데에도 어려움을 겪고 있다. 멸종 위기 종에 대한 줄기세포 연구의 권위자인 캘리포니아 주 라호야에 있는 스크립스 연구소의 줄기세포 생물학자인 장 로랑(Jeanne Loring) 박사는 "코끼리는 매우 어려운 과제"라고 말했다. 멸종 동물 복원 프로젝트 2011년 잔 로링과 동료들은 멸종 위기 동물에서 최초로 북방 흰코뿔소(Ceratotherium simum cottoni)와 드릴 원숭이(만드릴루스 류코패우스)로부터 iPS 세포를 만들었다. 이후 눈표범(Panthera uncia), 수마트라 오랑우탄(Pongo abelii), 일본뇌조(Lagopus muta japonica) 등 멸종 위기종에서 배아 유사 줄기세포가 만들어졌지만 수많은 팀이 코끼리 iPS 세포 수립 시도에 실패했다. 콜로설의 생물과학 책임자 에리오나 히솔리가 이끄는 연구팀은 처음에 다른 대부분의 iPS 세포주를 만드는 데 사용되는 매뉴얼에 따라 아시아 코끼리 새끼로부터 세포를 재프로그래밍하려고 시도하면서 동일한 문제에 부딪혔다. 이 방법은 2006년 일본 교토 대학의 줄기 세포 과학자인 야마나카 신야(Shinya Yamanaka)가 확인한 네 가지 주요 재프로그래밍 인자를 과잉 생산하도록 세포에 지시하는 것이다. 이 방법이 실패하자 히솔리 박사팀은 다른 연구원들이 사람과 쥐 세포를 재프로그래밍하는 데 사용했던 화학 칵테일을 코끼리 세포에 처리했다. 대부분의 경우 이 처리로 인해 코끼리 세포가 죽거나 분열을 멈추거나 아무런 반응도 보이지 않았다. 하지만 일부 실험에서는 세포가 줄기세포와 유사한 둥근 모양을 띠게 됐다. 히솔리 박사 팀은 이 세포에 네 가지 '야마나카' 인자를 첨가한 다음 성공의 핵심 요소였던 또 다른 단계를 밟았다. 바로 암 억제 유전자인 TP53의 발현을 억제하는 것이다. 유도만능줄기세포 배양 연구팀은 코끼리로부터 네 개의 iPS 세포 라인을 만들었다. 이 세포들은 다른 유기체의 iPS 세포와 비슷하게 보였고, 비슷하게 행동했다. 즉, 척추동물의 모든 조직을 구성하는 세 가지 '배엽'을 형성하는 세포를 만들 수 있었다. 하지만 콜로설이 최초의 유전자 조작 아시아 코끼리를 만드는 계획은 iPS 세포를 필요로 하지 않는 복제 기술을 포함한다. 처치 박사는 새로운 세포 라인은 아시아 코끼리에 매머드 특징을 부여하는 데 필요한 유전적 변화를 식별하고 연구하는 데 유용할 것이라고 말했다. 그는 "우리는 아기 코끼리에게 넣기 전에 미리 테스트하고 싶다"고 말했다. 코끼리 iPS 세포는 수정되어 모발이나 혈액과 같은 관련 조직으로 변형될 수 있다. 그러나 이러한 과정을 확대하기 위해서는 생식 생물학 분야에서 수많은 기술 도약이 필요하다. 그 중 한 가지 방법은 유전자 조직 iPS 세포를 수정된 정자와 암컷 생식 세포로 변형시켜 배아를 만드는 것이다. 쥐 실험에서는 이 방법이 성공했다. 또한 iPS 세포를 직접 실행 가능한 '합성' 배아로 변환하는 것도 가능했다. 콜로설은 자사의 첫 번째 메머드가 2028년에 태어날 것이라고 주장했다. 히솔리는 연구원들이 코끼리 세포에 단지 50~100개의 유전자 편집을 하는 것을 목표로 하고 있으며, 이는 실현하능하다고 말했다. 코끼리의 임신 기간은 2년이기 때문에 배아는 2026년 말께 생성되어 자궁에 이식되어야 2028년에 매머드 탄생이 가능하다. 처치 박사는 배아 배양을 위해 일부는 iPS 세포에서 유래한 인공 자궁을 사용할 것으로 예상했다. 그는 "우리는 멸종 위기 종의 자연적인 번식을 방해하고 싶지 않기 때문에 체외 임신을 확대하려고 노력하고 있다"고 말했다.
- IT/바이오
2024-03-08 10:45:00
인간 꼬리 사라진 이유, DNA 돌연변이 밝혀졌다!

과학자들이 인간의 꼬리 손실과 일종의 선천적 결함 사이의 잠재적인 유전적 연관성을 발견했다. 지난 2월 28일 '네이처(Nature)' 저널에 발표된 새로운 연구에서 미국 뉴욕대 연구팀은 우리 조상들의 꼬리를 잃게 만든 독특한 DNA 돌연변이를 확인했다. 이 돌연변이는 꼬리 달린 동물의 꼬리 길이에 관여하는 것으로 알려진 TBXT 유전자에 위치한다. 새로운 연구 결과에 따르면 인간과 유인원의 조상은 약 2500만 년 전에 발생한 유전적 돌연변이로 인해 꼬리를 잃었을 가능성이 있다. 이 돌연변이는 TBXT 유전자 내에 발생했으며, 이 유전자는 꼬리 달린 동물의 꼬리 길이에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 과학전문 매체 라이브사이언스에 따르면 연구팀은 꼬리뼈 부상을 당한 후 꼬리의 기원에 관심을 갖게 된 연구 책임 저자인 보 샤(Bo Xia) 박사가 이끄는 연구팀이 TBXT 유전자를 조사했다. 연구팀은 꼬리 없는 원숭이와 꼬리 있는 유인원을 비교하여 유전자 차이를 분석했다. 또한 쥐에게 인간과 유사한 돌연변이를 유도하여 꼬리 상실 현상과의 연관성을 실험적으로 검증했다. 이번 발견은 뉴욕대학교 대학원생이었으며 현재 브로드 연구소의 수석 연구원으로 재직 중인 제1 연구 저자 보 샤가 꼬리뼈를 다친 후 이 구조의 기원에 관심을 갖게 되면서 시작됐다. 뉴욕대 랭곤 헬스(NYU Langone Health)의 응용 생물정보학 연구소의 과학 책임자이자 이 연구의 선임 저자 이타이 야나이는 "보 샤는 적어도 수천 명의 사람들이 이전에 보았을 법한 것을 보았다. 하지만 그는 다른 것을 보았기 때문에 정말 천재다"라고 말했다. 꼬리의 유전학 인간과 많은 영장류 사이의 가장 분명한 차이점 중 하나는 꼬리가 없다는 것이다. 꼬리가 사라진 것은 약 2500만년 전이다. 침팬지와 우리의 공통 조상을 비교하자면 약 600만년 전이다. 우리는 꼬리를 가진 이 조상의 진화적 흔적으로 미골(꼬리뼈)을 아직도 갖고 있다. 꼬리 손실은 우리 유인원 조상에게서 더 직립한 등의 진화와 동시에 발생했으며, 결과적으로 몸을 지탱하기 위해 네 다리 중 두 개만 사용하는 경향이 있었다. 이러한 진화적 변화가 왜 결합되어 있는지 추측할 수는 있지만, 꼬리 손실이 어떻게 진화했는지(왜가 아니라) 근본적인 유전적 변화가 무엇인지에 대한 문제는 다루지 않았다. 최근 연구에서는 흥미로운 유전 메커니즘을 확인했다. 많은 유전자가 결합하여 포유류의 꼬리 발달을 가능하게 한다. 연구팀은 꼬리가 없는 영장류의 꼬리 결정 유전자인 TBXT에 '점핑 유전자'(jumping gene, 게놈의 새로운 영역으로 이동할 수 있는 DNA 서열)가 하나 더 있다는 사실을 확인했다. 점핑 유전자와 '암흑 물질' 연구팀은 또한 동일한 영장류가 TBXT 유전자 내에 내장된 DNA에서 약간 떨어진 곳에 더 오래되었지만 유사한 점핑 유전자를 가지고 있음을 확인했다. 3일(현지시간) 과학, 기술, 의학 분야의 뉴스를 다루는 영어 웹사이트 Phys.org에 따르면 우리 DNA의 훨씬 더 많은 부분이 단백질을 지정하는 서열(유전자의 고전적 기능)보다 그러한 점핑 유전자의 잔해이므로 점핑 유전자를 얻는 것은 특별한 것이 아니다. 수백만 년에 걸쳐 DNA의 변화는 동물의 진화를 가능하게 한다. 일부 변화는 DNA의 뒤틀린 사다리에서 단 하나의 사다리만 포함하지만 다른 변화는 더 복잡하다. 라이브 사이언스에 따르면 소위 알루 요소(Alu elements)라고 하는 반복적인 DNA 서열은 DNA의 분자 사촌인 RNA 비트를 생성하여 다시 DNA로 변환한 다음 게놈에 무작위로 삽입할 수 있다. 이러한 '전치 가능한 요소' 또는 점핑 유전자는 삽입 시 유전자의 기능을 방해하거나 강화할 수 있다. 이러한 특정 유형의 점핑 유전자는 영장류에만 존재하며 수백만 년 동안 유전적 다양성을 주도해 왔다. 연구팀은 유인원에는 존재하지만 원숭이에는 없는 두 개의 알루 요소를 TBXT 유전자에서 발견했다. 이 요소는 단백질을 코딩하는 유전자 부분인 엑손(exon)이 아니라 인트론(intron)에 있다. 인트론은 엑손 옆에 있는 DNA 서열로, 과거에는 아무런 기능이 없는 것으로 여겨져 게놈의 '암흑 물질'로 불려왔다. 인트론은 RNA 분자가 단백질로 전환되기 전에 서열에서 제거되거나 '스플라이스(spliced)'된다. 그러나 이 경우 세포가 TBXT 유전자를 사용하여 RNA를 생성할 때, Alu 서열의 반복적인 특성으로 인해 서로 결합하게 된다. 이 복잡한 구조는 여전히 더 큰 RNA 분자에서 잘려나가지만 전체 엑손을 가져가므로 결과 단백질의 최종 코드와 구조가 변경된다. NYU 랭곤 헬스 시스템 유전학 연구소의 소장이자 이 연구의 선임 저자인 제프 보케(Jef Boeke)는 "우리는 꼬리 길이나 형태와 관련된 다른 유전자에 대한 다른 많은 분석을 수행했다. 물론 차이점은 있지만, 이것은 마치 번개와도 같았다"라고 말했다. 보케는 라이브사이언스에 "그리고 그것은 모든 유인원에서 100% 보존되고 모든 원숭이에서 100% 없는 비코딩 DNA[인트론]였다"고 말했다. 연구팀은 인간 세포에서 동일한 알루 서열이 TBXT 유전자에 나타나고 동일한 엑손이 제거되는 것을 확인했다. 또한 관련 RNA 분자를 다양한 방식으로 절단하여 동일한 유전자에서 여러 단백질을 생성 할 수 있음을 발견했다. 연구팀은 이에 비해 생쥐는 한 가지 버전의 단백질만 만들기 때문에 두 가지 버전이 모두 있으면 꼬리가 형성되는 것을 방지하는 것으로 보인다고 지적했다. 동일한 유전자에서 서로 다른 단백질을 만드는 이러한 방식을 '대체 스플라이싱(alternative splicing)'이라고 하며, 이는 인간의 생리가 매우 복잡한 이유 중 하나다. 그러나 알루 요소가 대체 스플라이싱을 유발하는 것으로 밝혀진 것은 이번이 처음이다. 연구에 참여하지 않은 로스앤젤레스 캘리포니아 대학교의 생태 및 진화 생물학, 인간 유전학 교수인 커크 로뮐러(Kirk Lohmueller)는 "이와 같은 돌연변이는 종종 진화에서 제한적인 결과를 초래하는 것으로 여겨져 왔다. 이번 연구에서 저자들은 이러한 돌연변이가 우리 종에 지대한 영향을 미쳤다는 것을 보여준다"라고 말했다. 이족 보행과 선천적 결함 연구팀은 동일한 점핑 유전자를 쥐에 삽입하는 실험을 통해 쥐가 꼬리를 잃는다는 사실을 발견했다. 특히 진화 생물학자들은 꼬리가 없어진 덕분에 인간이 이족보행을 할 수 있었다는 가설을 세우고 있다. 야나이는 라이브 사이언스와의 인터뷰에서 "우리는 어떻게 이런 일이 일어났는지에 대한 그럴듯한 시나리오를 구성한 유일한 논문이다"라고 말했다. 그는 "우리는 이제 두 발로 걷고 있다. 그리고 우리는 큰 두뇌와 기술을 진화시켰다"라고 말했다. 야나이는 "이 모든 것은 유전자의 인트론으로 뛰어든 이기적인 요소에서 비롯된 것이다. 정말 놀랍다"라고 덧붙였다. 하지만 연구팀은 또 다른 이상한 점을 발견했다. 이 부분을 제외한 TBXT 유전자의 형태만 가진 쥐를 만들면 인간의 척추 이분증(척추와 척수가 자궁에서 제대로 발달하지 못해 척추에 틈이 생기는 질환)과 매우 유사한 질환이 발생할 수 있다. 이전에는 인간 TBXT의 돌연변이가 이 질환과 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. 다른 생쥐는 척추와 척수에 또다른 결함이 있었다. 특히 연구진은 꼬리를 잃은 생쥐에서 척수와 뇌를 생성하는 배아 구조인 신경관에 영향을 미치는 선천성 결함인 척추 이분증 유병률이 더 높다는 사실을 발견했다. 미국 질병통제예방센터에 따르면 이 질환은 출생아 1000명 중 약 1명에 영향을 미친다. 연구진은 꼬리가 없는 것이 큰 이점이므로 척추 이분증의 발병률이 증가하더라도 그만한 가치가 있다고 제안했다. 이는 많은 유전 및 발달 질환의 경우와 마찬가지로, 균형상 우리에게 도움이 되는 일부 돌연변이의 부산물일 수 있다. 예를 들어, 최근 연구에 따르면 폐렴과 싸우는 데 도움이 되는 유전적 변이가 크론병에 걸리기 쉽다는 사실이 밝혀졌다. 보케는 "TBXT 결핍은 일종의 의도하지 않은 결과일 수 있지만, 신경관에 구멍이 남는다는 의미에서 완전한 신경 폐쇄를 얻지 못할 가능성이 더 높다"라고 말했다. 이타이 야나이는 "아무도 우리의 호기심에 따라 같은 돌연변이를 넣어 쥐의 꼬리를 잃게 만들 것이라고는 생각하지 못했는데... 그 쥐에게도 신경관 결함이 있는 것을 확인했다"라고 덧붙였다. 이러한 유형의 대체 스플라이싱의 발견은 향후 게놈 분석 분야 전체에 영향을 미칠 것으로 보인다. 보케는 이러한 영향력 있는 알루 요소에 대해 "앞으로 더 많이 발견될 것이라고 생각한다"고 말했다. 그는 아마도 우리 형질의 진화적 변화의 근본 원인이 되는 대체 스플라이스 단백질이 존재할 것이라고 덧붙였다.
- 생활경제
2024-03-04 11:28:00
MS, 프랑스AI 미스트랄과 전략적 제휴 성장동력 강화

