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커피·채소 성분 트리고넬린, 노화로 인한 인지 저하 예방
- 커피와 일부 채소의 천연 화합물인 트리고넬린(TG)이 늙은 쥐의 공간 학습과 기억력을 현저하게 향상시켰다는 연구 결과가 나왔다고 과학 전문매체 사이테크데일리(Scitechdaily)가 최근 보도했다. 일본 쓰쿠바 대학을 포함한 연구팀은 노화 가속 마우스 모델인 SAMP8을 사용하여 TG가 기억력과 공간 학습에 미치는 영향을 종합적으로 조사했다. 이 연구에 따르면, TG는 주요 세포 신호 경로를 조정하고 신경 염증을 줄여 노화에 따른 인지 기능 저하를 개선할 수 있음이 밝혀졌다. 연구 결과, 30일 동안 TG를 투여한 SAMP8 마우스는 동물의 공간 학습 및 기억력을 평가하는 데 사용되는 실험 방법인 모리스 워터 메이즈(Morris water maze) 테스트에서 TG를 투여받지 않은 마우스보다 공간 학습 및 기억력이 현저하게 향상된 것으로 나타났다. 또한, 연구진은 해마의 전체 게놈 전사체 분석을 통해 TG가 신경계 발달, 미토콘드리아 기능, ATP 합성, 염증, 자가포식 및 신경 전달 물질 방출과 관련된 신호 전달 경로를 조절하여 인지 능력을 향상시키는 것을 확인했다. 연구팀은 또한 트리고넬린(TG)이 전사 인자 NF-κB의 신호 전달 인자인 Traf6의 활성화를 억제함으로써 신경염증을 줄이는 역할을 한다는 것을 발견했다. NF-κB는 염증과 면역 반응을 조절하는 중요한 단백질이며, Traf6는 NF-κB의 활성화에 기여하는 핵심 단백질이다. 연구팀은 해마에서 정량적 단백질 분석을 통해 염증성 사이토카인인 TNF-α와 IL-6의 수치가 현저히 감소하고, 신경전달물질인 도파민, 노르아드레날린, 세로토닌의 수치가 유의미하게 증가한 것을 확인했다. 이러한 발견은 TG가 노화와 관련된 공간 학습 및 기억 장애를 예방하고 개선하는데 효과적일 수 있음을 시사한다. 향후 추가 연구를 통해 TG의 효과와 안전성을 더욱 명확히 밝힐 수 있다면, 이는 노화와 관련된 공간 학습 및 기억 장애를 예방하고 치료하는 새로운 방법으로 개발될 수 있을 것으로 기대된다.
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- IT/바이오
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커피·채소 성분 트리고넬린, 노화로 인한 인지 저하 예방
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美 하버드대, 피부 가려움증 새로운 원인 발견
- 미국 하버드 대학 연구팀이 피부 질환으로 고통받는 환자들의 지속적인 가려움증의 새로운 원인을 발견했다고 영국 매체 데일리메일 닷컴(Dailymail.com)이 최근 보도했다. 이번 연구는 '셀(Cell)' 학술지에 게재되었으며, 미국인의 약 3분의 1이 겪을 수 있는 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)에 의한 가려움증에 대해 다루고 있다. 과거에는 습진 등 피부 질환의 가려움증이 염증으로 인한 것으로 여겨졌으나, 이번 연구는 그러한 가려움증이 다른 메커니즘으로 발생할 수 있음을 증명했다. 특히, 하버드 대학 연구원들은 인체의 코와 피부에 흔히 존재하는 무해한 박테리아가 피부 세포에 침입하여 가려움증을 유발할 수 있다는 것을 처음으로 밝혀냈다. 이 연구를 주도한 아이작 치우 박사는 황색포도상구균이라는 박테리아가 가려움증의 새로운 원인으로 밝혀졌다고 설명했다. 그는 "이 박테리아는 아토피 피부염을 앓고 있는 환자 대부분에서 발견됐다. 새로운 연구 결과는 미생물 자체가 가려움증을 유발할 수 있다는 측면을 보여준다"라고 말했다. 또다른 연구원인 리웬 뎅 박사는 "이 연구가 시작될 때 가려움증이 염증의 결과인지 아닌지 불분명했으나, 이제 미생물이 가려움증을 유발할 수 있음을 밝혀냈고, 이는 피부의 염증을 더욱 악화시키는 요인임을 확인했다"고 말했다. 이러한 연구 결과는 습진이나 기타 피부 질환으로 인한 지속적인 가려움증을 멈추기 위한 새로운 국소 치료법 개발에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 연구팀은 건강한 참가자 14명과 습진 환자 13명의 피부를 조사한 결과, 습진 환자의 피부에서 황색포도상구균의 양이 더 많고, 이로 인해 가려움증과 피부 손상이 심화되는 것을 발견했다. 또한 연구팀은 V8 효소가 가려움을 유발하는 주요 인자임을 확인했다. 이 효소는 피부의 신경세포에 작용하여 PAR1 단백질이라는 가려움증 유발 분자를 활성화시켜, 신경세포가 뇌에 가려움 신호를 전달한다. 황색포도상구균에 노출된 생쥐 실험에서는 가려움증이 빠르게 완화되는 결과를 보였다. 이와 관련하여 리웬 뎅 박사는 가려움증과 긁힘의 주기가 미생물에게 유리하게 작용하여, 이를 통해 미생물이 신체의 다른 부위나 다른 숙주에게 전파될 수 있다는 가설을 제시했다. 이러한 연구 결과는 피부 질환 환자들에게 희소식이다. 기존의 습진 치료법은 염증을 줄이는 데 초점을 맞추고 있었지만, 이번 연구 결과는 염증과는 별개로 가려움증을 유발하는 새로운 메커니즘을 밝혀냈기 때문이다. 연구진은 앞으로 황색포도상구균을 표적으로 하는 새로운 치료법 개발을 계획하고 있으며, 이 치료법은 황색포도상구균의 증식을 억제하거나, 가려움증을 유발하는 V8 효소의 활성을 차단할 수 있을 것으로 기대된다. 이와 같은 치료법이 개발되면, 습진을 비롯한 피부 질환을 앓는 환자들의 삶의 질이 크게 향상될 것으로 예상된다. 또한, 이번 연구 결과는 피부 질환의 발병 메커니즘을 이해하는 데 중요한 역할을 할 것으로 보이며, 미생물이 피부 질환 발병에 어떤 역할을 하는지 규명함으로써 더 효과적인 치료법 개발의 기반을 마련할 수 있을 것이다.
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美 하버드대, 피부 가려움증 새로운 원인 발견
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박테리아, 암세포 DNA 파괴 화합물의 합성 과정 밝혀내
- 미국 플로리다주 주피터에 위치한 허버트 베르트하임 UF 스크립스 생물의학 혁신 및 기술 연구소의 연구팀이 암을 포함한 인간의 질병과의 싸움에 도움이 될 수 있는 새로운 효소를 발견했다고 과학 전문매체 싸이테크데일리가 최근 보도했다. 연구팀이 발견한 '보조 인자 없는 산소 분해 효소'는 박테리아에서 유래되며, 공기 중의 산소를 획득해 화합물에 통합하는 독특한 특성을 보인다. 이러한 과정을 통해 유기체는 방어 물질을 합성하고, 감염이나 침입자에 대항하는 생존적 장점을 갖게 된다. 연구팀에 따르면, 발견된 보조 인자 없는 산소 분해 효소인 TnmJ와 TnmK2는 항생제 및 항암 화합물인 티안시마이신 A의 효능에 대한 의문을 해결하는 데 중요한 역할을 한다. 연구원 춘귀(Chun Gui)와 에드워드 칼크루터(Edward Kalkreuter)는 이러한 발견이 암 치료 및 항생제 개발에 중요한 기여를 할 수 있을 것으로 기대한다고 전했다. 2016년 처음 발견된 티안시마이신 A는 암세포의 DNA를 끊어 죽이는 효과가 있는 화합물로 바이러스나 다른 세균을 죽이는 데에도 효과적이다. 현재 암 표적 항체 치료제 개발에 중요한 요소로 주목받고 있으며, 이 치료제는 항체와 약물을 결합해 암세포에 결합한 후 약물을 방출하여 암세포를 제거한다. 티안시마이신 A는 종양 크기를 크게 줄이는 효과를 나타내며, 쥐를 대상으로 한 실험에서 암 치료제로의 개발 가능성을 시사했다. 이 화합물은 토양에 서식하는 박테리아에서 발견되었으며, 세 개의 탄소-탄소 결합을 끊어 DNA를 손상시키고 탄소-산소로 결합으로 대체하여 DNA를 파괴해 암세포를 파괴할 수 있게 했다. 허버트 베르트하임 UF 스크립스 생물의학 혁신 및 기술 연구소는 천연 제품 컬렉션에서 발견된 다양한 화합물을 연구하고 있으며, 이를 통해 화학적 다양성이 진화한 이유와 그 유용성에 대한 탐구를 진행하고 있다. 이는 앞으로 더 많은 혁신적인 발견을 기대할 수 있게 하는 연구 분야로 주목받고 있다. 세계 최대의 미생물 천연 컬렉션 중 하나인 이 연구소의 천연물 발견 센터를 이끄는 벤 센 박사는 "신약 발견의 역사에 대한 박테리아 화학물질의 기여는 놀랍다"고 말했다. 센 박사는 "시중에 판매되는 FDA 승인 항생제 및 항암제의 거의 절반이 천연 제품이거나 천연 제품이라는 사실을 아는 사람은 거의 없다"고 말했다. 그는 "자연은 이러한 복잡한 천연 제품을 만드는 최고의 화학자다. 우리는 매혹적인 화학과 효소학을 이해하기 위해 현대 게놈 기술과 계산 도구를 적용하고 있으며 이는 전례 없는 속도로 발전하고 있다. 이 효소는 최근의 흥미로운 사례다"라고 설명했다.
