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2025-04-06 (일)

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[먹을까? 말까?(96)] '우주 된장' 맛은 어떨까?⋯국제우주정거장서 발효 실험

과학자들이 국제우주정거장(ISS)에서 콩을 발효시켜 세계 최초로 우주 된장(우주 미소·space miso)을 탄생시켰다. 미소는 일본 요리에서 사용하는 된장을 말한다. 국제우주정거장에서 발효된 '우주 된장'이 처음으로 지구에 돌아와 세상에 모습을 드러냈다. 과학자들은 이번 실험이 우주 환경에서의 미생물 생존 가능성과 향후 우주 탐사 시 식량 다양성 확대에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 2일(현지시간) CNN에 따르면 미국 매사추세츠공과대학(MIT)의 매기 코블렌츠와 덴마크 공과대학의 조슈아 에반스 박사는 2020년 3월, 조리된 콩 반죽을 담은 용기를 ISS로 보냈다. 이 반죽은 약 30일간 미세중력 환경에서 발효 과정을 거친 뒤 '우주 된장'이 완성된 후 지구로 귀환시켰다. 해당 실험은 2025년 4월 2일 학술지 아이사이언스(iScience)에 게재됐다. 된장이 담긴 용기에는 온도, 습도, 압력, 방사선 등을 실시간으로 측정하는 센서가 부착돼 발효 환경을 정밀하게 기록했다. 우주 발효와 비교하기 위해 미국 캠브리지와 덴마크 코펜하겐 두 곳에서 같은 재료를 이용한 된장을 발효시켰다. 에반스 박사는 CNN과의 인터뷰에서 "우주에서의 발효는 전례가 없던 시도였기에 결과를 예측하기 어려웠다"고 밝혔다. 그는 "우주 된장은 색이 더 어둡고, 육안상으로도 더 많이 흔들린 흔적이 있었다"며 "이는 우주로의 운반 과정에서 발생한 영향으로 보인다"고 설명했다. 연구진은 우주 환경의 미세중력, 방사선 노출 등의 요소가 미생물의 성장과 대사 작용에 영향을 미쳤을 가능성을 제기했다. 실제로 '우주 된장'은 지구에서 발효된 된장과 유사한 감칠맛을 지녔지만, 구수한 맛이 강했고 볶은 견과류 향이 느껴졌다고 한다. 코블렌츠 박사는 "우주에서도 미생물 군집이 생존하고 활동할 수 있음을 보여주는 사례"라며, "이번 실험은 우주에서의 생명 가능성과 식문화 확장을 위한 기초자료가 될 수 있다"고 강조했다. 이번 실험은 우주 식량의 다양화 가능성을 실험한 여러 시도 중 하나다. 그간 우주에서는 상추, 무, 고추 등의 신선 농작물 재배 실험이 진행되어 왔으며, 2021년에는 고추 수확을 기념해 ISS 내에서 '타코 파티'가 열리기도 했다. 한편 일본 주류업체 아사히 슈조는 자사의 인기 브랜드 '닷사이'를 우주에서 발효시키기 위한 실험을 준비 중이다. 해당 업체는 일본우주항공연구개발기구(JAXA)를 통해 ISS 내 '기보(Kibo)' 모듈에 접근할 수 있는 권한을 확보했으며, 우주 양조 장비 개발을 병행해 2025년 시험 발사에 나설 예정이다. 이번 연구는 향후 우주 탐사와 장기 체류 임무에서 건강과 문화적 다양성을 동시에 고려한 식량 개발의 단초로 평가된다. 다만, 에반스 박사는 "우주 된장의 영양학적 가치에 대한 정밀 분석은 아직 진행 중이며, 단백질 조성이나 생리활성 물질의 함량 등은 추가 검토가 필요하다"고 덧붙였다.
- 포커스온
2025-04-04 10:08:00
[신소재 신기술(162)] 국내 연구진, 박테리아 이용한 친환경 플라스틱 생산 기술 개발

국내 연구진이 최근 박테리아를 활용해 기존 플라스틱 생산 방식의 한계를 극복하고 친환경적인 폴리머 생산 가능성을 제시하는 연구 결과를 발표해 학계의 주목을 받고 있다. 플라스틱은 현대 사회에 필수적인 소재이지만, 생산 과정에서 화학 연료 기반 화학 물질 사용으로 인한 환경 문제와 폐기할 때 자연적으로 분해되지 않아 발생하는 환경 오염 문제가 지속적으로 제기되어 왔다. 이러한 가운데, 한국과학기술원(KAIST)의 생물분자공학자이자 공동저자인 이상엽 박사 연구팀은 포도당만을 연료로 사용해 유용한 폴리머를 생산할 수 있도록 박테리아는 유전자 조작하는 데 성공했다. 연구팀이 개발한 시스템은 박테리아가 특이한 영양 조건이 직면했을 때 사용하는 효소를 기반으로 하며, 다양한 종류의 폴리머를 생산할 수 있도록 조절이 가능하다. 해당 연구에 대해서는 과학기술 전문매체 아르스 테크니카, 네이처닷컴, PHYS.org 등 다수 매체가 17일(현지시간) 보도했다. 네이처 닷컴에 따르면, 매년 전세계적으로 약 4억 톤의 분해 불가능한 석유 기반 플라스틱 폐기물과 미세 플라스틱이 생산되어 야생동물과 인간의 건강을 위협하고 지구를 오염시키고 있다. 탄소 과잉 상태를 활용한 폴리머 합성 메커니즘 연구진은 박테리아 세포가 폴리하이드록시알카노에이트(PHA·폴리에스테르)를 생성하는 시스템에 주목했다. PHA는 박테리아 세포가 탄소원과 에너지를 충분히 공급받지만, 성장과 분열에 필요한 특정 영양소가 부족할 때 생성되는 화학 물질이다. 이러한 환경에서 박테리아 세포는 탄소 원자를 포함하는 작은 분자들을 연결하여 거대한 폴리머를 형성한다. 이후 영양 조건이 개선되면, 박테리아는 이 폴리머를 분해하여 개별 분자들을 에너지원으로 활용할 수 있다. 이 시스템의 핵심적인 특징은 폴리머를 구성하는 단량체의 종류에 크게 구애받지 않는다는 점이다. 지금까지 150가지 이상의 다양한 작은 분자들이 PHA에 통합될 수 있음이 확인됐다. 폴리머를 합성하는 효소인 PHA 합성 효소는 분자가 에스터 결합을 형성할 수 있는지 여부와 세포 내 생화학 반응의 중간체로 흔히 사용되는 코엔자임 A에 결합될 수 있는지 여부만을 중요하게 고려하는 것으로 나타났다. 일반적으로 PHA 합성 효소는 산소 원자를 통해 분자들을 연결하지만, 아미노산에서 발견되는 것과 같이 질소 원자를 통해 연결되는 유사한 화학 결합을 형성하는 것도 가능하다. 그러나 이러한 반응을 촉매하는 효소는 지금까지 알려진 바가 없었다. 이에 연구진은 기존 효소들이 통상적으로 수행하지 않는 반응을 유도할 수 있는지 실험하기로 결정했다. 연구진은 클로스트리디움(Clostridium) 속 박테리아에서 유래한 효소를 활용했는데, 이 효소는 다양한 화학 물질과 상호작용하는 것으로 알려져 있다. 실험 결과, 이 효소는 아미노산을 코엔자임 A에 비교적 효과적으로 결합시켰다. 아미노산들을 서로 연결하기 위해 연구진은 슈도모나스(Pseudomonas) 속 박테리아에서 유래한 효소에 네 가지 돌연변이를 도입하여 반응 물질의 범위를 넓혔다. 시험관 내 실험에서 이 시스템은 성공적으로 작동하여 아미노산들이 폴리머 형태로 연결되는 것을 확인했다. 세포 내 발현 및 생산량 증대 노력 다음 과제는 이 시스템이 실제 세포 내에서도 작동하는 지 확인하는 것이었다. 불행히도 사용된 두 효소 중 하나가 대장균(E. coli)에 약한 독성을 나타내 성장을 저해하는 것으로 밝혀졌다. 이에 연구팀은 해당 단백질을 내성적으로 발현하는 대장균 균주를 개발했다. 이 두 단백질을 모두 발현시킨 결과, 세포는 소량의 아미노산 폴리머를 생산했다. 배지에 특정 아미노산을 과량으로 첨가하면, 생성되는 폴리머에 해당 아미노산의 함량이 높아지는 경향을 보였다. 하지만 박테리아 무게 대비 폴리머 생산량은 다소 낮은 수준이었다. 연구팀은 "이러한 [아미노산]들은 적절한 탄소원으로부터 세포 내에서 생성될 경우 폴리머에 보다 효율적으로 통합될 수 있을 것"이라고 판단했다. 이에 특정 아미노산(라이신) 생산에 필요한 유전자 복제본을 추가적으로 도입했다. 그 결과 더 많은 폴리머가 생산됐으며, 폴리머 내 라이신 함량 비율도 높아졌다. 생성된 폴리머 대부분에는 에스터 결합을 형성할 수 있는 젖산이 상당량 포함되어 있었다. 젖산은 포도당 대사 과정의 잠재적 산물 중 하나이므로 세포 내에 자연적으로 많이 존재한다. 이에 연구팀은 젖산 생성의 주요 효소를 암호화하는 유전자를 제거해 폴리머에 통합되는 젖산의 양을 현저히 줄였다. 연구진은 다양한 조건에서 실험을 진행하여 두 가지 다른 아미노산 단량체의 혼합물로 이루어진 폴리머를 만들 수 있음을 입증했으며, 혼합물에 비아미노산 물질을 통합하는 데에도 성공했다. 대장균 균주에 몇 가지 추가적인 효소를 도입함으로써 박테리아 무게 대비 폴리머 생산량을 50% 이상으로 끌어올렸다. 또한, 중합 반응을 담당하는 효소에 돌연변이를 도입하여 특정 아미노산이 생성되는 폴리머에 선택적으로 더 많이 통합되도록 조절할 수 있음을 확인했다. 다양한 물성 조절 및 생분해 가능성 제시 연구팀이 개발한 시스템은 매우 유연하여 광범위한 학 물질을 폴리머에 통합할 수 있다는 점이 가장 큰 특성이다. 이는 생성되는 플라스틱의 다양한 물성을 조절할 수 있도록 해줄 것으로 기대된다. 또한, 효소를 통해 결합이 형성되었으므로 생성된 폴리머는 거의 확실하게 생분해될 가능성이 높다. 다만 몇가지 한계점도 존재한다. 폴리머에 통합되는 물질을 완전히 통제할 수는 없다는 것이다. 특정 아미노산 또는 기타 화학 물질의 혼합 비율을 높일 수는 있지만, 효소가 세포 내 대사 과정에서 생성되는 임의의 하학 물질을 어느 정도 수준으로 통합하는 것을 완전히 막을 수는 ㅇ첪다. 또한 생산된 폴리머를 제조 공정에 적용하기 전에 다른 세포 구성 성분으로 정제해야 하는 문제와 대규모 산업 생산에 비해 생산 속도가 느리다는 점도 해결해야 할 과제다. 비록 이 기술이 당장 전 세계 플라스틱 생산을 대체할 수 있는 수준은 아니지만, 생물 기반 제조의 잠재력을 훌륭하게 보여주는 연구 결과라는 평가를 받고 있다. 본 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 케미컬 바이올로지(Nature Chemical Biology)' 2025년 3월 18일 자 온라인판에 게재됐다. ◇ 참고 문헌: Tong Un Chae et al, Biosynthesis of poly(ester amide)s in engineered Escherichia coli, Nature Chemical Biology (2025). DOI: 10.1038/s41589-025-01842-2
- ESGC
2025-03-18 14:25:00
[신소재 신기술(161)] 나노겔, 요로 감염 퇴치 위한 혁신적인 기술 개발