마이크로소프트(MS)가 26일(현지시간) 프랑스 인공지능(AI) 스타트업 미스트랄AI와 '전략적 파트너십'을 맺었다. 이날 파이낸셜타임스(FT) 등 외신들에 따르면 MS가 창사 10개월짜리 미스트랄AI 소수지분도 갖게 된다. 다만 MS가 미스트랄에 얼마나 많은 자금을 지원하는지 구체적인 재정지원 조건은 공개되지 않았다. 미스트랄AI는 MS와 이번 제휴로 MS 클라우드 플랫폼인 애저(Azure)에 오픈AI에 이어 두번째로 상용 대형언어모델(LLM)을 제공하는 업체가 됐다. 미스트랄은 챗GPT-3로 전세계에 AI 돌풍을 몰고 온 미국 오픈AI의 유럽 경쟁사다. 챗봇과 같은 AI 서비스에 사용되는 오픈 AI의 알고리즘 모델과 유사한 것을 미스트랄도 개발하고 있지만 미스트랄의 모델은 오픈 소스형이다. 미스트랄은 이날 독특한 논리적 사고능력을 갖고 5개의 언어에 능통하다는 '미스트라지'라고 불리는 모델도 발표했다. MS는 오픈AI 최대 후원사로 오픈AI의 AI 기술을 자사 제품들에 접목해 두드러진 성과를 보이는 가운데 이제 그 영향력을 유럽 경쟁사 미스트랄로까지 확대하게 됐다. AI를 현금화하는데 가장 능숙한 기업이라는 평가를 받으며 애플을 누르고 전세계 시가총액 1위로 올라선 MS가 오픈AI와 미스트랄의 기술을 모두 거머쥐면서 AI 성장동력을 강화했다. MS는 AI 분야에서 주로 오픈 AI와 협력하고 있으며 이 회사에 약 130억 달러(약 17조3180억원)를 투자하고 있다. MS의 문어발식 AI 스타트업 투자는 규제당국의 대응을 재촉할 전망이다. MS는 샌프란시스코에 본사가 있는 오픈AI에 대한 투자로 이미 미국과 유럽연합(EU), 영국 경쟁당국의 예비조사를 받고 있다. 알파벳 산하 구글, 아마존 등 다른 빅테크들 역시 생성형 AI 구축에 막대한 자금을 쏟아붓고 있지만 MS의 행보가 두드러진다. 미스트랄은 유럽의 떠오르는 AI 스타트업으로 지난해 12월 4억유로(약 5780억원) 자본을 확보하는 과정에서 기업가치가 20억유로(약 2조8900억원)로 평가받은 바 있다. 이에 앞서 MS는 유럽 전반에 대한 투자 확대의 일환으로 독일 데이터센터에 32억 유로(약 5200억엔)를 투입할 방침을 이달 발표했다.
- IT/바이오
2024-02-27 06:00:00
케타민, 우울증으로 인한 사회적 고립 치료의 새로운 가능성 제시

현대 사회는 치열한 경쟁과 불안정성이 심화되면서 만성적인 스트레스가 만연한 시대를 맞이하고 있다. 이러한 스트레스는 장기화될 경우 심각한 우울증으로 이어져 사회적 고립을 초래할 수 있으며, 이는 다시 우울증을 악화시키는 악순환을 만들어 삶의 질을 크게 저하시킨다. 23일(현지시간) 미국 과학 전문 매체 뉴로사이언스 뉴스(Neuroscience News)에 따르면 일본 오사카 대학의 연구팀은 최근 '분자 정신의학(Molecular Psychiatry)'에 발표된 연구에서 우울증 쥐 모델을 사용하여 저용량의 케타민(일반적인 마취제)이 전섬 피질(anterior insular)이라는 특정 뇌 영역의 기능을 회복시켜 사회적 장애를 개선할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 케타민은 마취제로 사용되는 약물이지만, 최근 연구에서 저용량 케타민이 우울증 치료에 효과가 있다는 사실이 밝혀졌다. 케타민은 (S)-케타민과 (R)-케타민이라는 두 가지 거울상 이성질체로 구성되어 있으며, 오사카 대학 연구팀은 이 중 (R)-케타민이 사회적 고립 치료에 더 효과적일 수 있다는 것을 발견했다. 거울상 이성질체는 똑같은 분자식을 가지고 있지만 마치 거울에 비친 모습처럼 서로 겹쳐지지 않는 두 분자를 말한다. 왼손과 오른손처럼 똑같은 형태이지만, 아무리 돌려도 겹칠 수 없는 관계다. 연구팀은 쥐의 우울증 유사 증상에 대한 (S)-케타민과 (R)-케타민의 효과를 테스트하기로 결정했을 때 먼저 적절한 모델을 결정해야 했다. 장기간의 사회적 고립으로 인해 우울증과 사회적 장애가 유발될 수 있다는 점을 고려하여 만성(최소 6주) 사회적 고립 쥐 모델을 선택했다. 그런 다음 연구팀은 행동 테스트 직후 (S)-케타민, (R)-케타민 또는 식염수(대조군)로 처리한 쥐의 뇌 전체에 걸친 신경 활성화를 직접 비교할 수 있는 방법을 사용했다. 연구의 수석 저자인 레이 요코야마는 "이런 방식으로 우리는 미리 정의된 가설 없이 전체 뇌의 신경 활성화 측면에서 (S)-케타민과 (R)-케타민 치료 간의 차이를 관찰할 수 있었다"라고 말했다. 연구 결과, (R)-케타민만이 전섬피질의 신경 활성화를 회복시켰으며, 사회적 기억 테스트에서도 더 나은 성능을 보였다. 또한, 전섬피질의 활동을 억제하면 (R)-케타민의 치료 효과가 사라지는 것을 확인했다. 연구팀은 또한 (R)-케타민으로 치료받은 쥐가 사회적 기억력 테스트에서 낯선 쥐와 익숙한 쥐를 더 잘 인식하여 사회적 인지력이 향상되었음을 발견했다. 또한, 전섬 피질에서 신경 세포 활동을 억제하면 (R)-케타민으로 인한 개선 효과가 사라졌다. 전섬 피질은 감정 조절과 사회적 행동에 중요한 역할을 하는 뇌 영역이다. 연구 결과는 (R)-케타민이 전섬 피질의 기능을 회복함으로써 우울증으로 인한 사회적 고립을 치료하는 데 효과적일 수 있다는 것을 보여준다. 연구의 선임 저자인 하시모토 히토시 교수는 "우울증으로 인한 사회적 고립은 환자의 삶의 질을 크게 떨어뜨리는 심각한 문제이며, 기존 치료법은 항상 효과적인 것은 아니다. (R)-케타민은 이러한 문제를 해결하는 데 새로운 가능성을 제시한다"고 말했다. 하지만 이 연구는 쥐 모델에서만 이루어졌기 때문에 인간에게도 동일하게 적용될지는 아직 확실하지 않다. 향후 임상 연구를 통해 (R)-케타민의 안전성과 효능을 검증해야 하는 도전 과제가 남았다. 이번 연구는 초기 단계이지만, 우울증으로 인한 사회적 고립 치료에 새로운 가능성을 제시한다는 점에서 의의를 갖는다.
- 생활경제
2024-02-24 12:52:00
신경과학자, AI 활용해 학습·의사결정 과정 맵핑⋯뇌 작동 방식 밝혀내

신경과학자들이 인공지능(AI)을 활용해 강화학습과 의사결정 과정을 매핑해 뇌의 작동 방식을 밝히고 있다. 강아지는 "앉아"라는 명령을 듣고 시행착오와 반복, 칭찬을 통해 무엇을 해야 하는지 배우게 된다. 이것이 바로 '강화 학습(reinforcement learning)'이다. 플로리다 대학 허버트 워트헤임 스크립스 연구소(Herbert Wertheim UF Scripps Institute for Biomedical Innovation & Technology)의 신경과학자 료마 하토리(Ryoma Hattori) 박사는 강화학습에 매료돼 일관적인 연구를 하고 있다. 그는 강화 학습을 이해하고 맵핑하는 연구를 진행하고 있으며 뇌가 어떻게 정보를 통해 결정을 내리는지, 또 뇌가 어떻게 정보를 통합하는지 연구한다. 미국 건강 의학 매체 메디컬익스프레스(MedicalXpress)는 23일(현지시간) 인간의 뇌는 약 860억 개의 뉴런으로 구성되어 있으며, 이 뉴런들은 100조 개 이상의 연결을 형성하고 있는 매우 복잡한 구조라고 전했다. 하토리 박사는 의사 결정 과정에는 많은 요소들이 영향을 미친다고 말했다. 간단한 식당 선택만 해도 기억과 판단의 복잡한 행렬을 통해 이루어지기 때문에 여러 뇌 영역이 동원된다. 어떤 식당은 음식과 서비스가 좋지만, 그렇지 않은 식당도 있다. 가격도 어떤 곳은 비싸고 어떤 곳은 저렴하다. 경험은 결정을 내리는 데 필요한 가치를 부여하고 고려해야 하는 입력 자료를 제공한다. 하토리 박사는 "이 모든 과정을 통합하는 것은 매우 어려운 일이지만, 우리 뇌는 어떻게든 그렇게 한다"며 이 과정의 기저 메커니즘을 이해하는 것이 정신질환 및 자폐 스펙트럼 장애 치료에 중요한 단서가 될 수 있다고 주장했다. 그는 "많은 정신질환과 신경계 질환은 의사결정 기능 일부가 손상되는 것을 특징으로 한다"고 설명했다. 여러 뇌 영역이 상호작용해 보상 경험을 처리하고 의사결정을 유도하는 방식을 모델링하는 것은 흥미로운 도전이다. 하토리 박사는 데이터 수집을 위해 대규모 2광자 이미징, 가상현실 기반 실험, 신경 활동 조작을 위한 빛을 사용하는 방법인 광유전학 등 다양한 연구 기법을 사용한다. 또 계산 모델링이 점점 더 복잡한 동물 행동과 뇌 동태를 이해하는 데 중요한 도구가 되고 있다고 말했다. 하토리 박사와 그의 연구팀은 연구를 돕기 위해 인공지능을 개발하고 있다. 인공지능은 신경과학 발견을 발전시키는 데 도움을 주고, 신경과학 발견은 또한 인공지능 개선에도 도움을 줄 수 있다. 그는 "뇌와 인공지능은 모두 신경 활동 역학과 시냅스 가소성을 이용하여 연산 및 학습을 수행하는 신경망으로 구성되어 있다"며 "이들은 외부 입력을 받고 정보를 처리하여 행동을 출력하고 이 행동의 결과는 네트워크 학습을 유도한다. 이러한 유사성은 특정 행동에 대한 신경망 모델로 인공지능을 사용할 수 있는 기회를 제공한다"고 밝혔다. 하토리 박사는 막스 플랑크(Max Planck)의 과학 감독인 료헤이 야수다(Ryohei Yasuda) 박사와 공동으로 최근 '자연 신경과학(Nature Neuroscience)' 저널에 일반화된 지식 획득에서 궤도전두피질이라는 뇌 영역의 역할에 대한 논문을 발표했다. 연구팀은 쥐가 새로운 환경에 적응하면서 다양한 시간 규모의 다중 레이어 학습이 작용하는 것을 발견했다. 쥐의 학습 메커니즘은 인공지능 연구자들이 개발한 강화 학습 컴퓨터 모델과 유사했다. 하토리 박사는 "우리는 인공지능으로부터 뇌 메커니즘에 대한 통찰력을 얻을 수 있으며 또한 의사결정과 학습을 위한 뇌 메커니즘을 더 잘 이해함에 따라 이 지식을 인공지능 모델로 이전할 수 있다"라며 "내 연구 프로젝트가 뇌 이해에 기여하고 기계 학습 커뮤니티에서 더 나은 성능을 발휘하는 인공지능 개발에 기여하기를 바란다"고 말했다.
- IT/바이오
2024-02-24 08:21:00
알래스카두창, 인수공통감염 우려

