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단 한 번의 실험으로 약물 저해 효과 예측…"6만편 논문 뒤집어"

한국과학기술원(KAIST) 수리과학과 김재경 교수와 충남대 약대 김상겸 교수, 기초과학연구원(IBS) 의생명수학그룹 공동 연구팀은 단 한 번의 실험으로 효소 저해 상수를 추정할 수 있는 방법을 고안했다고 16일 밝혔다. 효소 저해 상수는 신약 개발 시 효소와 약물, 약물과 약물 간 상호작용을 예측하는 지표이다. 약물을 병용할 때 발생할 수 있는 상호작용을 분석해 약물 저해 효과를 예측하기 위한 것이다. 전통적으로 수많은 농도 조건에서 반복 실험을 거쳐 저해 상수를 추정하는데, 지금까지 6만편의 논문에 활용될 만큼 이 방법이 널리 쓰였다. 그러나 동일한 기질과 저해제의 조합에도 연구마다 추정치가 10배 이상 차이가 나는 사례가 보고됐다. 연구팀은 저해 상수 추정 과정을 수학적으로 분석해 데이터의 절반 이상이 실제 추정에 불필요하거나, 오히려 왜곡을 초래할 수 있음을 밝혀냈다. 수학적 모델링과 오차 지형(각 매개변수 조합에서 오차가 얼마나 되는지를 보여주는 지형도) 분석을 통해 단 하나의 농도만으로도 저해 상수를 추정할 수 있는 분석법을 제시했다. 저해제 농도를 다양하게 사용하는 기존 방식보다, 충분히 높은 저해제 농도 하나에서 추정한 결과가 더 정확하고 효율적
루게릭병 유전자 변이가 일으키는 병리적 변화 밝혔다

국내 연구진이 근위축성 측색경화증(일명 루게릭병)의 원인 유전자가 일으키는 병리적 변화 과정을 확인했다. 한국연구재단은 한양대학교 김승현 교수와 한국뇌연구원 남민엽 박사 공동 연구팀이 루게릭병의 원인 유전자로 알려진 'NEK1'의 변이가 신경세포 섬모 기능을 손상하고, 세포 사멸을 유도하는 병태생리(병으로 인해 일어나는 생리적 변화) 과정을 새롭게 규명했다고 16일 밝혔다. 루게릭병은 운동신경 세포의 파괴로 근육이 마비되는 신경 퇴행성 질환이다. 현재까지 정확한 발병 기전이 알려지지 않아 근본적인 치료법이 없는 상황이다. NEK1이 위험 유전자 중 하나라는 사실이 알려졌지만, 어떤 생물학적 세포 이상을 유발하는지 그 구체적인 병태 기전은 밝혀지지 않았다. 연구팀은 국내 루게릭병 환자 920명을 대상으로 한 전장유전체(총유전체) 분석을 통해 약 2.5%의 환자에게서 NEK1 유전자의 기능 상실 변이를 발견했다. 해당 변이를 가진 환자는 질병 진행 속도가 더 빠르며, 생존 기간도 더 짧다는 것을 확인했다. 연구팀은 해당 환자에서 유래한 섬유아세포와 줄기세포 모델을 활용해 NEK1 결손이 섬모 형성 저해, 세포 내 칼슘 항상성 붕괴, 미토콘드리아 기능 이상, 데옥
"만성 요통 위험 줄이는 데는 많이 걷는 게 효과적"