과학자들이 나노겔(nanogel)을 사용해 항생제를 감염된 방광세포에 직접 전달함으로써 완치가 어려운 재발성 요로 감염(UTI)을 퇴치할 수 있는 혁신적인 방법을 찾아냈다. 미국 콜로라도대학교 안슈츠 메디컬 캠퍼스(Anschutz Medical Campus)의 연구진이 요로 감염(UTI) 치료를 위해 항생제를 보다 효과적으로 전달하는 새로운 방법을 개발했다고 사이테크데일리가 16일(현지시간) 보도했다. 이들의 연구는 나노겔과 특수 펩타이드(작은 단백질)를 결합하여 항생제인 겐타마이신을 유해 세균이 숨어 있는 방광 세포 내로 직접 운반하는 방식이다. 국제 학술지 '나노메디슨(Nanomedicine)'에 게재된 이번 연구 결과에 따르면, 이 방법은 동물 모델에서 매우 효과적으로 나타나 방광 내 세균을 90% 이상 제거하는 것으로 확인됐다. 논문의 수석 저자인 콜로라도대학교 의과대학 면역학 및 미생물학과 부교수인 마이클 슈어 박사는 "이번 연구를 통해 이 기술이 실현 가능할 뿐만 아니라 향후 임상적으로 매우 효과적일 수 있으며, 궁극적으로 재발성 감염의 완치를 향해 나아갈 수 있음을 입증했다"고 말했다. 연구진은 나노겔이 기존의 항생제 전달 방식에 비해 감염된 세포 내로 약 36% 더 많은 겐타마이신을 전달할 수 있다는 사실을 발견했다. 또한 이 기술은 건강한 세포에 최소한의 손상만을 일으켜 안전성이 높은 것으로 나타났다. 더욱 빠르고 정밀한 약물 전달 연구진은 또한 나노겔이 약물을 신속하게 방출하여 방광 내 세균을 더욱 빠르고 효율적으로 사멸시킨다는 사실을 확인했다. 논문의 공동 저자인 콜로라도대학교 치과대학 두개안면생물학과 부교수이자 고분자 기반 생체 재료 개발을 연구하는 데바타 나이어 박사는 "우리는 이 새로운 접근 방식이 약물을 감염된 세포에 직접 전달함으로써 감염을 정확하게 표적화하고 제거하여 더욱 효과적인 치료법을 제공할 수 있다고 믿는다. 이 방법은 부작용을 최소화하고 항생제 내성 위험을 줄인다. 반면, 현재의 항생제는 효과를 보기 위해 장기간 또는 반복적인 치료가 필요할 수 있으며, 이는 내성을 유발하고 특히 신장과 같은 기관에 해로운 부작용을 일으킬 수 있다"고 설명했다. 요로 감염 넘어 더 넓은 의학적 잠재력 연구진은 이 나노겔 기반 약물 전달 방법이 요로 감염 외에도 더 넓은 범위의 의학 분야에 적용될 수 있다고 밝혔다. 예를 들어, 나노겔을 이용한 치료법 투여 개념은 치주 질환 치료의 잠재적인 접근 방식으로 콜로라도대학교 치과대학에서 처음 고안됐다. 이번 연구는 콜로라도대학교 안슈츠 메디컬 캠퍼스 내 여러 단과대학의 전문가들이 협력하여 진행됐다. 나노겔은 치과대학 나이어 박사의 고분자 연구실에서 개발되었으며, 펩타이드는 콜로라도대학교 Skaggs 약학 및 제약과학대학의 드미트리 심버그 박사 연구실에서 연구되고 특성이 분석됐다. 나노겔(Nanogel)은 나노미터(1~100nm) 크기의 입자로 이루어진 하이드로겔(hydrogel)이다. 즉, 물 분자를 포함하는 3차원 가교망 구조를 가진 나노 크기의 젤을 의미한다. 나노겔은 고분자로 이루어져 있으며, 주로 의료, 약물 전달, 화장품, 바이오센서, 환경 정화 등의 다양한 분야에서 활용된다. 논문의 주 저자인 움베르토 에스코베도 박사는 고분자 화학, 약리학, 미생물학, 비뇨부인과학을 융합하여 표적 약물 전달 시스템을 개발했다. 임상의사이자 비뇨부인과 전문의인 마샤 K. 게스 박사는 슈어 박사 연구실과 협력하여 이 접근 방식을 인간에게 적용할 가능성을 극대화하는 방식으로 개발하고 테스트했다. 감염 치료의 미래 슈어 박사는 "이는 의약품 전달 분야의 흥미로운 발전이며 많은 사람들의 삶의 질을 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 요로 감염은 흔하고 비용이 많이 들 뿐만 아니라 쇠약하게 만들고 고통받는 사람들의 삶의 질을 심각하게 저하시킨다. 더욱 효과적이고 지속적인 치료법 개발을 위한 연구 발전은 전반적인 건강과 웰빙을 향상시키는 데 중요한 단계"라고 강조했다. 나노겔은 차세대 스마트 약물 전달 시스템 및 맞춤형 치료 기술에서 중요한 역할을 하며, 특히 암 치료, 백신 전달, 유전자 치료 분야에서 주목받고 있다. 또한 친환경 소재로서 환경오염 문제 해결에도 기여할 것으로 기대된다. ◇ 참고 문헌: Humberto D. Escobedo, Nicholas Zawadzki, James K.A. Till, Andres Vazquez-Torres, Guankui Wang, Dmitri Simberg, David J. Orlicky, Joshua Johnson, Marsha K. Guess, Devatha P. Nair and Michael J. Schurr, 2025년 2월 28일, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine. DOI: 10.1016/j.nano.2025.102812
- 생활경제
2025-03-17 17:39:00
[신소재 신기술(157)] 세포 노화 역전의 열쇠, 'AP2A1' 단백질 규명

늙지 않고 영원한 젊음을 유지할 수 있을까? 주름 제거 또는 피부 탄력 증진을 통해 영원한 젊음을 약속하는 다양한 제품이 시중에 출시되고 있다. 그런데 세포 수준에서 시간을 되돌릴 수 있는 방법이 있다면 어떨까? 일본 과학자들이 세포 노화의 열쇠가 되는 'AP2A1' 단백질을 규명해 젊음 지속 가능성 기대감을 높이고 있다. 오사카대학교 연구팀은 학술지 '세포 신호(Celluar Signaling)'에 발표한 연구에서 세포의 '젊음'과 '노화' 상태를 전환하는 핵심 단백질을 규명했다고 밝혔다. 연구 결과 노화 세포에서 AP2A1 발현을 억제하면 세포가 회춘하고, 젊은 세포에서 AP2A1 세포가 과발현하면 노화가 촉진되는 것으로 나타났다고 과학 전문 매체 뉴로사이언스와 어스 닷컴이 최근 보도했다. 인간의 몸은 세포가 점차 덜 활동적이 되면서 자연스럽게 노화라고 알려진 상태로 전환된다. 나이가 들면서 노화 세포는 여러 장기에 축적된다. 이러한 노화 세포는 젊은 세포보다 현저히 크며, 세포의 이동 및 환경 과의 상호 작용을 돕는 구조적인 요소인 스트레스 섬유(stress fiber)가 더 커지고 두꺼워지는 조직 변화를 보인다. 노화 세포, 특히 구조적 스트레스 섬유에서 주로 발견되는 AP2A1은 세포 노화를 이해하는 열쇠가 될 수 있다. 이 단백질은 세포 접착력을 강화하고 노화 세포의 구조적 확장에 기여하는 '인테그린 β1'과 상호작용한다. 이번 연구는 스트레스 섬유가 세포 크기 및 노화에 미치는 영향에 대한 새로운 통찰력을 제공한다. AP2A1은 노화의 바이오마커이자 노화 과정의 속도를 늦추거나 역전시키는 치료법의 표적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 연구의 주저자인 피라완 찬타초티쿨은 "노화 세포가 어떻게 거대한 크기를 유지하는 지 아직 명확히 밝혀지지 않았다"며 "흥미로운 단서는 스트레스 섬유가 젊은 세포보다 노화 세포에서 훨씬 두껍다는 점이며, 이는 섬유 내 단백질이 (노화 세포의) 크기를 유지하는 데 도움을 준다는 것을 시사한다"고 설명했다. 연구진은 이러한 가능성을 탐색하기 위해 섬유아세포(피부의 구고적 및 기계적 특성을 생성하고 유지하는 세포) 및 상피세포를 포함한 노화세포의 스트레스 섬유에서 상향 조절되는 단백질인 AP2A1(어댑터 단백질 복합체 2, 알파 1 서브 유닛)을 조사했다. 이어 연구진은 노화 유사 행동에 미치는 영향을 확인하기 위해 노화 세포에서 AP2A1 발현을 제거하고, 젊은 세포에서 AP2A1을 과발현시켰다. 선임 저자인 데구치 신지는 "결과는 매우 흥미로웠다"며 "노화 세포에서 AP2A1을 억제하면 노화가 역전되고 세포 회춘이 촉진되었으며, 젊은 세포에서 AP2A1을 과발현시키면 노화가 진행됐다"고 설명했다. 또한 연구진은 AP2A1이 세포가 주변의 콜라겐 매트릭스에 부착하도록 돕는 단백질인 인테그린 β1과 밀접하게 연관되어 있으며, AP2A1과 인테그린 β1 모두 세포 내에서 스트레스 섬유를 따라 이동한다는 것을 발견했다. 더불어 인테그린 β1은 섬유아세포에서 세포-기질 접착력을 강화했으며, 이는 노화 세포의 특징인 융기되거나 세포가 두꺼워진 구조의 원인을 설명할 수 있다. 찬타초티쿨은 "이번 연구 결과는 노화 세포가 확장된 스트레스 섬유를 따라 AP2A1과 인테그린 β1 이동을 통해 세포외 기질에 대한 접착력을 향상시켜 커다란 크기를 유지한다는 것을 시사한다"고 설명했다. AP2A1 발현이 노화 세포의 노화 징후와 밀접하게 관련되어 있다는 점을 고려할 때, 이는 세포 노화의 마커로 횔용될 수 있다. 또한 연구진의 연구는 노화와 관련된 질병의 새로운 표적을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.
- 생활경제
2025-02-26 10:05:00
[퓨처 Eyes(72)] 주사 공포 끝?⋯피부에 '바르는' 백신 탄생

미국 스탠퍼드대학교 연구팀이 피부에 서식하는 무해한 박테리아를 이용해 강력한 면역 반응을 유도하는 새로운 백신 기술을 개발했다. 연구팀은 이 박테리아의 특정 단백질을 변형해 생백신으로 전환시켰고, 이를 통해 면역 체계를 훈련시켜 파상풍과 디프테리아 같은 질병을 예방하는 데 성공했다. 백신 접종이 크림을 피부에 바르는 것만으로 가능해지는 상상이 현실로 다가오고 있는 것. 스탠퍼드리포트에 따르면 생체공학적으로 개량된 이 박테리아를 접종받은 실험용 쥐는 치명적인 독소 투여에도 생존할만큼 면역력을 형성했다. 현재 인간 대상 임상시험이 진행중이며, 피부에 바르는 방식으로 백신 접종의 새로운 패러다임을 만들 가능성이 크다. 기존의 주사 방식과 달리 이 기술은 간편한 접종 방식으로 통증이나 발열 부기 등 부작용이 적은 장점을 갖추고 있어 대중 보급이 빠르게 진행될 수 있다. 피부 박테리아의 놀라운 발견 피부에 바르는 생백신은 주사로 인한 통증과 부작용이 없으며, 병원 방문 없이 간편하게 접종할 수 있어 의료 비용 절감에도 기여할 것으로 보인다. 특히 예방접종을 두려워하는 어린이나 주사를 기피하는 성인들에게 긍정적인 변화를 줄 수 있다. 스탠퍼드대학교 연구진은 거의 모든 사람의 피부에 존재하는 박테리아를 활용해 새로운 백신 접종 방식을 연구하고 있다. 마이클 피시바흐 스탠퍼드대학교 생명공학 교수는 "주삿바늘을 좋아하는 사람은 아무도 없다. 주사 대신 크림을 바르는 방식으로 예방 접종을 할 수 있다면 누구나 환영할 것이다"라고 말했다. 이러한 방식은 특히 의료 인프라가 부족한 개발도상국에서도 백신 접종 접근성을 개선하는 데 기여할 수 있다. 피부 박테리아, 면역 반응 촉진 역할 피시바흐 교수에 따르면 인간 피부는 대부분의 미생물에게는 가혹한 환경이다. 건조하고 염도가 높으며, 영양분도 부족하기 때문에 미생물이 살아가기 쉽지 않다. 하지만 표피포도상구균(Staphylococcus epidermidis)과 같이 척박한 환경에서도 살아남은 강한 미생물들이 존재한다. 이 박테리아는 인간의 모낭에 서식하며, 우리 몸과 공생 관계를 유지한다. 지금까지 면역학자들은 피부에 서식하는 박테리아가 인체 면역 체계에 큰 영향을 미치지 않는다고 생각해 왔다. 하지만 최근 연구 결과, 표피포도상구균이 예상보다 훨씬 강한 면역반응을 유도한다는 사실이 밝혀졌다. 이는 피부 박테리아가 단순한 공생 미생물이 아니라 면역 체계의 중요한 일부라는 점을 보여준다. 항체 반응과 백신 효과 피시바흐 교수 연구팀은 최근 학술지 네이처(Nature)에 발표한 논문에서 면역 반응의 핵심 요소인 항체 생성이 주목했다. 항체는 특정 미생물의 단백질에 달라붙어 감염을 막는 단백질이다. 연구팀은 쥐의 피부에 표피포도상구균을 도포했을 때 면역 반응이 어떻게 나타나는 지 실험했다. 실험 결과, 쥐의 항체 수치가 점짐적으로 증가해 6주 후에는 일반적인 백신 접종보다 높은 수준에 도달했다. 이는 쥐들이 마치 백신을 접종받은 것과 같은 효과를 나타냈다. 피시바흐 교수는 "인간 역시 자연적으로 표피포도상구균에 대한 항체를 형성하며, 그 수치는 일반적인 백신 접종으로 얻는 항체 수치와 비슷하다"고 설명했다. 생백신 개발과 적용 가능성 연구팀은 표피포도상구균을 활용하여 피부에 바르는 형태의 생백신 개발에 성공했다. 생백신은 약한 독소가 있는 살아있는 병원체를 사용하여 면역 반응을 유도하는 백신이다. 이 백신의 핵심은 Aap이라는 단백질이다. 이 단백질은 표피포도상구균의 세포벽에서 돌출된 형태로, 면역 감시 세포가 항원을 인식하고 면역 반응을 유도하는 데 중요한 역할을 한다. 연구팀은 Aap 단백질의 유전자를 조작하여 파상풍 독소의 일부를 발현하도록 만들었다. 실험 쥐에게 이 박테리아를 도포한 결과, 높은 수준의 파상풍 항체가 생성되는 것을 확인했다. 이와 같은 방식으로 디프테리아 항체 생성에도 성공해, 다양한 질병을 예방하는 백신 개발 가능성을 열었다. 연구진은 박테리아 배양액에서 Aap 단백질을 대량 생산한 후, 파상풍 독소 단편을 화학적으로 결합하는 방식을 시도하기도 했다. 놀랍게도 이 방식으로 만든 백신 역시 강력한 면역 반응을 유도했으며, 실험용 쥐를 치사량의 6배에 달하는 독소로부터 보호하는 효과를 보였다. 이는 백신의 효능을 높이고 지속성을 유지하는 데 중요한 의미를 가진다. 임상시험과 미래전망 피시바흐 교수는 "쥐 실험을 통해 효과를 확인했으며, 이제 원숭이 실험을 거쳐 인간 임상 시험을 진행할 계획"이라고 밝혔다. 연구팀은 2~3년 안에 임상 시험을 시작할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 이 기술이 인간에게도 효과적인 것으로 밝혀질 경우, 백신 접종 방식에 획기적인 변화가 일어날 가능성이 크다. 기존 백산과 달리 염증 반응을 유발하지 않아 부작용이 거의 없을 것으로 보이며, 장기적으로는 다양한 질병 예방을 위한 백신 플랫폼으로 발전할 수 있을 것이다. 이 연구는 미국 국립보건원(NIH), 빌&멜린다 게이츠 재단, 찬 저커버그 바이오허브, 스탠퍼드 미생물 치료 이니셔티브 등의 지원을 받았다. 캘리포니아대학교 데이비스 캠퍼스, 미국 국립인간게놈연구소, 국립알레르기 및 감염병연구소, 국립관절염 및 근골격계 및 피부질환 연구소의 연구자들이 이 연구에 기여했다.
- 포커스온
2025-02-20 14:23:00
[신소재 신기술(153)] 방사선 치료의 혁신, 암 정밀 타격 기술 개발…부작용 없이 종양 제거