알래스카에서 한 남성이 알래스카두창(Alaskapox) 바이러스로 인해 사망한 첫 사례가 보고됐다. 이 바이러스에 대한 노출은 길고양이와 연결될 수 있어, 주의가 요구된다. 미국 방송매체 CBS 뉴스는 지난 13일(현지시간) 알래스카 보건 당국이 앵커리지 남쪽의 케나이 반도에 거주하는 한 노인이 알래스카두창 바이러스(AKPV)로 사망한 것을 확인했다고 보도했다. 해당 남성이 바이러스에 어떻게 노출되었는지는 명확하지 않으나, 보건 관계자들은 그가 동거하던 길고양이와의 연관성을 지적했다. 알래스카 보건 당국이 지난 2024년 2월 9일 발표한 게시물에 따르면, 이 남성은 지난해 11월 병원에 입원한 뒤 올해 1월 말 사망했다. 이 남성은 암 치료 중이었으며, 치료 과정에서 사용된 약물로 인해 면역 체계가 억제된 상태였다. 보건 당국은 이러한 면역 체계의 억제가 그의 질병을 더욱 악화시켰을 가능성이 있다고 설명했다. 사망한 남성의 연령은 공개되지 않았지만, 보도에서는 노인으로 전해졌다. 보건 당국은 알래스카두창(AKPV, 혹은 알래스카 독창)이 천연두, 우두, 엠폭스와 같은 바이러스와 연관이 있다고 밝혔다. 당국은 이 바이러스는 발진, 림프절 부종, 관절통 또는 근육통 등의 증상을 동반할 수 있으며, 면역 체계가 약화된 사람들에게는 더욱 심각한 질병으로 발전할 위험이 있다고 설명했다. 2015년 첫 사례가 보고된 이후, 알래스카 보건 당국에 등록된 알래스카두창 바이러스 사례는 단 6건에 그쳤다. 이 사례들은 모두 케나이 반도에서 약 300마일 이상 떨어진 페어뱅크스 지역 주민들에게서 발견되었으며, 모두 경미한 증상을 보였고 입원하지 않고 회복됐다. 보건 당국은 사망한 남성은 숲이 우거진 지역에서 혼자 생활했으며, 최근에 여행한 기록이 없고, 질병이나 유사한 병변에 밀접하게 접촉한 이력도 없었다고 게시판을 통해 알렸다. 알래스카두창 감염, 길고양이와 연관? AKPV의 전염 경로는 아직 명확하지 않지만, 연구원들은 이 바이러스가 인수공통감염 가능성이 있다고 경고하고 있다. 즉, 동물로부터 인간으로 바이러스가 전파될 수 있다는 의미다. 보건 당국은 공개한 게시판을 통해 페어뱅크스 지역의 붉은등들쥐를 포함한 다양한 종류의 작은 포유류와 적어도 한 마리의 애완동물에서 AKPV 감염의 현재 또는 과거 증거를 발견했다고 밝혔다. 사망한 남성은 자택에서 길고양이를 돌보았으며, 이 고양이는 바이러스 검사에서는 음성이었지만 정기적으로 작은 포유류를 사냥했고 환자를 자주 긁었다고 한다. 이로 인해 고양이가 남성을 긁었을 때 그의 발톱에 바이러스가 묻어 있었을 수 있다는 가능성이 제기됐다. 보건 당국은 첫 증상이 나타난 겨드랑이 부근에 긁힌 흔적이 눈에 띄었다고 게시판에 기록했다. 보건 당국은 "길고양이에 의한 긁힘으로 인한 감염 가능성을 배제할 수 없지만, 이번 사례에서의 정확한 노출 경로는 아직 확실치 않다"고 밝혔다. 보건 당국은 현재까지 사람 간에 바이러스가 전파된 사례는 보고되지 않았지만, 피부 병변을 가진 사람들은 해당 부위를 붕대로 덮고, 병변에 접촉한 침구나 기타 세탁물을 다른 사람과 공유하지 않도록 권고했다. 또한, 알래스카 주민들이 야생동물과 근접할 때는 연방정부와 지역 보건 기준을 준수하여 잠재적인 알래스카두창 바이러스 감염 위험을 최소화하도록 당부했다. 미국 질병 통제 예방 센터(CDC)는 야생 동물이나 그 배설물에 접촉한 후에는 비누와 물로 손을 철저히 씻을 것을 권장한다. 사냥꾼들에게는 죽은 동물을 다룰 때, 방금 사망한 동물일지라도 항상 보호 장갑을 착용할 것을 권고하고 있다.
- IT/바이오
2024-02-15 14:03:00
심장마비, 가슴 통증 외에도 의심해야 할 증상들

심장마비는 심장 근육에 혈액 공급이 중단되어 발생하는 질환이다. 혈액 공급이 중단되면 심장 근육이 손상되고, 심각한 경우 사망에 이를 수 있다. 인도 매체 E 타임즈(E TIMES)에 따르면 심장마비 증상은 노인이나 여성에 따라 가슴 통증이 없어도 호흡곤란이나, 구토 어지럼증의 증상이 나타날 수 있다며 주의해야 한다고 전했다. 심장마비의 원인은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫 번째는 관상동맥질환이다. 관상동맥은 심장에 혈액을 공급하는 혈관인데, 관상동맥에 지방, 콜레스테롤 등이 쌓여 플라크가 형성되면 혈관이 좁아지거나 막힐 수 있다. 플라크가 파열되면 혈전이 생겨 심장으로 가는 혈류를 차단하고, 그로 인해 심장 근육이 손상되어 심장마비가 발생하게 된다. 두 번째는 심근병증으로 인한 경우로 심근병증은 심장 근육 자체에 이상이 생겨 발생하는 질환이다. 심근병증으로 인해 심장 근육이 손상되면 심장 기능이 떨어지고, 심장마비가 발생할 수 있다. 심장마비의 대표 증상은 가슴 통증으로 가슴 가운데나 왼쪽 가슴에 나타나며, 압박감이나 쥐어짜는 듯한 느낌으로 나타난다. 가슴 통증은 심장 근육에 혈액 공급이 부족하여 발생한다. 가슴 통증은 운동이나 스트레스를 받을 때 심해지며, 휴식을 취하면 나아지는 경향이 있다. 그러나 모든 심장마비 환자가 가슴 통증을 느끼는 것은 아니다. 특히 여성이나 노인 환자의 경우 가슴 통증이 나타나지 않거나, 호흡곤란, 현기증, 구토 등 다른 증상이 나타날 수 있다. 여성은 남성에 비해 심장마비의 위험이 낮지만, 심장마비가 발생하더라도 가슴 통증이 나타나지 않는 경우가 많다. 여성의 심장마비 증상은 호흡곤란, 현기증, 구토, 어지럼증 등이 나타날 수 있다. 가슴 통증이 나타나더라도 남성보다 통증이 약하거나, 지속시간이 짧은 경우가 많다. 또한 통증이 왼쪽 가슴이 아닌 오른쪽 가슴, 등, 목, 턱, 팔 등 다른 부위에서 발생할 수 있다. 노인의 경우 관상동맥질환이 진행되어 심장 근육이 이미 손상된 상태일 수 있다. 그래서 심장마비가 발생했을 때 가슴 통증이 약하거나 거의 나타나지 않는 경우가 있다. 가슴 통증이 발생하더라도 지속시간이 짧거나 간헐적일 수 있으며, 현기증이나 구토, 어지럼증 등 다른 증상이 동반될 수 있다. 심장마비가 의심되는 경우 즉시 병원으로 이동하여 진료를 받는 것이 매우 중요하다. 심장마비의 경우 응급 치료가 신속하게 이루어질수록 심장 근육의 손상을 줄이고 생존율을 높일 수 있다. 심장마비가 발생할 경우, 먼저 119에 신고하여 긴급한 도움을 요청하는 것이 중요하다. 아울러, 325mg의 아스피린을 복용하는 것이 권장된다. 아스피린은 혈액 응고를 억제하여 혈전 형성을 방지하는 효과가 있다. 또한, 설하 니트로글리세린(소르비트레이트)을 혀 아래에 놓는 것도 도움이 될 수 있다. 니트로글리세린은 혈관을 확장시켜 혈류를 개선하는 역할을 하며, 이러한 응급조치들은 심장 근육의 손상을 줄이고 생존율을 높이는 데 기여할 수 있다. 아울러 심장마비 예방을 위해서는 생활습관의 개선이 중요하다. 미국 심장 협회(American Heart Association)의 연구에 따르면, 금연, 금주, 규칙적인 운동 및 건강한 식단을 실천하는 사람들은 심장마비의 위험을 40% 이상 줄일 수 있다고 한다. 이는 건강한 생활 습관이 심장 건강에 긍정적인 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 흡연은 혈관을 수축시키고 혈액 흐름을 방해하여 심장마비의 위험을 증가시킨다. 따라서 금연은 심장마비 위험 감소에 매우 중요한 역할을 한다. 또한, 과도한 음주는 혈압을 상승시키고 혈관 염증을 유발하여 심장마비 위험을 높이기 때문에, 적정 음주 혹은 금주가 권장된다. 규칙적인 운동은 혈관을 확장시켜 혈액의 흐름을 개선하고 심장마비 위험을 낮출 수 있다. 일주일에 최소 150분 이상의 중등도 이상의 운동을 하는 것이 좋다. 건강한 식단은 혈관 건강을 유지하여 심장마비 위험을 감소시킨다. 과일, 채소, 통곡물 등을 섭취하고 포화지방, 트랜스지방, 콜레스테롤을 제한하는 것이 좋다. 건강한 식단도 심장마비 예방에 중요한 역할을 한다. 과일, 채소, 통곡물 등을 충분히 섭취하고, 포화지방, 트랜스지방, 콜레스테롤 섭취를 제한하는 것이 좋다. 이는 혈관 건강을 유지하고 심장마비 위험을 감소시킨다. 고혈압, 당뇨병, 고지혈증과 같은 질병은 심장마비 위험을 증가시키므로 적절한 관리가 필요하다. 심장마비의 경우 조기 발견과 적절한 치료가 중요하며, 위에서 언급된 생활습관 개선을 통해 심장 건강을 유지하고 심장마비 위험을 줄일 수 있다.
- 생활경제
2024-01-26 17:20:00
KAIST, 뼈 손상 치료에 혁신적 '뼈 반창고' 신소재 개발