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박테리아, 암세포 DNA 파괴 화합물의 합성 과정 밝혀내
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나노플라스틱, 파킨슨병의 새로운 원인으로 부상
- 나노플라스틱이 인간의 뇌에서 특정 단백질과 결합해 파킨슨병을 일으킨다는 연구 결과가 나왔다. 미국 과학 전문매체 인터레스팅 엔지니어링이 지난 18일(현지시간) 듀크 대학교 의과대학의 연구 결과를 인용해 이같이 보도했다. 나노플라스틱은 일반적으로 크기가 100나노미터(0.1마이크로미터) 미만인 아주 작은 플라스틱 입자를 말한다. 나노플라스틱은 크기가 작기 때문에 세포나 분자 수준에서 유기체에 침투할 수 있다. 최근 몇 년 동안 나노플라스틱이 환경과 인간 건강에 미치는 영향에 대한 연구와 관심이 증가했다. 이번 연구에서는 나노플라스틱이 바로 인간의 뇌에 침투해 파킨슨병을 일으킬 수 있다는 것을 확인했다. 인간의 뇌에서 나노플라스틱 발견 듀크대학교 의과대학이 진행한 새로운 연구에서는 나노플라스틱과 신체 기관에 자연적으로 존재하는 특정 단백질 사이의 상호 작용으로 인해 발생하는 파킨슨병 및 특정 형태의 치매와 관련된 변화를 관찰했다. 연구를 주도한 듀크대학교 의과대학 약리학 및 암 생물학과 교수인 앤드류 웨스트 박사는 "파킨슨병은 세계에서 가장 빠르게 성장하는 신경 질환으로 불려 왔다"라고 말했다. 웨스트 박사는 "수많은 데이터가 환경적 요인이 파킨슨병에 중요한 역할을 할 수 있음을 시사하지만, 그러한 요인은 대부분 밝혀지지 않았다"고 설명했다. 연구진은 다음의 세 가지 방법을 통해 알파-시누클레인 단백질과 폴리스티렌 나노입자 사이에 중요한 연관성이 있다는 것을 발견했다. 첫째, 시험관 실험을 통해 알파-시누클레인 단백질을 관찰했다. 둘째, 배양된 신경세포를 사용하여 이 단백질의 반응을 연구했다. 셋째, 파킨슨병을 가진 마우스(쥐) 모델을 사용하여 알파-시누클레인 단백질의 특성을 분석했다. 그 결과 연구진은 알파-시누클레인 단백질이 폴리스티렌 나노 입자를 포함한 플라스틱으로 만들어진 일회용 컵이나 수저와 같은 제품에 응집되는 경향이 있음을 발견했다. 이 단백질은 주로 파킨슨병과 다른 신경 퇴행성 질환과 연관되어 있다. 연구진의 이러한 발견은 파킨슨병의 발병 메커니즘에 대한 새로운 이해를 제공하며, 향후 치료 전략 개발에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 이번 연구에서 얻은 가장 놀라운 결과 중 하나가 세포 내 폐기물을 분해하고 재활용하는 중요한 기능을 하는 리소좀과 관련된 것이었다고 연구진은 지적했다. 리소좀은 세포의 '쓰레기 처리' 또는 '재활용 센터'로 불리는데, 연구진은 이 리소좀에서 발견되는 단백질과 플라스틱 사이에 강력한 연결 고리가 존재한다는 사실을 발견했다. 이는 세포의 폐기물 처리 및 재활용 과정에 영향을 미칠 수 있으며, 플라스틱과 같은 외부 물질이 세포 내 기능에 어떤 영향을 미치는지에 대한 새로운 통찰을 제공한다. 나노플라스틱, 암 그 이상의 영향? 연구진은 이러한 연구 과정에서 여전히 해결해야 할 많은 의문점들을 가지고 있다고 말했다. 그러나 이번 연구는 암을 넘어서 나노플라스틱이 건강에 미치는 영향을 조사할 필요성을 시사한다. 웨스트 박사는 "미세 플라스틱 및 나노 플라스틱 오염 물질이 암과 자가 면역 질환에 미치는 잠재적 영향이 현재 연구되고 있음에도 불구하고, 이들의 연구 모델에서 관찰된 상호 작용의 놀라운 특성은 특히 파킨슨병과 치매의 위험 및 진행과 관련해 나노 플라스틱 오염 물질의 영향을 평가할 필요성을 보여준다"고 강조했다. 한편, 웨스트 박사는 나노 입자가 치매나 기타 신경 퇴행성 질환에 미치는 영향에 대한 결정적인 증거를 제시하는 데 필요한 기술은 현재 존재하지 않는다고 설명했다. 그러나 과학자들은 나노 입자가 인체에 심각한 손상을 일으킬 수 있는 잠재력을 밝혀내는 연구를 계속 진행하고 있다. 이러한 연구는 나노플라스틱의 잠재적인 위험에 대한 인식을 높이고, 이에 대한 대응 전략을 개발하는 데 필수적인 기여를 할 것으로 기대된다.
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나노플라스틱, 파킨슨병의 새로운 원인으로 부상
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아르헨티나 대선 우파 '밀레이' 당선, 정권 교체
- 남미 2대 경제국 아르헨티나에서 극우 자유주의 성향의 하비에르 밀레이(53)가 새로운 대통령으로 당선되면서 정권 교체에 성공했다. 19일(현지시간) 로이터통신 등 외신들에 따르면 대선 결선 개표율 90% 가까이 진행된 가운데 밀레이는 득표율 56%를 기록해 중도좌파 경제장관인 세리히오 마사(51) 후보의 득표율 44%를 앞서 아르헨티나의 새로운 대통령으로 당선이 확정적이다. 최악의 인플레이션을 겪고 있는 아르헨티나는 이로써 정권 교체를 맞게 됐다. 지난 8월 예비선거에서 깜짝 1위에 오르며 아르헨티나의 변화를 예고했던 밀레이 당선인은 지난달 본선 투표에서는 마사 후보에 밀렸지만 이날 두 후보 간 결선 투표에서 역전 드라마를 연출했다. 마사 후보는 19일 밤 기자회견에서 패배를 인정했다. 마사는 밀레이에게 전화를 걸어 승리를 축하하고 일선 정치에서 은퇴하겠다고 밝히며 "아르헨티나 국민은 다른 길을 선택했다"고 말했다. 마사는 "분명히 우리가 기대했던 결과는 아니다"라며 "밀레이가 향후 4년간 아르헨티나 를 이끌 대통령으로 선택됐고 그에게 축하 인사를 전한다"고 덧붙였다. 밀레이는 53세 경제학자 출신으로 자칭 '무정부주의 자본주의자'로 통한다. 종종 도널드 트럼프 전 미국 대통령과 브라질의 자이르 보우소나루와 비교된다. 과격한 언행과 극단적 선거 공약 때문이다. 그는 기성 정치권에 대한 반감과 인플레이션을 근절하겠다는 의미로 그동안 유세현장에서 전동 전기톱을 휘둘렀다. 아르헨티나의 연간 인플레이션은 142.7%에 달한다. 또 밀레이는 페소가 "똥만도 못하다(not worth excrement)"며 "절대로 사용하지 말라"고 말하기도 했다. 그는 무분별한 정부 지출을 중단하고 페소화를 버리고 미국 달러화를 사용하며 중앙은행을 없애버리겠다고 공언했다. 또 낙태를 금지하며 무기 판매를 자유화하고 인체 장기 판매시장을 개방하겠다고도 밝힌 바 있다. 토르쿠아토 디 텔라 대학의 카를로스 게르바소니 교수는 AFP통신에 "아르헨티나는 50년 동안 거시경제적, 사회적 재앙을 겪어왔다"고 말했다. 아르헨티나 정치를 뒤흔들고 젊은이들을 열광시킨 틱톡에 정통한 외부인 밀레이의 등장은 수십 년간 이어진 아르헨티나의 쇠퇴와 침체의 결과라고 그는 설명했다. 하지만 20년 만에 최악의 아르헨티나 경제를 되살리기 위해서는 재정적 고통이 수반된 선택이 불가피하다. 재정 축소는 인플레이션을 더욱 부치길 가능성이 있기 때문에 사회불안이 더욱 심해질 수 있다. 아르헨티나의 공공부채는 4000억달러가 넘고 중앙은행 외환보유액은 바닥 밑 지하로 내려 갔고 신용라인은 사라졌다. 그동안 정부는 연료, 교통, 전기에 대한 막대한 보조금을 쏟아 붓고 수 백만명이 사회복지 혜택을 받고 있지만 아르헨티나 빈곤율은 40%가 넘는다. 또 암시장에서 거래되는 페소화 가치가 공식 환율보다 150%나 높은 상황에서 엄격하게 통제되는 페소화의 평가절하가 불가피하다고 애널리스트들은 입을 모은다. 평가절하는 인플레이션을 더욱 급등시켜 가난한 사람들에게 가장 큰 타격을 줄 수 있다. 아르헨티나에서는 이미 5명 중 2명이 빈곤선 아래에 있는 상황에서 이 수치가 훨씬 더 높아지면 거리에 시위대가 넘쳐나고 사회 불안이 폭발적으로 증가할 위험이 있다. UBS는 아르헨티나의 사회 불안이 "투자자들이 가장 염두에 두고 있는 리스크"라고 지적했다. 하비에르 밀레이 당선자는 오는 12월 10일 임기 4년의 대통령에 취임한다.