건강한 조직은 살리면서 방사선으로 종양을 정확하게 표적으로 삼는 혁신적인 암 치료법이 개발됐다. 미국 캘리포니아대학교 샌프란시스코 캠퍼스(UCSF) 연구진이 건강한 조직 손상 없이 종양만을 정확히 표적 하는 혁신적인 암 치료법을 개발해 주목받고 있다고 사이테크데일리가 전했다. 이 치료법은 KRAS 표적 약물을 이용해 암세포를 표지한 뒤, 방사성 항체를 부착하여 종양을 제거하는 방식이다. 쥐 실험에서 기존 방사선 치료의 일반적인 부작용 없이 종양을 효과적으로 제거하는 성과를 거두었다. KRAS 표적 약물 치료, 암 치료의 새로운 가능성 제시 'KRAS 표적 약물 치료'는 암세포 성장의 주요 원인 중 하나인 KRAS 단백질의 변이를 직접 겨냥하여 암을 치료하는 방법이다. KRAS는 세포 성장과 분화를 조절하는 단백질로, 돌연변이가 발생하면 암세포가 비정상적으로 빠르게 증식할 수 있다. 특히 폐암, 췌장암, 대장암 등 다양한 암에서 KRAS 돌연변이가 발견된다. KRAS는 RAS 단백질 패밀리에 속하며, 정상적인 상태에서는 세포 성장 신호를 조절하는 역할을 한다. 그러나 돌연변이가 생기면 KRAS는 계속 활성화된 상태를 유지하며, 세포가 통제 없이 증식하게 된다. 과거에는 KRAS 단백질의 표면이 비교적 매끄러워 약물이 결합하기 어렵다는 이유로 '약물 개발이 불가능한(target undruggable)' 단백질로 여겨졌다. 그러나 2013년 이후, KRAS G12C 변이를 겨냥하는 약물들이 개발되면서 본격적인 치료 가능성이 열렸다. 정밀 방사선 치료-암 치료의 획기적 진전 방사선은 종양을 파괴하는 강력한 수단이지만, 기존 방사선 치료는 암세포와 정상 세포를 구분하지 못해 심각한 부작용을 유발해왔다. 이에 UCSF 연구진은 방사선 치료의 정확성을 극대화할 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 연구진이 제안한 접근법은 암세포를 표지하는 특수 약물과 방사성 항체를 결합해 암세포를 직접 표적화하는 방식이다. 쥐를 대상으로 한 실험에서 이 치료법은 무기력증이나 체중 감소와 같은 방사선 치료의 대표적인 부작용 없이 방광 및 폐 종양을 효과적으로 제거하는 결과를 보였다. 찰리 크레이크 UCSF 제약화학과 교수이자 연구 공동 교신저자는 캔서 리서치(Cancer Research) 저널을 통해 "이 방법은 일석이조의 효과를 제공한다"며 "종양이 내성을 갖기 전에 효과적으로 제거할 가능성이 있다"고 설명했다. 암 치료제, '분자 깃발'로 변신하다 이번 연구의 토대는 10년 전 UCSF의 케반 쇼캇 박사가 암을 유발하는 주요 단백질인 KRAS를 표적화하는 방법을 발견하면서 마련됐다. KRAS 단백질이 돌연변이를 일으키면 세포가 통제되지 않은 상태로 증식하게 되며, 이는 전체 암의 약 3분의 1에서 발견된다. 쇼캇 박사의 연구를 바탕으로 암 KRAS에 결합하는 약물이 개발되었지만, 이 약물은 종양 크기를 수개월간 줄이는 데 그쳤으며, 이후 종양이 다시 성장하는 한계를 보였다. 그러나 크레이크 박사는 KRAS 표적 약물이 암세포를 면역 체계에 더 잘 노출시킬 가능성에 주목했다. 그는 "KRAS 약물이 암세포에 대한 영구적인 깃발 역할을 할 수 있을 것이라고 초기에 가정했다"고 밝혔다. 정밀 치료를 위한 방사선 활용 2022년, 크레이크 박사와 쇼캇 박사를 포함한 UCSF 연구팀은 이 가설을 실험적으로 입증하는 데 성공했다. 연구진은 KRAS에 결합한 약물을 이용해 면역 세포를 끌어들이는 항체를 설계했지만, 이 접근법은 면역 체계가 자체적으로 암을 제거할 수 있는 충분한 능력을 필요로 했기 때문에 실질적인 치료 효과를 내지 못했다. 이에 연구진은 방사선학 전문가인 마이크 에반스 UCSF 교수와 협력하여 보다 직접적인 암세포 제거 방안을 모색했다. 원자 수준의 방사선, 암세포를 정밀 타격 연구진은 기존과 마찬가지로 KRAS 표적 약물을 활용해 암세포를 식별했지만, 이번에는 항체에 방사성 물질을 탑재하는 전략을 도입했다. 이 접근법은 쥐의 폐암을 치료하는 데 높은 효과를 보였으며, 최소한의 부작용만을 동반했다. 에반스 박사는 "방사선은 암세포 제거에 매우 효과적이며, 이 방법을 통해 방사선을 종양에만 선택적으로 전달할 수 있음을 확인했다"고 강조했다. 크레이크 박사 또한 "이 접근법의 강점은 매우 안전한 방사선량을 계산할 수 있다는 점"이라며 "기존 외부 방사선 치료와 달리 필요한 만큼의 방사선만을 종양에 전달할 수 있다"고 설명했다. 맞춤형 치료로 더 많은 환자에게 적용 가능성 이 치료법을 보다 많은 환자에게 적용하려면, 연구진은 개별 환자의 KRAS 발현 방식에 최적화된 항체를 추가 개발해야 한다. 이에 UCSF 연구진은 이 기술이 실질적으로 효과를 발휘할 수 있다는 자체 증거를 바탕으로 연구를 지속하고 있다. UCSF 세포 및 분자약리학 조교수인 클리멘트 베르바 박사는 저온 전자현미경을 이용해 '방사선 샌드위치' 구조를 원자 수준에서 시각화함으로써 보다 정밀한 항체 개발에 필요한 기초 데이터를 제공했다. 베르바 박사는 "KRAS 펩타이드에 결합된 약물은 눈에 띄게 두드러지며, 항체가 이를 강하게 붙잡는다"면서 "이 기술은 맞춤형 방사선 치료의 중요한 전환점이 될 것이며, 향후 암 치료의 새로운 패러다임을 열어갈 것"이라고 평가했다.
- 생활경제
2025-02-17 09:32:00
[퓨처 Eyes(71)] 노화의 시계를 멈추는 열쇠?

"노화는 그저 멈출 수 없는 마모 과정일 뿐일까?" 영국 킹스 칼리지 런던 연구진은 크로마틴이 노화로 인한 손상에도 놀라운 회복력을 보인다는 획기적인 발견을 발표하며, 이 묵묵부답의 질문에 강렬한 물음표를 던졌다. 크로마틴은 DNA와 단백질의 복합체로, 세포의 유전 정보를 담고 있는 핵심 물질이다. 이 연구 결과는 노화 과정에 대한 기존의 통념을 뒤집고, 노화 방지 치료의 새로운 가능성을 제시하며, 노화의 비밀을 풀 수 있는 열쇠를 우리 손에 쥐여주고 있다고 사이테크 데일리와 뉴스 메디컬 등 다수 외신들이 최근 보도했다. 크로마틴은 진핵세포에서 발견되는 DNA와 히스톤 단백질로 구성된 복합체로, 우리 몸의 모든 세포 안에 존재하며 유전 정보를 담고 있다. 쉽게 설명하면 DNA는 마치 책 속의 내용과 같고, 크로마틴은 책을 정리해 놓은 책장과 같다고 볼 수 있다. 크로마틴, 노화의 마모에도 강하다 연구진은 '노화는 필연적인 마모 과정'이라는 기존의 통념에 의문을 제기했다. 노화가 진행됨에 따라 단백질은 변형되고 손상되며, 이는 다양한 질병으로 이어질 수 있다. 하지만 이번 연구 결과, 크로마틴은 이러한 단백질 손상에도 불구하고 놀라운 회복력을 보이는 것으로 나타났다. 킹스 칼리지 런던의 루이스 게라 박사는 "여러 실험 결과, 크로마틴이 이러한 '마모'의 존재를 상당히 잘 견뎌낸다는 사실이 밝혀졌다"며 놀라움을 금치못했다. 마치 굳건한 성벽처럼, 외부의 공격에도 쉽게 무너지지 않는 크로마틴의 모습은 노화에 대한 우리의 기존 관념을 완전히 뒤흔드는 것이었다. 크로마틴은 DNA 구조를 설정하는 핵심적인 역할을 한다. 게라 박사는 "이는 DNA 구조를 설정하는 크로마틴이 우리가 생각했던 것보다 더 강력하다는 것을 시사한다"며, 크로마틴의 중요성을 강조했다. 크로마틴은 마치 오래된 컴퓨터와 같다. 최신 부품은 없더라도 기본적인 기능은 유지되는 것처럼, 크로마틴 역시 손상된 부분을 수리하거나 교체할 때까지 기능적 무결성을 유지할 수 있다는 것이다. 아무리 오래되고 낡은 컴퓨터라도 핵심 부품인 코어가 제대로 작동한다면 기본적인 기능은 수행할 수 있는 것처럼, 크로마틴 역시 DNA 구조의 핵심 역할을 수행하며 세포의 생명 유지를 가능하게 한다. 단백질 노화의 미스터리 연구진은 단백질이 노화 과정에서 변형되지만, 크로마틴 전체 구조는 유지되는 현상을 발견했다. 단백질은 수명 동안 늘어나고 왜곡되거나 녹슬기와 유사한 과정을 겪는다. 이러한 손상은 단백질에 자연적으로 발생하는 화학적 변화인 번역 후 변형(Post-Translational Modification, PTM)을 초래한다. PTM은 단백질이 만들어진 후에도 다양한 화학적 변화를 겪는 것을 의미하며, 단백질의 기능과 수명을 조절하는 데 중요한 역할을 한다. 연구팀은 이러한 PTM을 포함하는 인공적으로 노화된 크로마틴을 구축하여 실험했다. 그 결과, 노화 관련 PTM으로 인해 단백질에 극심한 국소적 변화가 일어났음에도 불구하고 크로마틴의 전반적인 구조와 무결성은 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 하지만, 크로마틴과 상호 작용하는 효소들이 노화된 크로마틴을 인식하지 못하고 기능을 상실하는 새로운 취약점 또한 발견됐다. 마치 견고한 성벽에도 예상치 못한 균열이 존재하는 것처럼, 크로마틴 역시 완벽한 존재는 아니었던 것이다. 게라 박사는 "하지만 우리가 확대해서 우리가 도입한 이 노화된 부위를 직접 표적으로 삼는 생화학적 과정을 조사했을 때, 우리는 엄청난 효과를 보았다"며, 효소 상호 작용의 중요성을 강조했다. 미래 노화 방지 치료의 실마리 이번 연구 결과는 미래 노화 방지 치료에 중요한 시사점을 던져준다. 크로마틴의 회복력과 취약점에 대한 이해는 맞춤형 노화 방지 치료의 개발로 이어질 수 있다. 게라 박사는 "이는 신체의 특정 부분의 기능적 무결성이 결함이 있는 부분을 수리하거나 교체할 때까지 유지될 수 있음을 의미할 수 있다"며, 개인 맞춤형 치료 시대의 가능성을 열었다. 마치 환자 개개인의 특성에 맞춰 맞춤형 약을 처방하는 것처럼, 크로마틴 연구는 개인의 노화 정도와 취약점을 파악하여 그에 맞는 맞춤형 치료법을 개발하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 단백질과 같은 노화된 생체 분자를 화학적으로 구성하고, 마모로 인해 크로마틴 및 기타 복잡한 세포 구성 요소의 기능이 돌이킬 수 없을 정도로 방해받는 '전환점'을 식별하기 위한 연구를 진행하고 있다. 이러한 연구는 미래 세대 약사들이 더욱 효과적인 노화 방지 치료법을 개발하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 게라 박사는 "이는 DNA 구조를 설정하는 크로마틴이 우리가 생각했던 것보다 더 강력하다는 것을 시사한다"고 말하며, 크로마틴 연구가 노화 방지 치료의 새로운 지평을 열어줄 것이라는 기대감을 표현했다. 킹스 칼리지 런던 연구진의 이번 연구는 노화 과정에 대한 우리의 이해를 넓히고, 노화 방지 치료의 새로운 가능성을 제시했다. 마치 노화라는 미로의 지도를 새롭게 그린 것과 같다. 크로마틴 연구는 앞으로 더욱 활발하게 진행될 것이며, 개인 맞춤형 노화 방지 치료 시대를 앞당기는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
- 포커스온
2025-02-13 15:12:00
[신소재 신기술(151)] 척수 전기 자극 치료, 척수근위축증 환자 신경 기능 회복시켜