매일 많이 걸으면 만성 요통 위험을 크게 낮출 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 하루 걷는 시간이 100분 이상인 사람은 78분 미만인 사람보다 만성 요통 위험이 23% 낮은 것으로 나타났다. 노르웨이 과기대 폴 야를레 모르크 교수팀은 16일 미국의사협회 저널 JAMA 네트워크 오픈(JAMA Network Open)에서 1만1천여명을 대상으로 하루 걷기 양 및 강도와 만성 요통 위험 간 관계를 4년 이상 추적 관찰해 이런 결과를 얻었다고 밝혔다. 요통은 모든 연령대 사람에게 영향을 미치고 기능적 건강 손실의 주요 원인으로 꼽힌다. 특히 고령화가 진행되면서 요통으로 인한 보건의료 부담도 계속 증가할 것으로 예상된다. 연구팀은 만성 요통 위험을 낮출 수 있는 요인을 규명하는 게 필수적이라며 걷기 같은 규칙적인 신체 활동이 위험을 줄이는 데 도움이 되지만 걷기와 만성 요통 위험 간 연관성은 명확히 밝혀지지 않았다고 지적했다. 이들은 이 연구에서 2017~2019년부터 2021~2023년까지 1만1천194명(평균 나이 55.3세)이 참가한 트뢴델라그 건강조사(HUNT 연구) 데이터를 분석했다. 참가자들은 연구를 시작할 때 요통이 없었고 웨어러블 기기로 매일 걷는 시간

15년간 폐암 추적해보니…발생률 상승세에도 5년 생존율 2배↑

암 가운데 사망률 1위인 폐암의 국내 발생률이 최근 15년 동안 꾸준히 오른 반면 암 진단 후 생존율은 개선된 것으로 나타났다. 국민건강보험공단과 대한폐암학회가 2008∼2023년 20세 이상 의료급여 및 건강보험 자격 유지자의 데이터를 토대로 공동 발간한 2024 폐암백서에 따르면 국내 폐암 조발생률은 2008년 0.047%에서 2023년 0.073%로 올랐다. 조발생률이란 해당 관찰 기간에 특정 인구집단에서 새롭게 발생한 악성 암 환자 수를 전체 인구로 나눈 값이다. 성별로 나눠 보면 남성의 폐암 조발생률은 이 기간 0.068%에서 0.097%로, 여성은 0.026%에서 0.049%로 각각 올랐다. 실제 환자 수는 남성이 1만2천891명에서 2만1천591명으로 늘었고, 여성은 5천15명에서 1만1천81명으로 증가했다. 전체 환자 가운데 64.4%가 60∼79세 사이 폐암에 걸렸다. 2023년의 경우 전체 폐암 환자(3만2천672명) 중 70대(1만1천23명)가 33.7%, 60대(1만4명)가 30.6%를 각각 차지했다. 폐암 진단 후 1년 이내에 받은 치료 종류를 보면 수술받은 환자는 2008년 3천968명에서 2023년 1만2천786명으로 늘어났지만,

고민감 유연센서 개발…"전자 피부에 활용"

국립금오공대는 소재디자인공학과 배근열 교수 연구팀과 한국생산기술연구원 양찬우 박사 연구팀이 공동연구로 '액체 금속 복합체 기반의 고민감 유연 압력센서'를 개발했다고 최근 밝혔다. 이 압력센서는 유연하면서도 가해지는 압력을 전기적 신호로 변환시킨다. 전자 피부, 로봇, 헬스 모니터링 등 다양한 미래 산업 분야에 활용될 것으로 전망된다. 유연 압력센서는 그동안 복잡한 제작 절차와 높은 생산비용으로 상용화에 한계가 있었고 민감도 향상에도 제한이 있었다. 연구팀은 유연 압력센서의 한계를 두 가지 방식으로 풀었다. 우선 UV 레이저 식각 공정을 활용해 간편한 제작이 가능하게 했다. 아울러 낮은 탄성 계수 및 높은 유전율을 지닌 액체 금속을 도입해 민감도를 높였다. 이 연구 결과는 국제학술지 'ACS 응용재료 및 인터페이스(ACS Applied Materials and Interfaces)'에 실렸다. 배 교수는 "이번 연구는 기존 유연 압력센서의 기술적 한계를 뛰어넘는 새로운 가능성을 발견한 것으로써 차세대 웨어러블 기기, 헬스케어, 가상현실 등 다양한 미래 산업에 중요한 기술적 기반이 될 것으로 기대한다"고 말했다.

