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2024-11-22 (금)

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[우주의 속삭임(75)] 태양계 밖 황소자리에서 처음으로 복합 탄소 발견

지구에서 430광년 떨어진 황소자리 분자 구름 내에 위치한 심우주에서 거대 복합 탄소가 발견됐다고 스페이스닷컴이 전했다. 이는 천체화학의 오랜 미스터리, 즉 '생명의 핵심 구성 요소인 탄소가 어디에서 왔는가'를 해결하는 데 도움이 될 수 있는 추가 단서를 제공할 것으로 기대된다. 피렌(pyrene)이라고 불리는 이 분자는 탄소의 4개의 융합된 평면 탄소 고리로 구성되어 있다. 따라서 다환 방향족 탄화수소(PAH)로 분류되며, 이는 가시 우주에서 가장 풍부한 복합 분자 중 하나다. PAH는 1960년대에 탄소질 콘드라이트로 알려진 운석에서 처음 발견되었는데, 이는 우리 태양계를 형성한 원시 성운의 잔해이다. 매사추세츠 공과대학(MIT) 화학과 브렛 맥과이어 교수는 "별과 행성 형성의 큰 의문 중 하나는 초기 분자 구름에서 추출한 화학 물질 중 얼마나 많은 부분이 유전되어 태양계의 기본 구성 요소를 형성하는가 하는 것이다"라고 말했다. PAH는 우주에서 발견되는 탄소의 약 20%를 차지하는 것으로 추정되며, 별의 형성에서 사멸까지의 별의 일생 여러 단계에서 존재한다. PAH는 자외선(UV) 방사선에 대한 안정성과 복원력으로 인해 심우주의 혹독한 환경에서도 생존할 수 있다. 연구진은 지구 근처에서 발견된 소행성 류구(Ryugu)로부터 수집한 샘플에서 피렌이 높은 수준으로 발견된 후, 황소자리 구름에서도 다른 PAH를 찾기 시작했고 이번에 복합 탄소 분자를 발견하게 된 것이다. 태양계의 발상지에서 이런 분자를 발견한 것은 천문학자들이 오랫동안 찾아왔던 직접적인 연결 고리를 제공한다. 맥과이어는 "이는 초기 분자 구름에서 나온 이 물질이 우리 태양계를 구성하는 얼음, 먼지 및 암석체로 들어간다는 매우 강력한 증거"라고 설명했다. 이 발견은 전파 천문학을 이용한 것으로, 전파 천문학은 별, 행성, 은하, 먼지 구름과 같은 천체를 전파의 파장으로 관찰하는 천문학의 주요 분야다. 천문학자들은 다양한 천체에서 발생하는 전파를 연구함으로써 특정 대상의 구성, 구조 및 운동을 파악한다. 우주에서 분자를 식별하는 데 사용되는 다른 장비와 비교해, 전파 망원경은 일반 분자 그룹이 아닌 개별 분자를 관찰할 수 있는 기능을 제공한다. 전파 망원경은 분자가 특정 주파수에서 방출하거나 흡수하는 전자기파의 고유한 ‘지문(특성)’을 감지하고 출력한다. 각 분자는 고유한 회전 및 진동 에너지 레벨을 갖는다. 특성 전파는 분자가 이러한 레벨 사이를 전환할 때 생성된다. 전파 망원경은 이를 탐지해 연구에 제공하는 것이다. 이번 탄소 분자에 대해 UBC 화학과의 일사 쿡 교수는 "이는 2021년 처음 발견한 이후 우주에서 확인된 일곱 번째 개별 PAH"라고 말했다. 그는 "PAH는 생명의 구성 요소와 유사한 화학 구조를 갖고 있다. 이 분자가 어떻게 형성되고 우주로 운반되는지에 대해 더 많이 알게 되면 우리 태양계와 그 안의 생명에 대해 더 많이 알게 될 것이다"라고 부연했다. 태양계의 기원지에서 피렌을 발견한 것 외에도, 연구팀에게 더욱 흥미로웠던 것은 구름의 온도가 단지 10켈빈(섭씨 영하 263도)으로 측정되었다는 사실이다. 지구에서 PAH는 화석연료의 연소와 같은 고온 과정을 통해 형성된다. 따라서 이 추운 환경에서 PAH를 발견한 것은 놀라운 일이었다. 쿡 교수는 "향후 연구는 PAH가 극도로 추운 곳에서 형성될 수 있는지, 아니면 우주의 다른 곳에서 오래된 별의 죽음을 통해 형성돼 이동할 수 있는지 여부를 탐구하는 것이 목표"라고 말했다.
- IT/바이오
2024-10-29
[기후의 역습(58)] 아이슬란드 '빙하의 무덤'에 세워진 15개 묘비, 그 의미는?

빙하의 대지 아이슬란드에서 지난달 유네스코(UNESCO)와 유엔기상기구(WMO) 주최로 빙하의 무덤을 상징하는 기념물을 세우는 행사가 열렸다. 이 자리에서는 텍사스 라이스 대학교는 멸종 및 멸종 위기에 처한 글로벌 빙하(Global Glacier Casualty) 15개 목록이 발표됐다. 행사에 대한 자세한 소식은 UN 홈페이지에 소개됐다. 학계에 따르면 지구 온난화로 인해 2000년 이후 전 세계적으로 수천 개의 빙하가 사라졌다. 2100년까지 빙하의 절반 이상이 사라질 것으로 예상된다. 사라진 빙하를 추모하고 남은 빙하를 존속시킬 방안을 모색하는 이번 행사에는 라이스 대학교, 아이슬란드 기상청, 지질 및 빙하학자, 정부 관계자 들이 참석했다. 유엔 총회가 2025년을 국제 빙하 보존의 해로 선포하고 매년 3월 21일을 세계 빙하의 날로 기념하기로 한 가운데 열린 행사로 주목됐다. 빙하의 무덤은 아이슬란드 얼음 조각가 오토 마그누손이 얼음으로 조각한 15개의 묘비로 구성됐다. 라이스 대학교의 시메네 하우 박사는 "이 묘비가 빙하처럼 녹아내리겠지만, 신속한 조치가 없다면 세계의 빙하가 같은 비통한 운명에 처해 있다는 것을 상기시켜 주는 계기가 되기를 바란다"고 말했다. 묘비는 레이캬비크에 인접한 셀티아르나르네스 반도의 바다 옆 들판에 세워졌으며, 팍사플로이 만 건너편 스나이펠스요쿨 빙하의 멋진 전망이 보인다. 스나이펠스요쿨 빙하는 쥘 베른의 고전 공상과학 소설 '지구 중심으로의 여행'에 등장하는 주인공들이 입장하고 탑승한 곳으로, 세계 문학을 공부하는 학생들에게 잘 알려져 있다. 스나이펠스요쿨 빙하는 19세기 말 이후 크기가 절반 이상 줄었으며, 더 심각한 상태에 처한 빙하도 많다. 사라진 빙하 중에는 스위스 피졸 빙하(2019년), 프랑스 사렌 빙하(2023년), 미국 앤더슨 빙하(2015년), 아르헨티나 마르티알 쉬르 빙하(2018년) 등이 있다. 아이슬란드는 이미 400개의 빙하 중 70개를 잃었다. 다음 사멸 후보인 호프스요쿨 이스트와 같은 일부 빙하는 실제로 매우 작다. 상대적으로 낮고 평평해 오래 지속되지 않을 것으로 예상된다. 아이슬란드의 모든 빙하가 사라지면 녹은 물이 지구 해수면을 1cm 상승시킬 것으로 추정된다. 이는 히말라야의 빙하와 거의 맞먹는다. 히말라야의 빙하는 약 4만 평방 킬로미터를 덮고 있다. 그러나 북극권 남쪽의 아이슬란드와 유럽에서 가장 큰 빙하인 바트나요쿨만 해도 7700평방 킬로미터에 달한다. 이 빙하는 워낙 커 아마도 3세기 정도 더 살아남을 것으로 예상된다. 반면 아이슬란드에서 두 번째로 큰 빙하인 랑요쿨은 훨씬 저지대에 위치해 있어 더 큰 위험에 처해 있다. 학자들은 이 빙하가 2100년까지 전체 질량의 10~20%만 남을 것으로 예측한다. 히말라야 빙하의 감소는 아이슬란드의 빙하보다 더 큰 관심을 끌고 있다. 힌두쿠시-히말라야 지역의 빙하로 이루어진 산은 인더스, 갠지스, 브라마푸트라, 양쯔강 등 그 지역에서 가장 중요한 강에 물을 공급하기 때문에 '아시아의 워터 타워'라고 불린다. 이 강들은 수억~수십억 명의 주민들의 생명줄이다. 그런데 강의 수량은 19세기 말 이후 이미 40%나 줄어들었다. 금세기 말까지 75%가 사라질 것으로 예측된다. 물론 빙하가 녹는다고 해서 20~30억 명이 목마름으로 죽는 것은 아니다. 예를 들어, 갠지스강은 강고트리라는 작은 빙하에서 발원했다. 비와 눈은 계속 내릴 것이고 지하수와 몬순이 강으로 흘러들 것이다. 그러나 빙하가 녹는 물이 홍수와 산사태의 위험을 증가시켰으며, 사망자 수가 늘고 있다. 또 하나 중요한 것은 문화다. 빙하는 모두 그 지역 주민과 지역의 삶에 쌓여 있다. 역사적으로 주민들과 함께 했다. 빙하의 사멸은 감각으로 느끼는 실제적인 손실이다. 아이슬란드에서도 빙하는 실제로 이곳의 정체성의 일부다. 아이슬란드 국기는 파란색 몸체에 흰색 테두리가 있는 빨간색 십자가로 구성돼 있다. 십자가는 물론 기독교를 의미하고, 빨간색은 화산의 불을 뜻하며, 파란색은 하늘과 바다, 흰색은 빙하와 눈을 상징한다. 빙하가 사라지더라도 흰색은 사라지지 않을 수 있다. 산의 색깔이 같기 때문이지만, 눈 덮인 산만큼 예쁘지는 않을 것이고 사진작가는 더 이상 찾지않을 것이다.