국내 과학자들이 금이 간 뼈 조직의 성장을 촉진하는 '뼈 반창고' 역할을 할 수 있는 신소재를 개발했다. 뼈 재생은 복잡하고 기존의 골 이식 및 성장 인자 전달 등과 같은 재생을 할 경우, 높은 단가 발생 등의 한계가 있었다. 한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 전남대학교 융합바이오시스템기계공학과 김장호 교수 연구팀과 협업을 통해 하이드록시아파타이트(HAp)의 고유한 골 형성 능력을 활용해 압력을 가했을 때 전기적 신호가 발생하는 압전 생체 모방 지지체를 개발했다다고 25일 발표했다. 하이드록시아파타이트는 뼈나 치아에서 발견되는 염기성 인산칼슘으로 생체 친화적인 특징이 있으며, 충치를 예방하는 특성이 있어 치약에도 쓰이는 미네랄 물질이다. 이전의 압전 지지체 관련 연구들은 압전성이 뼈 재생을 촉진하고 골 융합을 향상하는 효과를 다양한 고분자 기반 소재에서 확인했지만, 최적의 골조직 재생에 필요한 복잡한 세포 환경을 모사하는 데 한계가 있었다. 그러나 이번 연구에서는 하이드록시아파타이트 고유의 골 형성 능력을 활용해 생체의 골조직 환경을 모방하는 소재를 개발해 새로운 방법을 제시했다. 홍승범 교수 연구팀 소속 주소연 박사과정 학생과 김소연 석사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 2024년 1월 4일 국제학술지 '응용재료와 표면(ACS Applied Materials & Interfaces)'에 게재됐다. 연구팀은 하이드록시아파타이트를 고분자 필름과 융합하는 제조 공정을 개발했다. 이 공정으로 제작된 유연하고 독립적인 지지체는 실험 쥐를 대상으로 한 체외 및 체내 실험에서 뼈 재생을 가속하는 놀라운 잠재력을 입증했다는 것이 연구팀의 설명이다. 또한, 연구팀은 동 지지체의 골 재생 효과의 원인을 다각도로 밝혀냈다. 원자간력 현미경(AFM) 분석을 통해 지지체의 전기적 특성을 조사했으며, 세포 모양과 세포 골격 단백질 형성에 대한 상세한 표면 특성 평가를 진행했다. 또한, 압전과 표면적 요소가 성장 인자 발현에 어떤 영향을 미치는지 조사했다. 홍승범 신소재공학과 교수는 "뼈의 재생 속도를 가속화시키는 효과를 통해 '뼈 반창고' 같은 역할을 하는 하이드록시아파타이트 융합 압전성 복합소재를 개발했다"며, "이번 연구는 생체 재료 설계에 새로운 방향성을 제시하는 데에 그치지 않고, 압전성과 표면적 특성이 뼈 재생에 미치는 영향을 탐구한 데에 의의가 있다"고 강조했다. 압전성이란 물질에 변형이나 응력을 가하면 전기적인 분극이 발생하거나, 반대로 물질을 전자장에 두면 변형이나 응력이 발생하는 현상이다. 한편, 지난해 11월 카톨릭대 은평성모병원 정형외과 박형열 교수와 서울성모병원 정형외과 김영훈 교수 연구팀은 척추 골절을 입은 환자에게 수술로 '골형성 단백질'을 주입하면 빠르게 뼈를 재생 시킬 수 있다는 사실을 입증했다. 골형성 단백질은 척추와 치아 등 손상 부위의 뼈 재생 속도를 높이는 성장인자인데, 다양한 임상 분야에서 활용 범위가 확대되고 있다. 최근 연구에서는 퇴행성 척추 질환에 척추 유합술을 할 때 골형성 단백질을 사용하면 유합률이 100%에 가까운 것으로 나타났다. 척추 유합술은 골절이나 퇴행성 질환 등 척추에 발생하는 여러 종류의 병변을 치료하기 위해 시행되는 수술이다. 그동안 척추 골절 치료 분야에서 골형성 단백질을 활용해 뼈 재생을 촉진하는 결과를 확인한 연구는 없었는데 이번 연구를 통해 학계 최초로 같은 효과가 있다는 것을 증명했다.
- IT/바이오
2024-01-26 10:18:00
치주염, 치매 위험 높인다?

치주염과 같은 만성 구강 질환을 앓는 사람들이 치매에 걸릴 위험이 더 높다는 연구 결과가 발표됐다. 치매와 구강 건강의 관계에 대한 연구 결과가 잇따라 발표되면서, 구강 건강을 유지하는 것이 치매 예방에 도움이 될 수 있다는 주장에 힘이 실리고 있다. 미국 뉴욕포스트에 따르면, 대만 국립 양밍 치아오퉁 대학교의 치의학 교수인 치아슈 린 박사 연구팀은 최근 구강 건강과 인지 기능 장애 사이의 연관성에 대한 28개의 체계적인 검토를 분석한 결과, 치주염을 비롯한 만성 구강 질환을 앓는 사람이 치매에 걸릴 위험이 더 높다는 사실을 발견했다. 린 박사는 치매 환자의 경우 자기 돌봄 능력이 저하되어 구강 관리에 어려움을 겪을 수 있으며, 이는 치매 증상을 더욱 악화시킬 수 있는 악순환을 초래할 수 있다고 설명했다. 그는 "예를 들어, 알츠하이머병 환자는 양치질에 어려움을 느낄 수 있으며, 이는 구강 건강을 더욱 악화시켜 치매를 악화시키는 악순환을 초래할 수 있다"고 말했다. 하지만, 린 박사는 단순히 양치질을 하는 것만으로 치매를 예방할 수 있는 것은 아니라고 경고했다. 그는 "구강 건강과 치매 사이의 인과 관계를 명확히 파악하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다"고 강조했다. 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 약 580만 명의 미국인이 알츠하이머병 및 관련 치매를 앓고 있으며, 65세 이상 성인의 약 68%가 잇몸 질환을 앓고 있는 것으로 나타났다. 잇몸 질환, 흔히 치주염으로 알려진 이 질환은 치아에 플라그라는 끈적끈적한 박테리아가 쌓이면서 발생한다. 이 플라그는 정기적인 칫솔질과 치실 사용을 통해 제거할 수 있다. 치주염은 구강 건강뿐만 아니라 전반적인 건강에도 영향을 미칠 수 있으며, 특히 알츠하이머병과의 연관성이 주목받고 있다. 2019년의 한 연구에서는 알츠하이머병 환자의 뇌에서 치주염의 주요 원인균인 포르피로모나스 치기발리스(Porphyromonas gingivalis) 박테리아가 발견되었다는 중요한 사실이 밝혀졌다. 이는 치주염과 알츠하이머병 간의 가능한 연결고리를 시사하며, 구강 건강이 전반적인 건강에 미치는 영향에 대한 인식을 증가시키고 있다. 연구팀은 알츠하이머병 환자의 뇌 조직을 검사한 결과, 치주염 환자의 뇌에서 이 박테리아가 더 많이 발견된다는 사실을 확인했다. 또한, 이 박테리아는 뇌의 신경세포를 손상시키고 염증을 일으킬 수 있는 것으로 나타났다. 2022년에 진행된 또 다른 연구에서는 네덜란드 흐로닝언 대학교의 노인 치의학 교수인 아니타 비서(Anita Visser)가 이끄는 연구팀이 쥐를 대상으로 한 실험을 통해 전신 염증이 뇌에 부정적인 영향을 미칠 수 있음을 확인했다. 이 연구는 전신 염증이 치주염과 같은 구강 질환에서 흔히 나타나는 주요 증상 중 하나임을 강조한다. 이러한 발견들은 구강 건강과 전반적인 신체 건강, 특히 신경계 건강 사이의 중요한 연관성을 드러내고 있다. 이는 치주염과 같은 구강 질환의 관리가 전신 건강, 특히 뇌 건강에 미치는 영향에 대해 새로운 인식을 제공한다. 아니타 비서 교수는 최근의 연구 결과에 대해 "치주염이 알츠하이머병을 직접적으로 유발한다고 단언할 수는 없지만, 중증의 치주염을 앓고 있는 사람들이 알츠하이머병에 걸릴 가능성이 더 높다는 사실은 분명하다"고 밝혔다. 이러한 연구 결과는 구강 건강을 유지하는 것이 전반적인 건강 증진에 도움이 될 뿐만 아니라, 치매 예방에도 도움이 될 수 있다는 점을 시사한다. 따라서 평소에 양치질과 치실 사용, 정기적인 치과 검진 등을 통해 구강 건강을 관리하는 것이 중요하다.
- 생활경제
2024-01-21 14:29:00
나노봇, 남성 방광암 종양 90% 제거⋯기존 치료법의 혁신

나노로봇을 이용해 방광암을 90% 이상 줄일 수 있는 치료 방법이 개발됐다. 방광암은 주로 60~70대에서 발병하며, 방광 내에 악성 세포가 형성되는 질환으로 알려져 있다. 이 질환은 남성에게서 여성보다 34배 더 높은 발병 위험을 보이며, 비뇨기계 암 중 가장 흔한 형태로 알려져 있다. 또한 방광암은 대부분 5년 이내에 재발한다. 현재는 절제 수술이나 전신 혹은 국소적인 항암제 투여를 통한 치료가 진행되고 있으나, 높은 재발률로 인해 지속적인 관리가 요구되는 상태이다. 그러나 최근 나노로봇 기술의 발달로 방광암 종양을 현저히 줄일 수 있는 새로운 치료방법이 개발됐다. 영국 매체 데일리메일은 스페인 바르셀로나의 과학자들이 개발한 450나노미터 크기의 작은 로봇이 혈류를 통해 이동하면서 치료제를 전달하는 방식으로 방광암의 종양을 줄일 수 있다고 보도했다. 쥐를 대상으로 한 실험에서는 이 작은 나노로봇이 단 한 번의 시도로 종양의 크기를 줄임으로써, 여러 번의 치료 절차 없이도 종양을 제거할 수 있는 가능성을 보여줬다. 현재 방광암 치료법은 수술과 화학 요법을 포함하며, 종양의 크기를 줄이기 위해 약 4~6번의 병원 방문이 필요하다. 이 과정은 환자에게 약 6만5000달러(한화 약 8690만원) 이상의 치료 비용을 발생시킬 수 있다. 그러나 최근의 연구에 따르면, 나노로봇을 사용한 새로운 치료법은 단 한 번의 병원 방문만으로도 종양의 크기를 줄일 수 있다. 이번 혁신적인 연구는 카탈로니아 생명공학연구소(IBEC)와 스페인 생체재료연구센터(CIC biomaGUNE)의 과학자들이 생물의학연구소(IRB 바르셀로나), 바르셀로나 자치대학(UAB)과 함께 공동으로 수행했다. 나노로봇의 직경은 450나노미터이며, 배율을 2000만 배로 높여야 볼 수 있는 크기다. 개발된 나노로봇의 직경은 불과 450나노미터로, 이는 2000만 배 확대해야만 볼 수 있는 극히 작은 크기다. 이 로봇은 표면이 금 나노 입자(AuNP)로 덮여 있어, 연구원들이 로봇이 혈류를 통해 어떻게 이동하고 종양을 공격하는지 관찰할 수 있었다. 연구팀은 방광암을 앓고 있는 쥐의 혈류에 나노로봇을 주입한 후, 이 금색 기계가 작동하여 종양에 도달하고 몸 전체로 퍼지는 과정을 관찰했다. 이 나노로봇은 실리카 구체로 설계되었으며, 효소 우레아제와 방사성 요오드를 포함하는 다양한 구성 요소를 가지고 있다. 우레아제는 소변의 요소와 반응해 나노로봇의 움직임을 촉진시키며, 방사성 요오드는 암 세포를 치료하는 데 사용된다. 연구팀은 나노로봇이 종양 주변의 세포외 기질을 분해하고 pH 균형을 변화시켜 조직의 기계적 특성을 변화시킨다는 사실을 발견했다. 나노로봇이 요로 조직에 도달하면, 이는 마치 벽에 부딪히는 것처럼 행동한다. 그러나 종양의 해면 같은 구조로 인해, 나노로봇은 종양 내부로 흡수되어 방사성 요오드를 전달했다. 이 방사성 요오드는 국소 종양 및 갑상선암 치료에 일반적으로 사용되는 방사성 동위원소로, 암 세포를 효과적으로 치료하는 데 사용된다. 연구팀은 나노로봇이 종양 내부로 어떻게 진입할 수 있는지에 대해 초기에는 명확하지 않았다며 나노로봇이 종양의 성장을 감지하는 특정 항체가 부족하고, 일반적으로 건강한 조직보다 더 단단한 종양 조직의 특성 때문에 진입이 어려울 수 있다고 지적했다. 이 연구의 공동 제1저자이자 IBEC의 연구원인 메리트셀 세라 카사블랑카(Meritxell Serra Casablancas) 박사는 "그러나 우리는 나노로봇이 자체 추진 화학 반응을 통해 pH를 국부적으로 증가시킴으로써 종양의 세포외 기질을 분해할 수 있다는 사실을 관찰했다"고 말했다. 그는 "이 과정은 종양 내부로의 침투를 촉진했으며, 나노로봇이 종양 내에 우선적으로 축적되는 데 도움을 주었다"고 덧붙였다. 방광암 치료의 초기 회복률은 대체로 성공적이지만, 환자의 약 30~70%에서 종양이 재발해 추가 치료와 비용이 필요한 경우가 있다. 또한 약 10~30%의 환자에서는 종양이 더 진행될 수 있다. IRB 바르셀로나 어드밴스드 디지털 현미경 플랫폼의 리더인 줄리엔 콜롬벨리(Julien Colombelli) 박사는 "우리 팀이 개발한 혁신적인 광학 시스템은 종양 자체에 의해 반사된 빛을 제거함으로써, 전례 없는 해상도로 사전 표지 없이도 기관 전체에서 나노입자를 식별하고 위치를 정확하게 찾을 수 있도록 도와주었다"고 설명했다. 미국 국립암연구소(National Cancer Institute)의 자료에 따르면, 방광암 치료 비용은 2015년의 84억 달러(약 11조 2434억 원)에서 2020년 현재 약 94억 달러(약 12조 5819억 원)로 증가했다. 나노로봇 연구를 진행한 과학자들은 아직 나노로봇 치료가 종양의 재발을 방지할 수 있는지 확신할 수 없지만, 나노로봇의 성공 여부에 따라 장기적인 효과를 평가하기 위한 추가 연구를 이미 진행하고 있다. 이 연구의 공동 저자인 크리스티나 시모(Cristina Simó) 박사는 "이 연구 결과는 치료 효과를 증대시킬 수 있는 다른 방사성 동위원소의 사용 가능성을 탐구하는 새로운 길을 열었다"고 말했다. 한편, 한국은 약 20여 년 전인 2013년, 세계 최초로 암 치료를 위한 나노로봇을 개발했다. 이 나노로봇은 진단과 치료를 동시에 수행할 수 있는 능동형 박테리아를 활용한 것으로, 그 당시 세계 최초의 능동형 나노로봇으로 인정받았다. 이 나노로봇, 일명 '박테리오봇'은 박테리아의 특성인 인식 능력과 운동성을 활용하여 암을 타겟팅하고, 약물 전달체와 결합된 치료 성능을 가진 새로운 개념의 의료 나노로봇이다. 이러한 통합적인 접근 방식은 박테리오봇이 암 세포를 정확하게 인식하고, 적극적으로 치료제를 전달할 수 있게 함으로써, 당시 의학 분야에서 중요한 혁신으로 평가됐다.
- IT/바이오
2024-01-19 11:05:00
슈퍼박테리아 잡는 새로운 항생제 개발