유전성 신경근육 질환인 척수근위축증(SMA)으로 인한 신경 기능 점진적 상실의 근본원인을 표적화하는 새로운 비약물, 최소 침습 치료법이 개발됐다. 미국 피츠버그 의과대학 연구팀이 개발한 감각 척수 신경에 전기 자극을 가하는 이 치료법은 척수 내 기능적으로 감자고 있든 운동 뉴런 신경을 점진적으로 재활성화시켜 SMA 성인 환자의 다리 근력과 보행 능력을 향상시킬 수 있다고 메디컬익스프레스가 전했다. 이번 연구 결과는 학술지 '네이처 메디신(Nature Medicine)'에 발표됐다. SMA 환자 3명을 대상으로 한 파일럿 임상 실험의 초기 결과에 따르면 한 달간의 규칙적인 신경 자극 세션 후 모든 참가자의 운동 뉴런 기능이 개선됐고, 피로가 감소했으며, 근력과 보행 능력이 향상된 것으로 나타났다. 중증의 심각도와 관계 없이 모든 참가자에게서 개선이 관찰됐다. 이 연구는 신경 기술을 사용해 신경 회로의 퇴화를 역전시키고 인간 신경퇴행성 질환에서 세포 기능을 회복시킬 수 있음을 보여주는 최초의 사례다. 피츠버그 대학 신경외과 부교수이자 공동 교신저자인 마르코 카포그로소(Marco Capogrosso) 박사는 "신경퇴행에 대응하려면 두 가지가 필요하다. 뉴런의 파괴를 막고 생존한 뉴런의 기능을 회복하는 것이다. 이번 연구에서 우리는 신경 세포 기능 장애의 근본 원인을 치료하는 접근법을 제시했으며, 기존 신경 보호 치료법을 신경 세포 기능 장애를 역전시키는 새로운 접근법으로 보완했다"고 말했다. SMA는 뇌와 척수에서 근육으로 신호를 전달하여 움직임을 조절하는 신경 세포인 운동 뉴런의 점진적으로 파괴와 기능 저하로 나타나는 유전적 신경퇴행성 질환이다. 이로인해 근육이 쇠퇴하게 되는 데 특히 다리, 엉덩이, 어깨, 때로는 호흡과 삼키기에 관련된 근육이 쇠퇴한다. 치료법은 아직 없다. 시간이 지남에 따라 운동 뉴런의 손실은 점진적인 근력 약화를 유발하며 걷기, 계단 오르기, 의자에서 일어서기 어려움 등 다양한 운동 장애를 초래한다. SMA에 대한 치료법은 없지만, 지난 10년 동안 여러 가지 유망한 신경 보호 치료법이 개발됐다. 여기에는 유전자 대체 요법과 약물이 포함되며, 둘 다 뉴런 세포 사멸을 예방하고 질병 진행을 늦추지만 역전시키지 않는 운동 뉴런 지원 단백질의 생성을 자극한다. 연구에 따르면 SMA의 운동 장애는 광범위한 운동 뉴런 파괴 이전에 나타나며, 척수 신경 회로의 기저 기능 장애가 질병 발병 및 증상 발달에 기여할 수 있음을 시사한다. 공동 저자인 컬럼비아 대학교의 조지 멘티스(George Mentis) 박사의 SMA 동물 모델에 대한 이전 연구에 따르면, 생존한 운동 뉴런은 피부와 근육에서 중추 신경계로 정보를 되돌려 보내는 섬유인 감각 신경으로부터 더 적은 자극 입력을 받는다. 따라서 신경 피드백의 이러한 결손을 보상하는 것은 신경계와 근육 간의 소통을 개선하고 근육 운동을 돕고 근육 소모와 싸울 수 있다. 피츠버그 연구진은 표적화된 경막외 전기 자극 치료법을 사용하여 운동 뉴런에 대한 감각 입력을 증폭시키고 퇴화된 신경 회로를 활성화함으로써 손실된 신경 세포 기능을 회복할 수 있다는 가설을 세웠다. 이러한 세포 변화는 결과적으로 운동 능력의 기능적 개선으로 이어질 수 있다. 피츠버그 연구는 SMA(3형 또는 4형 SMA)의 경미한 형태를 가진 성인 3명을 등록한 파일럿 임상 실험의 일환으로 수행됐다. 29일간의 연구 기간 동안 참가자들은 촉수 양쪽에 있는 허리 부위에 삽입된 두 개의 척수 자극(SCS) 전극을 이식 받았으며, 자극은 전적으로 감각 신경근으로 향하게 했다. 테스트 세션은 각각 4시간 동안 진행됐으며, 자극 장치가 제거될 때까지 총 19세션 동안 주 5회 실시됐다. 연구진은 자극이 의도한 대로 작동하고 척수 운동 뉴런을 활성화하는 지 확인한 후 근력 및 피로도, 보행 변화, 운동 범위 및 보행 거리, 운동 뉴런 기능 등을 측정하기 위한 다양한 검사를 수행했다. 공동 교신 저자인 엘비라 피론디니(Elvira Pirondini) 박사는 "SMA는 진행성 질환이기 때문에 환자들은 시간이 지남에 따라 상태가 좋아질 것이라고 기대하지 않는다. 그러나 우리 연구에서는 그렇지 않았다. 4주간의 치료 기간 동안 연구 참가자들은 여러 임상 실험 결과에서 개선을 보였으며 일상 생활 활동이 향상됐다. 예를 들어, 연구가 끝날 무렵 한 환자는 피로를 느끼지 않고 집에서 실험실까지 걸어갈 수 있었다고 보고했다"고 말했다. 모든 참가자는 '6분 걷기 검사' 점수(근육 지구력과 피로도를 측정하는 척도)가 최소 20m 이상 증가했는데, 이는 SCS의 도움 없이 유사한 운동 요법 3개월 동안 평균 1.4m 개선된 것과 SMA 특이적 신경 보호 약물 요법 15개월 후 중간값 20m 증가한 것과 비교된다. 이러한 기능적 이득은 전기적 충격을 생성하여 근육으로 전달하는 운동 뉴런의 능력을 향상시키는 등 개선된 신경 기능에 반영다. 공동 교신 저자인 로버트 프리드랜더(Robert Friedlander) 박사는 "이번 연구 결과는 적절한 세포 표적이 향후 연구 과정에서 확인되는 한, 이 신경 자극 접근법이 SMA 외에 ALS나 헌팅턴병과 같은 다른 신경퇴행성 질환을 치료하는 데 광범위하게 적용될 수 있음을 시사한다"고 말했다. 연구진은 "우리는 SMA 환자와 계속 협력하여 척수 전기 자극의 장기적인 효능과 안전성을 테스트하기 위한 또 다른 임상 시험을 시작하기를 희망한다"고 밝혔다. ◇참고 도서: 척수근위축증 환자의 경막외 척수 자극에 대한 최초의 인간 연구, 네이처 메디신 (2025). DOI: 10.1038/s41591-024-03484-8.
- 생활경제
2025-02-10 12:58:00
[퓨처 Eyes(67)] 우주 농업, 달에서 희망을 싹틔우다

인류의 우주 진출이 가속화되면서, 우주에서의 식량 생산은 중요한 과제로 떠올랐다. 나사(NASA)는 달과 화성으로 향하는 미래의 우주 임무에서 우주인들이 신선한 식물을 포함한 영양가 있는 농산물을 섭취할 수 있는 방법을 검토하고 있다. 밀봉된 식품 포장은 시간이 지남에 따라 맛이 변하고 비타민이 분해되어 건강에 문제가 될 수 있다. 비타민C가 부족하면 우주인들은 괴혈병에 걸릴 수 있고, 비타민 결핍은 다른 여러 건강 문제를 일으길 수 있다고 나사는 설명했다. 또한 우주에 지구의 식물을 가져가는 것은 우주 개척자들에게 심리적 웰빙에 좋으며, 우주인의 장기 임무에서 건강을 유지하는 데 중요하다고 나사는 덧붙였다. 현재 지구 저궤도를 돌고 있는 국제 우주 정거장에는 우주인들이 다양한 동결 건조 식품이나 미리 포장된 식품을 정기적으로 공급받아 식단을 충족하고 있다. 나사는 무중력 상태에서 상추와 토마토, 무와 같은 식물을 재배하는 방법을 실험하고 있다. 이를 통해 우주 비행이 식물 유전학, 물 사용과 식품의 풍미 등에 어떤 영향을 미치는지를 연구하고 있는 것이다. 더 나아가 햇빛이나 지구 중력이 없는 심우주의 폐쇄된 환경에서 어떻게 식물을 생산할 수 있을 것인가?에 초점을 맞추고 있다. 그러면, 달과 화성 중 어디가 농작물 재배에 더 적합할까? 최근 연구 결과는 우리의 예상을 뒤엎고 달의 손을 들어주었다고 스페이스닷컴이 최근 보도했다. 달 vs 화성, 작물 성장의 승자는? 북애리조나대학교의 연구 조교 로라 리는 "흥미로운 점은 달에서 작물이 화성에서보다 더 잘 자랐다는 점입니다. 우리는 반대일 것이라고 예상했죠."라고 밝혔다. 2024년 미국 지구물리학연합(AGU) 가을 학술대회에서 발표된 이 연구는 달과 화성의 토양 조건이 작물 성장에 미치는 영향을 비교 분석한 최초의 실험 중 하나다. 연구 결과는 달 토양의 구조적 특징이 작물 생장에 더 유리함을 보여준다. 화성 토양은 질소가 풍부하지만, 점토처럼 밀도가 높아 뿌리 호흡에 필수적인 산소 공급을 제한한다. 반면, 달의 표면을 덮고 있는 흙과 암석 부스러기인 레골리스(regolith)는 상대적으로 느슨한 구조로 뿌리 성장에 더 적합한 환경을 제공한다. 마치 지구의 밭을 갈아 토양에 공기를 공급해주는 것과 같은 효과를 기대할 수 있다. 폐수 비료, 우주 농업의 해결사? 척박한 우주 환경에서 비료는 작물 재배의 필수 요소다. 하지만 지구에서 비료를 운송하는 것은 막대한 비용이 소요된다. 이에 대한 대안으로, 연구진은 우주인의 폐수에서 추출한 미생물을 열처리하여 만든 비료인 밀오르가나이트(Milorganite)를 사용했다. 폐기물을 재활용하여 비료를 생산한다는 점에서 지속 가능한 우주 농업 시스템 구축에 필요한 아이디어지만, 아직까지는 해결해야 할 과제가 남아있다. 화성에서 밀오르가나이트를 사용한 옥수수 재배 실험 결과는 그다지 성공적이지 못했다. 지구에서 흔히 사용하는 질소 비료를 사용했을 때보다 옥수수 생존율이 현저히 낮았다. 이는 인간 폐수를 활용한 비료 생산 기술을 더욱 발전시켜야 할 필요성을 보여준다. 효율적인 폐기물 처리 시스템과 작물 생장에 최적화된 비료 생산 기술 개발, 그리고 옥수수 외에도 다양한 작물의 생장 특성을 연구하여 우주 환경에 적합한 작물을 선별하는 것은 우주 농업의 핵심 과제다. 다양한 작물, 우주 농업의 미래를 밝히다 연구진은 옥수수 외에도 브로콜리, 호박, 콩, 알팔파 등 다양한 작물을 대상으로 실험을 진행 중이다. 특히, 알팔파는 달과 화성 토양 모두에서 높은 생존율을 보이며 미래 우주 농업의 핵심 작물로 떠올랐다. 알팔파는 질소 고정 능력이 뛰어나 토양을 비옥하게 만드는 효과가 있다. 또한, 단백질 함량이 높아 영양학적으로도 우수하며, 가축 사료로도 활용 가능하다. 영화 '마션(The Martian)'에서 화성에 홀로 남겨진 식물학자이자 기계공학자인 주인공 마크 와트니(맷 데이먼 분)가 화성에서 생존하기 위해 감자를 재배했던 장면처럼, 감자는 향후 연구에서 다룰 중요한 작물 중 하나다. 감자는 탄수화물 함량이 높고 재배가 용이하여 우주 식량 자원으로서 큰 잠재력을 지니고 있다. 달, 자급자족 시대 앞당길까? 2019년 발표된 연구에 따르면, 화성이 자급자족 가능해지기까지는 약 100년이 소요될 것으로 예상된다. 반면, 나사의 연구에 따르면 달은 몇십 년 안에 자급자족이 가능할 수도 있다. 지구와의 거리가 짧아 물자 수송이 용이하다는 점이 달의 큰 장점이다. 하지만, 달에는 대기가 없어 소행성 충돌이나 태양 복사에 대한 대비책 마련이 필요하다. 화성은 방사선, 극저온, 독성 물질인 과염소산염 등 극복해야 할 환경적 난관이 많다. 특히, 토양의 유기물 부족은 작물 재배에 큰 어려움을 야기한다. 우주 농업, 지구 농업의 미래를 밝히다 우주 농업 연구는 단순히 우주 탐사를 위한 기술 개발을 넘어 지구 농업의 혁신에도 기여할 수 있다. 극한 환경에서 작물을 재배하는 기술은 기후 변화와 토지 황폐화 등으로 어려움을 겪는 지구 농업에 새로운 해결책을 제시할 수 있다. 예를 들어, 우주 농업 기술은 사막화 지역이나 척박한 토양에서의 작물 재배에 응용될 수 있다. 이번 연구는 인류의 우주 진출과 지속 가능한 미래를 위한 중요한 발걸음이다. 달과 화성의 토양 특성을 정확히 이해하고, 이에 맞는 작물 재배 기술을 개발하는 것은 우주 농업 성공의 핵심 열쇠다. 앞으로 더욱 활발한 연구를 통해 우주에서 인류가 자립할 수 있는 기반을 마련해야 한다. 특히, 우주 환경의 극심한 온도 변화, 방사선, 낮은 중력 등에 대응하기 위한 인공 환경 제어 기술 개발과 인력 부족 문제를 해결하고 효율성을 높이기 위한 자동화된 농작물 재배 시스템 구축도 중요한 과제다. 끊임없는 연구 개발과 투자를 통해 우주 농업의 꿈을 현실로 만들어 나가야 한다.
- 포커스온
2025-01-16 13:23:00
[기후의 역습(109)] 개인이 할 수 있는 2025년 기후변화 대응 전략 7가지