- 포커스온
2024-09-13
[기후의 역습(42)] 화산 폭발, 엄청난 탄소 방출로 온난화 촉발…생물 대량 멸종 초래도

자연은 종종 인류의 시급한 과제에 대한 해결책을 제시해 준다. 지구의 지질학적 역사도 마찬가지로 지구 온난화를 이해할 수 있는 정보와 장기적인 통찰력을 제공한다. 지구 역사를 통틀어 재앙을 몰고 온 대규모의 화산 폭발은 대기와 해양에 막대한 양의 탄소를 방출했다. 지구과학 소식을 전하는 어스닷컴은 화산의 엄청난 탄소 방출은 급격한 기후 온난화를 촉발해 육지와 해양 생태계의 대량 멸종으로 이어졌다고 전했다. 나아가 이러한 강력한 화산 활동 기간은 수백만 년 동안 지구의 ‘탄소 및 기후 조절 시스템’을 혼란에 빠뜨렸으며 지구 환경에 지속적인 영향을 미쳤을 가능성이 높다는 지적이다. 이는 취리히 연방 공과대학교(ETH 취리히)의 환경 과학자팀이 진행한 최근 연구 결과다. 연구팀은 지구 역사상 주요 기후 변화에 직면했던 식물이 어떻게 반응하고 진화했는지를 분석했다. 또 이러한 변화가 지구의 자연적 탄소-기후 조절 시스템에 어떤 영향을 미쳤는지도 조사했다. 연구 결과는 사이언스 저널 최신호에 실렸다. 연구팀은 고대 퇴적물에서 발견된 동위원소에 대해 화학적 분석을 수행하는 한편, 분석 데이터를 지구의 지질학적 기후 체계를 조절하는 식물의 역할을 통합해 설계한 모델과 비교했다. 팀은 이 모델을 사용해 화산 활동으로 인한 강력한 탄소 방출에 지구 시스템이 어떻게 반응하는지도 시뮬레이션했다. 팀이 초점을 맞춘 시기는 약 2억 5200만 년 전 페름기-트라이아스기 ‘시베리아 트랩(Siberian Traps)’ 대량 멸종을 포함해 지구 지질학적 역사상 세 가지 중요한 기후 변화였다. 시베리아 트랩은 러시아의 초거대 현무암질 용암지대로, 거대 화산의 분화로 인해 엄청난 양의 용암과 화산재를 지표면에 뿌렸고 이로 인해 생물체가 대량으로 사멸했다고 한다. ETH 취리히의 타라스 게리아 교수는 "시베리아 트랩 형성기 20만 년 동안 약 4만기가톤(Gt)의 탄소를 방출했고, 그 결과 지구 평균 기온이 섭씨 5~10도 상승하면서, 기록상 지구에서 가장 심각한 멸종 사건이 발생했다"고 설명했다. 생물이 온도 상승에 적응하지 못하면서 급속한 생태계 파괴로 이어졌던 것. 연구팀원인 ETH 취리히의 줄리안 로거 박사는 "시베리아 트랩과 같은 재앙적인 사건이 터지면 식물이 원상회복되는 데 수백만 년이 걸릴 수 있다. 장기간 지구의 탄소-기후 조절 시스템은 심각하게 약화되고 비효율화돼 장기적인 기후 온난화가 초래된다"고 설명했다. 재앙적인 화산 폭발의 심각성은 방출된 탄소가 얼마나 빨리 지구 내부로 다시 격리될 수 있는지에 따라 결정된다. 탄소의 격리는 규산염 광물 풍화나 유기 탄소 생성 등의 메커니즘을 통해 발생하며, 이 과정을 통해 탄소는 대기에서 효과적으로 제거된다. 연구에 따르면 화산 폭발 후 기후가 안정화되고 새로운 평형 상태에 도달하는 데 걸리는 시간은 식물이 온난화에 얼마나 빨리 적응할 수 있는지에 크게 좌우된다. 일부 식물 종은 더 시원한 지역으로 이동하는 방법을 택했지만 많은 경우 화산 폭발은 너무나 치명적이어서 식물 종은 지속적인 온도 상승에 적응할 시간이 충분하지 않았고 멸종의 길을 걸었다. 연구 결과는 현시대 인간이 유발한 기후 위기에 중대한 시사점을 보여준다. 연구에 따르면 식물의 교란은 화산 폭발과 같은 지질학적 변화와 마찬가지로 기후 온난화를 장기화하고 심화시킬 수 있다. 실제로 지구의 탄소 순환을 조절하는 식물의 능력이 떨어져 기후가 안정적인 평형을 이루는데 수백만 년이 걸린 사례도 있다. 연구팀은 지구가 글로벌 기후 위기에 처해 있다고 경고하면서 "이전의 어떤 화산 활동보다 더 빠른 속도로 온실가스를 방출하고 있다. 연구 결과는 갑작스러운 기후 변화에서 원상으로 회복하는데 기여하는 식물의 역할을 보여준다. 그런데 전 세계적으로 산림 벌채가 중단되지 않아 자연 생태계가 기후를 조절하는 능력을 잃고 있다"고 경고했다.