코로나19 팬데믹이 장기화되면서 사람들의 면역력이 약해지는 경우가 많아지고 있다. 이는 다양한 바이러스에 감염될 위험을 높이는 요인으로 작용하고 있다. 특히, 아시네토박터 바우마니(Acinetobacter baumannii)라는 박테리아 균주는 항생제에 대한 내성으로 인해 '슈퍼버그'로 불리며, 감염된 사람 10명 중 6명을 죽일 수 있을 만큼 강력한 균주이다. 아시네토박터 바우마니는 그람 음성 박테리아로, 병원체로서의 특성이 잘 알려져 있다. 특히, 면역력이 약한 환자, 중환자실 환자, 인공호흡기 사용자에게 감염을 일으킬 가능성이 높다. 영국 매체 메일(Mail) 온라인에 따르면 스위스 제약회사 로슈가 개발한 새로운 항생제 '조수라발핀(Zosurabalpin)'이 항생제 내성 슈퍼버그를 죽일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 조수라발핀, 슈퍼버그에 효과 연구에 따르면 조수라발핀은 실험 쥐에서 카바페넴 내성 아시네토박터 바우마니(CRAB)의 약물 내성이 높은 균주를 죽이는 효과를 보였다. 카바페넴 내성 아시네토박터 바우마니 세계보건기구(WHO)가 새로운 치료법이 시급히 필요한 '우선순위 1 중요' 병원체로 분류하고 있다. 조수라발핀은 지질다당류(lipopolysaccharide)라는 물질로 만들어진 보호막을 유지하는 박테리아의 능력을 방해하여 박테리아를 죽이는 방식으로 작용한다. 이러한 연구 결과가 사람들에게도 동일하게 재현된다면, 조수라발핀은 1968년 이래 카바페넴 내성 아시네토박터 바우마니 유사 감염을 치료하기 위해 개발된 최초의 새로운 항생제가 될 수 있다. 항생제 내성, '침묵의 전염병' 로슈의 전염병 및 초기 개발 책임자인 마이클 로브리츠 박사(Michael Lobritz)는 "항생제 내성은 '침묵의 전염병'으로 불리며, 향후 30년 동안 오늘날 암으로 인한 사망자보다 더 많은 생명을 앗아갈 것으로 예상된다"고 말했다. 그는 "조수라발핀은 슈퍼버그에 대한 새로운 치료법을 개발하는 데 있어 중요한 진전"이라며 "인체 임상 시험에서 성공한다면 이 새로운 항생제는 많은 사람의 생명을 구할 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 조수라발핀의 인체 임상 시험 결과가 성공적으로 나오면, 항생제 내성 슈퍼버그 감염으로 인한 사망률을 줄이고, 전 세계 보건에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.
- IT/바이오
2024-01-11 16:45:00
생수 속 나노플라스틱, 리터당 수천 개…체내 침범 우려

연구원들이 생수 속에서 이전 추정치보다 10~100배 더 많은 플라스틱 조각이 포함되어 있다는 사실을 발견했다고 CNN이 8일(현지시간) 보도했다. 미국 컬럼비아 대학의 연구원들은 생수에 있는 나노입자의 화학 구조를 보고, 계산하고, 분석할 수 있는 새로운 기술을 제시했다. 새로운 연구에 따르면, 표준 크기 생수 2개에 해당하는 1리터의 물에는 7가지 유형의 플라스틱에서 평균 24만 개의 플라스틱 입자가 포함되어 있으며, 이 중 90%는 나노플라스틱이고 나머지는 마이크로플라스틱인 것으로 확인됐다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences) 저널에 이날 발표됐다. 나노 입자는 너무 작아서 현미경으로 볼 수 없다. 전문가들은 인간 머리카락 평균 너비의 1000분의 1인 나노플라스틱은 너무 작기 때문에 소화관이나 폐 조직을 통해 혈류로 이동하여 잠재적으로 유해한 합성 화학 물질을 몸 전체와 세포에 퍼트릴 수 있다고 지적했다. 미세 플라스틱은 0.2인치(5mm) 미만에서 2만5000분의 1인치(1마이크로미터)에 이르는 폴리머 조각이다. 그보다 더 작은 것은 10억분의 1미터 단위로 측정해야 하는 나노 플라스틱이다. 이 연구를 주도한 연구팀은 미국에서 판매되는 인기 생수 브랜드 3곳의 실제 플라스틱 조각 수가 리터당 300개가 아니라 11만 개에서 37만 개 사이라는 사실을 발견했다. 단, 저자들은 어떤 브랜드의 생수를 연구했는지는 언급하지 않았다. 공동 저자이자 환경 화학자인 컬럼비아 대학교 라몬트-도허티 지구 천문대의 부교수인 베이잔 얀(Beizhan Yan)은 "이 새로운 기술은 실제로 물속에서 수백만 개의 나노 입자를 볼 수 있었으며, 이는 무기 나노 입자, 유기 입자 및 우리가 연구한 7가지 주요 플라스틱 유형이 아닌 다른 플라스틱 입자일 수 있다"고 말했다. 이 연구는 나노 플라스틱이 인간 건강에 미치는 잠재적 위험을 탐구하는 새로운 방향을 제시했다. '건강한 아기, 밝은 미래'라는 비영리단체의 연합체에서 일하는 연구 책임자 제인 헐리한은 이 연구에 직접 참여하지는 않았지만, 나노 플라스틱의 인간 건강에 대한 잠재적 위험을 더 깊이 이해하기 위한 추가적인 연구가 필요하다고 강조했다. 이 단체는 아기들이 신경독성 화학물질에 노출되는 것을 줄이기 위해 노력하는 과학자들과 기부자들로 구성되어 있다. 헐리한은 "이 연구는 미세 플라스틱 입자에 대한 광범위한 인체 노출이 거의 연구되지 않은 위험을 초래할 수 있음을 시사한다"고 말했다. 그녀는 "특히 영유아가 이러한 위험에 가장 크게 노출될 수 있는데, 그 이유는 영유아의 발달이 더디기 때문"이라고 덧붙였다. 펜실베이니아주립대 베렌드 캠퍼스의 지속가능성 책임자인 셰리 '샘' 메이슨(Sherri 'Sam' Mason)은 이 연구에 참여하지 않았지만, "이 연구는 인상적이며, 투입된 노력이 매우 심오하다. 나는 이를 획기적이라고 부르고 싶다"라고 평가했다. 이 새로운 발견은 수돗물 유해 물질 노출을 줄이기 위해 유리나 스테인리스 스틸 용기에 담긴 수돗물을 마시라는 오랜 전문가의 조언을 강조한다고 메이슨은 말했다. 이러한 조언은 플라스틱으로 포장된 다른 음식과 음료에도 적용된다고 그녀는 덧붙였다. 메이슨은 9개국 11개 브랜드에서 판매되는 생수 샘플의 93%에서 마이크로플라스틱과 나노 플라스틱의 존재를 처음으로 발견한 2018년 연구의 공동 저자였다. 과거 연구에서 메이슨은 오염된 물 1리터에 인간의 머리카락보다 넓은 평균 10개의 플라스틱 입자와 300개의 작은 입자가 포함되어 있음을 발견했다. 그러나 5년 전인 2018년 기술로는 그 작은 입자를 분석하거나 더 많은 것이 있는지 알아낼 방법이 없었다. 메이슨은 "우리가 나노플라스틱의 존재를 몰랐던 것은 아니다. (당시) 우리는 그것들을 분석할 수 없었다"라고 설명했다. 나노 플라스틱, 인간 건강 위협 전문가들은 나노 플라스틱이 인류 건강에 가장 큰 위협을 주는 플라스틱 오염 유형 중 하나로 지목하고 있다. 이는 나노 플라스틱의 미세 입자가 주요 기관의 세포와 조직을 침입해 세포 활동을 방해하고, 비스페놀, 프탈레이트, 난연제, 과불소화 물질(PFAS), 중금속 등의 내분비 교란 화학물질을 축적할 수 있기 때문이다. 러트거스 대학교 어니스트 마리오 약학대학의 독성학 박사이자 약리학 부교수인 피오피 스태플튼(Phoebe Stapleton) 박사는 쥐를 대상으로 한 연구에서 임신한 쥐가 플라스틱 입자를 섭취하거나 흡입한 후 24시간 만에 그들의 태아의 뇌, 심장, 간, 신장 및 폐에서 플라스틱 화학물질을 발견했다고 보고했다. 스태플튼 박사는 "이 시점에서 인간 태반에서 마이크로플라스틱과 나노 플라스틱이 발견됐다"고 말했다. 그는 "인간의 폐 조직과 인간의 대변, 인간의 혈액에서 (미세 플라스틱이) 발견됐다"고 덧붙였다. 생수에서 나노입자를 식별하는 새로운 연구 방법은 라만 분광법의 개선된 형태에 기반을 두고 있다. 이 기술은 분자가 빛에 반응하여 진동하는 방식을 측정함으로써 세포의 화학적 구성을 분석한다. 이 기술의 공동 발명자이자 컬럼비아 대학교 화학과 교수인 웨이 민(Wei Min) 교수는 “이 변형된 라만 분광법, 자극 라만 산란 현미경(SRS)은 두 번째 레이저를 추가해 이전에는 감지하기 어려웠던 나노입자를 여러 자릿수로 증폭된 신호를 통해 탐지할 수 있다"고 말했다. 민 교수는 2008년 SRS를 공동 개발했다. 민 교수는 "이 연구는 자극 라만 산란 현미경을 나노플라스틱 세계에 적용한 최초의 연구"라고 말했다. SRS는 이미지를 획기적으로 향상시킴으로써 기존 기술에서 몇 시간이 걸리던 나노 입자의 이미지를 마이크로초 단위로 명확하게 식별하고 캡처할 수 있으며, 촬영 대상 조직에 손상을 주지 않고도 이미지를 캡처할 수 있다. 해당 연구에서 개발된 알고리즘은 출판 당시 폴리아미드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 그리고 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함한 일곱 가지 주요 플라스틱 유형을 식별할 수 있었다. 컬럼비아 대학교 화학 박사과정 학생이자 이 연구의 수석 저자인 나이신 치안(Naixin Qian)은 "다른 연구들을 통해 우리는 생수에 존재하는 대부분의 미세 플라스틱이 주로 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 병에서 누출된 것으로 추정했다"고 말했다. 다양한 유형의 플라스틱 존재 연구팀의 발견에 따르면, 플라스틱 물병 안에는 예상과 달리 다양한 유형의 플라스틱이 존재하며, 각 플라스틱 유형마다 입자 크기가 다르다. 연구팀은 "PET 플라스틱 입자는 크기가 컸지만, 다른 플라스틱 입자는 200나노미터에 불과해 훨씬 더 작았다"고 밝혔다. 연구에 따르면, PET 입자는 병 뚜껑을 반복적으로 여닫거나, 병이 파손되거나, 자동차 안에서 높은 온도에 노출될 때 부서질 수 있는 것으로 밝혀졌다. 컬럼비아 대학교 연구팀은 앞으로 생수에 떠다니는 나노 플라스틱의 출처를 더 깊이 연구할 계획이다. 이들은 나노 플라스틱이 제조 과정 중 오염된 원수에서 유래했을 가능성을 조사하고 있다. 한편, '건강한 아기, 밝은 미래' 재단의 헐리안은 과학이 이와 같은 문제를 탐구하는 동안 사람들이 플라스틱 노출을 줄이기 위해 취할 수 있는 조치들에 대해서도 밝혔다. 그녀는 "플라스틱 용기에 담긴 음식과 음료 섭취를 피하고, 천연 직물로 만든 옷을 입으며, 천연 소재의 소비자 제품을 구매하는 것이 좋다. 일상에서 플라스틱 사용을 줄이고 대안을 찾는 것이 중요하다"고 말했다.
- 생활경제
2024-01-10 15:12:00
술, 배변에 어떤 영향을 미칠까?