기후 변화를 늦추는 것은 인류의 최우선 과제지만, 개인의 소소한 기후 행동이 더해지면 기후 변화의 원인이 되는 배출을 줄이는 데 큰 도움이 될 수 있다. 2024년 1년 동안 역대 처음으로 섭씨 1.5도의 임계치가 깨지면서 세계적으로 배출을 줄여야 할 시급성이 부각됐다. 기후 변화를 억제하는 데 필요한 대부분의 작업은 재생 에너지 확대에서 석유, 가스, 석탄 생산 중단에 이르기까지 개인의 권한을 넘어선다. 그러나 개인의 행동도 기후 변화를 늦추는 데 기여할 수 있다. 하지만 어디서부터 시작해야 할지 알기 어려울 때가 많다. 어떤 단계가 실제로 의미 있는 변화를 가져올 수 있을까. BBC가 2025년 더 지속 가능한 삶을 위해 취할 수 있는 가장 영향력 있는 몇 가지 행동을 모아 전했다. 식물성 식품을 더 많이 먹는 것부터 비행기 타는 횟수를 줄이는 것, 중고 의류를 더 많이 사는 것 등 일곱 가지가 제시됐다. 식물성 식단으로 탄소 배출 절감 2033년까지 청록색 지구에는 소가 약 20억 마리, 돼지 10억 마리, 가금류 320억 마리, 양 약 30억 마리 등 동물이 약 380억 마리 살고 있을 것이다. 이들은 살아가면서 강력한 온실가스인 메탄과 아산화질소를 방출한다. 이 온실가스 분자들은 이산화탄소보다 각각 28배와 265배 더 강한 지구 온난화 효과를 일으킨다. 이들을 유지하는 데 필요한 막대한 양의 땅과 물은 말할 것도 없을 것이다. 과학계는 지구 온난화에서 구하기 위해 사람이 행동을 바꿀 수 있는 가장 좋은 방법 중 하나가 '고기를 덜 먹는 것'이라는 데 동의하고 있다. 영국의 한 연구에 따르면, 채식주의자의 식단에서의 탄소 배출은 가장 강한 육식주의자 식단의 25%에 불과하다. 채식주의자와 비건 모두 잡식주의자보다 물 사용량이 현저히 낮고 생물 다양성에 미치는 피해도 적다. 2022년 BBC 어스는 이를 시험하기로 결정하고 일주일 동안 식단에서의 탄소 배출량을 추적했다. 추적 결과 채식주의 식단이 항상 그런 것은 아니었지만 실제로 탄소 배출량이 낮았다. 탄소 배출량은 매일 발생하는 음식 쓰레기와 사용하는 조리 방법도 적지 않은 영향을 미쳤다. 비행기 대신 기차 이용 미국에서 교통수단은 가장 큰 이산화탄소 배출원이다. 총 탄소 배출량의 거의 3분의 1을 차지하며 전 세계 배출량의 16%를 차지한다. 인프라 변화는 교통으로 인한 배출량을 줄이는 데 중요한 역할을 하지만, 개인의 행동 역시 이 부문의 배출을 줄이는 데 기여할 수 있다. 비행기 탑승을 줄이는 것은 지속 가능한 삶을 사는 가장 좋은 방법 중 하나다. 두 명 이상이 함께 기차, 버스 또는 자동차를 이용하면 km 또는 마일당 탄소 배출량이 항상 낮다. 그리고 비행기 탑승을 줄이면 집에서 더 가까운 곳으로 여행할 수 있어 탄소 배출을 훨신 줄일 수 있다. BBC 작가 마틸다 웰린은 런던과 스웨덴 간 비행기 여행을 장거리 자전거 여행으로 대체한 결과에 대해 “비행기보다 비용이 많이 들고 시간이 훨씬 더 오래 걸렸지만, 잊을 수 없는 여행을 경험했고 인간의 속도로 세상을 보는 것을 즐겼다”고 밝혔다. 그녀는 자동차와 기차 여행도 자전거로 대체할 준비가 되었다고 덧붙였다. 화석연료 자동차를 사용하는 경우 제조에 필요한 에너지와 소재가 적은 소형차를 선택하면 배출을 줄일 수 있으며, 전기 자동차는 기후에 전반적으로 순이익이 된다. 어떤 자동차를 사용하든 운전을 줄이는 것만으로도 큰 영향을 미칠 수 있다. 특히 도보나 자전거로 이동할 수 있는 짧은 거리의 경우 건강에도 도움이 된다. 가능하다면 자동차를 완전히 없애는 것도 좋은 방법이다. 의류 구매 줄이기 패션은 지구 온난화에 큰 영향을 미친다. 항공과 운송을 합친 것보다 많은 탄소를 배출한다. 전 세계 배출량의 8~10%를 차지한다. 환경 비영리 단체인 엘렌 맥아더 재단에 따르면, 매초 쓰레기 트럭 한 대에 해당하는 옷이 소각되거나 매립지에 묻힌다. 옷장을 더 지속 가능하게 만들려면 어떻게 해야 할까. 가장 좋은 방법은 새 옷을 덜 사는 것이다. 특히 지속 불가능한 소재로 만든 패스트 패션 아이템은 기피하는 것이 좋다. 옷을 사는 대신, 빌리거나 기존 옷장을 업사이클하거나, 온라인 플랫폼을 통해 중고품으로 바꿀 수 있다. 중고 또는 업사이클 의류는 미국 평균 옷장의 9%에 불과하지만, 미국 패션 부문의 다른 어떤 채널보다 빠르게 성장하고 있으며, 향후 10년 내에 거의 900억 달러 시장이 될 것으로 예상된다. 지속가능한 단백질 사료 사용 반려동물과 사는 것이 그다지 환경 친화적인 것은 아니다. 반려묘의 경우 일생 동안 3톤 이상의 탄소를 발생한다. 휘발유 자동차를 1만 2070km 운전하는 것과 동일하다. 동물의 탄소 누적 발생을 줄이는 방법이 있다. 한 가지 옵션은 사료를 보다 지속 가능한 단백질로 전환하는 것이다. 사료 재료로 생선을 사용하면 배출량은 양고기와 소고기 재료의 4분의 1에 불과하다. 또 다른 대체 단백질은 곤충이다. 곤충은 음식물 쓰레기를 분해하는 동물이다. 개 배변을 담는 봉투도 재활용 재료로 전환한다. 난방의 열원 대체 화석연료가 여전히 전 세계 난방 에너지 수요의 60%를 충당하고 있다. 이 부문의 배출은 재생 에너지의 사용 증가에도 불구하고 여전히 늘고 있다. 열원을 대체하는 것이 매우 중요한 과제다. 브뤼셀에서는 지하의 하수 시스템을 활용해 도시의 건물을 난방했다. 캐나다 밴쿠버에서 진행된 유사한 프로젝트는 폴스크릭 교외의 주택을 덥히는 데 도움이 된다. 데이터 센터와 인체 자체도 화석연료 기반 난방을 줄이는 데 활용할 수 있는 다른 잠재적인 에너지원이다. 이들은 대단위 프로젝트이지만 개인을 위한 저탄소 옵션도 등장하고 있다. 열펌프는 현재 태양광 에너지와 함께 집을 난방하는 가장 탄소 효율적인 방법 중 하나다. 분석에 따르면, 열펌프 설치 비용은 국제적으로 낮아지고 있다. 여전히 초기 설치 비용이 많이 들지만, 30개국에서 열펌프에 대한 재정적 인센티브를 제공하고 있다. 국제에너지기구(IEA)는 2030년까지 열펌프가 전 세계 탄소 배출량을 최소 5억 톤, 즉 현재 유럽의 모든 자동차의 연간 탄소 배출량과 동일한 수준으로 줄일 수 있다고 추정한다. 가스 보일러에 의존하는 가정은 수리를 통해 난방 효율성을 개선하고 에너지 비용을 줄일 수 있다. 단열재, 통풍 차단 장치, 두꺼운 커튼 등이 그것이다. 친환경적 연금 투자 돈을 저축하고, 투자하고, 지출하는 방식을 올바로 선택하면 기후에 놀라울 정도로 큰 변화를 가져올 수 있다. 은행은 화석연료의 주요 자금 조달자이다. 은행의 이런 정책에 불만이 있다면 신용 조합이나 건축 조합으로 돈을 옮기는 것을 고려할 수 있다. 이들은 투자 방식 때문에 화석연료에 자금을 지원할 가능성이 낮다. 연금은 지출을 더 녹색으로 만들 수 있는 가장 직접적인 방법 중 하나다. 연금 기금은 총자산이 56조 달러 이상으로, 자본 시장의 세계 최대 투자자다. 그러나 대부분의 사람들은 연금이 어떻게 투자되는지조차 모른다. 첫 번째 단계는 연금 제공자에게 지속 가능성을 위해 어디에 투자하고 있는지를 묻는 것이다. 일회용 플라스틱 사용 줄이기 남극 해빙, 가장 깊은 해구의 동물 내부, 우리의 음식과 식수에서 미세 플라스틱이 발견됐다. 생활에의 침투는 점점 더 심화되고 있다. 플라스틱 생산량은 2050년까지 최소 두 배로 늘어날 것으로 예상된다. 미국의 플라스틱 폐기물은 1960년 이후 지속적으로 증가했다. 현재 속도로 플라스틱 소비를 계속한다면 2050년까지 석유 생산량의 20%를 차지할 수 있다. 플라스틱의 99% 이상은 화석연료에서 얻은 화학 물질로 만들어진다. 플라스틱을 완전히 없애는 것은 어렵지만 소비를 줄이기 위한 조치는 취할 수 있다. 이는 건강에도 도움이 된다. 야채 등 상품 포장지를 플라스틱에서 재활용 봉지로 바꾸는 것이 대표적인 사례다. 플라스틱 식기는 재활용하기 어렵다. 운반 케이스에 들어 있는 휴대용 식기 키트를 가지고 다니면 지속 가능하다. 빨대도 종이로 대체되고 있지만 종이 빨대가 반드시 환경에 더 좋은 것은 아니다. 재사용 가능한 빨대가 더 바람직한 솔루션이다.
- ESGC
2025-01-06 07:57:00
하버드대 "뼈 노화, 장내 미생물과 무관"⋯기존 학설 뒤집는 연구 결과

골다공증과 같은 뼈의 노화 증상이 장내 미생물 군집과 무관하게 발생한다는 사실이 발견됐다. 이는 기존의 학설을 뒤집는 연구 결과라고 과학 전문 매체 사이테크데일리가 전했다. 이로 인해 미래의 골다공증 치료법은 미생물 솔루션에서 벗어날 수 있을 것이라는 전망이다. 하버드 의과대학의 연구에 따르면 생물 쥐의 노화에 따른 뼈 악화는 미생물과 관계없이 일관적으로 나타났으며, 이는 다른 유전적이나 호르몬 또는 환경적 요인이 뼈 건강을 관리하는 데 더 중요할 수 있음을 시사하고 있다. 뼈 건강과 미생물 뼈 노화가 장내 미생물과 무관하게 발생한다는 연구 결과는 기존의 학설을 뒤집는 놀라운 발견이라는 평가다. 연구진은 무균 쥐와 체내에 미생물이 있는 쥐의 뼈 건강 상태를 비교 분석한 결과, 장내 박테리아가 뼈의 노화에 거의 영향을 미치지 않는다는 사실을 발견했다. 이 획기적인 발견은 골다공증 치료의 새로운 방향의 길을 열 수 있다. 골다공증 치료의 현재 과제 골다공증은 특히 노인들에게 중요한 전 세계적인 건강 문제다. 약물 치료가 가능하지만 부작용이나 높은 비용, 접근성 문제가 있어 많은 환자가 사용을 중단하고 있다. 지금까지는 장내 미생물은 뼈 대사에서 중요한 역할을 할 수 있다는 사실이 주목을 받았다. 그러나 세월이 진행됨에 따라 나타나는 노화는 미생물의 안정성과 건강에 미치는 영향을 복잡하게 만들어 뼈 노화와 약화를 유발하는 다른 요인은 없는가를 탐구할 필요성을 제기했다. 이를 해결하기 위해 연구진은 노화와 관련된 뼈 악화에 기여하는 비미생물 요인을 발견하는 데 초점을 맞추었다. 본 리서치(Bone Research)에 최근 게재된 하버드 의대의 연구는 이 문제를 본격적으로 다룬 결과 보고서다. 연구진은 첨단 유전자 염기서열 분석 및 대사체 도구를 사용해 무균 및 미생물 군집이 체내에 있는 두 가지 조건에서 CB6F1 쥐의 뼈 건강을 조사해 노화 중 미생물 군집이 뼈 손실에 미치는 영향을 평가했다. 미생물 및 뼈 건강에 대한 주요 결과 이 연구에서 무균 쥐의 뼈 손실이 미생물 군집이 있는 쥐의 뼈 손실과 유사하다는 사실을 밝혀냈으며, 장내 미생물이 노화 관련 뼈 악화에 상당한 영향을 미친다는 종래의 믿음을 뒤집었다. 21개월 동안 관찰한 결과, 두 그룹 모두 해면골 부피와 피질 두께에서 비슷한 감소를 보였던 것. 이는 뼈 손실이 장내 미생물군과 무관하게 발생한다는 것을 가리킨다. 아미노산 및 단백질 생합성 증가와 같은 미생물 구성 및 기능의 노화 관련 변화가 관찰되었지만, 이러한 변화는 뼈 건강에 영향을 미치지 않았다. 젊거나 나이가 든 노령 기증자의 미생물군을 무균 마우스로 이식한 경우에도, 기증자의 연령이나 미생물군 이식 기간에 관계없이 눈에 띄는 영향이 없었다. 이 결과는 골다공증의 가능한 원인으로서 다른 경로로 주의를 돌린다. 향후 골다공증 치료에 대한 의미 연구진은 "이 연구는 노화 관련 뼈 손실에서 장내 미생물군의 역할에 대한 오랜 믿음을 뒤집는다. 다른 메커니즘으로 초점을 전환함으로써 효과적인 골다공증 치료를 위한 새로운 경로를 추적해야 할 것"이라고 말했다. 연구진은 미생물군이 일반적인 신체 건강에 미치는 영향은 크다고 강조하면서도 뼈의 노화에서는 역할이 제한적이라고 지적했다. 이러한 결과는 골다공증이 유전적, 호르몬 또는 환경적 요인이 더 크고 중요할 수 있음을 시사한다. 향후 연구에서는 이 결과를 활용해 혁신적인 골다공증 치료법을 개발하고 궁극적으로 노령층의 치료를 개선할 수 있을 것으로 기대된다.
- IT/바이오
2025-01-03 11:10:00
[퓨처 Eyes(63)] 손가락 끝 재생, 비밀은 바로 '기계적 부하'?