- 포커스온
2024-08-14
[기후의 역습(16)] 바다 기후 위기의 심화…산호 백화 등 해양 생태계 붕괴 초비상

혹독한 더위가 지구촌을 달구고 있다. 더위로 인한 온열 환자와 사망자가 속출하고 있다. 기후 변화로 인한 기상 이변이라는 것이 기후 학자들의 공통된 견해다. 기후 변화가 전 세계적인 관심사로 부상하고 있는 가운데, 해양에서의 기후 위기 우려도 고조되고 있다. 해양은 지구 표면적의 70% 이상을 차지하고 있다. 기후 변화로 해양이 받는 영향과 함께, 그 영향이 인류에게 부여하는 의미에 대한 검증은 그 어느 때보다 활발하게 이루어지고 있다. 환경 관련 NPO(비영리기구) 오세아나(Oceana)의 수석 과학자 캐서린 매튜 박사는 프브스와의 인터뷰에서 "해양은 화석연료를 태움으로써 전 세계에서 발생하는 여분의 열의 90% 이상을 흡수하고 있는데, 지구 온난화로 인해 해양이 흡수하는 열이 지속적으로 증가하고 있는 것이 심각한 문제"라고 지적했다. 이로 인해 해양의 수온이 급등하고 있다는 것이다. 해양의 수온이 전체적으로 상승함에 따라 많은 해양생물이 생존의 위협을 받게 됐다. 섬세하게 균형을 이루고 있는 해수면 아래의 심해 생태계마저 붕괴될 수 있다는 것이 매튜 박사의 우려다. 일례로 산호는 몸속에 품고 있는 작은 조류가 없으면 생존에 필요한 양분을 확보할 수 없다. 그런데 수온이 너무 높아지면 산호는 공생하고 있는 조류를 내뿜는다. 이는 산호의 백화현상으로 불리는 과정이다. 수온이 떨어지지 않는 상태가 계속되면, 조류와 공생하지 못하는 산호는 백화돼 사멸한다. 현재 해양은 대기 중으로 배출된 탄소를 과도하게 흡수하고 있으며, 이는 많은 해역에서 해수의 산성화 진행으로 이어지고 있다. 산성화는 탄산칼슘으로 된 껍질을 가진 해양 생물에게 직접적인 영향을 준다. 이들 생물은 산성화가 진행된 바다에서는 껍질을 형성하기가 어려워지기 때문이다. 매튜 박사는 해양에 대한 적절하고 신속한 개입과 함께, 어업 활동의 유예 등 생태계를 회복하기 위한 조치가 절실하다고 주장했다. 오세아나의 이사회 멤버이자 저명한 수산자원 연구가인 대니얼 폴리 박사는 해양 열파로 불리는 현저한 수온 상승은 온실가스에 의한 탄소 배출과 기후 변화로 인해 빈발하고 있다고 말했다. 해양 열파는 멕시코 만류 등 해류나 엘니뇨 등 기후 패턴의 변화에 의해 일어날 수 있다. 해양의 특정 구역에서 수온이 상승하면 물속에 포함된 산소의 양이 줄어든다. 이에 따라 어류 종은 필요한 산소를 얻기 어려워질 수 있다. 게다가 수온이 올라가면 물고기는 생존을 위해 더 많은 산소를 필요로 한다. 필요한 산소는 많아지는데 절대적인 양은 줄어드는 악순환이 일어나는 것이다. 수온 상승이 완만하면 어류도 온도 변화에 적응할 수 있다. 그러나 갑작스런 열파는 어류의 질식사로 이어질 위험이 있다 수온의 급격한 상승이 미치는 다른 치명적 영향은 해양생물의 생명을 지탱하는 많은 해조류와 플랑크톤이 사망과 개체수 감소다. 그렇게 되면 바다는 산소 농도가 지극히 낮은 '죽음의 해역(데드 존)'으로 전락한다. 멕시코만의 미시시피강 하구 부근에는 이미 이러한 해역이 생겨나고 있다. 심해 산소가 부족해지면 많은 어류 종이 지금의 서식지보다 훨씬 해수면에 가까운 곳까지 부상하게 된다. 이는 어업으로 희생될 확률이 높아짐을 의미한다. 단기적으로 보면 수산업에 긍정적인 효과를 가져올 수 있다. 예를 들어 저산소 해역이 늘어남에 따라 수면으로 부상하는 참치 어획량이 늘어날 것이다. 그러나 길게 보면 공멸의 길이다. 미 해양보호단체인 오션 컨서번시(Ocean Conservancy)의 수석 과학자인 조지 레너드 박사는 기후 변화는 해양 열파를 더욱 격화시킬 것이라고 지적했다. 열파는 따뜻한 바다에 사는 산호 등 움직이지 못하는 생물에게는 죽음을 의미한다. 움직일 수 있는 생물은 남북 양극으로 점차 이동한다. 기후 변화의 영향으로 일부 해양계는 티핑 포인트(임계점)에 도달하고 있다. 해양계를 근본부터 바꾸는 급속한 변화가 일어나고 있다는 것이다. 그렇게 되면 해양계는 예전의 안정된 상태로 돌아가기 어려워진다.
- 포커스온
2024-06-21
인공감미료 네오탐, 장벽 손상 가능성 밝혀져

차세대 인공감미료 중 하나인 네오탐(neotame)이 사람의 장을 손상시키고 질병을 유발할 수 있다는 새로운 연구 결과가 나와 주목된다고 의학 매체 메디컬익스프레스가 전했다. 네오탐은 아스파탐을 개선한 것으로 단맛이 설탕의 7000~1만 배나 강한 인공감미료다. 이 연구는 네오탐이 건강했던 장내 세균을 병들게 하고 장벽을 침범해 과민성 대장 증후군과 패혈증 등 다양한 건강 문제를 야기할 수 있음을 보여준다. 연구는 또한 장벽의 일부를 형성하는 상피 세포층의 파괴를 유발할 가능성을 알려주는 첫 번째 성과이기도 하다. 이번 연구는 영국 케임브리지 소재 공립 종합대학인 앵글리아러스킨대학(ARU) 연구팀이 수행했으며, 결과는 '프런티어 인 뉴트리션(Frontiers in Nutrition)' 저널에 실렸다. 이 연구에는 방글라데시의 자한기르나가르 대학도 참여했다. 연구 결과는 다소 충격적이다. 네오탐이 직접적으로 장 상피 세포의 사망을 유발함으로써 직접적으로 장을 손상시킬 수 있으며, 장에서 흔히 발견되는 박테리아를 병들게 해 간접적으로 장을 손상시킬 수 있다는 것이다. 실험실 연구에서는 음료, 식품 및 츄잉껌 등에서 발견되는 네오탐에 이.콜리(E.coli: Escherichia coli) 및 이.파이칼리스(E.faecalis: Enterocococcus faecalis)가 노출된 후, ▲생물막 형성 ▲병든 박테리아에 의한 세포 부착 ▲병든 박테리아 침입 증가 등 다양한 병원성 반응이 확인됐다. 이.콜리나 이.파이칼리스 등은 장내 감염을 일으키는 세균의 일종이다. 최신 인공감미료 중 일부는 설탕에 비해 1000배 이상 달콤한 맛을 가지고 있어 음식과 음료에 첨가하는 양을 줄인다. 비록 사용되는 양은 적지만, 상피-미생물군 관계에 대한 네오탐의 영향은 장 건강을 악화시킬 가능성이 있으며, 이는 다시 과민성 대장 질환 또는 인슐린 저항성과 같은 대사 및 염증성 질환으로 이어질 수 있다. 네오탐에 대한 이 새로운 연구는 가장 널리 사용되는 인공감미료 중 일부인 사카린, 수크랄로스, 아스파탐이 내장에 손상을 일으킬 수 있다는 사실을 발견한 과거 연구 결과의 연장선상에서 이루어진 것이다. 이전 연구도 ARU 하보비 칙저 박사팀이 수행했다. 인공감미료는 당 섭취를 줄여 줌으로써 체중 감량을 돕고 혈당 저항성과 제2형 당뇨병을 앓고 있는 사람을 도울 수 있다는 점에서 널리 사용되어 왔다. 그러나 이번에 발표된 새로운 연구는 최근 개발된 일부 인공감미료의 독성 유발 효과 또는 악영향에 대한 추가 연구가 필요함을 시사한다. 연구팀을 이끈 칙저 박사는 "사카린, 수크랄로스 및 아스파탐과 같은 감미료가 인체 건강에 미치는 좋지 않은 영향에 대한 인식이 증가하고 있다. 이는 장벽에 발생할 수 있는 손상과 장에서 형성되는 '좋은 박테리아'에 대한 손상을 보여준다“고 말했다. 그는 또 "이는 설사, 장염, 심지어 박테리아가 혈류로 들어갈 경우 패혈증과 같은 감염 등 심각한 건강 문제로 이어질 수 있다. 그러므로 최신 감미료에 대한 추가 연구는 중요하다"고 강조하고 "장 미생물군에서 일어나는 병원성 영향을 이해하는 것은 중요하다. 일반적인 식품 첨가물을 더 광범위하게 이해하고 건강에 부정적인 영향을 미치는 분자 메커니즘을 더 잘 이해할 필요가 있음을 보여준다"고 부연했다.