A씨는 평소 술을 즐기지는 않지만 술을 마신 다음 날이면 설사 증상에 시달려, 출근 전 반드시 화장실을 찾게 된다. 이처럼 술은 설사나 변비 등 장의 음식물 통과 시간에 영향을 미칠 수 있다. 영국 매체 더 가디언(The Guardian)은 알코올은 장에서 음식이 통과하는 데 시간에 영향을 줄 수 있으며, 특히 위와 소장의 근육 활동에 변화를 일으킬 수 있다고 보도했다. 알코올이 위를 통과하는 시간에 미치는 영향은 알코올의 농도에 따라 다르다. 예를 들어, 알코올 농도가 높은 음료(예: 위스키, 보드카)는 위에서 음식물의 이동을 늦추는 반면, 알코올 농도가 상대적으로 낮은 음료(예: 와인, 맥주)는 위에서 음식의 이동 속도를 증가시킨다. 이러한 장의 변화는 일부 사람들이 보드카나 위스키를 마실 때 포만감이나 복부 불편감을 느끼는 원인이 될 수 있다. 술을 장기간 마시는 것도 소장을 통한 음식물의 통과 속도에 영향을 미칠 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 실제로, 쥐를 이용한 실험에서 만성적인 알코올 섭취가 위와 소장을 통한 음식물의 이동을 가속화하는 것을 관찰할 수 있었다. 이와 같은 소장 통과 시간의 단축 현상은 술을 많이 마시는 사람들에게서도 나타날 수 있으며, 이는 설사 증상과 직접적으로 연관될 수 있다. 알코올은 십이지장(소장의 첫 부분)에서 탄수화물, 단백질, 지방의 흡수를 감소시킬 수 있다. 이는 설탕의 일종인 자일로스의 흡수 감소에도 영향을 미친다. 이로 인해 과자나 달콤한 주스 등 단 음식을 많이 섭취하는 음주자들 사이에서 설사 발생 가능성이 더 높아질 수 있다는 것을 시사한다. 만성 알코올 사용은 유당불내증, 소장 박테리아의 과증식, 그리고 췌장이 충분한 소화 효소를 생성하지 못해 지방 흡수가 감소하는 현상과 연관되어 있다. 이러한 현상들은 만성적인 알코올 사용으로 인해 설사나 묽은 변이 발생할 수 있다는 것을 나타낸다. 반면, 단기간에 과도한 알코올을 섭취하는 경우(예: 밤에 과음하는 경우)는 음식물의 소장의 통과가 늦어질 수 있다. 쥐를 이용한 연구에서는 단기간에 다량의 알코올을 섭취한 경우 소장 통과 시간이 지연되는 것이 관찰되었다. 즉, 폭음과 같은 급성 알코올 섭취는 설사보다는 변비 증상을 유발할 가능성이 더 높다는 것을 의미한다. 이는 알코올이 소화기계에 미치는 영향이 단기적 및 장기적 사용에 따라 다를 수 있음을 시사한다. 이 같은 결과는 507명의 대학생을 대상으로 한 알코올의 영향에 관한 연구에서도 확인됐다. 이 연구에서 학생들은 자신의 대변을 수집하여 분석했으며, '브리스톨 대변 차트'라고 알려진 대변 상태 설문지를 작성했다. 연구 결과에 따르면, 과음은 더 단단한 배변과 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. 특히, 알코올을 많이 섭취한 사람들은 견과류 같은 모양이거나 느낌의 별개의 단단한 덩어리인 1형 변을 더 자주 경험했다. 연구팀은 급성 알코올 섭취가 음식물의 소장 통과를 지연시킬 수 있다고 추정했다. 음식이 장 내에 더 오래 머무르면서, 대변에서 물이 더 많이 몸으로 재흡수되어 대변이 건조하고 단단해지는 결과를 가져온다는 것이다. /이러한 결과는 알코올이 소화 시스템에 미치는 영향에 대한 중요한 인사이트를 제공한다./ 연구자들은 흥미롭게도 술을 마시지 않는 사람들에 비해 술을 많이 마시는 사람들의 장내에서 '악티노박테리아(Actinobacteria)'라는 박테리아 유형이 더 많이 존재한다는 사실을 발견했다. 이러한 발견은 박테리아가 대변의 일관성에 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다. 그러나 폭음이 항상 변비를 유발하는 것은 아니다. 예를 들어, 과민성대장증후군(IBS) 환자들에게서는 폭음이 설사, 메스꺼움, 복통과 같은 증상을 확실히 유발할 수 있다. 음주 후 원치 않는 배변 변화를 겪는 경우, 이를 해결하는 가장 효과적인 방법은 알코올 섭취를 줄이는 것이다. 일부 알코올 음료는 다른 음료보다 배변에 더 큰 영향을 미칠 수 있으므로, 특정 음료를 마신 후 문제가 되는 배변 패턴을 확인하면 해당 음료를 피하거나 줄이는 것이 건강에 도움이 될 수 있다. 음주 후 설사를 하는 경향이 있다면 알코올과 카페인이 함유된 음료를 혼합하는 것을 피하는 것이 좋다. 카페인은 결장의 수축을 자극해 설사를 악화시킬 수 있다고 알려져 있다. 반면, 음주 후 변비가 문제가 된다면 충분한 수분 섭취가 중요하다. 술을 마시기 전, 술을 마실 때 그리고 술 마신 후에 물을 충분히 마시면 탈수와 변비를 예방하는 데 도움이 될 수 있다. 술을 마시기 전에는 단백질과 섬유질이 풍부한 음식을 섭취하는 것이 좋다. 위장에 있는 음식은 알코올의 흡수를 늦추고, 장 내막에 미치는 알코올의 부정적인 영향을 완화하는 데 도움이 될 수 있다. 음주 후 배변의 변화는 대개 단기적이며, 적절한 조치를 취하면 대부분 효과적으로 해결될 수 있다. 그러나 술을 끊은 후에도 설사와 같은 증상이 며칠 후에도 지속된다면 이는 염증성 장 질환과 같은 근본적인 장 질환과 같은 다른 문제를 야기할 수 있다. 술을 끊었음에도 불구하고 설사와 같은 증상이 며칠 동안 지속된다면, 이는 염증성 장 질환과 같은 보다 심각한 장 질환을 의미할 수 있다. 술이 장에 미치는 영향은 일시적일 수 있지만, 지속적인 증상은 다른 건강 문제의 신호일 수 있다. 연구팀은 알코올 소비와 과민성대장증후군(IBS) 발병 간의 연관성도 발견했다. 문제가 지속되거나 대변에 혈액이 섞여 나타나는 등의 심각한 증상이 관찰될 경우, 즉시 일반의나 전문의에게 의학적 조언을 구하는 것이 중요하다. 이러한 증상은 더 심각한 건강 문제를 나타낼 수 있으므로, 적절한 진단과 치료를 받는 것이 필요하다.
- 생활경제
2024-01-04 15:01:00
암세포, 근적외선 분자에 99% 파괴

과학자들은 근적외선을 사용해 아미노시아닌 분자를 활성화시키면, 이 분자가 진동하여 암세포의 막을 파괴하는 방법을 개발했다. 이 기술은 라이스 대학교, 텍사스 A&M 대학교, 텍사스 대학교의 연구팀에 의해 개발되었으며, 과학 전문 매체 '사이언스얼럿(ScienceAlert)'을 통해 보도됐다. 이 연구는 학술지 '네이처 케미스트리(Nature Chemistry)'에 게재됐다. 아미노시아닌 분자는 이미 바이오이미징 분야에서 합성 염료로 사용되고 있다. 암 탐지를 위해 저용량으로 사용하는 이 물질은 물속에서 안정적으로 유지되고 세포 외부에 부착하는 데 효과적이다. 라이스 대학교의 화학자 제임스 투어(James Tour)는 이 기술을 "분자 착암기"라고 부르며, "완전히 새로운 세대의 분자 기계로 이전의 페링가형 모터보다 기계적 움직임이 100만 배 이상 빠르고, 가시광선이 아닌 근적외선으로 활성화할 수 있다"고 강조했다. 연구팀은 근적외선이 신체 깊은 부분까지 도달할 수 있어, 뼈나 장기의 암을 수술 없이 치료할 수 있는 가능성을 열어준다고 설명했다. 이러한 발견은 암 치료 분야에 중요한 발전을 의미한다. 실험실에서 배양된 암세포에 대한 실험 결과, '분자 착암기'라는 새로운 방법이 세포를 파괴하는 데 99%의 높은 효율을 보였다. 또한 흑색종 종양이 있는 쥐에게 테스트한 결과, 실험에 참여한 쥐의 절반에서는 암이 사라졌다. 아미노시아닌 분자의 구조와 화학적 특성은 근적외선과 같은 적절한 자극이 있을 때 유지된다는 것을 의미한다. 이 분자가 움직일 때, 내부의 전자들은 플라스몬을 형성하고, 이는 전체 분자에 걸쳐 이동을 유도하는 집합적으로 진동하는 실체를 만든다. 라이스 대학의 화학자 키케론 아얄라 오로즈코(Ciceron Ayala-Orozco)는 "중요한 점은 우리가 이 분자들이 어떻게 작동할 수 있는지에 대한 새로운 이해를 얻었다는 것"이라고 강조했다. 그는 또한 "이 방법으로 분자 전체를 흥분시켜 특정 목표를 달성하는 데 사용되는 기계적 작용을 생성하기 위해 분자 플라즈몬을 사용한 것은 이번이 처음이다. 이 경우에는 암세포의 막을 파괴하는 것이 목표였다"고 덧붙였다. 플라스몬은 분자의 한쪽에 있는 팔을 통해 진동의 움직임으로 인해 분자를 암세포의 막에 연결하는 데 도움을 준다. 이 연구는 아직 초기 단계에 있지만, 이와 같은 초기 발견들은 매우 희망적인 결과를 보여주고 있다. 이 기술은 암세포가 어떤 종류의 방어 메커니즘을 진화시키기 어렵게 만드는 간단하고 생체역학적인 접근법이다. 연구팀은 이와 유사하게 작동할 수 있는 다른 종류의 분자들을 탐색하는 것이 다음 목표다. 아얄라 오로즈코는 "이 연구는 분자 차원에서 기계적 힘을 활용하여 암을 치료하는 새로운 방법에 대한 것"이라고 말했다. 이러한 접근은 암 치료 분야에서 새로운 잠재력을 열어줄 수 있는 중요한 발전이다. 한편, 플라스몬(plasmon)은 금속에서 발견되는 자유 전자의 집합적인 진동을 나타내는 물리학적 개념이다. 금속의 전자들은 특정 조건에서 집단적으로 진동할 수 있으며, 이러한 진동은 전기장과 상호작용하여 플라스몬을 생성한다. 플라스모닉스(plasmonics)라는 분야에서는 이러한 플라스몬의 고유한 성질을 이용하여 다양한 응용을 연구하고 있다. 플라스몬은 나노기술, 광학, 센서 기술 등에서 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 플라스몬을 이용한 나노입자는 의료 영상, 암 치료, 화학 센서 등에서 사용된다. 특히, 플라스몬의 능력으로 빛의 파장보다 작은 구조에서도 빛을 조작하고 집중시킬 수 있기 때문에, 고해상도의 광학적 기술 개발에 중요한 기초가 된다.
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2024-01-04 10:52:00
생쥐용 VR 고글 개발, 뇌 연구의 새로운 장을 열다