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아르헨티나 대선 우파 '밀레이' 당선, 정권 교체
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제2형 당뇨병 치료제 메트포르민, 수명 연장 효과도?
- , 제2형 당뇨병에 널리 처방되는 약물인 메트포르민이 수명을 연장한다는 연구 결과가 나왔다. 메트포르민은 1920년대에 당뇨병 치료제로 개발됐다. 현존하는 당뇨약 중에서는 효과와 부작용을 고려할 때 여전히 최고 수준이라는 평가를 받고 있다. 과학기술 전문매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)'에 따르면, 매사추세츠 종합병원(MGH)의 연구진은 메트포르민이 예쁜꼬마선충(C. elegans)의 수명을 늘린다는 사실을 밝혀냈다. 이 연구 결과는 '이라이프(eLife)'에 게재됐다. 예쁜꼬마선충(C. elegans)은 인간과 유사한 대사 시스템을 공유하고 종종 인간 질병을 모델링하는 데 사용되는 동물이다. 평균 수명 3일인 예쁜꼬마선충은 인간과 단백질의 80% 이상을 공유한다. 새로운 연구에 따르면, 메트포르민은 세포막의 핵심 구성 요소인 에테르 지질의 생성을 촉진하여 장수에 기여한다고 밝혀졌다. 이는 인간에서 에테르 지질(알킬글리세롤과 알케닐글리세롤을 포함한 글리세롤지질)의 생성을 증가시킴으로써 건강한 노화를 지원하고 노화 관련 질병의 위험을 감소시킬 수 있다는 가능성을 제시한다. 과학자들은 메트포르민과 관련 약물인 펜포르민(혈당 감소 효과가 있는 비구아나이드 계열의 약물)에 대한 반응으로 수명 연장에 필요한 유전자를 찾기 위해 예쁜꼬마선충의 개별 유전자를 차단하고 약물에 노출한 후 변형된 벌레의 반응을 관찰했다. 이 실험은 에테르지질 생산을 증가시키는 유전자가 펜포르민 반응에 의해 수명 연장에 중요하다는 것을 밝혀냈다. 이러한 효소를 생성하는 유전자의 비활성화는 펜포르민의 장수 촉진 효과를 완전히 억제했다. 중요한 것은 이 유전자의 비활성화가 식이 제한을 포함한 여러 수명 연장 방법들의 효과를 방해한다는 점이다. 이는 이 유전자가 수명 연장 과정에서 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다. 연구팀은 또한 'fard-1'이라는 주요 에테르 지질 생합성 효소의 과발현만으로도 예쁜꼬마선충의 수명을 늘릴 수 있음을 발견했다. 또한, 연구팀은 포유류에서 Nrf 단백질에 해당하는 벌레의 SKN-1 인자를 통해 대사 스트레스 방어 반응을 조절하고, 이를 통해 대사를 변화시켜 수명을 연장시켰다. 이 연구의 선임 저자인 알렉산더 A. 사우카스 박사는 "이 연구가 에테르지질 생합성을 촉진하는 것이 건강한 노화를 위한 새로운 치료 목표가 될 수 있음을 의미한다"고 말했다. 그는 "이러한 발견이 노화 및 노화 관련 질병을 치료하기 위한 식이 또는 약물 개입 전략으로 발전될 수 있음을 시사한다"고 덧붙였다. 사우카스 박사는 이어서, "우리의 연구는 현재까지 예쁜꼬마선충에 대한 연구에 국한되어 있기 때문에, 인간 세포나 쥐 등을 대상으로 한 추가적인 역학 연구 및 철저한 임상 실험이 필요하다"고 강조했다. 또한, 메트포르민은 당뇨병 치료에 효과적인 약물로 잘 알려져 있지만, 위장관계 문제(예: 설사, 구역질, 구토, 복부 팽만감, 식욕 부진), 간 기능 이상, 저혈당과 같은 부작용이 발생할 수 있으므로, 복용하기 전에 의사와 상의하는 것이 중요하다. 한편, 김광준 세브란스병원 노년내과 교수에 따르면, 수명 연장을 위한 전 세계적인 연구 방향은 세 가지 주요 분야로 나눌 수 있다. 첫째는 '웰 에이징(well-aging)', 즉 약물을 사용하여 건강하게 늙는 방법을 찾는 것이다. 둘째는 '항노화(anti-aging)' 연구이며, 셋째는 '웰 에이징이 조기에 이루어져야 한다'는 관점이다. 이 중에서 특히 웰 에이징을 위한 약물 개발에 주목하고 있다. 대표적인 약물로는 라파마이신과 앞서 언급한 메트포르민이 있다. 라파마이신은 원래 장기 이식 환자의 면역 거부 반응을 억제하는데 사용되는 면역억제제이다. 하지만 최근 이 약물이 수명 연장에도 효과가 있다는 것이 발견다. 하버드 대학교의 싱클레어 교수의 연구에 따르면, 효모에 라파마이신을 주입하면 통상 생존하는 효모의 수보다 훨씬 많은 수가 살아남는 것으로 나타났다. 예를 들어, 효모 2000마리 중에서 보통 6주 후에 살아남는 효모는 소수에 불과하지만, 라파마이신을 주입한 경우 절반이 생존했다. 초파리의 경우 라파마이신을 투여하면 수명이 5% 증가했고, 늙은 생쥐에서는 9~14% 수명 연장 효과가 관찰됐다. 이는 인간에게 적용하면 약 5~10년의 수명 연장에 해당하는 것으로 추정된다.
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제2형 당뇨병 치료제 메트포르민, 수명 연장 효과도?