- IT/바이오
2024-04-29
손소독제 등 가정용 화학용품, 자폐증 유발 가능성 제기

손소독제나 세탁 세제 등 개인 위생용품과 가구에서 발견되는 화학물질을 포함한 특정 가정용 화학물질은 뇌 건강에 위험을 초래해 잠재적으로 다발성 경화증과 자폐증을 유발할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 25일(현지시간) 뉴로사이언스뉴스닷컴에 따르면 미국 오하이오주의 케이스 웨스턴 리저브 대학교 의과대학 연구팀은 1800가지 화학물질을 조사한 결과 가구에서 헤어 제품에 이르기까지 다양한 품목에서 발견되는 일반 가정용 화학물질이 다발성 경화증과 자폐 스펙트럼 장애와 관련이 있을 수 있다고 주장했다. 연구팀은 일부 가정용 화학물질이 신경 세포 보호에 필수적인 역할을 하는 뇌의 희소돌기아교세포(올리고덴드로세포·oligodendrocytes)를 손상시킨다는 사실을 규명했다. 생쥐 실험에서 세 가지 4차 화합물 중 하나를 경구 투여한 새끼는 며칠 후 뇌 조직에서 해당 화학 물질이 검출 가능한 수준으로 나타났다. 이는 해당 화합물이 혈류와 뇌 세포 사이의 보호 요새인 혈액 뇌 장벽을 통과할 수 있음을 시사한다. 신경학적 문제는 수백만 명의 사람들에게 영향을 미치지만 유전적 요인만으로 설명할 수 있는 경우는 극히 일부에 불과하다. 이는 알려지지 않은 환경적 요인이 신경 질환의 중요한 원인임을 나타낸다. 이 연구의 수석 연구자인 폴 테사르(Paul Tesar) 도널드 앤드 루스 웨버 굿맨 혁신 치료학 교수 겸 의과대학 신경교과학연구소 소장은 "희소돌기아교세포의 손실은 다발성 경화증 및 기타 신경 질환의 기초가 된다"고 말했다. 테사르 소장은 "이번 연구는 소비자 제품의 특정 화학물질이 희소돌기아교세포에 직접적으로 해를 끼칠 수 있으며, 이는 이전에는 인식되지 않았던 신경 질환의 위험 요인이라는 것을 보여준다"고 설명했다. 1800가지 화학물질 분석 연구팀은 '화학물질이 뇌 건강에 미치는 영향에 대한 철저한 연구가 충분히 이루어지지 않았다'는 전제하에 인간에게 노출될 수 있는 1800여 가지 화학물질을 분석했다. 연구 결과 유기인산계 난연제와 소독제 성분의 제4급 암모늄 화합물 등 두 종류의 가정용 화학물질이 희소돌기아교세포에 더욱 유해한 것으로 밝혀졌다. 유기인산 난연제는 플라스틱의 내연소성을 높이기 위해 추가하는 첨가제다. 특히 제4 암모늄 화합물은 최근 코로나19 대유행과 함께 소독제 사용량 증가로 인해 노출 가능성이 급격히 높아졌다. 연구팀은 이들 화학물질이 희소돌기아교세포의 성숙을 저해하거나 직접 세포 사멸을 유발한다는 사실을 규명했다. 희소돌기아교세포는 뇌 신경 세포를 보호하는 절연막 생성에 중요한 역할을 하는 세포다. 연구팀은 실험실에서 세포 및 오가노이드 시스템을 사용해 제4급 암모늄 화합물이 희소돌기아교세포를 사멸시키는 반면 유기인산염 난연제는 희돌기아교세포의 성숙을 막는다는 것을 보여줬다. 코로나19 후 손소독제 등 사용증가 또한 연구팀은 동일한 화학물질이 생쥐의 발달 중인 뇌에서 희돌기아교세포를 어떻게 손상시키는지 확인했다. 아울러 화학물질 중 하나에 대한 노출이 어린이들의 신경학적 결과 저하와 관련있다는 사실도 밝혀냈다. 소독제인 제4급 암모늄 화합물의 사용이 증가하면서 특히 어린이의 신경학적 결과와 연관된 맥락에서 뇌에 미치는 장기적인 영향에 대한 우려가 커지고 있다. 케이스 웨스턴 리저브 의과대학 의료 과학자 훈련 프로그램의 수석 저자이자 대학원생인 에린 콘(Erin Cohn)은 "우리는 다른 뇌 세포가 아닌 희소돌기아교세포가 제4급 암모늄 화합물과 유기인산염 난연제에 놀랍도록 취약하다는 사실을 발견했다"고 말했다. 콘 연구원은 "이러한 화학 물질에 대한 인간의 노출을 이해하면 일부 신경계 질환이 어떻게 발생하는지에 대한 누락된 연결 고리를 설명하는 데 도움이 될 수 있다"고 설명했다. 연구에서 콘과 동료 연구팀은 2013년부터 2018년까지 미국 CDC의 국민건강영양조사에서 수집한 어린이 소변 샘플에서 한 가지 난연제 대사산물인 BDCIPP의 수순을 연구해 난연제 수치를 분석했다. 3~11세 어린이 1763명 중 거의 모두의 소변에서 BDCIPP가 발견됐다. 가장 높은 수준의 사람들은 노출이 낮은 사람들보다 운동 기능 장애나 교육 지원 요구 사항과 같은 부정적인 신경 발달 결과를 경험할 가능성이 2배, 6배 더 높았다. 그러나 관찰 데이터는 직접적인 원인이 아닌 연관성을 가리킬 뿐이다. 이 연구처럼 대부분의 데이터가 동물과 세포에서 나온 것이기 때문에 이러한 화학물질이 인간에게 미치는 영향에 대한 이해에는 여전히 큰 차이가 있다. 연구팀은 그렇기 때문에 특히 어린이를 대상으로 이러한 화합물이 건강에 미치는 영향을 지속적으로 조사해야 한다고 주장했다. 이들은 "발달 중인 중추신경계는 환경에 특히 민감하며, 화학물질 노출이 중요한 발달 시기에 발생하면 어린이에게 특히 해로울 수 있다"고 말했다. 전문가, 추가 조사 필요성 강조 한편, 전문가들은 이러한 화학물질에 대한 인체 노출과 뇌 건강에 미치는 영향 사이의 연관성에 대해서는 추가 조사가 필요하다고 경고했다. 이 획기적인 연구는 이러한 화학물질이 신경계 질환에 미치는 영향에 대한 추가 조사의 필요성을 시사하며 공중 보건을 위해 보다 엄격한 조사와 규제가 필요하다는 점을 강조한다. 향후 연구에서는 성인과 어린이의 뇌에서 화학물질 수준을 추적하여 질병을 유발하거나 악화시키는 데 필요한 노출의 양과 기간 등을 밝혀내야 한다. 테사르 소장은 "우리의 연구 결과는 이러한 일반적인 가정용 화학물질이 뇌 건강에 미치는 영향에 대한 보다 포괄적인 조사가 필요하다는 것을 시사한다"고 말했다. 그는 "우리의 연구가 화학물질 노출을 최소화하고 인간의 건강을 보호하기 위한 규제 조치 또는 행동 개입에 관한 정보에 입각한 결정에 기여할 수 있기를 바란다"고 말했다. 이번 연구는 뇌 질환 발생에 미치는 환경적 요인의 중요성을 다시 한 번 확인시켜주며, 신경 질환 예방을 위한 화학물질 규제 및 사용 제한 필요성을 제안한다. 케이스 웨스턴 리저브 의과대학과 미국 환경보호청의 벤자민 클레이튼, 마유르 마다반, 크리스틴 리, 사라 야콥, 유리 페도로프, 마리사 스카부조, 케이티 폴 프리드먼, 티모시 셰퍼 등이 이 연구에 추가로 참여했다. 이번 연구 결과는 '네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)'에 게재됐다.