생쥐를 위한 새로운 가상현실(VR) 고글이 개발됐다. 이 고글은 기존 VR 시스템이 가진 단점을 개선하여, 생쥐가 가상 환경에 완전히 몰입할 수 있도록 설계됐다. 이를 통해 생쥐의 뇌 활동 패턴을 보다 정확하게 관찰할 수 있을 것으로 기대된다. 과학 전문매체 아이에프엘 사이언스(IFL SCIENCE)에 따르면 미국 노스웨스턴 대학교 연구팀이 새로운 VR 고글을 개발했다. 이 고글은 생쥐의 행동을 뇌 회로와 함께 연구하는데 사용될 예정이다. 기존의 VR 시스템은 컴퓨터 화면을 사용하여 생쥐가 화면 주변을 볼 수 있었으나, 3D 깊이를 제대로 전달하지 못하는 등의 제약이 있었다. 또한, 머리 위 위협을 시뮬레이션하는 데에도 한계가 있었다. 새로운 VR 고글은 이러한 문제점들을 해결하여 생쥐의 행동과 뇌 활동 연구에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 연구팀이 개발한 생쥐용 미니어처 VR 고글은 각 눈에 하나씩 두 세트의 렌즈와 스크린으로 구성되어 있다. 이 렌즈와 스크린은 트레드밀 위의 생쥐의 얼굴 가까이에 배치되어 각 눈에 180도 시야를 제공한다. 생쥐 맞춤형 VR 시스템의 이름은 iMRRSIV(Miniature Rodent Stereo Illumination VR, 미니어처 설치류 입체 조명 VR)이다. 인간 VR 헤드셋과 달리 이 고글은 실제로 생쥐의 머리를 감싸지 않는다. 각 눈에 하나씩 두 세트의 렌즈와 스크린을 런닝머신에 있는 동물의 얼굴 가까이에 배치하여 각 눈에 180도 시야를 제공한다. 보다 전통적인 VR 시스템을 사용하여 몇 가지 흥미로운 통찰력을 얻었지만 쥐는 화면 주변을 볼 수 있으며 이로 인해 훈련이 더 어려워졌다. iMRRSIV는 큰 발전을 이루었다. 새로 개발된 고글을 사용하면 연구 대상인 생쥐들이 가상 환경을 자유롭게 탐색할 수 있다. 연구자들은 이를 통해 생쥐가 가상 환경에서 어떤 행동을 하는지 관찰함으로써, 생쥐의 뇌 작동 방식을 이해할 수 있다. 이 고글은 실험실에서 생쥐들의 행동을 뇌 회로와 연계하여 연구하는 데 사용된다. 기존의 VR 시스템은 생쥐가 주변 실험실 환경을 볼 수 있었지만, 새로운 VR 고글은 생쥐의 시야를 완전히 차단하여 더욱 깊은 몰입을 가능하게 한다. 이로 인해 d연구자들은 뇌의 활동 패턴을 보다 정확하게 관찰할 수 있게 됐다. 논문 수석 저자인 돔 핑케(Dom Pinke)는 "지금까지 실험실에서는 동물을 둘러싸기 위해 대형 컴퓨터나 프로젝션 스크린을 사용해 왔다. 인간에게 이것은 거실에서 TV를 보는 것과 같다. 여전히 소파와 벽이 보인다"라며 기존 VR의 단점을 설명했다. 그는 "우리는 여전히 개선 작업을 하고 있지만 우리 고글은 작고 상대적으로 저렴하며 사용자 친화적이기도 하다. 이를 통해 VR 기술을 다른 연구실에서도 더 많이 이용할 수 있게 될 것이다"라고 말했다. 예를 들어, 연구팀은 이 고글을 활용하여 생쥐가 포식자로부터 도망치는 행동을 연구했다. 연구팀은 생쥐용 VR 고글을 사용하여 머리 위의 위협을 시뮬레이션하며 실험에서 혁신적인 결과를 얻었다. 연구팀은 고글을 통해 생쥐의 시야 위에 어두운 원반을 투사하여 포식자를 시뮬레이션했다. 원반이 커질수록, 생쥐들은 도망치거나 얼어붙는 두 가지 다른 반응을 보였다. 돔 핑케는 "쥐의 시야는 새처럼 상공에 있는 포식자를 감지하는 데 매우 민감하다"면서 "이것은 학습된 행동이 아니라 쥐의 뇌에 각인된 행동이다"라고 말했다. 이 연구는 생쥐의 뇌에서 이러한 반응을 조절하는 신경 회로를 연구하는 데 중요한 역할을 한다. 이러한 연구는 생쥐의 본능적 반응과 생존 메커니즘에 대한 새로운 통찰력을 제공할 것으로 기대된다. 이러한 혁신적인 접근법은 생쥐의 뇌가 다양한 상황에 어떻게 반응하는지를 이해하는 데 큰 도움이 될 뿐만 아니라, 뇌 활동을 실시간으로 관찰할 수 있는 새로운 시각을 제공한다. 연구진은 앞으로 생쥐가 포식자에 의한 위협이 아닌 상황에서의 뇌 활동을 연구할 예정이다. 또한, 이 고글을 활용하여 뇌의 작동 원리를 더 깊이 연구하고, 다양한 동물을 대상으로 한 실험에도 활용할 계획이다. 이러한 혁신적인 연구는 VR 기술이 생물학과 뇌과학 연구에 미치는 긍정적인 영향을 보여주며, 이 분야의 접근성을 향상시킬 수 있는 가능성을 제시한다. 공동 제1저자인 존 이사(John Issa)는 "미래에는 쥐가 먹이가 아니라 포식자인 상황을 살펴보고 싶다"고 말했다. 그는 "예를 들어 파리를 쫓는 동안 뇌 활동을 관찰할 수 있다. 그 활동에는 많은 깊이 인식과 거리 추정이 포함된다. 이것이 바로 우리가 포착할 수 있는 것들이다"라고 말했다. 이 연구는 저널 '뉴런(Neuron)'에 게재됐다.
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2023-12-21 17:51:00
케타민 장기 사용 시 뇌 도파민 시스템 변화

현대 사회에서 다양한 스트레스로 인해 우울증을 겪는 사람들이 점차 증가하고 있다. 우울증은 기분, 흥미, 에너지, 집중력 등에 변화를 일으키는 정신 질환으로, 적절한 치료 없이 방치될 경우 자살로 이어질 위험이 있는 심각한 질병이다. 케타민은 우울증 치료에 효과적인 것으로 알려진 약물 중 하나이다. 원래 마취제로 사용되는 이 물질은 우울증 환자에게 단 한 번의 투여로도 증상을 빠르게 완화시킬 수 있다는 연구 결과가 있다. 그러나 케타민의 장기 사용에 따른 부작용이 우려되어 추가적인 연구가 필요한 상태이다. 신경 과학 전문지 싸이포스트(SyPost)에 따르면, 미국 컬럼비아대학교의 연구팀은 케타민이 뇌의 도파민 관련 뉴런에 다양한 변화를 유발한다는 사실을 밝혀냈다. 도파민 뉴런은 기분, 인지, 운동, 학습, 기억, 보상 등의 기능에 중요한 역할을 하는 신경전달물질 도파민을 분비하는 뉴런을 말한다. 컬럼비아대학교의 연구팀은 쥐를 대상으로 케타민의 장기적인 영향을 연구했다. 연구 과정에서 쥐들은 10일 동안 다양한 용량의 케타민에 노출되었다. 사용된 케타민의 용량은 체중 30kg당 100mg 즉 체중 1kg당 1mg으로, 이는 치료적 사용과 고용량의 레크리에이션 사용을 모방한 것이다. 연구 결과에 따르면, 저용량의 케타민 노출은 기분, 식욕, 수면 등을 조절하는 시상하부의 도파민 관련 뉴런 수를 증가시켰으나, 고용량의 케타민 노출은 행동 상태를 조절하는 중뇌의 도파민 관련 뉴런 수를 감소시켰다. 더불어, 케타민 노출은 뉴런의 연결 구조에도 변화를 가져왔다. 고차원 인지 기능과 관련된 전전두엽 피질에서는 뉴런의 연결 밀도가 증가한 반면, 청각 및 공간 정보 처리와 관련된 영역에서는 뉴런 돌기의 감소가 관찰됐다. 이러한 결과를 바탕으로 연구팀은 케타민이 뇌의 도파민 시스템을 재구성하여 인지적 및 행동적 변화를 유발할 수 있다는 가설을 제시했다. 연구의 공동 저자인 말리카 다타(Malika Datta)는 "케타민을 반복적으로 사용한 후 볼 수 있는 뇌의 도파민 시스템 재구성은 시간이 경과함에 따라 인지적 및 행동적 변화와 관련이 있을 수 있다"라고 설명했다. 이번 연구에서 또 다른 발견은 케타민에 대한 뇌 반응에 번역되지 않은 메신저 RNA(mRNA)의 관여였다. 뉴런 내에서 번역되지 않은 mRNA는 단백질 생산에 즉시 사용되지 않는 유전 정보의 한 형태로, 연구팀은 이러한 번역되지 않은 mRNA가 만성적인 케타민 노출에 대한 뇌의 적응 과정에서 중요한 역할을 한다고 밝혔다. 즉, 케타민은 뇌의 도파민 시스템을 재구성함으로써 인지 행동 변화를 유발할 수 있다는 것이다. 이러한 변화는 우울증뿐만 아니라 다른 정신 질환과도 연관될 가능성이 있다. 또한, 케타민에 대한 뇌 반응에 번역되지 않은 mRNA가 관여한다는 사실은 케타민의 치료적 효과와 부작용을 이해하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 이 연구는 케타민이 뇌에 미치는 광범위한 영향을 이해하는 데 중요한 기여를 하며, 케타민의 치료적 사용에 있어서 적절한 복용량과 장기 사용에 대한 주의가 필요함을 시사한다. 향후 연구에서는 케타민이 뇌의 도파민 시스템을 재구성하는 구체적인 메커니즘과 번역되지 않은 mRNA가 케타민의 치료적 효과와 부작용에 미치는 영향을 더욱 깊이 탐구할 필요가 있다.
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2023-12-13 11:32:00
美 뇌 노화 단백질 발견…기억력 개선 기대