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빛과 소리로 알츠하이머 치료?...뇌 자극 헤드셋 개발
- 알츠하이머병은 치매의 주요 원인 중 하나로, 퇴행성 뇌질환의 일종이다. 유전적 요인이 이 병의 발병에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있으며 아직까지 근본적인 치료 방법은 없다. 현재 전 세계에서 5500만 명 이상이 알츠하이머병을 앓고 있는 것으로 추정된다. 최근 이 병의 진행을 늦추고 인지 기능을 회복시킬 수 있는 획기적인 기술이 개발 중이라는 소식이 전해졌다. 포브스에 따르면, 미국 매사추세츠 공과대학(MIT)의 연구팀이 창업한 코그니토 테라퓨틱스(Cognito Therapeutics)는 빛과 소리를 이용해 뇌를 자극하는 새로운 헤드셋 '지니어스(GENUS)'를 개발했다. '지니어스(GENUS gamma entrainment using sensory stimulus, 감마 주파수 감각 자극)'는 40Hz(헤르츠)의 소리와 빛을 깜빡여 뇌에 자극을 주는 기술을 사용한다. 이 기술은 초기 임상 시험에서 안전하게 환자가 집에서 사용할 수 있으며, 노화와 관련된 신경 변성 증상을 완화할 수 있다는 결과를 도출했다. 연구팀은 '지니어스'가 알츠하이머 환자에게 장기적인 이익을 제공할 수 있는지 확인하기 위해 두 번째 단계의 실험을 계획했다. 이를 위해 알츠하이머병 초기 증상을 보이는 환자들을 대상으로 서브 그룹을 만들어 실험을 진행했다. 이 실험에서는 총 15명의 참가자가 '지니어스 사용' 그룹과 '화이트 노이즈를 들려주고 빛 자극을 주는' 컨트롤 그룹으로 나뉘어 임상 시험에 참여했다. 참가자들은 실험 전 인지 능력 평가와 뇌 MRI 검사를 받았다. 실험 참가자들은 헤드셋 형태의 '지니어스'를 집으로 가져가, 6개월 동안 매일 1시간씩 사용했다. 사용하는 동안 디바이스가 올바르게 작동하고 있는지 확인하기 위해, 사용 시간을 자동으로 기록하는 기능을 기기에 탑재했다. 3개월이 지난 후에 참가자들의 상태를 다시 조사한 결과, '지니어스'를 사용한 그룹은 대조군에 비해 뇌의 위축이 진행되지 않았다. 또한, 수면 패턴이 개선되어 얼굴과 이름을 연상하는 능력도 향상됐다. 이 연구 결과는 '지니어스'의 빛과 소리 자극이 신경 퇴행을 늦추는 데 도움이 될 수 있음을 보여주는 유의미한 징조로 여겨질 수 있다. '지니어스'는 인지 능력 향상 뿐만 아니라, 뇌 구조의 변화를 유발하여 뇌 위축을 방지하는 역할을 하는 것으로 보인다. 이 기술이 정확히 어떻게 작동하는지는 아직 밝혀지지 않았다. 그러나 실험 쥐에서는 40Hz의 빛과 소리 자극이 신경세포 간의 커뮤니케이션에 영향을 미쳐, 노화와 관련된 신경 활동의 변화를 억제하는 것으로 나타났다. 코그니토 테라퓨틱스는 '지니어스'가 알츠하이머병 외의 다른 신경인지 질환에 대해서도 안전하고 효과적인지 확인하기 위해 여러 임상시험을 진행 중이다. 더불어, '지니어스'는 이미 미국 식품의약국(FDA)로부터 '획기적인 의료기기 지정(Breakthrough Device Designation, BDD)'을 받았으며, 이에 따라 신속한 승인을 받을 수 있는 우선심사 대상에 올랐다. 2025년까지 승인을 받을 가능성이 있다고 전해진다. 한편, 서울대학교병원에서는 알츠하이머병 예방을 위해 건강한 생활습관을 유지하는 것이 중요하다고 강조했다. 이를 위해 고혈압, 당뇨, 심장병, 높은 콜레스테롤과 같은 기저질환의 치료가 필요하다고 언급했다. 또한, 과음과 흡연을 피하며 우울증 치료도 중요하다고 권장했다. 건강한 식습관 또한 알츠하이머병 예방에 도움이 될 수 있다. 과식은 피하고, 오메가-3, DHA, EPA, 리놀렌산, 올리브유 등 좋은 지방이 풍부한 음식과 해산물, 등푸른 생선, 견과류, 아마씨, 올리브유 등을 섭취하는 것이 좋다.
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빛과 소리로 알츠하이머 치료?...뇌 자극 헤드셋 개발
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초가공 식품 섭취, 우울증 위험 증가
- 초가공 식품을 많이 섭취하는 사람들은 우울증에 걸릴 확률이 더 높다는 연구 결과가 나왔다. 우울증은 '마음의 감기'로 알려져 있다. 미국의 주요 의학 정보 웹사이트인 웹엠디(WebMD)는 최근 자마네트워크오픈(JAMA Network Open)에 게재된 초가공 식품 섭취가 우울증 위험을 증가시킬 수 있다는 연구 결과를 보도했다. 초가공 식품은 시리얼이나 에너지 바·단백질 바 등이 대표적이며, 간편식으로 인기를 끌고 있다. 즉, 초가공 식품은 가공된 고기, 포장된 스낵, 아이스크림, 인공 감미료가 첨가된 음료 등을 포함하여 에너지 밀도가 높고 바로 먹을 수 있는 특성을 가지고 있다. 초가공 식품의 인공 감미료에는 아스파탐, 수크랄로스, 사카린 등이 포함돼 있다. 연구 저자 중 한 명인 보스톤 매사추세츠 종합병원의 연구자 랏 메타(Raaj Mehta) 박사는 "초가공 식품의 과다한 섭취는 우울증 발병 위험을 최대 50%까지 증가시킬 수 있다"고 경고했다. 이 연구 결과는 초가공 식품이 신체 건강뿐만 아니라 정신 건강에도 부정적인 영향을 미칠 수 있음을 보여주는 중요한 증거가 될 수 있다. 메타는 "많은 사람들이 영양, 다이어트, 그리고 정신 건강 사이의 관계를 충분히 인식하지 못하고 있다"며 "의사들은 환자들에게 그들의 식습관이 어떻게 그들의 기분과 연결되어 있는지에 대해 더 많이 이야기하도록 노력해야 한다"고 말했다. 연구팀은 초가공 식품을 더 많이 섭취하면 실제로 우울증 위험이 높아질 수 있음을 확인하기 위해 분석에서 교란 변수라고 불리는 여러 가지 변수를 조정했다. 메타는 "다양한 연구 자료를 검토한 결과, 식습관이 우울증 위험에 영향을 줄 수 있다는 증거를 찾았지만, 어떤 구체적인 음식이 우울증 위험을 높이는지는 명확히 알 수 없었다"고 덧붙였다. 초가공 식품은 심장 잘환과 혈관 질환, 치매, 암 등 여러 건강 문제와 연결되어 있지만, 우울증 위험과의 직접적인 연관성에 대한 증거는 상대적으로 부족하다. 이번 연구에서는 연구 초기에 우울증 증상이 없던 3만1712명의 중년 여성을 대상으로 2003년부터 2017년까지의 간호사 건강 연구 II를 사용해 데이터를 분석했다. 연구팀은 참여자들의 식습관을 4년마다 조사하였다. 분석 과정에서 연구팀은 초가공 식품을 여러 하위 카테고리로 구분하였으며, 이에는 초가공 곡물 제품, 인스턴트 식품, 가공된 유제품, 달콤한 간식, 음료, 그리고 인공 감미료가 포함됐다. 또한, 연구팀은 흡연, 운동 빈도, 체질량 지수(BMI), 알코올 섭취, 전체 에너지 섭취량, 그리고 참여자들의 기존 질병 여부 등, 우울증 위험에 영향을 줄 수 있는 여러 다른 변수들을 고려했다. 연구팀은 4년마다 업데이트되는 초가공 소비량의 변화와 우울증 비율 사이의 연관성을 평가했다. 연구 결과, 초가공 식품을 많이 섭취하는 여성들은 BMI가 더 높았으며, 흡연률과 당뇨병, 고혈압 발병률도 높았다. 또한, 이들은 규칙적으로 운동하는 가능성이 더 낮았다. 연구팀은 추가로, 특정 종류의 초가공 식품과 우울증 발병 위험과의 연관성을 분석했다. 이 결과, 인공 감미료가 첨가된 음료와 인공 감미료 자체의 섭취가 우울증 위험을 높이는 것으로 나타났다. 연구팀은 초가공 식품과 우울증과의 관련성을 발견한 후, 다양한 종류의 음식이 미래의 우울증 위험에 어떤 영향을 미치는지 테스트했다. 메타는 "인공 감미료와 일반 설탕을 투여할 때 쥐의 뇌에서 완전히 다른 신경 전달 신호가 나타난다는 것을 보여주는 정말 흥미로운 데이터가 나왔다"며 "초가공식품의 전체 카테고리를 보면 인공 감미료나 인공 감미 음료보다 효과면에서 강도가 더 커, 사실상 이 모든 것을 합친 것일 가능성이 높다'고 주장했다. 메타 박사는 "실험 쥐에게 인공 감미료와 일반 설탕을 주었을 때, 뇌에서 전혀 다른 신경 전달 신호가 관찰되었다는 매우 흥미로운 데이터가 나왔다"며, "초가공 식품 카테고리 전체를 고려했을 때, 인공 감미료나 인공 감미 음료의 영향은 더 큰 효과를 보이며, 이러한 요소들이 결합된 결과일 가능성이 크다"고 설명했다. 연구원들은 또한 초가공 식품의 일일 섭취량을 하루 3회 이상 제한한 사람들은 우울증 위험이 전반적으로 더 낮다는 것을 발견했다. 하버드 의과대학 앤드류 찬(Andrew Chan) 박사는 "이번 연구 결과로 의사들은 환자에게 건강한 식습관이 무엇인지 논의하고, 초가공 식품의 제한을 고려하도록 조언할 수 있는 더 많은 근거를 갖게 되었다"고 설명했다. 이러한 연구는 기분 장애를 겪고 있는 환자들에게도 도움이 될 수 있으며, 자신의 질병을 관리하는 새로운 방법으로 식단 변화를 고려할 수 있는 기회를 제공할 수 있다. 세계보건기구(WHO)도 인공 감미료의 섭취를 피하는 것이 좋다고 권고하고 있다. 한편, 우울증을 극복하는데 도움이 되는 음식도 있다. 감자는 비타민C가 풍부하며 스트레스를 감소시키는 '부산피질호르몬'의 생산을 촉진시키는데 도움이 되는 대표적인 음식이다. 또한, 뇌 기능을 정상적으로 유지하는 비타민B1도 많이 함유되어 있다고 알려져 있다. 호두도 우울증에 좋은 음식으로 알려져 있다. 호두에는 뇌와 신경을 강화하는 칼슘과 레시틴 성분이 들어 있어, 불면증과 노이로제 증상을 완화하는데 도움이 된다. 또한, '완전식품'으로 불리는 우유도 좋은 선택이다. 우유가 분해될 때 생성되는 카조모르핀은 중추신경 기능을 개선하고, 신경을 진정시켜 마음을 안정시키는데 도움이 된다. 그러나, 설탕, 육류, 카페인이 들어있는 커피, 홍차 등은 섭취를 피하는 것이 좋다.