- 생활경제
2024-03-26
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
파킨슨병, 단백질 응집체 분해 메커니즘 규명...치료제 개발 기대

독일 과학자들이 α-시누클레인 단백질의 분해 과정에 숨겨진 메커니즘을 발견함으로써 파킨슨병 치료에 새로운 가능성을 제시하고 있다. 독일에서는 약 20만 명이 파킨슨병을 앓고 있다. 이 병은 치매와 같이 퇴행성 신경 질환으로 분류되며, 현재까지는 완치가 어려운 것으로 알려져 있다. 그러나 최근 이루어진 과학적 진전은 파킨슨병을 이해하고 치료하는 데 있어 중요한 단계를 나타낸다고 볼 수 있다. 독일의 매체 24vita는 보흠 루르 대학교(Ruhr University Bochum·RUB)의 연구원들은 α-시누클레인 단백질이 분해되는 과정에서 중요한 메커니즘을 발견했다고 최근 보도했다. 파킨슨병의 주요 특징 중 하나는 특정 뇌 영역에서 단백질 응집체(주로 α-시누클레인 단백질로 구성)가 형성되는 것이다. 막스플랑크학회의 정보에 따르면, 인체 세포 내 노폐물을 처리하는 시스템에 결함이 발생하거나 과부하가 걸리면 이러한 응집체가 축적되기 시작한다. 이는 결국 신경 세포의 기능 상실과 사멸로 이어지며, 궁극적으로 파킨슨병을 유발한다. 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 실린 연구 보고서에 따르면, 콘스탄즈 윙클호퍼(Konstanze Winklhofer) 박사는 세포 내 단백질 분해 과정에 관여하는 유비퀴틴 분자 사슬의 존재를 밝혀냈다. 유비퀴틴이라는 작은 단백질이 특정 단백질에 부착되어 그것을 분해 대상으로 식별하는 데 중요한 역할을 한다는 것이다. 유비퀴틴은 76개 아미노산으로 구성된 단백질로, 세포 내에서 다양한 기능을 수행한다. 윙클호퍼 박사는 유비퀴틴 분자 사이의 연결 유형과 유비퀴틴 사슬의 길이 및 구조에 따라 세포의 폐기물 처리 시스템이 어떤 프로세스를 사용해야 할지 결정할 수 있다고 설명했다. 특히, 소위 선형 유비퀴틴 사슬은 신경세포 내 단백질 응집체에 풍부하게 존재하며, 이는 단백질 응집체의 독성을 줄이는 데 도움이 된다. 이러한 보호 메커니즘의 배경에는 과학자들이 밝혀낸 중요한 요소가 있다. 네모(NEMO) 단백질이 단백질 응집체에 존재하는 선형 유비퀴틴 사슬에 결합하여 α-시누클레인 단백질의 분해를 촉진하는 것으로 나타났다. 이러한 발견은 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질환의 치료법 개발에 중요한 단서를 제공할 수 있다. 연구팀에 따르면, 네모(NEMO) 단백질의 보호 효과는 자가포식(autophagy)이라는 세포의 폐기물 처리 과정을 억제함으로써 제한될 수 있다. 자가포식은 세포 내 노폐물과 손상된 구성 요소를 제거하는 중요한 기능을 한다. 연구원들은 네모 단백질이 자가포식 과정에 관여하는 다른 단백질과 상호 작용하는 것을 발견했다. 윙클호퍼 박사는 이번 연구가 미국의 한 신경과 전문의가 치료한 환자의 사례에서 출발했다고 밝혔다. 해당 환자는 40대 초반에 진행성 파킨슨병을 진단받았다. 유전자 검사 결과, 이 환자의 네모 유전자에는 희귀한 돌연변이가 존재했으며, 이 변이된 네모는 선형 유비퀴틴 사슬과 결합할 수 없었다. 결과적으로, 이 돌연변이로 인해 환자의 뇌에서 α-시누클레인 단백질 응집체의 현저한 침착이 관찰됐다. 연구에 따르면, 네모(NEMO) 단백질은 알츠하이머병에서 발생하는 것과 유사한 다른 형태의 단백질 응집체도 감지할 수 있는 능력을 가지고 있다. 윙클호퍼 박사는 "이 발견은 네모와 관련된 질병의 병리학적 과정을 설명하고, 단백질 응집체의 품질 관리에서 네모가 수행하는 일반적인 역할을 강화한다"고 말했다. 한편, α-시누클레인은 140개의 아미노산으로 구성된 작은 단백질로, 주로 뇌에서 발견되며 심장과 근육을 비롯한 다른 조직에서도 소량 발견된다. 특히 파킨슨병이나 치매 환자의 뇌에서는 루이 소체라고 불리는 특정 부위에 섬유소의 형태로 집중되어 나타난다. 이러한 특성 때문에 과학자들은 α-시누클레인과 퇴행성 신경 질환 간의 연관성에 대해 적극적으로 연구를 진행하고 있다. 이 연구는 파킨슨병, 알츠하이머병, 그리고 기타 신경퇴행성 질환의 이해와 치료법 개발에 중요한 기여를 할 수 있다.
- 생활경제
2024-01-05
알츠하이머, 미세아교세포 염증 유발 메커니즘 규명

알츠하이머병은 치매의 가장 흔한 원인으로, 뇌의 퇴행적인 질환 중 하나다. 이 질환은 독일의 정신과 의사 알로이스 알츠하이머(Alois Alzheimer) 박사에 의해 1907년에 처음으로 보고되었으며, 서서히 발병하여 기억력을 비롯한 인지 능력의 저하가 점진적으로 진행되는 특징을 갖고 있다. 아직까지 알츠하이머병에 대한 정확한 치료법은 없지만, 이 병에 대항할 수 있는 새로운 치료법이 곧 나타날 것으로 기대된다. 과학 전문매체 '사이언스얼럿(ScienceAlert)'은 워싱턴 대학교 연구팀이 인간 뇌 조직을 분석한 결과, 알츠하이머병 환자의 뇌에서 면역 세포의 행동이 건강한 뇌와 비교해 다른 방식으로 작용함을 발견했다고 최근 보도했다. 이러한 발견은 새로운 치료 대상을 제시하는 중요한 징조로 간주된다. 2023년 8월 발표된 워싱턴 대학교 주도의 연구에서는 알츠하이머병 환자의 뇌 조직에서 소교세포가 염증 초기 단계에 더 빈번하게 나타나며 이로 인해 보호 기능이 감소하는 것으로 나타났다. 소교세포는 노폐물을 청소하고 정상적인 뇌 기능을 유지하는 데 도움을 주는 면역 세포다. 이 특별한 소교세포는 감염에 대응하거나 죽은 세포를 제거하기 위해 더 민첩하게 움직여 침입자와 불필요한 물질을 소멸시킨다. 또한 발달 과정에서는 시냅스를 '가지치기'하여 뇌가 원활한 회로를 형성하는 데 도움을 준다. 알츠하이머병과 소교세포의 관련성은 여전히 확실하지 않지만, 이 신경퇴행성 질환을 앓고 있는 일부 개인들에서는 소교세포가 지나치게 활성화되어 뇌 세포의 염증과 죽음을 유발할 수 있다는 연구 결과가 있다. 안타깝게도, 알츠하이머병에 대한 항염증 치료에 대한 임상 시험에서는 유의미한 효과가 나타나지 않았다. 알츠하이머병에서 소교세포의 역할을 연구하기 위해 워싱턴 대학의 신경과학자 캐서린 프라터(Katherine Prater)와 케빈 그린(Kevin Green)은 여러 미국 기관의 협력 연구자들과 함께 연구 기증자(알츠하이머 환자 12명과 건강한 대조군 10명)의 뇌 부검 샘플을 분석했다. 연구팀은 새로운 단일핵 RNA 시퀀싱 기술을 활용하여, 세포에서 어떤 활동을 수행하는지에 대한 고유한 유전자 발현 패턴을 기반으로 뇌 조직에서 10개의 서로 다른 미세아교세포 클러스터를 깊게 식별할 수 있었다. 이 중 3개의 클러스터는 이전에 발견되지 않은 것이었으며, 그 중 하나는 알츠하이머병 환자에서 보다 더 빈번하게 나타났다. 이러한 유형의 소교세포는 염증 및 세포 사멸과 관련된 유전자가 활성화되어 있음이 확인됐다. 전체적으로, 연구자들은 알츠하이머병 환자의 뇌에 있는 미세아교세포 클러스터가 염증 초기 단계에 더 높다는 것으로 발견했다. 이는 뇌세포를 손상시키고 알츠하이머병의 진행에 기여할 수 있는 염증 분자를 생성할 가능성이 더 높다는 것을 시사한다. 알츠하이머병 환자의 뇌에 있는 소교세포 유형은 보호 기능이 더 적어 죽은 세포와 노폐물을 제거하며 건강한 뇌 노화를 촉진하는 역할을 손상시킬 수 있다. 과학자들은 또한 시간이 지남에 따라 소교세포의 형태가 변할 수 있다고 추정했다. 개별 개인의 뇌에서 어떤 종류의 소교세포가 존재하는지 정확히 알기 어렵다. 다만 미세아교세포의 변화를 추적함으로써, 알츠하이머병에 기여하는 방식을 이해하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다. 이 연구는 아직 초기 단계이지만 알츠하이머병에서 이들 세포의 역할에 대한 이해를 높이고 특정 소교세포 클러스터가 새로운 치료법의 표적이 될 수 있는 가능성이 있음을 시사한다. 연구팀은 이러한 연구 결과가 알츠하이머병 환자의 삶을 개선할 수 있는 새로운 치료법의 개발로 이어질 것으로 기대하고 있다. 프라터 박사는 "이제 우리는 이러한 소교세포의 유전적 특성을 파악했기 때문에 그들의 정확한 기능과 알츠하이머병에 기여할 수 있는 행동을 식별하려고 노력할 수 있다"며 "이들의 작용 방식을 이해한다면 이 질병을 예방하거나 진행을 늦출 수 있는 치료법으로 그들의 작용을 조절하는 데 기여할 수 있을 것이다"라고 설명했다. 한편, 서울대학교병원 의학 정보에 따르면, 알츠하이머병의 근본적인 치료법은 아직 개발되지 않았다. 그러나 증상을 완화시키고 진행을 지연시킬 수 있는 약물이 임상 현장에서 사용되고 있다. 대표적인 약물 중 하나로 아세틸콜린 분해 효소 억제제가 있다. 이 약물 계열은 질병의 진행을 완전히 막을 수는 없지만, 약 6개월에서 2년 정도 진행을 늦추는 효과가 있다. 이러한 약물은 알츠하이머병 환자의 뇌에서 감소한 아세틸콜린이라는 신경전달물질의 양을 증가시킴으로써 작용하며, 뇌 손상이 심하지 않은 경도 및 중등도 환자에게 특히 효과적이다.