원하는 RNA만 골라 변형시키는 유전자 가위 기술 개발

한국과학기술원(KAIST)은 생명과학과 허원도 교수 연구팀이 리보핵산(RNA) 유전자 가위(유전자 교정 기술)를 이용해 RNA를 화학적으로 변형시킬 수 있는 기술을 개발했다고 최근 밝혔다. RNA 유전자 가위는 코로나바이러스 등 바이러스의 RNA를 제거해 감염을 억제하거나 질병의 원인이 되는 유전자 발현을 조절할 수 있어, 부작용이 적은 차세대 유전자 치료제로 주목받고 있다. 데옥시리보핵산(DNA)에 담긴 유전 정보를 단백질로 바꾸는 역할을 하는 RNA는 '화학 변형'(chemical modification)을 통해 그 기능과 특성이 바뀔 수 있다. 화학 변형이란 RNA 염기서열 자체의 변화 없이 특정 화학 그룹이 추가돼 RNA의 성질을 변화시키는 유전자 조절 과정이다. 그 중 하나가 시티딘 아세틸화라는 화학 변형인데, 이 화학 변형이 세포 내에서 어떤 역할을 하는지는 알려지지 않았다. 연구팀은 크리스퍼 카스13 유전자 가위(CRISPR-Cas13·카스13 절단 효소를 사용하는 유전자 가위)에 RNA를 아세틸화시키는 변이체(eNAT10)를 결합, 표적 RNA 아세틸화 시스템을 개발했다. 표적 RNA 아세틸화 시스템과 교정해야 할 유전자 부위를 찾아주는 가이드

간의 미세한 노화 신호 잡아내는 분석 플랫폼 개발…만성 질환 연구에 기여

한국과학기술원(KAIST)은 박종은 교수와 한국생명공학연구원 김천아 박사 공동 연구팀이 노화에 따른 간의 미세한 환경 변화를 포착해 분석할 수 있는 플랫폼을 개발했다고 최근 밝혔다. 노화는 만성 질환의 원인이 되지만, 인체 조직 내 노화 관련 변화를 정량적으로 정의하고 이를 생물학적으로 해석하는 데는 한계가 있다. 특히 간과 같이 재생력이 뛰어난 장기는 노화에 따른 변화가 매우 미세하게 진행돼 초기에 파악하기 쉽지 않다. 연구팀은 간 조직 내에서 노화에 따라 초기 섬유화가 진행되는 미세환경을 포착하고 이를 단일세포 전사체 수준으로 분석(세포 수준에서 유전자 발현을 파악할 수 있는 기술)할 수 있는 플랫폼을 개발했다. '파이니-시퀀싱'이라 이름 붙인 이 기술은 조직 분해 저항성을 바탕으로 특정 영역을 선택적으로 농축하는 플랫폼으로, 이를 통해 노화한 간 조직에서 재생이 지연되고 섬유화가 축적되는 초기 노화 미세환경을 확인할 수 있다. 기존 단일세포 분석 기술로는 포착하기 어려웠던 섬유화 관련 혈관내피세포를 비롯해 섬유아세포, PD-1 고발현 CD8 T세포 등 면역 탈진세포를 고해상도로 확인해 냈다. 연구팀은 개발한 플랫폼을 통해 노화 간 조직 내 섬유화 부위에