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- 생활경제
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초가공 식품 섭취, 우울증 위험 증가
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생체공학 로봇 손, 절단 부위 재건 수술 혁신
- 약 20년 전 농사 중 사고로 오른팔을 잃은 스웨덴 여성 카린(Karin)은 의수 보조 장치를 사용해왔지만, 그 장치의 불편함으로 인해 큰 스트레스와 고통을 겪어야 했다. 그녀는 의수 보조 장치를 사용하면서도 팔의 통증으로 많은 어려움과 스트레스를 겪었고, 다양한 진통제를 복용해야만 했다. 하지만 최근 새로운 생체공학 수술 방법의 개발로 인해, 절단된 신체 부위를 가진 사람들에게 희망의 빛이 보이기 시작했다. 영국 야후 뉴스(yahoo news)에 따르면 이 새로운 수술 방법은 전극을 이용해 의수와 신경계를 연결하는 것으로, 절단된 신체 부위를 가진 사람들의 삶에 큰 변화를 가져올 것으로 보인다. 연구팀은 인간과 기계를 연결하는 새로운 인터페이스 기술을 개발했다. 이는 '골집합술'이라 불리는 기술로 스켈레톤(skeleton, 뼈대)에 영구적인 임플란트를 부착하는 수술과, 절단된 부위와 신경계를 직접 연결하는 재건 수술을 결합했다. 연구팀은 카린의 팔을 재건하기 위해 티타늄 임플란트를 이용하여 반두근과 요골 뼈에 수술했다. 그 후 절단된 신경을 수술로 자유 근육 이식을 통해 이식했고, 이를 전극과 연결해 자체 근육과 자유 근육 이식물, 그리고 요골 신경에도 이식했다. 사이언스 로보틱스(Science Robotics) 저널에 게재된 논문에서 카린은 "일상생활에서 계속해서 보철물을 사용하고 있다"며 "나에게 이 연구는 더 나은 삶을 제공했기 때문에 많은 의미가 있다"고 말했다. 논문에서는 기존의 인공 의수나 의족이 사용하기 불편하고, 기능이 제한적이며 신뢰성이 떨어진다고 지적했다. 새로운 신경-근골격 인터페이스 기술은 이런 문제점들을 해결하며, 신경적 제어가 가능한 보철 장치의 일상적인 사용을 가능하게 하는 새로운 방법을 제시했다. 호주 생체공학 연구소의 신경 보철 연구 책임자이자 스웨덴 생체공학 및 통증 연구 센터(CBPR)의 설립자인 맥스 오리츠 카탈란(Max Ortiz Catalan) 교수는 " 카린은 팔꿈치 아래 부분이 절단된 환자 중 이 새로운 기술을 처음으로 받아들인 사람이다"라며 "이것은 일상에서 독립적이고 안정적으로 사용할 수 있는 고도로 통합된 첨단 생체공학적 손이다"라고 밝혔다. 또한 그는 "카린이 이 보철물을 수년 동안 일상 활동에서 편안하고 효과적으로 사용했다는 것은, 이 새로운 기술이 사지를 잃은 많은 사람들의 삶에 변화를 가져올 큰 잠재력을 가지고 있다는 확실한 증거"라고 덧붙였다. 이번 수술은 MIT 연구협력교수겸 예테보리대학교 부교수이자 인테그럼 최고경영자(CEO)인 리카드 브레네마크(Rickard Branemark) 교수가 주도했다. 브레네마크 교수는 "티타늄 임플란트를 뼈에 생물학적으로 통합함으로써, 절단된 부위의 치료와 재활을 혁신적으로 발전시킬 수 있는 새로운 기회를 열었다"며, "골집합술과 재건 수술, 임플란트 전극, 그리고 인공 지능을 결합함으로써 인간의 기능을 전례 없이 향상시킬 수 있는 방법을 제공한다"고 설명했다. 그는 "팔꿈치 아래 절단에 대한 치료는 특별한 도전과제를 가지고 있으며, 이러한 신기술의 성공적 적용은 상지 재건 분야에서의 중요한 발전을 의미한다"고 덧붙였다. 이에 앞서 약 10년 전인 지난 2013년 2월 미국 보스턴에서 개최된 미과학증진협회 연례총회에 참석한 스위스 로잔공대의 실베스트로 미체라 신경 엔지니어링 연구소장은 로마에 거주하는 20대 남성에게 '바이오닉 핸드' 이식을 계획하고 있음을 밝혔다. 외신 보도에 따르면, 이 바이오닉 핸드는 팔의 신경과 뇌가 연결되어 있어 환자가 손의 감촉을 느끼고, 더욱 정교한 동작을 수행할 수 있게 설계됐다. 그러나 당시의 임상 실험에서는 바이오닉 핸드가 절단된 환자의 신경과 완벽하게 연결되지 않아, 기본적인 움직임인 주먹 쥐기나 물병 잡기 등만 가능했다고 전해졌다. 지난 10년 동안 엄청난 기술 발전을 보인 카린이 이식한 이 로봇 손은 '미아 핸드(Mia Hand)'로 불리며, 프렌실리아(Prensilis)에서 개발됐다. 프란체스코 클레멘테(Francesco Clemente) 프렌실리아 전무이사는 "보철물을 성공적으로 사용하려면 사용자의 적극적인 수용이 중요하다"며 "기술적 성능을 넘어, 프렌실리아는 사용자의 미적 취향에 따라 완벽하게 맞춤 설정이 가능한 보철 손을 개발하는 데 주력했다"고 밝혔다. 그는 "사용자들이 자신의 보철물에 자부심을 가질 수 있도록 하고, 잃어버린 신체 부위에 대해 부끄러워하지 않도록 하는 것이 우리의 목표였다"라고 설명했다.
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- IT/바이오
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생체공학 로봇 손, 절단 부위 재건 수술 혁신
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'뇌 청소'로 알츠하이머병 예방 가능할까?