- IT/바이오
2023-12-29
구리 화학 발견으로 값싼 약품 개발 길 열렸다

최근 구리 화학의 발견이 값싼 약품 개발의 새로운 가능성을 열었다. 이제 단 3달러의 비용으로 항암제에 사용될 수 있는 화학 물질을 제조할 수 있게 됐다. 구리는 이미 의학 분야에서 감염과 싸우는 나노 입자 및 임플란트의 형태로 사용되고 있다. 미국의 과학 전문 매체 뉴아틀라스는 미국 캘리포니아대학교 로스앤젤레스(UCLA)의 과학자들이 개발한 새로운 방법으로 간단하고 저렴한 약품 생산이 가능하다고 보도했다. 이 방법은 산소의 한 형태인 오존을 시약으로 사용하고 금속을 촉매로 활용한다. 과학자들은 이를 통해 유기 분자의 탄소-탄소 결합을 끊는데 성공했다. 오존은 이 결합을 알켄, 즉 탄화수소로 분해하고, 구리 촉매는 깨진 결합을 질소와 결합시켜 탄소-질소 결합을 형성한다. 이 결합은 아민이라고 알려진 분자를 형성하게 되는데, 이것이 바로 항암제와 같은 값싼 약품 생산에 필수적인 요소다. 아미노탈알케닐화로 알려진 이 공정은 전통적으로 아민을 생성하는 데 사용되는 다른 유사한 촉매와는 달리 풍부하고 저렴한 금속을 잘 활용하면 된다. 아미노탈알케닐화라고 알려진 이 새로운 공정은 기존의 아민 생성 방법과는 다르다. 이 공정은 전통적으로 사용되는 비싼 금속 촉매 대신에 저렴하고 풍부한 금속을 효과적으로 활용한다. 권오현 유기화학 교수는 이 공정에 대해 설명하면서 "이전에는 이런 방법이 없었다"고 강조했다. 그는 "전통적인 금속 촉매 반응에서는 백금, 은, 금, 팔라듐과 같은 고가의 금속이나 로듐, 루테늄, 이리듐과 같은 귀금속을 사용했지만, 우리는 세계에서 가장 풍부한 비금속 중 하나인 산소와 구리를 사용하고 있다"고 밝혔다. 이러한 접근 방식은 아민을 생성하는 데 필요한 자원과 비용을 크게 줄일 수 있는 가능성을 보여준다. 아민은 의약품과 비료, 농약 생산에 널리 사용되는 중요한 화학물질이다. 이는 식물과 동물에서 발견되는 분자와 강력한 상호 작용을 하며, 암페타민과 도파민과 같은 약물에서도 발견되는 구성 요소다. 이번 연구를 통해 연구팀은 호르몬, 제약 시약, 펩타이드, 뉴클레오시드 등을 아민으로 변형하는 데 성공했다. 이것은 이 새로운 방법이 다양한 분야에 활용될 수 있음을 보여준다. 하지만 권 교수에게 있어서 가장 큰 장점은 훨씬 저렴한 의약품 생산 가능성일 것이다. 일부 항암제에 사용되는 화학물질은 제조 비용이 그램당 약 3200달러(약 412만원)에 달하지만, 연구팀은 그램당 약 3달러(약 3860원)의 비용으로 동일한 약물 분자를 생산할 수 있었다. 기존 12단계 공정 대신 3단계만 사용 연구팀은 항암 c-Jun N-말단 키나제 억제제를 생산하기 위해 기존의 12단계 공정 대신 단 3단계의 화학 과정만을 사용했다. 또한, 이들은 또 다른 실험에서 아데노신이라는 신경 전달 물질과 DNA 구성 요소를 N6-메틸아데노신 아민으로 전환하는 과정을 한 단계만 거쳐서 수행했다. 이 아민은 세포의 유전자 발현, 질병 과정 및 발달에 중요한 역할을 하며, 현재 생산 비용은 그램당 약 103달러(약 13만2,600원)다. 구리는 현재 파운드당 4달러(약 5150원) 미만으로 풍부하게 구할 수 있기 때문에, 과학자들은 은 이 새로운 방법이 아민 기반 의약품과 다른 유기 물질의 생산 비용을 대폭 절감할 수 있기를 기대한다. 한편, 한국원자력연구원(원장 주한규)의 양성자과학연구단은 지난 7월 치료용 방사성동위원소 구리-67(Cu-67)을 고품질로 대량생산할 수 있는 분석법을 개발해 주목을 받았다. 방사성의약품은 방사성동위원소를 포함하여 질병의 진단과 치료에 사용된다. 구리-67은 진단용 감마선과 암세포를 사멸시키는 치료용 베타선을 방출하는 동위원소로, 동시에 진단과 치료가 가능하며, 기존 동위원소보다 반감기가 짧아(2.5일) 체내 피폭 위험도 적다. 이러한 특성으로 인해 구리-67은 높은 활용 가능성을 가지고 있다고 평가된다. 방사성의약품은 암세포에서 발현하는 특정한 단백질을 표적으로 하여 정상세포에는 영향을 주지 않고 암세포만 선택적으로 제거할 수 있다. 이로 인해 강력한 치료 효과와 함께 높은 안전성을 제공한다. 다만, 구리-67은 다른 핵종과 달리 방출하는 감마선 스펙트럼이 불순물인 갈륨-67(이하 Ga-67)과 정확히 겹쳐 물리적인 측정법으로는 이 두 핵종을 구분할 수 없었다. 이에 양성자과학연구단 입자빔이용연구부 박준규 박사 연구팀은 두 핵종의 감마선 방출강도 뿐만 아니라 반감기 차이(Cu-67은 2.5일, Ga-67은 3.2일)까지 고려한 새로운 해석적 분리방법을 제시했다. 연구팀은 구리-67과 Ga-67 각각의 감마선 세기 합이 전체 감마선 세기와 같다는 점과 감마선 방출 강도 비율, 반감기 차이를 이용했다. 이를 통해 화학적 분리 과정 없이도 구리-67의 정확한 핵자료를 얻을 수 있었다. 한국원자력의학원의 김희진, 김정영 연구원은 "구리-67은 방사능 강도가 낮고 담체가 없는(carrier-free) 방사성동위원소로, 이로 인해 효과적인 암 치료가 가능하다"고 말했다. 이 연구팀은 2025년 경주 양성자가속기를 활용해 고품질 구리-67을 본격적으로 대량 생산할 예정이다.