주말에 바비큐?…암 걱정 줄이는 최적의 음식 궁합은

여름철 캠핑에서 빠질 수 없는 메뉴가 있다면 단연 바싹 구운 삼겹살과 같은 바비큐 요리다. 하지만 겉은 바삭하고 속은 촉촉한 바비큐 요리에는 보이지 않는 위험이 숨어 있다. 고기를 고온에서 조리할 때 생성되는 독성물질인 '헤테로사이클릭 아민'(HCAs.heterocyclic amines)이 대장암 등의 암 발생 위험을 높일 수 있다는 점이다. 이런 이유로 세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구소(IARC)는 소시지·햄·핫도그 등의 가공육을 1군 발암물질로 분류하면서 붉은색을 띠는 고기(적색육)도 발암 위험 물질(2A군)로 지정했다. 가공육만큼은 아니지만, 암 위험성에 대한 근거가 확인됐다는 의미다. 적색육에는 소, 돼지는 물론 양, 말, 염소 고기 등이 모두 포함된다. 그렇다면 발암 걱정에 중요 단백질 공급원인 고기를 포기해야만 할까. 다행히 해결책은 있다. 암 걱정을 줄일 수 있는 고기 섭취 방법을 시도하는 것이다. 최근 발표된 미국과 한국 공동 연구팀의 연구 결과는 그 해답을 채소에서 찾았다. 국제 학술지 '푸드 리서치 인터내셔널'(Food Research International) 최신호에 따르면 미국 미네소타대 식품과학영양학과, 조선대 식품영양학과 공동

포항공대 연구팀, 인공 뇌 개발…"질환 치료 효과 예측에 도움"

포항공대(POSTECH)는 기계공학과 조동우 교수, 기계공학과·IT융합공학과·생명과학과·융합대학원 장진아 교수, 배미현 박사, 김정주 박사 연구팀이 3D 프린터로 실제 사람의 뇌와 비슷하게 작동하는 인공 뇌 모델을 개발했다고 최근 밝혔다. 뇌 관련 연구를 위해 많은 연구자는 인공 뇌 모델을 만들고 있다. 그러나 지금까지 사용된 세포 배양 방식이나 줄기세포 기반 오르가노이드(소형 장기 모사체)는 실제 뇌처럼 복잡한 구조와 기능을 구현하는 데 한계가 있었다. 포항공대 연구팀은 입체 프린터로 뇌의 구조를 층층이 쌓아 올려 인공 뇌 모델을 만들었다. 실제 뇌처럼 회백질과 백질이란 두 구역으로 나눠 구조를 구현했다. 또 전기 자극을 줘 신경세포들이 정해진 방향으로 길게 자라도록 유도해 실제 뇌와 유사한 신경망을 만들었다. 연구팀이 이 모델을 활용해 알코올이 뇌에 미치는 영향을 실험해본 결과 회백질 영역에서는 알츠하이머와 관련된 단백질이 증가했고 백질 영역에서는 신경섬유가 부풀어 오르는 변형이 나타났다. 이 연구 결과는 제조 및 소재 분야 국제 학술지인 '인터내셔널 저널 오브 익스트림 매뉴팩처링'에 실렸다. 조동우 교수는 "전임상 단계에서 질환을 조기에 확인하고 치료

"1초에 100만번 생체효소 분자 반응 포착…생체 모방 촉매 설계 활용"

1초에 100만번 일어나는 생체효소 분자의 반응과정을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 포착했다. UNIST 물리학과 김채운 교수팀은 탄산탈수효소Ⅱ(Carbonic Anhydrase Ⅱ)가 이산화탄소를 탄산으로 바꾸는 반응을 원자 수준에서 추적하는 데 성공했다고 14일 밝혔다. 탄산탈수효소 Ⅱ는 이산화탄소를 물에 잘 녹는 탄산 이온으로 바꾸는 단백질 촉매다. 이 촉매 분자의 활성자리에 이산화탄소가 붙었다가 탄산으로 바뀌어 떨어지는 반응이 일어나는데, 반응이 1초에 100만 번 이상 일어날 정도로 빨라 그 중간 과정을 들여다보는 것은 사실상 불가능하다고 여겨졌다. 연구진은 자체 설계한 '분자 영화 기술'을 활용해 반응 전 과정을 포착했다. 분자 영화 기술은 촬영 컷을 이어 만드는 영화처럼 효소 분자의 반응을 단계별로 얼려 X선으로 연속 촬영하고 이를 시간순으로 복원하는 기술이다. 이를 통해 효소 활성자리에서 물 분자가 자리를 바꾸고, 새 물이 유입되면서 탄산 이온이 빠르게 방출되는 모습을 관찰할 수 있었다. 물 분자의 재배열과 교체라는 중간 단계가 생성물의 방출 속도를 결정짓는 핵심 요소라는 것이다. 제1 저자인 김진균 박사는 "영하 113℃에서 영하 93℃