- 일본 후생노동성이 지난 9월 하순, 알츠하이머병 진행을 완화시킨다는 신약의 제조 판매를 승인, 관련 연구가 활발히 진행 중이다. 프레지던트 일본어판에서 소개된 오차노미즈 대학의 마오우치 히로시 박사의 뇌신경과학 연구에 따르면, 젊은 사람들은 알츠하이머병에 걸릴 확률이 상대적으로 낮은 것으로 나타났다. 이는 뇌의 '청소 시스템'과 관련이 있는 것으로 보인다. 뇌는 활동하면서 노폐물을 생성한다. 그 중 베타 아밀로이드나 타우와 같은 단백질은 뇌에서 노폐물로 분류되며, 이러한 단백질의 축적이 알츠하이머병과 관련이 있다. 이 단백질이 뇌에서 비정상적으로 축적되면 뇌의 손상을 일으키고, 기억력이나 공간 인지 능력에 문제를 일으킬 수 있다. 뇌를 '청소'하는 데 중요한 역할을 하는 것은 뇌척수액으로, 이 액체는 뇌 속을 순환하며 타우 등의 노폐물을 제거한다. 뇌 연구를 통해 뇌의 노폐물 제거가 알츠하이머병 예방에 중요한 역할을 할 수 있음이 제시되고 있다. '뇌 청소' 수면과 체내 시계가 관건 최근 연구에서 뇌의 '청소' 작업이 깊은 수면 중에 이루어지며, 체내 시계와 밀접한 연관이 있다는 사실이 밝혀졌다. 2016년 미국 MIT의 연구에 따르면, 초당 40회 점멸하는 빛을 노출시킴으로써 뇌의 노폐물 제거가 촉진되었고, 알츠하이머병 실험용 쥐에서 인지 기능의 개선이 확인됐다. 이후 연구에서도 빛 외에도 소리 자극이 뇌 '청소'에 효과적이라는 결과가 나왔다. 뇌파, 특히 감마파의 활용이 주목받고 있다. 감마파는 인지 기능과 관련이 있으며, 알츠하이머병 환자에서는 감마파가 감소하는 경향을 보이고 있다. 초당 40번의 빛이나 소리 자극을 통해 뇌파의 활동을 조절하면, 인지 기능의 개선이 이루어질 수 있을 것으로 보인다. 이러한 방법은 비교적 간단하게 적용될 수 있어 인간에 대한 치료법으로의 가능성이 열려 있으나, 분명한 효과를 확인하기에는 더 많은 연구가 필요하다. 2023년에 발표된 연구에서는 해당 방법이 알츠하이머병의 개선에 큰 효과를 보이지 않았다고도 하여, 이 주제는 뇌 과학 분야에서 활발히 논의되고 있는 이슈 중 하나다. 수면과 운동도 뇌 건강에 중요 미국 보스턴 대학의 연구에 따르면, 깜빡이는 빛 외에도 시각 자극만으로도 뇌의 노폐물을 제거할 수 있다고 한다. 연구에서는 체크무늬 패턴을 16초 동안 보여준 뒤 16초 동안은 어두워지는 패턴을 1시간 동안 반복했고, 이로 인해 뇌척수액의 유입이 증가했다. 이러한 결과는 반복적인 시각 자극이 뇌 혈류를 증가시켜, 뇌의 노폐물을 제거하는 데 도움이 된 것으로 보인다. 또한, 뇌의 건강과 노폐물 제거에는 수면 뿐만 아니라 운동도 큰 영향을 미친다. 운동을 통해 뇌 내의 혈류가 활발해지고, 뇌 속 물의 흐름이 개선되어 뇌의 기능이 향상될 수 있다. 최근 미국 샌디에이고 대학의 연구팀은 동공 팽창을 통해 알츠하이머병의 조기 진단이 가능하다는 연구 결과를 발표했다. 연구에 따르면, 증상 발현 이전에도 동공 움직임을 통해 알츠하이머 병의 유전적 위험성을 파악할 수 있다. 이는 알츠하이머 환자의 뇌 변화가 동공의 운동에 직접적인 영향을 주기 때문이다. 이런 연구를 바탕으로 알츠하이머병 예방과 뇌 건강 향상에 도움이 될 실질적인 방법들이 개발되기를 기대한다.
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'뇌 청소'로 알츠하이머병 예방 가능할까?
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프랑스, 전자파 논란 아이폰12 재판매 허용 방침
- 프랑스가 전자파 초과 방출 논란을 빚었던 애플 아이폰12(iPhone 12) 모델 판매를 다시 합법화할 예정이라고 더 버지가 최근 보도했다. 프랑스의 무선 주파수 방출 규제기관인 전파관리청(ANFR)은 지난 9월 애플에서 생산하는 아이폰12 판매를 중단했다. ANFR은 141대의 휴대폰에 대한 전자파 인체 흡수율(SAR) 테스트를 실시한 결과 아이폰12 모델이 인체에 흡수되기 쉬운 전자파를 기준치를 초과하여 방출하는 것으로 확인했다. 그로 인해 프랑스 당국은 아이폰12의 판매를 일시적으로 금지했다. ANFR은 휴대전화를 손에 쥐거나 주머니에 넣은 경우, 아이폰 12에서 킬로그램당 5.74와트의 전자파가 신체에 흡수되는 것을 발견했다고 밝혔다. 이는 유럽 표준에서 허용된 킬로그램당 4.0와트를 초과하는 수치다. ANFR은 "이미 판매된 휴대전화는 애플이 최대한 이른 시일 내에 시정 조처해야 하지 않으면 애플은 해당 기종을 리콜해야 할 것"이라고 언급했다. 애플은 아이폰12가 신체 감지 기능이 있고 그에 따라 전송 전력을 낮추기 때문에 착용하거나 휴대할 때 신체 SAR(특정흡수율) 제한을 충족 하지만 ANFR은 그러한 상황에서 테스트하지 않는다고 지적했다. 그럼에도 불구하고 애플은 아이폰12 판매를 중단했었으며 다른 유럽 국가들도 이에 대해 많은 관심을 가지고 있다고 전했다./다른 유럽 국가도 이에 동조했다. 애플은 소프트웨어 업데이트를 통해 이 문제에 대처하겠다고 발표했으며, 이번 업데이트가 특정 테스트 프로토콜이 존재하는 프랑스 사용자에게 적용 될 것이라고 했다. 프랑스 디지털 장관 장 노엘 바로(Jean-Noël Barrot)는 아이폰12가 다시 판매되기 전에 ANFR에서 새로운 업데이트를 테스트하여 방사선 관련 문제가 없는지를 확인할 것이라고 말했다. 만약 이번 테스트에 통과한다면, 애플은 프랑스 시장에서 아이폰 12의 재판매가 가능해질 것으로 보인다. 이번 일로 인해 애플은 전자파 안전에 대해 더욱 엄격하게 책임을 준수해야 한다.
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프랑스, 전자파 논란 아이폰12 재판매 허용 방침
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지중해 환경 지킴이 로봇, 카탈루냐 항구 폐기물‧탄화수소 흡입
- 지중해 연안 카탈루냐 항구에 환경 지킴이 로봇이 탄생해 대량의 폐기물과 탄화수소를 효율적으로 제거하며 바다를 지키고 있다. 프랑스 매체 디펜던스에 따르면, 에밀리앙 페롱(Emilien Pérron)을 비롯한 세 명의 전문가들이 'DPOL'이라는 이름의 오염 제거 로봇을 개발해 지중해 환경 오염과 맞서고 있다. 프랑스 친환경 기업 에코폴(EKKOPOL)이 제작한 이 로봇은 주로 탄화수소와 플라스틱 같은 부유 폐기물 수거에 효과적으로 사용되고 있다. 현재 100대 이상의 로봇이 프랑스의 프로방스-알프-코트다쥐르(PACA) 지역에서 활약 중이며, 이 기술을 남프랑스 루시용 지역을 비롯해 오크시타니아와 스페인 항구 등으로 확장할 계획이다. 로봇 'DPOL'은 실제로 환경을 지키는데 기여하고 있다. 개발자 에밀리앙 피에론(Emilien Pierron)은 비너스(Vénus) 항구에 이 로봇을 배치한 결과, 단 몇 시간 만에 800리터의 다양한 종류의 폐기물이 로봇에 의해 회수되었다고 밝혔다. 이러한 활약으로 지중해의 환경 보호에 큰 도움을 주고 있다. 에코폴에서 개발한 'DPOL' 로봇은 이미 세계 여러 항구에서 그 효과를 입증하며 긍정적인 반응을 얻고 있다. 코르시카, 코트 다쥐르, 이탈리아, 심지어 키프로스의 50여 개 항구에서 활발하게 활약하고 있는 이 로봇은 해양을 오염시키는 부유 폐기물 제거의 새로운 방법을 제시하고 있다. DPOL은 부유하는 폐기물을 효과적으로 수집하기 위해 강한 전류를 생성하는 기술로, 마치 진공청소기처럼 움직이지 않고도 쓰레기를 빨아들여 그물에 저장한다. 이 장비는 전자 기기가 포함되어 있지 않고, 비용도 4000유로(약 570만원)로 저렴해 작은 항구에도 쉽게 설치하여 사용할 수 있다. 최근 환경 오염에 대한 관심이 높아짐에 따라 DPOL과 같은 친환경적인 오염 제거 기술에 대한 수요도 크게 증가하고 있다. 이러한 기술의 도입과 활용이 확대됨에 따라, 항구 주변의 부유 폐기물이 효과적으로 관리되어 해양 생태계의 보호와 오염 예방에 크게 기여할 것으로 전망된다.