- IT/바이오
2023-12-01
암 치료, "일반 화학요법 약물, 예상과 다르게 작용"

'암'은 비정상적인 세포 성장으로 인해 발생하는 질병으로, 양성 종양과 악성 종양으로 나누어진다. 그러나 최근 연구에 따르면, 종양 치료를 위해 널리 사용되는 화학요법이 아직 완전한 잠재력을 발휘하지 못하고 있음이 드러났다. 연구원들과 의사들이 암 치료에 사용되는 가장 일반적인 약물 중 일부가 종양을 억제하는 방식에 대해 오랜 기간 잘못 이해해 왔기 때문일 수 있다는 연구 결과가 나온 것. 과학기술 전문매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)'에 따르면, 위스콘신-매디슨 대학의 최근 연구는 많은 환자들에게 효과적인 특정 화학요법의 작동 원리를 밝혀냈다. 더 중요한 것은 이 연구는 세포 분할을 막는 데만 의존해 새로운 화학요법 약물을 찾는 노력이 부족했다는 점도 지적했다. 기존의 연구는 주로 암 세포 분할을 막는 방식에 초점을 맞춰왔으나, 이 방식만으로는 충분하지 않음을 강조했다. 수십 년 동안 연구자들은 '미세소관 독성 물질(microtubule poisons)'이라 불리는 약물군이 암 종양의 세포 분할을 중단시키는 것으로 생각했다. 하지만 위스콘신-매디슨 대학의 연구팀은 환자들에서 이러한 미세소관 독성 물질이 실제로 암세포의 분할을 중단시키지 않는다는 것을 발견했다. 이 약물들은 오히려 분할 과정을 변형시키며, 이로 인해 새로운 암세포의 사멸과 질병의 후퇴(종양의 크기가 줄어들거나 증상이 개선되는 것)로 이어졌다. 암은 정상 세포와 달리 무한한 분할과 증식을 통해 성장하고 퍼지는 특성을 가지고 있다. 미세소관 독성 물질이 암세포의 분할을 중단한다는 가설은 실험실 연구를 통해 그 가능성을 제시했지만, 최근의 연구는 이러한 가정에 대해 새로운 시각을 제공한다. 이 연구는 베스 웨버 교수와의 협력 하에 수행되었으며, 그 목적은 종양 치료에 사용되는 미세소관 독성 물질이 파클리텍셀처럼 어떻게 작용하는지를 파악하는 것이었다. 파클리텍셀은 난소와 폐암 같은 일반적인 악성종양 치료에 사용되는 약물이다. 웨버 교수는 이전 연구 결과에 대해 "매우 놀라운 발견"이라고 언급했다. 그는 "수십 년 동안 우리는 파클리텍셀이 종양의 세포분열, 즉 미토시스를 중단시키는 방식으로 작용한다고 생각해왔다"며 "전 세계 실험실에서 진행된 연구들이 이를 뒷받침했지만, 문제는 실제 종양 내에서의 농도보다 훨씬 높은 농도를 사용했다는 점이었다"고 지적했다. 웨버 교수와 그의 동료들은 다른 미세소관 독성 물질이 파클리텍셀과 유사한 방식으로 작동하는지 알아보고자 했다. 이들의 관심사는 단순히 세포 분할을 중단시키는 것이 아니라, 분할 과정을 혼란스럽게 만드는 메커니즘이었다. 이러한 질문은 새로운 암 치료 방법을 모색하는 과학자들에게 매우 중요한 영향을 미친다. 이는 약물의 치료 효과를 담당하는 메커니즘을 파악하고, 이를 복제하거나 개선하는 데 크게 의존하는 약물 개발 노력의 핵심 요소이기 때문이다. 미세소관 독성 물질은 모든 환자에게 효과적인 치료법이 아닐 수 있지만, 연구자들은 이 약물들이 수행하는 작용을 모방하는 다른 치료 방법을 개발하기 위해 오랜 시간 노력해왔다. 암세포의 분열을 중단시키는 새로운 화학물질을 찾는 이전의 시도들은 어려움에 부딪혔지만, 이러한 연구는 계속 진행 중이다. 웨버 교수는 "아직도 유사분열을 중단시키는 것을 종양을 죽이는 메커니즘으로 간주하는 과학 커뮤니티가 많다"며, "이것이 환자에게 중요한지 이해하고자 한다"고 말했다. 연구팀은 윈스콘신 대학교 카본 암센터(UW Carbone Cancer Center)에서 표준 항-미세소관 독성 물질을 기반으로 한 화학요법을 받은 유방암 환자들로부터 얻은 샘플을 연구했다. 연구팀은 종양에 전달된 약물의 양을 측정하고, 종양 세포가 어떻게 반응하는지를 분석했다. 그들은 약물에 노출된 후에도 세포가 계속해서 분열하긴 하지만, 그 분열이 비정상적으로 일어나는 것을 관찰했다. 이러한 비정상적인 세포 분열은 종양 세포의 사멸을 유도할 수 있는 가능성이 있음을 시사한다. 일반적으로, 세포 내에서 유사분열 과정 동안 염색체는 복제되어 이분화되며, 이로 인해 두 개의 동일한 염색체 세트가 새로운 세포로 이동한다. 이 염색체 이동은 방추사(mitotic spindle)라는 특수한 세포 구조에 염색체가 연결되면서 발생한다. 정상적인 방추사에는 두 개의 끝, 즉 방추체 극이 존재한다. 방추사는 세포의 체세포분열 때 생성되는 가는 실 모양의 섬유질 단백질을 의미한다. 한 개의 세포가 두 개의 세포로 분열할 때, 복제된 염색체는 방추사를 통해 정확하게 두 개의 딸 세포로 분리되어야 한다. 이 과정에서 미세소관으로 구성된 방추사가 중요한 역할을 한다. 웨버 박사 팀은 파클리텍셀과 같은 미세소관 독성 물질이 유사분열을 중지시키기보다는 오히려 혼란을 야기하는 비정상적인 상태를 유발한다는 사실을 발견했다. 이 혼란은 종양 세포가 염색체의 한 세트를 넘어서 두 개 이상의 여러 방향으로 당기면서 유전체에 혼란을 일으키는 것이다. 웨버 박사는 "유사분열 후에 유전적으로 동일하지 않은 딸 세포가 생기고, 염색체 손실이 발생하면 세포의 사멸 가능성이 높아진다"고 설명했다. 그는 이어 "이 연구 결과는 미세소관 독성 물질이 많은 환자에게 왜 효과적인지를 밝혀내고, 유사분열을 중지시키는 것만을 목표로 한 새로운 화학요법 약물 개발 시도가 실패한 이유를 설명하는 데 중요한 역할을 한다"고 강조했다.