인류는 오랫동안 상상 속에서 잃어버린 팔다리를 재생하는 능력을 꿈꿔왔다. 신화 속 영웅이나 SF 영화의 주인공처럼 말이다. 이러한 꿈이 현실에서 이루어질 가능성이 점점 커지고 있다. 텍사스 A&M 대학교의 켄 무네오카 박사 연구팀은 최근 '저널 오브 본 앤 미네랄 리서치(Journal of Bone and Mineral Research)'와 '디벨롭멘탈 바이올로지(Developmental Biology)' 저널에 발표한 논문에서 신체 재생의 핵심 메커니즘을 밝혀냈다. 놀랍게도 그 핵심은 신경이 아닌 '기계적 부하', 즉 신체에 가해지는 물리적 힘이었다. 기계적 부하란 뼈에 가해지는 물리적인 힘으로, 압력, 장력, 전단력 등 다양한 형태로 작용한다. 걷거나 뛰는 등의 일상적인 활동은 물론, 운동이나 재활 치료를 통해서도 뼈에 기계적 부하가 가해진다. 기존의 재생 의학 연구는 주로 신경이나 성장 인자에 초점을 맞추었지만, 이번 연구는 기계적 부하의 중요성을 강조하며 새로운 치료법 개발에 대한 가능성을 제시한다. 무네오카 박사는 "부하가 없으면 아무 일도 일어나지 않지만, 부하가 다시 가해지면 짧은 지연 후 재생이 시작된다"고 설명했다. 이는 신경이 재생에 필수적인 요소가 아님을 명확히 보여준다. 포유류 재생의 미스터리⋯손가락 끝에 숨겨진 재생 능력 포유류의 뼈 재생은 복잡하고 제한적인 과정이다. 골절이 발생하면 골막에서 가골이 형성되어 손상 부위를 연결하지만, 큰 골절이나 복잡한 손상은 완전히 치유되지 않는 경우가 많다. 골 견인 신생술과 같은 수술적 기술은 뼈의 성장을 촉진하지만, 완전한 재생과는 거리가 멀다. 그러나 예외적인 사례가 있다. 바로 손가락 끝 재생이다. 인간과 쥐는 손가락 끝이 절단되면 놀라운 재생 능력을 보여준다. 절단된 뼈는 물론, 주변 조직까지 원래 상태로 복구되는 것이다. 이 독특한 현상은 오랫동안 과학자들의 호기심을 자극해 왔다. 무네오카 박사 연구팀은 손가락 끝 재생 과정을 면밀히 분석했다. 절단 후 초기에는 염증 반응과 함께 파골세포가 활성화되어 절단된 뼈의 추가적인 손실이 일어난다. 이후 배아형성체(blastema)라는 미분화 세포 덩어리가 형성되고, 여기서 다양한 세포들이 증식하며 새로운 뼈를 만들어낸다. 기계적 부하가 뼈 재생에 미치는 영향 흥미로운 점은 이 과정에서 기계적 부하가 결정적인 역할을 한다는 것이다. 물리적 힘이 부족하면 뼈 형성이 저하되는 현상이 관찰되었다. 무네오카 박사팀은 기계적 부하의 역할을 명확히 규명하기 위해 '후지 부하 모델'을 사용했다. '저널 오브 본 앤 미네랄 리서치'에 게재된 연구에서, 실험 동물의 뒷다리를 특수 장치를 이용하여 들어올려 무중력 상태와 유사한 환경을 조성하여 기계적 부하를 제거한 것이다. 그 결과, 재생 과정이 완전히 멈추는 것을 확인했다. 반대로, 기계적 부하를 다시 가하자 재생이 다시 시작됐다. 텍사스 A&M 대학교의 수의생리학 및 약리학과 책임자인 래리 수바 박사도 이 연구 결과를 높이 평가하며, "기존의 재생 연구에서 기계적 부하를 고려하지 않았다는 점에서 큰 전환점이 될 것"이라고 말했다. 그는 "기계적 부하는 성장 인자만큼이나 중요하다. 이는 앞으로 과학자들이 문제를 해결하는 방식에 근본적인 변화를 가져올 것"이라고 덧붙였다. 신경보다 중요한 기계적 부하 이 실험은 기존 과학계의 통념을 뒤엎는 결과였다. 지금까지 신경이 재생에 필수적인 요소로 여겨졌지만, '디벨롭멘탈 바이올로지'에 발표된 후속 연구에서 무네오카 박사팀은 기계적 부하가 더 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 심지어 신경이 제거된 손가락 끝도 기계적 부하가 가해지면 재생이 가능했다. 무네오카 박사는 "신경은 재생의 필수 요소가 아니라, 여러 요소 중 하나일 뿐"이라고 강조했다. 재생 의학의 새로운 지평⋯분자 칵테일, 희망을 불어넣다 무네오카 박사팀의 발견은 인간 사지 재생이라는 오랜 꿈을 현실로 만들 가능성을 제시한다. 연구팀은 기계적 부하를 모방하는 '분자 칵테일' 개발을 통해 물리적 힘 없이도 재생을 유도할 수 있을 것으로 전망한다. 이 분자 칵테일은 세포 성장과 분화를 조절하는 다양한 성장 인자와 신호 물질로 구성될 것으로 예상된다. 예를 들어, 뼈 형성을 촉진하는 BMP(뼈 형성 단백질), 혈관 생성을 촉진하는 VEGF(혈관 내피 성장 인자) 등이 포함될 수 있다. 물론 인간의 완전한 사지 재생까지는 아직 넘어야 할 산이 많다. 현재까지는 동물 실험 단계이며, 인간에게 적용하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다. 하지만 무네오카 박사팀의 연구는 중요한 돌파구를 마련했으며, 재생 의학 연구에 새로운 방향을 제시했다. 과학자들의 끊임없는 도전과 혁신이 계속된다면, 언젠가 인류는 사지 재생의 꿈을 이루고 질병과 사고로 고통받는 사람들에게 새로운 희망을 선사할 수 있을 것이다.
- 포커스온
2024-12-19 10:08:00
[윌로우, 양자 혁명의 시작(3)] 윌로우, 양자 컴퓨팅의 미래를 펼치다

구글의 양자 컴퓨팅 칩 '윌로우(Willow)'는 단순한 기술 발전을 넘어, 인류가 풀지 못한 문제들을 해결할 열쇠로 주목받고 있다. 에너지, 의료, 암호화 등 다양한 분야에서 그 가능성은 무한하며, 상상조차 할 수 없던 변화를 가져올 준비를 하고 있다. 이번 회에는 윌로우가 제시하는 기술적 가능성과 이를 활용해 만들어갈 미래의 모습을 구체적으로 탐구한다. [편집자 주] 양자 컴퓨팅의 본질: 슈퍼컴퓨터를 넘어선 도구 윌로우는 기존 컴퓨터가 수천년이 걸려도 풀기 어려운 문제를 단 몇 분 만에 해결할 수 있는 능력을 입증했다. 랜덤 회로 샘플링(RCS) 벤치마크를 통해 윌로우는 슈퍼컴퓨터조차 10해년(10의 25제곱 년) 걸리는 연산을 단 5분 만에 처리하며 양자 컴퓨팅의 우위를 확실히 보여주었다. 이처럼 양자 컴퓨팅은 기존 컴퓨터와는 완전히 다른 방식으로 작동한다. 큐비트(양자 컴퓨터의 기본 단위)의 중첩(superposition)과 얽힘(entanglement)을 활용해 더 많은 정보를 동시에 처리할 수 있기 때문에, 기존 방식으로는 불가능했던 계산이 가능해진다. 에너지 혁명: 지속 가능한 미래의 도구 윌로우는 에너지 효율화와 신재생에너지 최적화에서도 중요한 역할을 할 가능성이 크다. 예를 들어, 전기차 배터리 설계에서 윌로우는 분자 수준의 화학 반응을 시뮬레이션하여 더 효율적이고 오래 지속되는 배터리 재료를 개발하는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 풍력 터빈의 최적 배치, 태양광 패널의 효율성 개선 등 재생에너지 활용도를 높이는 데도 기여할 수 있다. 이는 탄소배출 감소와 지속 가능한 에너지 전환을 가속화하는 데 결정적인 역할을 할 것이다. 의료 혁명: 신약 개발의 속도와 효율성을 높이다 의료 분야에서 윌로우는 분자 상호작용 시뮬레이션을 통해 기존 신약 개발 과정을 혁신적으로 단축할 가능성을 열었다. 예를 들어, 항암제나 희귀 질환 치료제 개발을 위한 분자 구조 분석은 기존 기술로는 수년이 걸리는 작업이었지만, 윌로우는 이를 몇 주 또는 며칠로 단축할 수 있다. 또한 단백질 접힘 현상을 시뮬레이션하여 새로운 치료제를 설계하거나 약물과 수용체의 결합 방식을 정밀하게 분석할 수 있어, 난치병 치료제 개발에서도 중요한 도구로 자리잡을 수 있다. AI와 양자의 융합: 초지능으로 나아가는 길 양자 컴퓨팅은 인공지능(AI)과의 융합을 통해 새로운 혁신을 이끌 것이다. 기존 컴퓨터로는 처리하기 어려운 대규모 데이터 분석과 고속 학습 모델 훈련을 지원하며, AI가 더욱 효율적이고 정교하게 작동할 수 있도록 돕는다. 예를 들어, 자율주행차의 실시간 데이터 분석, 금융 시장의 예측 모델링, 의료 영상 분석 등 다양한 AI 응용 분야에서 윌로우의 능력이 발휘될 수 있다. 환경 보호: 복잡한 생태계 모델링과 기후 변화 대응 윌로우는 기후 변화와 환경 문제 해결에도 강력한 도구가 될 것이다. 산림 복원 프로젝트에서 탄소 흡수량을 최적화하거나 복잡한 생태계 상호작용을 시뮬레이션하여 환경 보전 정책의 효율성을 높일 수 있다. 또한 더 정교한 기후 모델링을 통해 재난 예측의 정확성을 높이고, 지속 가능한 도시 계획을 세우는 데 기여할 것이다. 무한한 가능성을 향한 윌로우의 도전 윌로우는 단순한 양자 컴퓨팅 칩 이상의 의미를 지닌다. 구글 퀀텀 AI는 오픈소스 플랫폼과 협업을 통해 학계와 산업계의 연구자들이 윌로우를 활용할 수 있도록 지원하며, 양자 컴퓨팅 생태계를 확장하고 있다. 이러한 협력을 통해 윌로우는 에너지, 의료, 환경 등 다양한 분야에서 인류가 직면한 난제를 극복하는 데 기여할 것이다. 다음 회에서는 윌로우가 암호화 기술과 보안 패러다임에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 중점적으로 다룬다. [윌로우, 양자 혁명의 시작(4)]에서 이어진다.
- IT/바이오
2024-12-16 10:02:00
[먹을까? 말까?(82)] 콩 단백질, 심부전 진행 억제에 효과⋯장내 미생물 조절 기전 규명