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지중해 환경 지킴이 로봇, 카탈루냐 항구 폐기물‧탄화수소 흡입
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플라스틱 먹는 '효소' 연구 활성화⋯고비용 과제
- 플라스틱을 먹는 효소가 개발이 활성화돼 폐플라스틱 처리에 힘을 보탤 전망이다. 환경오염 주범으로 꼽히는 지구를 뒤덮은 폐플라스틱을 재활용하기 위해 수 많은 연구팀들은 다양한 해결책을 찾고 있다. 특히, 벌집나방 애벌레와 같은 생물학적 자원 활용은 소각이나 매립보다 환경친화적으로 플라스틱을 처리하는 유용한 도구가 될 수 있다. 미국 생화학·분자 생물학 매거진 'ASBMB 투데이'에 따르면, 스페인 생물학자 페데리카 베르토치니(Federica Bertocchini)는 약 10년 전 벌집나방의 애벌레가 플라스틱의 일종인 폴리에틸렌을 먹어 치운다는 사실을 발견했다. 폴리에틸렌은 플라스틱 용기 등을 만드는 데 흔하게 이용되지만, 잘 분해 되지 않는 특성이 있어 폐기가 어렵다는 단점이 있다. 최근 과학자들은 매립지나 자동차폐차장 등을 찾아다니면서 플라스틱을 분해할 수 있는 유기체를 찾고 있다. 이를 채취해 플라스틱의 구성 요소를 회수하는 효율적인 방법을 찾길 기대하고 있는 것. 이후 새로운 재료를 조합해 ‘무한 재활용’이 가능하도록 한다는 계획이다. 영국 포츠머스대 효소혁신센터 존 맥기한(John McGeehan)은 "놀랍게도 전 세계의 수백 개 그룹과 수천 명의 과학자들이 이 문제를 연구하고 있다"고 설명했다. 폐플라스틱, 환경오염 주범 플라스틱은 1950년대 들어 본격적으로 생산됐고 생산량도 급증했다. 매년 약 4억6000만 톤에 가까운 플라스틱이 생산되는 것으로 추정된다. 하지만 이렇게 생산된 플라스틱은 아쉽게도 소각하거나 매립지에 묻히고 있다. 플라스틱은 지구상의 심해나 극지방을 비롯해 비를 타고 내려오거나, 심지어 태반이나 모유, 사람의 혈액에서도 흔적이 보고 되는 등 우리 눈에 보이지 않는 구석구석까지 침투했다. 이처럼 플라스틱은 건강과 환경 문제와 직접 연결되어 있다. 그럼에도 수요는 줄어들지 않고 있으며, 생산량은 오는 2050년까지 10억 톤을 넘길 것으로 예상된다. 플라스틱은 가볍고, 형태를 잡기 쉬운 특성 때문에 이를 대체할 마땅한 소재가 없기 때문이다. 현실적으로 모든 플라스틱을 교체하거나 재활용할 수 없다는 점에서 차선책은 덜 만드는 것이다. 또 약 9%에 불과한 전 세계 플라스틱 재활용률을 높이는 것이 과제다. 하지만, 재활용 과정에서 유해한 화학물질을 흡수할 수 있으며, 수천 가지의 플라스틱 유형에는 각각 고유한 구성과 화학 첨가물이나 착색제가 들어 있어 대다수는 재활용할 수 없는 것이 문제다. 효소 재활용 회사 버치 바이오사이언스(Birch Biosciences) 공동 창립자이자 합성 생물학자인 요한 커스(Johan Kers)는 "우리는 심각한 플라스틱 순환성 문제를 안고 있다"며 "알루미늄과 종이 등은 재활용할 수 있지만 플라스틱 재활용은 힘들다"고 지적했다. '자연'에서 착안한 '효소' 주목 캘리포니아대학교 버클리 캠퍼스 고분자 과학자 팅 쉬(Ting Xu)는 "효소를 통한 접근법은 폐플라스틱을 폐기물의 원천이 아닌 귀중한 자원으로 전환시킬 수 있다"고 설명했다. 이미 1970년대에 플라스틱을 먹는 효소에 대한 연구가 시작됐다. 그러다가 2016년 일본 과학자팀이 사이언스 학술지에 플라스틱을 먹는 획기적인 박테리아의 새로운 변종에 대한 논문을 발표하면서 효소 연구에 다시 불을 지폈다. 교토공과대학 미생물학자 코헤이 오다(Kohei Oda)가 이끄는 연구팀은 이데오넬라 사카이엔시스(Ideonella sakaiensis) 201-F6이라고 불리는 미생물이 음료수병과 섬유에 널리 사용되는 폴리에스터인 PET 플라스틱을 주요 에너지와 식품 공급원으로 사용한다는 사실을 발견했다. 그 이후로 과학자들은 독일 라이프치히 묘지의 퇴비 더미, 그리스 하니아(Chania) 해변 등 전 세계 여러 장소에서 플라스틱을 먹는 미생물을 발견했다. 그리고 바다, 북극 툰드라 표토, 사바나 및 다양한 숲을 포함한 환경에서 자유롭게 떠다니는 DNA에서 발견된 2억 개 이상의 유전자에 대한 대규모 분석을 통해 플라스틱 분해 가능성이 있는 3만 개의 다양한 효소가 있다는 것을 찾아냈다. 맥기한은 콜로라도를 포함해 다른 지역의 국립 재생 에너지 연구소(National Renewable Energy Laboratory)의 동료들과 함께 이데오넬라 사카이엔시스의 플라스틱 섭취 능력을 담당하는 두 가지 효소를 조작해 성능을 높이고 연결해 플라스틱을 분해할 수 있는 효소 칵테일을 만들었다. 그 결과 이전보다 6배 더 빠르게 PET를 분해할 수 있었다. 최근 과학자들은 인공지능(AI)을 사용해 플라스틱을 더 빠르게 해중합[해중합은 유색 페트(PET)병이나 폴리에스터 섬유 등 플라스틱 분자를 화학적으로 분해하는 기술]하고, 표적 기질에 대해 덜 까다롭고, 더 높은 온도를 견딜 수 있는 효소를 찾아내고 있다. 초기 데이터에 따르면 생물학적 효소를 이용한 재활용은 플라스틱을 새로 만드는 것보다 탄소 배출량이 더 적은 것으로 알려졌다. 탄소와 산소가 얽혀 있는 PET 재활용 플라스틱은 생물학적 재활용에 가장 적합하다. 영국 포츠머스 대학교의 분자 생물물리학자 앤디 픽포드(Andy Pickford)는 이 물질이 '일종의 아킬레스건'이라고 말했다. PET은 탄소가 산소와 얽혀 있다. 직물과 음료수병에서 흔히 발견되며 매년 생성되는 플라스틱의 약 5분의 1을 차지하는 PET는 생물학적 재활용 업체들 사이에서 인기 있는 대상이자 상업적으로 이용 가능한 제품이기도 하다. 실제로 프랑스 회사 카르비오(Carbios)는 연간 5만 톤의 PET 폐기물을 재활용하는 것을 목표로 2025년 프랑스 북부에 바이오 재활용 공장을 열 계획이다. 호주에 본사를 둔 삼사라에코(Samsara Eco)는 2024년 멜버른에 PET에 초점을 맞춘 2만 톤 규모의 재활용을 계획하고 있다. 플라스틱 유형을 연구하고 있는 픽퍼드(Pickford)는 "PET와 유사한 화학적 구성을 가진 폴리아미드와 폴리우레탄도 본질적으로 효소에 의해 분해되기 쉬워 효소 재활용의 유망한 대상"이라고 말했다. 삼사라에코는 합성 폴리아미드의 일종인 나일론을 연구하고 있다. 지난 5월 버려진 옷으로 '세계 최초의 무한 재활용' 나일론-폴리에스테르 의류를 생산하기 위해 인기 운동복 브랜드 룰루레몬(Lululemon)과 다년간의 파트너십을 발표했다. 아직은 연구가 미진하지만 연구원들은 폴리우레탄을 분해하는 미생물에 대해서도 연구 중이다. '슈퍼웜' 유충 활용 기술 향상 효소 재활용은 순수 탄소 골격을 가진 플라스틱의 경우 전망은 흐리다. 비닐봉지를 만드는 데 사용되는 폴리염화비닐(PVC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리스티렌 및 폴리에틸렌을 포함하는 제품은 기름기가 많아 투입된 효소를 붙잡을 수 없기 때문이다. 그런데 페데리카 베르토치니는 데메트라(Demetra)와 세레스(Ceres)라는 이름을 붙인 왁스 벌레 타액에서 플라스틱 분해 효소를 확인했다. 이 효소는 탄소 골격에 산소를 주입해 실온에서 몇 시간 내에 폴리에틸렌을 분해하는 것으로 나타났다. 폴리스티렌을 연구하는 호주 퀸즈랜드 대학교의 미생물학자 크리스 린케(Chris Rinke) 박사는 '슈퍼웜(Superworm)'이라고 불리는 미국왕딱지벌레(Zophobas morio) 유충을 발견했다. 플라스틱을 기계적으로 작은 조각으로 파쇄하고 산소 원자를 투입해 '노화'한 다음 특수 기술을 사용해 해당 조각을 해중화하는 두 가지 과정을 통해 폴리스티렌을 분해한다. 