미국 마운트 시나이(Mount Sinai) 대학 연구팀이 뇌 노화 관련 단백질을 발견했다고 발표했다. 이 단백질은 TIMP2(조직 억제제 메탈로프로테아제 2)로 불리며, 해마 영역에서 기억력과 학습에 중요한 역할을 한다. 사이테크데일리에 따르면 마운트 시나이 대학 연구팀은 돌연변이 마우스 모델을 사용하여 뇌 노화 단백질(TIMP2) 수치가 감소하면 해마의 가소성(plasticity)과 기억 기능이 감소한다는 것을 발견했다. 가소성은 뇌가 새로운 정보를 받아들이고 학습할 수 있는 능력을 말한다. 노화와 신경퇴행성 질환 노화는 알츠하이머병을 포함한 많은 신경퇴행성 질환의 가장 큰 위험 요인으로 알려져 있다. 마운트 시나이 연구팀과 다른 연구자들의 이전 연구는 TIMP2를 포함하여 젊은 혈액에 풍부한 단백질이 해마의 가소성 또는 기억과 관련된 신경 과정의 유연성에 영향을 미쳐 늙은 동물의 뇌 기능을 젊어지게 하는 데 활용될 수 있다는 것을 발견했다. 이러한 중요한 발견에도 불구하고 TIMP2가 분자 수준에서 해마의 가소성을 조절하는 방법에 대한 생물학에 대해서는 알려진 바가 거의 없었다. TIMP2의 분자 메커니즘 연구팀은 나이가 들면서 발생하는 것으로 알려진 혈액과 해마의 TIMP2 수치 손실을 모방한 돌연변이 쥐 모델을 사용했다. 또한 연구자들이 해마의 뉴런에 의해 발현되는 TIMP2 풀을 구체적으로 표적으로 삼고 삭제할 수 있는 모델을 만들었다. 이러한 모델은 RNA 염기서열 분석, 공초점 이미징, 초고해상도 현미경 및 행동 연구와 결합하여 TIMP2의 가소성 조절에 대한 상세한 분자 검사를 가능하게 했다. 연구진은 TIMP2의 손실은 해마에 세포외 기질 성분의 축적을 초래하며, 이는 성인으로 태어난 뉴런의 생성, 시냅스 무결성 및 기억을 포함한 가소성 과정의 감소와 함께 발생한다는 것을 알게 되었다. 세포외 기질은 세포 주변과 세포 사이의 구조적 미세환경을 구성하는 많은 고분자 구성 요소의 네트워크이다. 연구팀은 세포외 기질에 영향을 미치는 해마에 전달된 효소로 이 표현형을 직접 표적으로 삼았고, 감소된 TIMP2 설정에서 일반적으로 손상된 가소성 과정이 복원되었음을 발견했다. 뇌 노화 단백질 발견의 의의 이 연구는 세포외 기질을 조절하는 표적 과정이 뇌의 가소성을 개선하는 접근법을 설계하는 데 중요한 방향이 될 수 있음을 시사한다. 뇌 노화의 특징을 역전시킬 수 있는 잠재력을 가진 요인을 특성화하는 데 주력하고 있는 연구팀은 세포외 기질을 조절하는 TIMP2 이상의 분자를 탐구할 계획이며, 이 연구가 노화와 관련된 다양한 장애를 완화하는 맥락에서 이 분야를 어디로 가져갈 수 있는지에 대해 낙관적이다. 연구팀의 공동 저자인 조셉 칼스테로노(Joseph Castellano) 박사는 "TIMP2는 세포외 기질의 구성 요소를 통해 미세환경의 유연성을 변화시킨다"라고 말했다. 그는 "세포외 기질을 조절하는 경로를 연구하는 것은 가소성이 영향을 받는 질병에 대한 새로운 치료법을 설계하는 데 중요할 수 있다"고 덧붙였다. 연구팀은 앞으로 TIMP2가 뇌의 다른 영역에서 어떤 역할을 하는지, 그리고 TIMP2를 조절하는 방법으로 뇌 노화 관련 질환을 치료할 수 있는지 연구할 계획이다. 마운트 시나이 대학 연구팀의 이번 연구는 뇌 노화와 관련된 단백질이 뇌 가소성과 기억력에 미치는 영향을 밝힌 것으로 주목된다. 이 연구 결과는 알츠하이머병과 같은 노화 관련 질환의 치료법 개발에 새로운 가능성을 제시할 것으로 기대된다.
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2023-12-06 11:34:00
미 상무부 "중국 수출통제 피하려 수정설계한 엔비디아 AI 칩도 규제" 경고

지나 러몬도 미국 상무장관은 엔비디아와 같은 인공지능(AI) 반도체 제조업체가 중국 등 적대 국가 대상 수출통제를 우회할 목적으로 수정 설계한 칩에 대해서도 신속하게 단속할 것이라고 경고했다. 4일(현지시간) 폭스뉴스와 야후 파이낸스 등 다수 외신에 따르면 러몬도 장관은 지난 2일 미 캘리포니아주에서 열린 레이건 국방포럼(RNDF)에 참석해 "우리는 중국이 이 같은 칩을 손에 넣는 것을 내버려 둘 수 없다. 단언컨대, 우리는 우리의 최첨단 기술을 중국에 넘겨줄 수 없다"고 말했다. 상무부는 최첨단 AI 칩이 중국과 같은 국가에 이중 용도로 판매되는 것을 제한하여 중국의 군사 현대화를 지원하는 동시에 경제 및 기술 경쟁력을 강화할 수 있도록 설계된 수출 통제를 시행하고 있다. 수출 통제는 기업이 해당 제품을 해외에 판매하려면 연방 기관의 허가를 받아야 하며, 이는 사실상 정부가 거래에 대한 거부권을 행사하는 것과 같다. 칩 제조업체들은 수출 규제의 영향을 받는 수익성 높은 해외 시장에 계속 접근하기 위해 규정을 준수할 수 있도록 수정된 버전의 칩을 재설계했다. 이에 따라 미 상무부는 재설계된 칩에 대해 새로운 규제를 가하면서 두더쥐게임 양상을 벌이고 있는 가운데 러몬도 장관의 발언이 나왔다. 러몬도 장관은 지난 2일 "이 자리에 참석한 칩 제조업체 최고경영자(CEO) 가운데 매출 감소를 이유로 나의 언급에 짜증이 나는 분들이 있을 수 있지만 단기적인 이익보다 국가안보가 훨씬 중요하다"고 강조했다. 이어 "AI를 구현하는 칩의 특정 부분을 재설계하여 AI를 구현하면 바로 다음 날 제가 제어할 것"이라고 덧붙였다. 엔비디아의 대변인은 폭스 비즈니스에 "우리는 미국 정부와 협력하고 있으며, 정부의 명확한 지침에 따라 전 세계 고객들에게 규정에 준수된 제품을 제공하기 위해 노력한다"고 말했다. 폭스 비즈니스는 미 상무부는 논평 요청에 즉각 응하지 않았다고 전했다. 미 행정부는 2022년 10월 이중용도로 사용될 수 있는 최첨단 AI 반도체에 대한 중국의 접근을 제한하는 광범위한 수출통제 방안을 발표했으며 지난 10월 추가 통제 조치를 통해 규제범위를 확대했다. 엔비디아는 지난 여름까지 중국 시장에서 수출규제 대상인 AI 반도체 A100과 H100의 강력한 수정 버전인 A800과 H800을 판매해왔다. 그러나 미국 정부는 지난 10월 중순 엔비디아의 L40S와 함께 수정 버전 칩을 수출통제 목록에 추가했다. 게다가 바이든 행정부는 AI칩에 대한 수출통제 대상을 중국뿐 아니라 이스라엘을 제외한 베트남과 사우디아라비아, 아랍에미리트 등 국가들로 확대했다. 엔비디아의 콜레트 크레스 최고재무책임자(CFO)는 지난달 실적발표 자리에서 "최근 분기(2024년 회계연도 3분기) 데이터센터 매출 145억 달러(약 19조 원)의 20∼25%가 수출통제가 적용되는 국가에서 발생했다"면서 앞으로 몇 달 내 수출규제를 위반하지 않는 제품을 생산할 계획이라고 밝혔다. 그는 이어 "이번 분기에는 이들 지역 매출이 크게 감소할 것으로 예상되지만 다른 지역의 강력한 성장으로 감소분을 상쇄할 수 있을 것"이라고 말했다. 이날 야후 파이낸스에 따르면 왕원빈(汪文斌·Wang Wenbin) 중국 외교부 대변인은 4일(현지시간) 베이징에서 열린 정례 언론 브리핑에서 지난달 양국 정상 간 회담을 언급하며 "미국은 올바른 인식을 견지하고 중국과 협력해 샌프란시스코 회담에서 도달한 공통의 이해를 이행해야 한다"고 말했다. 그는 미국이 "중국을 가상의 적으로 간주하고 말만 하고 행동은 다르게 하는 것을 중단해야 한다"고 강조했다. 왕 대변인은 지나 러몬도 상무부 장관의 이러한 입장이 미국의 냉전적 사고 방식과 패권욕을 드러냈다고 말했다.
- 산업
2023-12-05 16:23:00
아열대 채소 오크라, 콜레스테롤 수치 감소 효과

과일을 먹으면 혈중 지방과 설탕 수치가 모두 낮아진다는 연구 결과가 있다. 콜레스테롤은 혈액에서 발견되는 천연 지방 물질로, 신체에는 일정량의 콜레스테롤이 필요하다. 과도하게 높은 콜레스테롤 수치는 심장마비나 뇌졸중 등 합병증의 위험을 증가시킨다. 영국 매체 익스프레스(express)에 따르면, 콜레스테롤이 혈관에 축적되어 혈류를 방해하면 심장마비나 뇌졸중의 위험이 증가한다고 한다. 콜레스테롤 수치가 높아지는 원인은 다양하며, 이에는 유전적 요인뿐만 아니라 부적절한 식습관, 운동 부족, 흡연, 음주와 같은 생활 습관이 포함된다. 다행히 식단 변화를 통해 높은 콜레스테롤 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있다. 이는 가공육, 치즈, 버터, 케이크 등 지방 함량이 높은 음식, 특히 포화 지방의 섭취를 줄이는 것을 포함한다. 영국국민보건서비스(NHS)는 콜레스테롤을 낮추는 데 과일과 채소 섭취를 늘리는 것이 도움이 된다고 권장한다. 케미스트 클릭 온라인 파머시(Chemist Click Online Pharmacy)의 약사 아바스 카나니(Abbas Kanani)는 오크라(okra)가 콜레스테롤 수치가 높은 사람들에게 유익할 수 있다고 말했다. 아프리카가 원산지로 알려져 있는 오크라는 조리해서 먹는 아열대 채소다. 아바스는 "일부 연구에 따르면 레이디스 핑거라고도 알려진 오크라는 콜레스테롤 수치를 낮출 수 있는 역할을 할 수 있다"고 말했다. 그는 "오크라는 주로 수프와 스튜에 사용되며, 여기에 함유된 점액성 물질은 소화 과정에서 콜레스테롤과 결합하여 체외로 배출될 수 있다"고 설명했다. 쥐를 대상으로 한 연구에서는 고지방 식단에 오크라 분말을 첨가한 결과 혈중 콜레스테롤 수치가 감소한 것으로 나타났다. 아바스는 이 내용을 2014년에 저널 오브 뉴트리셔널 바이오케미스트리(Journal of Nutritional Biochemistry)에 게재된 연구를 참조하여 말했다. 이 연구에서는 비만 쥐에게 오크라를 섭취시킨 후 콜레스테롤 수치와 혈당 수치가 모두 감소한 것으로 관찰됐다. 아바스는 "이 결과는 오크라가 고혈당증(고혈당) 및 고중성지방혈증(혈중 지방 수치가 높은 상태)을 위한 식이요법으로 유용할 수 있음을 시사한다는 결론을 얻었다"고 말했다. 오크라는 다양한 중요한 비타민이 풍부하게 함유되어 있다. 아바스 카나니는 "오크라에는 비타민 A와 C가 풍부할 뿐 아니라, 당뇨병, 뇌졸중, 심장병 등 심각한 건강 질환의 위험을 줄이는 데 도움이 되는 항산화제가 풍부하다"고 말했다. 그러나 그는 "특히 당뇨병 환자들은 식단에 오크라를 추가할 때 주의해야 한다. 오크라가 제2형 당뇨병 치료에 자주 사용되는 약물인 메트포르민의 효과를 방해할 수도 있기 때문이다"라고 경고했다. 또한, 하버드 의과대학에서는 오크라를 저밀도 지질단백질, 즉 ‘나쁜’ 콜레스테롤을 낮출 수 있는 11가지 식품 중 하나로 추천했다. 이는 오크라가 저칼로리이면서 수용성 섬유질이 풍부하기 때문에, 콜레스테롤 수치 관리에 효과적일 수 있다는 것을 의미한다. 콜레스테롤 수치를 정확히 파악하는 유일한 방법은 테스트를 통해 수치를 확인하는 것이다. 콜레스테롤 수치에 대한 걱정이 있다면, 즉시 의사와 상담하는 것이 좋다. 올해 국제학술지 '영양학진보(Advances in Nutrition)'에 게재된 연구에 따르면, 음식을 통해 총 콜레스테롤 수치를 낮추는 가장 효과적인 방법 중 하나는 매일 15g의 '수용성' 식이섬유를 섭취하는 것이다. 수용성 식이섬유는 미역, 다시마와 같은 해초류나 푸룬(Prune·서양 건자두) 등에서 풍부하게 발견된다. 수용성 식이섬유는 콜레스테롤이 혈액에 침투하는 것을 방지하는 데 도움이 되는 반면, 불용성 식이섬유는 혈관 내 콜레스테롤을 '제거하는' 역할을 한다. 일반적으로 하루에 권장되는 식이섬유 섭취량은 약 25~30g이다. 미국 농무부(USDA)의 식품 데이터를 살펴보면, 식이섬유가 풍부한 대표 식품들의 100g당 함유량을 확인할 수 있다. 예를 들어, 치아씨드는 100g당 약 34g의 식이섬유를 함유하고 있어 '높은' 수준으로 평가된다. 과일 중에서는 푸룬이 대표적이며, 푸룬에는 6.1g의 식이섬유가 들어 있어 사과(2.4g)보다 더 많은 양을 포함하고 있다. 견과류 중에서는 아몬드가 12g의 식이섬유를 함유하고 있으며, 채소 중에서는 당근(100g당 2.8g)과 양배추(2.5g)가 상대적으로 높은 식이섬유 함량을 가지고 있다.
- 생활경제
2023-11-30 14:40:00