콩 단백질이 심장 건강에 도움을 주는 것으로 나타났다. 일본 나고야대학교 의과대학원 연구팀은 콩 단백질의 일종인 베타-콘글리시닌(β-conglycinin, β-CG)이 심부전 진행을 억제하는 데 효과적이라는 연구 결과를 발표했다고 사이테크데일리가 보도했다. 심부전은 심장의 기능 저하로 신체에 혈액을 제대로 공급하지 못해서 생기는 질환을 말한다. 서울대학교 병원 측에 따르면 심부전의 가장 흔한 증상은 숨이 차는 것(호흡곤란)이고, 심장에서 혈액을 제대로 짜내지 못하므로 피로감, 운동 능력 저하가 나타나며 부종(발목이나 종아리) 등의 증세가 나타난다. 본 연구는 쥐 실험을 통해 β-CG 섭취가 장내 미생물 환경을 변화시켜 심장 기능을 개선하는 효과를 확인했으며, 이는 식이요법을 통한 심부전 예방 가능성을 시사한다는 점에서 주목받고 있다. 연구팀은 심부전 유발 쥐에게 β-CG를 풍부하게 함유한 식단을 제공하고 심장 기능 변화를 관찰했다. 그 결과, β-CG 섭취는 심장 기능 개선, 심근 비대 감소, 심장 조직 손상 감소 등 심부전 진행과 관련된 주요 증상을 완화하는 것으로 나타났다. 장내 미생물 환경 변화로 심장 기능 개선 이러한 효과는 β-CG 섭취에 따른 장내 미생물 변화와 밀접한 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. β-CG는 장내 유익균인 부티리시모나스(Butyricimonas), 마빈브라이언티아(Marvinbryantia), 아나에로트룬쿠스(Anaerotruncus)의 증식을 촉진하고, 이들 유익균이 생성하는 짧은사슬지방산(SCFAs)인 아세트산, 부티르산, 프로피온산의 농도를 증가시키는 것으로 확인됐다. SCFAs는 장 건강 유지에 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 항염증 작용을 통해 심장을 고혈압으로 인한 손상으로부터 보호하는 효과를 가지는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 항생제를 사용하여 쥐의 장내 SCFAs 생성 미생물을 감소시켰을 때 β-CG의 심장 보호 효과가 사라지는 것을 확인했다. 또한, SCFAs 중 하나인 프로피온산 나트륨을 쥐에게 투여한 결과 β-CG 섭취와 유사한 심장 보호 효과를 나타냈다. 이는 β-CG의 심장 보호 작용에 장내 미생물과 SCFAs가 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다. 연구를 주도한 노조미 후루카와 박사는 "이번 연구는 콩 단백질의 기능성 성분이 심혈관 질환 예방에 효과적일 수 있음을 보여준 중요한 결과"라며 "β-CG 섭취는 장내 미생물 변화를 통해 주요 SCFAs 생성을 증가시켜 심부전 진행을 억제하는 효과를 나타냈다"고 설명했다. 콩 알레르기 환자, 효과 제한적 하지만 후루카와 박사는 "콩과 그 성분은 알레르기가 있는 사람들에게는 효과적이지 않을 수 있다"며 "향후 β-CG의 구조와 SCFAs 증가의 분자 메커니즘을 더욱 자세히 연구하여 새로운 치료 및 예방법 개발에 활용할 계획"이라고 밝혔다. 이번 연구는 심부전 치료에 있어 식이요법과 장 건강의 중요성을 강조하며, 식습관과 심장 건강 사이의 연관성에 대한 새로운 시각을 제시했다. 전 세계적으로 주요 사망 원인 중 하나인 심부전 치료에 있어 β-CG 또는 그 유도체가 천연 치료제로 개발될 가능성을 제시한 본 연구 결과는 심장 건강 유지에 중요한 영향을 미칠 것으로 기대된다. 본 연구 결과는 국제 학술지 '임상 영양학(Clinical Nutrition)'에 게재됐다.(DOI: 10.1016/j.clnu.2024.09.045)
- 생활경제
2024-12-09 15:43:00
[신소재 신기술(138)] 세포가 쓴 일기, 이젠 읽을 수 있다!

과학자들이 세포가 스스로 역사를 기록할 수있도록 돕는 혁신적인 기술인 'DNA 타자기'를 개발했다고 뉴욕타임스가 지난 25일(현지시간) 보도했다. 이 기술은 세포가 자신의 DNA에 정보를 기록하는 방식으로, 세포 분열과 환경 변화 등 다양한 생물학적 사건을 추적할 수 있는 방법을 제시한다. 스위스 바젤 대학교의 알렉스 시어 박사는 "이 기술은 발달생물학자들이 오랫동안 꿈꿔온 도구"라며, "세포 분열뿐만 아니라 환경 변화나 단백질 생성 등 중요한 생물학적 이벤트까지 기록할 수 있다"고 밝혔다. DNA 타자기란? DNA 타자기는 세포가 자신의 DNA에 일종의 '기록'을 남길 수 있도록 고안된 기술이다. 이는 DNA 편집 기술인 CRISPER(크리스퍼)를 기반으로 개발됐다. CRISPER은 DNA의 특정 부위를 절단하거나 삽입할 수 있는 유전자 가위 기술로, 이를 활용해 세포가 다양한 생물학적 정보를 스스로 추가하며 자신의 '역사'를 저장할 수 있도록 만든 것이다. 다시 말해 이 기술은 세포 내부의 DNA를 메모장처럼 사용한다고 보면 된다. 세포는 자신의 생애 동안 경험한 일을 이 메모장에 적어두고, 후손 세포에도 이를 전달한다. 마치 세포가 스스로 일기를 쓰는 것과 비슷한다. 현재 연구팀은 실험 단계로, 쥐의 세포에 DNA 타자 기술을 적용 중인 것으로 알려졌다. 이 기술이 성공하면, 모든 세포가 수정란 단계에서부터 분열과 경험의 기록을 보유하는 '기록 쥐'가 탄생할 전망이다. 연구를 주도한 미국 워싱턴대학교의 제이 쉔듀어 박사는 이를 "생물학을 시간의 관점에서 이해하는 새로운 패러다임"이라고 설명하며, "이 기록으로 질병의 초기 징후를 발견하거나 환경적 요인을 분석할 수 있다"고 기대했다. [미니해설] 세포를 스스로의 역사가로 만드는 기술 'DNA 타자기' 수정란이 두 개로, 네 개로 분열하며 형성된 인체의 36조 개 세포는 각각의 독특한 궤적을 지닌다. 하지만 과학자들은 그 과정을 전체적으로 추적하는 데 어려움을 겪어왔다. 스냅샷처럼 특정 시점의 세포만을 관찰하는 것이 한계였기 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 'DNA 타자기'다. 이 기술은 세포가 DNA에 유전적 흔적을 남겨 스스로의 역사를 기록하도록 설계됐다. 쉔듀어 박사는 이를 "완전히 새로운 생물학 측정 방식"이라며 "세포 분열뿐만 아니라 특정 단백질 생성이나 바이러스 감염 같은 사건도 기록할 수 있다"고 설명했다. 기술 개발의 배경 DNA 타자기는 DNA 편집 기술인 CRISPER에서 출발했다. CRISPER은 세포 유전체의 특정 지점을 찾아 DNA를 잘라내거나 삽입할 수 있는 기술이다. 쉔듀어 박사는 이를 활용해 제브라피쉬 세포를 변형, 유전체의 여러 지점을 편집할 수 있게 했다. 이 과정에서 세포는 무작위로 특정 부위를 수정하며 이를 후대 세포로 전달했다. 연구팀이 DNA를 분석한 결과, 비슷한 바코드를 지닌 세포들은 동일한 계보임을 나타냈다. 예를 들어 물고기의 혈액세포는 단 5개의 전구체 세포에서 유래한 것으로 밝혀졌다. 시어 박사는 "이 기술을 통해 심장을 만드는 방법처럼 발달의 규칙성을 밝혀낼 수 있기를 바란다"고 말했다. 응용 가능성과 미래 이 기술은 실험실 밖에서도 응용 가능성을 보이고 있다. 미래에는 '감시자 세포'를 인체에 주입해 질병의 초기 징후는 추적하거나 환경 독소의 영향을 분석할 수 있을 것으로 기대된다. 시어 박사는 "지금 몸 상태가 이상하다면 3개월 전에 감염이 있었는지, 7개월 전에 중독이 있었는지를 알 수 있다"고 말했다. 현재 캘리포니아 공과대학교 연구팀은 세포가 유전적 정보를 빛으로 표시하도록 설계해 세포를 파괴하지 않고도 기록을 확인할 수 있는 방법을 개발 중이다. 또한 쉔듀어 박사 연구팀은 세포가 DNA 흔적을 추가적으로 남길 수 있는 'DNA 타자기'를 이용해 쥐의 모든 세포가 분열과 경험의 기록을 보유한 '기록 쥐'를 개발하고 있다. 이 기술이 상용화되면 인체 발달 과정의 규칙성뿐만 아니라 암이나 퇴행성 질환 같은 병리학적 변화를 초기에 발견할 수 있을 것으로 기대된다. "저는 이 기술에 모든 것을 걸었다." 쉔두어 박사의 이 한마디는 DNA 타자기 기술이 생물학의 새로운 지평을 열 것이라는 확신을 담고 있다.
- IT/바이오
2024-11-27 16:48:00
[먹을까? 말까?(79)] 감자 vs 고구마, 건강에 더 좋은 것은?

감자와 고구마 중 어떤 것이 우리 몸에 더 좋을까. 감자와 고구마는 땅속에서 자라는 뿌리 채소라는 공통점을 지니지만 서로 다른 식물군에 속하며 서로 다른 독특한 맛과 풍미를 자랑한다. 둘 다 탄수화물이 풍부하고 병충해에 강해 구황 작물(흉년 등으로 기근이 심할 때 주식물 대신 먹을 수 있는 농작물)로 여겨졌으며, 현재에도 건강 식품으로 사랑받고 있다. 감자는 가지과에 속하며 페루, 칠레 등 안데스 산맥 원산으로 온대 지방에서 주로 재배한다. 주로 흰색과 연한 주황색(자주감자)의 과육이 있다. 반면 고구마는 메꽃과에 속한다. 남아메리카가 원산지로 알려졌으며 과육이 주로 연한 주황색과 선명한 주황색을 띄며, 달콤한 맛이 특징이다. 감자와 고구마 모두 복합 탄수화물의 공급원이며 섬유질, 항산화제, 비타민, 무기질을 제공하지만 고구마는 비타민 A 함량이 더 높다. 감자의 영양학적 이점 감자와 각종 비타민과 무기;질이 풍부하다. 껍질이 황갈색인 러셋 감자(약 114g)에는 일일 권장량의 11%에 해당하는 비타민 C가 들어 있다. 비타민 C는 면역 기능, 콜라겐 생성, 철분 흡수를 돕는 항산화제다. 감자는 일일 권장량의 25%에 달하는 비타민 B6를 함유하고 있다. 비타민 B6는 적혈구 생성, 음식의 에너지 전환, 기분과 수면을 조절하는 신경전달물질 생성에 필수적이다. 또한 소화를 돕고 포만감을 높이는 섬유질과 혈압 조절, 신경 및 근육 기능을 지원하는 칼륨을 함유하고 있다. 감자는 저항성 전분이라는 탄수화물을 함유하고 있다. 파스타나 흰 쌀밥의 단순 탄수화물과 달리 저항성 전분은 소장에서 분해되지 않고 대장으로 이동하여 유익한 박테리아에 의해 발효되어 단쇄 지방산(SCFA)을 생성한다. 단쇄 지방산은 체중 관리, 혈당 조절, 장 건강 개선 등의 잠재적 건강 효능과 관련이 있다. 구운 감자는 삶은 감자보다 저항성 전분이 더 많고, 차가워진 구운 감자는 뜨거운 감자나 재가열한 감자보다 저항성 전분이 더 많아. 또한 감자를 껍질 째 섭취하는 것이 섬유질 함량과 영양학적 이점을 극대화하는 가장 좋은 방법이다. 고구마의 영양학적 이점 고구마는 섬유질, 비타민, 무기질, 항산화제가 풍부한 식품이다. 특히 고구마 껍질의 섬유질은 프리바이오틱스 효과를 지니고 있어 유익한 박테리아의 성장을 촉진하고 장 건강을 증진하는 것으로 알려져 있다. 과육이 주황색인 고구마는 항산화제이자 프로비타민 A인 베타카로틴이 풍부하게 함유되어 있다. 베타카로틴은 장에서 비타민 A로 전환된다. 중간 크기의 고구마(114g) 하나는 일일 권장량의 122%에 달하는 비타민 A를 제공하며, 이는 세포 성장 및 발달, 면역 체계 기능, 생식, 눈 건강에 중요한 역할을 한다. 고구마에는 염증 감소, 콜레스테롤 수치 개선, 혈당 조절과 관련된 항산화제인 폴리페놀이 풍부하다. 특히 자색 고구마에 함유된 안토시아닌은 염증을 줄이고 신진대사를 돕는 효과가 있다. 고구마는 비타민 A 외에도 비타민 C, 비타민 B6, 저항성 전분의 좋은 공급원이다. 저항성 전분은 장 건강, 혈당 관리, 포만감 증진에 도움을 줄 수 있다. 감자와 고구마의 영양 성분 비교 흔히 고구마가 감자보다 건강에 더 좋다고 여겨지지만, 두 가지 모두 균형 잡힌 식단에 건강하게 추가될 수 있다. 감자와 고구마는 칼로리, 단백질, 지방, 탄수화물 함량이 유사하다. 비타민 B6와 칼륨 함량 또한 비슷한 수준이다. 가장 큰 영양학적 차이점은 고구마가 감자보다 비타민 A 함량이 훨씬 높다는 것이다. 또한 고구마는 섬유질, 비타민 C, 망간, 구리, 판토텐산 함량이 감자보다 약간 더 높다. 고구마는 흰 감자보다 혈당 지수(GI)가 약간 낮은데, 이는 고구마의 높은 섬유질 함량 때문일 가능성이 높다. 삶은 흰 감자의 평균 GI는 71인 반면, 삶은 고구마는 63으로 약간 낮다. 혈당 지수는 식품이 혈당을 얼마나 빨리 높이는지 측정하는 지표이며, 점수가 낮을수록 혈당이 더 느리고 점진적으로 상승함을 의미한다. 감자와 고구마 모두 항산화 화합물을 함유하고 있다. 감자는 페놀산(주로 클로로겐산)이 풍부한 반면, 고구마는 강력한 항산화 작용을 하는 카로티노이드인 베타카로틴이 풍부하다. 어떤 것이 건강에 더 좋을까? 감자와 고구마는 모두 건강에 좋은 식품이며 복합 탄수화물, 섬유질, 비타민, 무기질, 항산화제를 제공한다. 고구마는 시력과 면역 기능에 중요한 비타민 A 함량이 높다는 점에서 감자보다 약간의 우위를 점하고 있다. 균형 잡힌 식단의 일환으로 감자와 고구마를 모두 섭취하면 건강에 필요한 영양소를 얻는 데 도움이 된다. 단백질, 채소, 건강한 지방과 함께 다양한 식단을 구성하는 것이 건강 유지에 좋다.
- 생활경제
2024-11-22 16:43:00
CJ제일제당, 신사업 진출 위해 '글로벌 1위' 그린바이오 매각