린케 박사는 "곤충에서 발견되는 효소가 열쇠를 쥐고 있을 수 있다"고 말했다. 반면, 일부 전문가들은 생물학적 재활용 전망에 대해 낙관적이지 않다. 픽포드는 "아직 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PVC와 같은 폴리올레핀이 대규모 효소 재활용을 위한 현실적인 목표가 될 것이라고 확신하지 못했다"며 "이런 경우 재활용이 가능한 새로운 플라스틱을 만드는 방향으로 전환하는 것이 더 현실적"이라고 말했다. 한국의 경우, 2020년 포스텍의 차형준 교수 팀은 '산맴돌이거저리(Plesiophthalmus davidis)'라고 불리는 검은 딱정벌레의 유충에서 폴리스티렌 소화 능력을 부여한 장내 세균인 '세라티아 폰티콜라(Serratia Fonticola)'에 대해 보고했다. 또 다른 그룹은 PLA를 포함한 특정 유형의 생분해성 플라스틱을 분해할 수 있는 두 가지 저온 적응성 곰팡이 균주[고산 토양과 북극 해안에서 분리된 라크네룰라(Lachnellula)와 네오데브리에시아(Neodevriesia)]를 발견했다고 보고했다. 하지만 효소를 활용하는 프로세스를 확장하는 것이 얼마나 쉬울지, 그리고 확장된 환경이 어떤 모습일지는 불분명하다. 한편, UN은 오는 2024년 세계 최초의 글로벌 플라스틱 오염 조약을 만들 예정이다. 플라스틱 오염을 억제하는 것을 목표로 하며, 특히 재활용을 더 쉽게 하기 위해 플라스틱 제품의 생산 과 설계에 대한 새로운 규칙을 도입할 것으로 예상된다. 다음 해에는 워싱턴과 캘리포니아, EU에서 플라스틱 용기와 음료수병 재료의 25%를 재활용 플라스틱으로 규정하는 법률이 시행될 예정이다. 그러나 추가적인 변화와 인센티브가 없다면 이러한 노력은 물거품이 될 수도 있다는 지적이다. 화석 연료의 저렴한 가격으로 인해 순수 플라스틱이 저렴하게 유지되는 한 생물학적 효소 활용은 비용 면에서 경쟁력이 없기 때문이다. 맥기한은 "과거 석유 및 가스 산업이 혜택을 누렸던 방식으로 PET 또는 기타 생분해성 공정에 인센티브를 부여해야 한다"며 "생물학적 재활용 기술이 향상되면 새로운 플라스틱과 경쟁할 수 있을 만큼 비용면에서 효율적일 것"이라고 강조했다. 그럼에도 그는 "효소가 전체 플라스틱 문제를 해결하지 못하지만 이제 막 첫 걸음을 뗐다"며 향후 발전에 기대감을 드러냈다.
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- IT/바이오
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플라스틱 먹는 '효소' 연구 활성화⋯고비용 과제
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장수효과 입증된 '스페르미딘' 대체 뭐길래
- 건강한 삶을 추구하는 인간의 노력이 계속되는 가운데, '슈퍼 푸드'가 최근 건강 트렌드의 중심에 섰다. 지난 몇 년 동안, 학자들은 구기자 열매, 퀴노아, 밀순 등을 주요 슈퍼 푸드로 지목했지만, 이들의 실제 효능이 모두 입증된 것은 아니다. 그러나 통곡류와 빵, 사과 등에 함유된 '스페르미딘'의 경우는 이야기가 다르다. 주로 정액에서 발견되는 이 화합물은 폴리아민 중 하나로 알려져 있으며, 노화한 쥐를 이용한 실험에서 학습 능력의 향상과 수명 연장과의 관련성이 확인되었다. 폴리아민은 단백질과 핵산 합성이 활발한 조직에서 많이 발견되며, 종양 지표로도 사용된다. 독일 일간지 VNP의 보도에 따르면, 인스브루크 대학의 연구에서 '스페르미딘'이 풍부한 식단을 섭취한 참가자들의 사망률이 낮았음이 확인됐다. 이 대학의 연구팀은 20년 이상 800명 이상의 참가자를 대상으로 실험하여 인체 세포의 노화 과정과 관련된 연구 결과를 밝혀냈다. 폴리아민은 세포가 스스로 정화하며 젊어지는 '자가포식'을 촉진하는 물질이다. 그러나 나이가 들면서 이 과정의 효율성이 감소하고, 세포 내에 침전물이 축적되어 치매, 당뇨병, 종양 등의 질병을 유발할 수 있다. 하지만 '스페르미딘'은 자가포식 과정에 긍정적으로 작용한다. 스페르미딘을 음식을 통해 충분히 섭취하면, 세포는 이를 인지하게 되고 자가정화 과정이 재개되어 질병 유발 침전물로부터 세포를 보호하며 노화를 지연시킨다. '스페르미딘'의 인지 능력 개선에 대한 긍정적인 효과는 처음으로 늙은 쥐의 실험에서 확인됐다. 스페르미딘을 함유한 음식과 물을 섭취한 쥐들은 다른 쥐들에 비해 기억력 테스트에서 뛰어난 성과를 보였다. 이러한 결과는 파리와 사람에서도 동일하게 나타났다. 폴리아민의 전체적인 효과는 추가적인 연구가 필요하겠지만, VNP에 따르면 '스페르미딘'의 긍정적인 효과는 명백해 보인다. 스페르미딘은 밀 배아, 건조 대두, 호박씨에서 특히 농도가 높게 측정되었으며, 버섯과 완두콩에도 풍부하게 함유돼 있다.
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- 생활경제
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건강수명 늘리는 장수의 식단, 당신도 따라할 수 있다
- 최근 효모를 활용한 실험에서 식단을 조절함으로써 건강한 노화 예방 효과를 볼 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 과학기술 전문매체 사이테크데일리(SciTechDaily)에 따르면, 웰컴트러스트(Wellcome Trust)와 영국 생명공학연구위원회(BBSRC)의 지원을 받은 영국 바브라함 연구소(Babraham Institute)의 과학자들이 효모를 기반으로 한 노화 예방 연구를 수행하고 결과를 발표했다. 바브라함 연구소의 존 하우슬리(Jon Houseley) 박사와 그의 연구팀은 식단의 조절을 통해 건강한 노화를 추구할 수 있으며, 건강 저하가 노화 과정에서 필연적인 것이 아니라는 점을 확인했다. 과학자들은 오랜 시간 동안 의도적으로 칼로리 섭취를 줄임으로써 노화와 관련된 건강 문제를 감소시키고 수명을 연장할 수 있다는 것을 알고 있었다. 생쥐를 대상으로 한 연구에서는 이러한 효과를 얻기 위해서는 평생 동안 식단을 조절해야 한다는 것을 발견했다. 효모 식단으로 칼로리 제한 그러나 하우슬리 박사의 최근 효모 연구는 칼로리 제한 대신 다른 방법으로 수명 주기 내내 건강을 향상시킬 방법을 발견했다. 도롯타 호카이(Dorottya Horkai) 수석 연구원은 “어린 시절의 식단 조절이 효모를 건강한 상태로 이끌 수 있음을 확인했다”고 전하며, "칼로리 제한 없이 다른 종류의 식사를 통해 효모의 노화와 세포 피로감을 줄일 수 있었다"고 덧붙였다. 연구팀은 평상시 포도당이 풍부한 식단에서 효모를 길렀던 것을 갈락토오스(단순 단당류 중 하나로, 생물체 내에선 주로 유당의 형태로 발견) 기반의 식단으로 전환했다. 실험 결과 일반적으로 노화와 함께 나타나는 다양한 분자 변화가 관찰되지 않았다. 갈락토오스에서 성장한 효모 세포는 노화 후에도 젊은 세포와 유사한 건강 상태를 보였고, 수명은 늘어나지 않았으나, 노화로 인한 건강 저하 기간이 크게 감소했다. 지속적인 올바른 식단 유지가 중요 중요한 점은, 식단 변화의 효과는 주로 세포가 어린 단계에서 발현되며, 늙은 효모 세포에서는 크게 차이가 나타나지 않는다는 것이다. 효모와 인간 사이의 젊음의 정의를 해석하는 것은 복잡할 수 있으나, 여러 연구들이 공통적으로 지적하는 것은, 건강한 삶을 유지하기 위해선 어릴 때부터 올바른 식단이 중요하다는 점이다. 효모 세포의 노화 과정은 동물이나 인간의 노화 메커니즘과 유사하므로 이상적인 연구로 간주된다. 이러한 효모 연구는 더 많은 연구가 필요하겠지만, 극단적인 칼로리 제한보다는 식단 조절을 통한 건강한 노화 추구가 바람직할 것으로 보인다.
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