- 생활경제
2023-11-06
암 예방 식단 6가지…"야채·과일·통곡물 섭취"

야채와 과일, 통곡물 등이 암을 예방하는 식품으로 다시 한 번 확인됐다. 폭스 뉴스는 "최근 암의 발병에는 여러 가지 위험 요인이 있다. 성별이나 나이, 가족력과 같은 일부 요소는 우리가 통제할 수 없지만 올바른 영양 섭취는 암 발병 위험을 감소시킨다"며 균형잡힌 식단의 중요성을 강조했다. 플로리다 마이애미 비치의 마운트 시나이 메디컬 센터(Mount Sinai Medical Center)의 여성 산부인과 의학 센터 이사 겸 암 연구 위원회 공동 의장인 브라이언 슬로모비츠 박사는 "비만률이 높아지고 있고 계속 증가하는 추세다. 이는 많은 암의 위험 요소"라며 "건강하고 균형잡힌 식단은 이러한 암을 줄이는 데 도움이 된다"고 말했다. 워싱턴주 케너윅(Kennewick)에서 암환자와 생존자들과 함께 작업하는 등록 영양사이자 암 영양 전문가인 니콜 앤드류스는 암 발병 위험을 줄이기 위해 채식 위주의 식품을 주식으로 하라고 조언했다. 그녀는 "과일, 야채, 통곡물, 견과류나 씨앗류를 풍부하게 섭취하는 식이요법이 좋다"고 설명했다. 앤드류스는 "이러한 식품에는 필수 비타민, 미네랄, 섬유질 및 항상화제가 함유되어 있어 다양한 유형의 암 발병을 감소시킨다"고 설명했다. 식물성 식품 위주 식단 앤드류스는 "식물성 식품 위주의 식단은 암 위험 감소뿐만 아니라 전반적으로 건강에 필요한 영양소를 공급한다"며 "이런 식이요법은 암 예방과 암 생존자의 건강에 장기적으로 긍정적인 효과를 줄 수 있다"고 말했다. 또 "식물성 식품에는 비타민, 미네랄, 섬유질, 파이토케미컬(산화 스트레스와 염증 방지)과 항산화제(조직의 유해한 손상 예방)와 같은 건강을 지키는 영양소들이 풍부하게 들어있다"고 지적했다. 그녀는 이러한 성분들은 세포 사멸(해로운 세포 제거), DNA 복구, 호르몬 조절 및 염증 반응 등의 메커니즘을 통해 암세포 생성을 억제한다고 설명했다. 방사선 종양학 전문의이자 어드밴스헬스(AdventHealth, 재림교회의 비영리 의료 시스템)의 수명의학 전문가인 엠버 오르만 박사는 "식물 중심의 식이요법과 운동 등의 건강한 라이프스타일을 함께 실천하면 암을 최대 40%를 예방할 수 있다"고 말했다. 그는 "강력한 항암 효과를 가진 식품에는 진한 녹색 잎 채소, 십자화 채소, 버섯, 두유 및 대두 제품, 베리, 껍질이 있는 사과, 생강, 마늘, 우코린, 그라운드 플랙스, 그리고 레몬이 있다"고 설명했다. 그는 "가능하면 현지에서 재배된 유기농 식품을 선택하는 것이 좋다"면서, 암 위험을 감소시키기 위해 반드시 고기를 피하거나 완전한 채식을 할 필요는 없다고도 말했다. 가공육과 알코올 배제 오르만 박사는 "식물성 식단은 가공육과 알코올 음료를 제외한 모든 음식을 포함한다"며, "식사나 간식의 3분의 2는 야채, 과일, 통곡물, 콩류, 견과류 또는 씨앗을 중심으로 구성되어야 한다. 나머지 3분의 1은 유제품, 계란, 저지방 동물성 단백질, 건강한 지방과 절제된 양의 디저트로 구성되는 것이 좋다"고 설명했다. 그는 환자에게 동물성 제품을 '조미료'라고 여기면서 식물 섭취를 늘리라고 조언했다. 그는 "대부분의 환자들은 최소 80%의 식물로 구성된 식단을 섭취한다"고 말했다. 앤드류스는 가공되지 않은 육류 중심의 닭고기, 칠면조, 생선, 해산물 및 식물성 단백질과 같은 저지방 단백질 공급원을 선호하고 붉은 색 육류 소비를 줄이는 것은 여러 가지 암 예방에 도움이 된다고 말했다. 암 예방 단백질 식품 앤드류스가 추천한 암을 예방하는 단백질 식품은 다음과 같다. 1). 육류, 가금류 및 달걀: 소고기, 양고기, 염소고기, 돼지고기 등심, 껍질을 벗기지 않은 닭고기 및 칠면조, 메추라기, 오리, 강화 오메가-3 달걀의 살코기, 생선 및 해산물: 연어, 참치, 대구, 새우, 고등어, 랍스터, 메기, 게, 저지방 유제품: 요구르트, 우유, 치즈 및 코티지 치즈 2). 콩류: 콩, 완두콩, 렌즈콩(렌틸콩), 현미, 통밀, 퀴노아, 귀리와 같은 통곡물은 섬유질이 풍부해 소화를 돕고 암 예방의 핵심 요소인 건강한 체중을 유지하는 데 도움이 된다. 또한 통곡물의 섬유질은 혈당 수치를 조절하고 인슐린 저항성을 감소시켜 결장직장암과 같은 특정 암의 위험을 낮출 수 있다. 정제된 곡물보다 통곡물을 선택하면 암 위험을 줄일 수 있다. 또 전반적인 건강을 개선하는 데 도움이 되는 풍부한 영양소와 보호 화합물을 우리 몸에 제공할 수 있다. 섬유질 섭취 증대 앤드류스는 암 위험 감소 다이어트 계획의 일환으로 매일 30g의 섬유질 섭취를 권했다. 섬유질 섭취를 늘리기 위한 팁은 다음과 같다. 1). 아침 식사로 고섬유질 시리얼 또는 오트밀 섭취가 좋다. 2). 백미와 파스타를 현미나 통밀 파스타와 같은 통곡물로 바꾼다. 3). 콩이나 렌틸콩과 같은 콩류로 만든 수프, 스튜, 샐러드 등을 섭취한다. 4). 가공 된 스낵 대신 과일, 채소와 견과류를 섭취한다. 5). 아티초크, 치아씨드, 완두콩, 아보카도, 퀴노아, 라즈베리, 배, 보리 등 다양한 고섬유질 식품을 식사에 포함시킨다. 앤드류스는 "섬유질이 풍부한 음식을 식단에 포함시키면 일일 섬유질 섭취에 크게 기여하고 암 위험을 낮추는 데 도움이 될 수 있다"며, 단 "알코올 섭취는 구강암, 인후암, 식도암, 간암, 유방암 및 결장직장암을 포함한 다양한 유형의 암 위험 증가와 밀접한 관련이 있다"고 경고했다. 또 "알코올은 DNA를 손상시키고 염증을 촉진하며 신체가 필수 영양소를 흡수하는 능력을 방해할 수 있으며, 발암에 기여한다"며 많은 여성들이 알코올 관련 질환으로 사망하고 있다는 연구 결과가 나왔다고 전했다. 안드류스는 암 발병 위험을 줄이고 더 건강한 생활을 유지하기 위해 알코올 음료를 무알코올 음료로 대체할 것을 권장했다. 알코올 대체 추천 음료로는 1). 감귤류 또는 허브가 함유된 탄산수, 2). 카모마일 또는 페퍼민트와 같은 허브 차, 3). 신선한 과일 스무디, 4). 아이스 녹차 레모네이드, 5). 코코넛 워터, 6). 레몬을 곁들인 무가당 아이스티, 7). 수제 과일 주스나 과일 물 등이 있다. 앤드류스는 이러한 음료는 갈증을 해소할 뿐만 아니라 알코올 섭취와 관련된 잠재적인 암 위험 없이 수분과 필수 영양소를 제공하며, 일일 나트륨 섭취량을 2400mg 이하로 줄이는 효과가 있다고 말했다. 나트륨 섭취 감소 또 과도한 나트륨 섭취는 위벽을 손상시키고 위암 발병 가능성을 높일 수 있다. 나트륨을 줄이는 세 가지 실용적인 팁은 첫째 식품 라벨을 주의 깊게 읽고 '저염' 또는 '소금 무첨가'라고 표시된 제품을 선택한다, 둘째 나트륨 함량이 높은 가공 식품이나 포장 식품을 제한하고 과일과 채소, 저지방 단백질과 같은 신선한 식품을 우선시한다, 셋째 소금 대신 허브, 향신료, 마늘, 레몬, 식초와 같은 천연 양념을 사용해 식사하는 게 좋다. 앤드류스는 "이러한 전략을 채택함으로써 일일 나트륨 섭취량을 크게 줄이고 위암 위험을 줄일 수 있다"면서 "핵심은 점진적으로 건강한 식습관을 통합하는 것으로 일상생활에서 지속적으로 실천하는 것이 좋다"고 말했다. 전문가들은 "그러나 개인마다 건강상태나 몸의 상태가 다르기 때문에 종합적인 건강 관리를 통해 암에 대한 위험을 최소화하는 것이 중요하다"고 조언했다.
- 생활경제
2023-09-19