CJ제일제당이 그린바이오 분야 세계 1위인 바이오사업부 매각에 나섰다. 예상 몸값은 5조~6조원대에 달할 전망이다. 18일 투자은행(IB) 업계에 따르면 CJ제일제당은 바이오사업부를 매각하기 위해 복수 글로벌 사모투자펀드(PEF)와 물밑 접촉을 추진하고 있다. 매각 주관 업무는 글로벌 IB인 모건스탠리가 맡고 있으며 이르면 다음달 중 본입찰을 진행할 것으로 전망된다. CJ제일제당이 매각을 추진하는 바이오 부문은 미생물을 원료로 식품 조미 소재와 사료용 아미노산 등을 생산하는 그린바이오 사업이 주력이다. 라이신, 트립토판 등 사료용 아미노산 부문 시장 점유율이 세계 1위에 올라 있다. 관련 업계에서는 CJ제일제당이 신사업에 투자하기 위한 실탄을 마련하는 차원에서 바이오사업부 매각을 검토하는 것으로 보고 있다. 인수·합병(M&A) 업계 관계자는 "CJ그룹은 바이오 부문을 매각해 확보하게 될 거액의 자금을 활용해 식품 본업의 경쟁력을 확대하거나 다른 업종의 기업을 인수해 신사업에 뛰어들 가능성도 있다"고 말했다. CJ제일제당의 바이오 부문은 '캐시카우'로 꾸준히 수익을 창출해왔다. 지난해 상각전영업이익(EBITDA)은 5259억원에 달한다. 올 들어 3분기까지 EBITDA는 4875억원으로 집계됐다. 일반적으로 식품 기업의 기업가치가 EBITDA의 7~8배 수준인 점을 감안하면, CJ제일제당 바이오사업부 기업가치는 5조~6조원대로 평가된다. CJ제일제당의 사업은 크게 설탕·밀가루·식용유 등을 생산하는 식품과 바이오, 물류 부문으로 구성돼 있다. 지난해 바이오 부문 매출은 4조1343억원으로 CJ제일제당 전체 매출에서 약 23%를 차지했으며 라이신, 트립토판 등 사료용 아미노산 품목 등을 생산하는 기업 간 거래(B2B) 사업이 주력이다. 매출 90% 이상이 해외에서 창출되는 글로벌 기업이다. 라이신은 면역 증강 역할을 하는 물질로 알려져 있으며 양돈 사료에 첨가해 사료 영양분의 균형을 맞춰주는 기능을 한다. 트립토판은 체내에서 단백질의 구성 요소인 아미노산 균형을 유지하고 항체 생성을 증진해 면역력을 높여준다. CJ제일제당의 바이오 사업은 '햇반' '비비고' 등 식품 사업에 비해 대중적 인지도가 낮지만 설탕과 함께 회사를 글로벌 식음료 기업으로 키운 부문이다. 일본 감미료사인 아지노모토에서 기술 이전을 받아 1963년 '미풍'으로 출시했던 MSG(글루탐산나트륨) 사업이 시초다. 1988년 인도네시아에 첫 현지 법인을 설립하며 사료용 아미노산 라이신 시장에 진출한 것이 도약의 계기가 됐다. 그린바이오 사업은 현재 미국, 중국, 인도네시아, 말레이시아, 브라질 등 해외 주요 국가에 11개 대형 생산설비를 갖추고 있다. 글로벌 1위 사료용 아미노산 브랜드인 라이신과 트립토판, 발린을 포함해 8종의 대표 브랜드를 보유하고 있다. CJ제일제당 그린바이오 사업은 코로나19 사태를 전후로 실적이 가파르게 개선됐다. 경쟁사가 물류난으로 배송에 어려움을 겪는 사이에 CJ제일제당이 글로벌 네트워크를 활용해 세계 시장에서 점유율을 빠르게 확대했기 때문이다. 2020년 2조9817억원 수준이던 바이오 사업 매출은 2021년 3조7312억원, 2022년 4조8540억원으로 가파르게 상승했다. 다만 지난해부터 다소 상황이 바뀌었다. 글로벌 경기 침체로 인해 축산 수요가 줄면서 그린바이오 수요도 감소하고 있기 때문이다. 그린바이오 사업은 현재 글로벌 1위지만 업황에 따라 부침이 크다. 이 때문에 시장에선 이재현 CJ그룹 회장이 바이오사업부를 매각해 마련할 실탄으로 신사업을 모색할 것으로 내다보고 있다. 실제로 CJ그룹은 2018년 CJ헬로비전을 LG그룹, 제약사업(CJ헬스케어)을 한국콜마에 각각 매각했다. 매각대금으로 CJ제일제당은 미국 냉동 식품 2위 업체인 슈완스컴퍼니를 인수했고 슈완스컴퍼니 실적이 개선된 바 있다. 그 결과 2018년 3649억원 수준이었던 CJ제일제당의 미국 식품 매출은 4조356억원으로 급증했다. 시장에서는 CJ제일제당이 그린바이오 사업 매각대금으로 '제2의 슈완스' 등 초대형 M&A에 나설 것으로 전망하고 있다.
- 산업
2024-11-19 06:27:00
[먹을까? 말까?(77)] 피스타치오, 노년기 시력 개선에 효과

견과류 피스타치오를 매일 섭취하면 노년기 시력이 개선 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 매사추세츠주의 터프츠대학교 연구진은 식단에 견과류 2온스(약 57g)를 추가하면 루테인 수치가 높아져서 눈 건강이 상당히 개선될 수 있다고 밝혔다고 데일리 메일이 온라인 판에 게재했다. 연구팀은 40~70세 성인 36명을 대상으로 절반으로 나누어서 12주간 피스타치오 섭취 효과를 분석한 결과, 매일 피스타치오 섭취 그룹에서 눈 건강에 중요한 황반 색소 밀도가 유의미하게 증가한 것을 확인했다. 연구팀은 피스타치오에 풍부한 루테인, 제아잔틴, 비타민 E 등의 항산화제가 망막을 유해한 청색광으로부터 보호하고 세포 손상을 예방하여 시력 개선 효과를 가져온 것으로 분석했다. 황반 색소는 눈의 황반에 존재하는 색소로, 자외선으로부터 눈을 보호하고 시력 유지에 중요한 역할을 한다. 피스타치오는 이 외에도 심혈관 건강에 도움이 되는 불포화지방산, 소화기 건강과 포만감 유지에 도움을 주는 식이섬유, 근육 형성 및 유지에 필요한 단백질, 면역 체계 강화와 뇌 기능에 중요한 비타민 B6, 혈압 조절에 도움이 되는 칼륨 등 다양한 영양소를 함유하고 있다. 연구팀은 "피스타치오는 눈 건강뿐만 아니라 전반적인 건강 증진에도 도움이 될 수 있는 영양 간식"이라며, "하루 한 줌 정도 섭취하는 것이 적당하다"고 권고했다. 다만, 견과류 알레르기가 있는 사람은 섭취를 피해야 하며, 과다 섭취 시 체중 증가 가능성이 있으므로 적정량을 섭취하는 것이 중요하다.
- 생활경제
2024-11-11 15:25:00
[신소재 신기술(128)] 나노셀룰로오스, 석유 관련 제품 대체 가능성

나노 셀룰로오스가 석유 관련 제품을 대체할 수 있는 가능성을 제시한 새로운 연구가 발표됐다. 이탈리아 밀라노대학 연구팀이 셀룰로오스 나노섬유(CNF)의 기계적 특성과 내수성을 활용, 석유 관련 제품을 대체할 수 있는 소수성(물 분자와 쉽게 결합하지 못하는 성질)의 종이를 만드는 방법이 제안돼 관심을 모으고 있다고 PHYS가 전했다. 이를 포장 및 생물 의학 기기에 적합한 지속 가능한 고성능 소재를 생산할 수 있다는 연구 결과다. 이 방법론은 초분자적 접근법, 즉 셀룰로오스 나노섬유를 화학적으로 변형시키지 않는 단백질의 짧은 사슬(펩타이드 서열)을 결합하는 것이다. 지속 가능한 소수성 종이는 가까운 미래에 석유 관련 제품을 대체할 수 있다는 기대다. 소재화학 저널(Journal of Materials Chemistry)에 실린 이 연구는 '기계적 강도와 차단 성능을 개선하기 위한 나노셀룰로스-짧은 펩타이드 자가 조립'이라는 제목으로 실렸다. 연구는 밀라노 공과대학의 화학 및 재료 공학과 연구진이 알토 대학, 핀란드의 VTT-기술 연구 센터, CNR의 사이텍(SCITEC) 연구소와 협력해 수행했다. 셀룰로오스 나노섬유는 재생 및 생분해가 가능한 원료인 셀룰로오스에서 추출한 천연 섬유로, 강도와 다양성이 우수한 것으로 잘 알려져 있다. 이 연구에서 밀라노 공과대학의 수퍼바이오나노랩 연구원들은 화학적으로 변형하지 않고도 셀룰로오스 나노섬유의 특성을 크게 향상시킬 수 있는 방법을 보여주었다. 여기에 펩타이드라는 작은 단백질을 첨가했다. 연구진인 엘리사 마렐리는 방법론을 설명하면서 "제안된 초분자적 접근 방식에는 작은 펩타이드 서열을 추가하는 것이 포함되었는데, 이는 나노섬유와 결합해 기계적 성능과 방수성을 개선한다"라고 밝혔다. 마렐리는 이어 "연구 결과에 따르면 최소량의 0.1% 미만의 펩타이드만으로도 생산된 하이브리드 재료의 기계적 특성을 크게 높여 응력에 대한 저항성을 높일 수 있었다"고 부연했다. 연구진은 이런 결과를 토대로 펩타이드 서열에 불소 원자를 첨가할 경우의 영향을 평가했다. 이를 통해 구조화된 소수성 필름을 만들 수 있었으며, 결과적으로 생체 적합성 및 지속 가능한 특성을 유지하면서도 더 큰 내수성을 제공할 수 있었다. 연구진의 피에란젤로 메트랑골로는 "이러한 발전은 성능 면에서 석유로 만든 재료와 경쟁할 수 있는 생체 재료를 만드는 새로운 기회를 열어 준다. 이는 환경에 대한 영향을 줄이면서 석유 제품과 동일한 품질과 효율성을 달성한다. 이러한 하이브리드 소재는 습기에 대한 저항성이 중요한 지속 가능한 포장에 매우 적합하며, 생체 적합성으로 인해 생체 의료 기기에도 사용할 수 있다"라고 강조했다.
- IT/바이오
2024-11-08 14:45:00
[먹을까? 말까?(72)] 저탄수화물 식단, 제2형 당뇨병 환자의 약 중단 가능성 제시

저탄수화물 식단이 제2형 당뇨병 환자의 베타 세포 기능 개선에 효과적이며, 약물 중단 가능성까지 보여준다는 연구 결과가 나왔다. 미국 임상내분비학회지(Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism)에 발표된 새로운 연구에 따르면, 저탄수화물 식단을 섭취한 제2형 당뇨병 성인 환자들은 베타 세포 기능이 향상되어 혈당 관리를 개선하고 약물 복용을 중단할 수 있는 가능성을 보였다고 메디컬 익스프레스가 전했다. '저탄수화물 식단'은 말 그대로 탄수화물 섭취를 제한하는 식단이다. 일반적으로 하루 탄수화물 섭취량을 100g 이하, 혹은 총 섭취 열량의 45% 이하로 제한하는 경우를 말한다. 베타 세포 기능 회복, 혈당 조절 개선 효과 베타 세포는 췌장에서 인슐린을 생산하고 분비하는 내분비 세포로, 혈당 수치를 조절하는 호르몬이다. 제2형 당뇨병 환자는 탄수화물 과다 섭취 등의 이유로 베타 세포의 혈당 반응이 저하되어 있다. 이러한 베타 세포 기능 저하 또는 인슐린 저항성은 제2형 당뇨병의 발병 및 진행의 주요 원인이 된다. 미국에서는 3800만명 이상이 당뇨병을 앓고 있으며, 그중 90% 이상이 제2형 당뇨병에 해당한다. 미국에서는 제2형 당뇨병은 45세 이상에서 가장 많이 발병하지만 점점 더 많은 어린이, 청소년 및 청년층에서도 발병이 증가하고 있는 추세다. 연구 책임자인 앨라배마 대학교의 바바라 가워 박사는 "이번 연구는 저탄수화물 식단이 제2형 당뇨병 환자의 베타 세포를 회복시킬 수 있음을 보여준다"며 "이는 약물로는 달성할 수 없는 결과"라고 강조했다. 또한 "경증 제2형 당뇨병 환자의 경우 탄수화물 섭취를 줄이면 약물을 중단하고 단백질이 풍부한 식사를 즐길 수 있다"고 덧붙였다. 저탄수화물 식단, 베타 세포 반응 개선 효과 확인 연구팀은 제2형 당뇨병을 가진 백인 및 흑인 성인 57명을 대상으로 저탄수화물 식단과 고탄수화물 식단 그룹으로 나누어 12주 동안 연구를 진행했다. 모든 참가자에게는 연구 기간 동안 식사가 제공되었으며, 저탄수화물 식단 그룹은 탄수화물 9%, 지방 65%를, 고탄수화물 식단 그룹은 탄수화물 55%, 지방 20%를 섭취했다. 연구 결과, 저탄수화물 식단 그룹은 고탄수화물 식단 그룹에 비해 급성 및 최대 베타 세포 반응이 각각 2배, 22% 더 큰 것으로 나타났다. 특히 흑인 성인의 경우 저탄수화물 식단에서 급성 베타 세포 반응이 110% 더 크게 개선되었으며, 백인 성인은 베타 세포 반응이 최대 48% 개선됐다. 추가 연구 통해 저탄수화물 식단의 효과 검증 필요 가워 박사는 "저탄수화물 식단이 제2형 당뇨병 환자의 베타 세포 기능을 회복시키고 질병 완화로 이어질 수 있는지 확인하기 위해 추가 연구가 필요하다"고 밝혔다. 이번 연구는 저탄수화물 식단이 제2형 당뇨병 환자의 혈당 관리에 긍정적인 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 다만, 모든 환자에게 적용 가능한 것은 아니며, 식단 조절 전에 의료 전문가와 상담하는 것이 필요하다.
- 생활경제
2024-10-24 17:10:00

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