걷고, 치유하고, 포인트 적립까지…산림치유 프로그램 확대 운영

한국산림복지진흥원은 국민건강보험공단의 건강생활실천지원금제도와 연계해 운영하는 산림 치유 프로그램을 내년 6월까지로 연장하기로 한 데 이어 프로그램 대상지를 확대한다고 14일 밝혔다. 건강생활실천지원금제는 국민건강보험공단이 건강보험 가입자 중 건강위험 요인이 있는 국민을 대상으로 산림 치유 등 건강관리 프로그램을 운영하고, 참가자의 건강생활 실천 여부와 건강 개선 결과를 토대로 인센티브(포인트)를 제공하는 제도다. 산림복지진흥원은 국민의 건강 관리를 돕기 위해 2021년부터 시작한 이 사업을 지난해 말까지 운영할 계획이었으나 대상자들의 반응이 좋고 치유 효과도 좋은 것으로 확인돼 확대를 결정했다. 지난해까지 양평치유의숲에서만 운영됐던 프로그램 장소도 양평은 물론 제천, 예산, 곡성, 화순, 부산승학산치유의숲 등 6곳으로 확대된다. 참여자는 주 1회, 4주간 산림치유 프로그램에 참여하게 된다. 제공하는 프로그램은 신체 활성화와 면역력 증진을 돕는 건강 습관 형성 등 3개다. 지역 특산물을 활용한 치유 음식 도시락 제공과 스트레스·악력 등 건강 상태 측정 서비스도 포함된다. 모든 프로그램은 무료로 제공되며, 참가자에게는 건강실천지원금 포인트도 지급된다. 남태헌 산

"홍잠 추출물이 면역 세포 증식 촉진…암세포 진행 억제 효과"

농촌진흥청과 한림대학교 연구팀은 백옥잠(하얀 고치를 짓는 누에 품종)으로 만든 홍잠이 선천 면역 세포 증식을 촉진해 암세포를 억제하는 효과가 있다는 연구 결과를 14일 공개했다. 홍잠은 완전히 자라 몸속에 견사 단백질이 가득 찬 누에를 수증기로 쪄 동결건조 후 가공해 만든다. 아미노산, 오메가3, 지방산, 폴리페놀 등 다양한 유용성분을 함유하고 있어 건강식품으로 주목받는다. 연구진은 홍잠과 홍잠 추출물 모두에서 대식세포(선천 면역을 담당하는 주요 세포)와 자연살해세포(암세포나 바이러스 감염 세포 등 비정상 세포를 스스로 감지하고 죽이는 선천 면역 세포) 증식을 촉진하고, 암세포를 인식해 제거하는 면역 작용을 증진하는 것을 확인했다. 연구에 따르면 홍잠 추출물은 자연살해세포(NK92) 증식을 7% 촉진했다. 또 뇌종양, 혈액암, 췌장암 세포를 제거하는 능력도 높아지는 것으로 확인됐다. 특히 뇌종양 암세포(교모세포종)를 제거하는 능력은 3배 이상 높아진 것으로 나타났다. 구체적으로 면역력이 낮아진 실험 쥐에게 홍잠을 먹인 결과 면역에 관여하는 비장의 B 림프구 기능이 촉진돼 혈액 내 면역 단백질량이 1.5배 늘었다. T 림프구와 자연살해세포도 증식시켜 암세포를