포스텍(POSTECH) 연구팀이 암 환자의 약물 반응을 정확하게 예측할 수 있는 3D 위암 모델을 개발했다. 이를 통해 환자의 개별 특성을 유지하면서, 환자별 약물 반응을 평가하고 예측할 수 있는 가능성을 제시할 수 있게 됐다는 평가다. 이번 연구 개발 결과는 국제 학술지인 「어드밴스드 사이언스(Advanced Science)」에 최근 게재됐다.
환자마다 다른 종양의 특성
암 치료에서 가장 큰 난제라 하면 ‘종양의 이질성’을 빼놓을 수 없다. 같은 암을 앓고 있는 환자라도, 저마다 종양의 특성이 달라 약물에 대한 반응이 다르게 나타난다는 것이다.
현재까지는 암 조직을 동물 모델에 이식해 약물 반응을 관찰하는 ‘PDX 모델’, 또는 암 세포 유전자를 분석해 약물의 효과를 예측하는 방법이 주로 사용됐다. 하지만 이 방법들은 시간과 비용이 많이 들고, 모든 환자에게 적용하는 데는 한계가 있다.
POSTECH 기계공학과·생명과학과·IT융합공학과·융합대학원 장진아 교수 연구팀은 미국 잭슨랩 유전체의학연구소의 찰스 리 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 ‘3D 바이오프린팅 기술’로 이러한 한계를 극복하고자 했다.
공동 연구팀은 3D 바이오프린팅 기술을 토대로 환자의 위암 조직 조각, 그리고 위에서 유래한 탈세포화 세포외기질(ECM) 하이드로젤을 사용해 바이오 잉크를 만든 다음, 암 세포와 주변 조직(간질세포) 사이의 상호작용을 재현했다. 여기에 위 섬유아세포를 함께 배양해, 종양을 둘러싼 미세환경을 더욱 정교하게 구현하고자 했다.
환자별 맞춤형 암 치료법 제시
이렇게 만들어진 3D 위암 모델은 환자 고유의 위 조직 특성을 유지하면서도 기존 방법보다 더 나은 성과를 보였다. 기존 PDX 모델에 비해 암의 발생, 성장, 약물 반응 관련 유전자 발현 패턴이 실제 환자와 유사하게 나타났다. 또한, 항암제 효과 및 예후 예측 실험에서의 정확도도 더 높았다. 특히, 3D 위암 모델은 조직을 채취한 후 2주 이내에 신속한 평가가 가능하다는 장점이 있다.
장진아 교수는 3D 바이오프린팅 기술로 위암 모델을 만든 이번 연구에 대해 “환자 맞춤형 치료법 개발은 물론, 새로운 항암제와 병합요법의 효과를 검증하는 전임상 플랫폼으로도 활용될 수 있다는 점에서 의미가 크다”라고 전했다.
공동 연구를 진행한 찰스 리 교수는 “이 모델은 암 세포와 간질세포 간 상호작용을 정밀하게 재현해 약물 반응 정확성을 높이고, 효과가 없는 환자에 대한 불필요한 약물 사용을 줄이는 데 기여할 것”이라는 말을 덧붙였다.
3D 바이오프린팅으로 만든 위암 모델에 관한 이번 연구는 한국연구재단 대학중점연구소지원사업, 과학기술정보통신부 및 한국연구재단 STEAM 연구사업 미래유망융합기술파이오니어, 중견연구자 지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
서울대학교 의과학과 박상민 교수는 창업기업 자이메드(XAIMED)의 장주영 박사와 함께 연구팀은 빅데이터와 인공지능(AI) 기술을 활용해 ‘심혈관질환 위험’을 예측할 수 있는 ‘기회 검진 AI 모델’을 개발했다고 지난 21일(금) 발표했다.
복부 CT 영상으로 심혈관질환 위험 예측
심혈관질환은 전 세계적인 주요 사망 원인 중 하나다. 연구팀 자료에 따르면 매년 전 세계적으로 1,700만여 명이 심혈관질환으로 인해 사망하고 있다. 심혈관질환은 일단 발생하면 빠른 시간 내에 심각한 결과를 초래할 수 있기 때문에 조기 진단과 관리의 필요성이 매우 큰 질환이다. 그러면서도 뚜렷한 증상이 나타나기 전까지 발견이 어려운 경우가 많다.
심전도 검사, 심장 초음파 등 기존에 사용되는 예측 및 검사 방법이 여러 가지 있지만, 심혈관질환 위험을 제대로 파악하기 위해서는 여러 가지 검사로 얻은 의료 데이터를 결합해 확인해야 한다는 제약이 있었다.
이에 박상민 교수 연구팀은 비교적 자주 시행되는 CT 스캔 데이터를 활용해, 향후 심혈관 관련 건강 문제의 위험을 관찰할 수 있는 ‘기회 검진’ AI 모델을 설계했다. 기회 검진(Opportunistic Screening)이란, 기존에 촬영된 의료 영상을 활용해 추가 검사 없이 질병 위험을 평가하는 방법을 말한다.
복부 CT 스캔 데이터는 기존에도 다양한 목적으로 널리 사용되고 있기 때문에, 임상적으로 높은 활용 가치를 지닌다. 연구팀이 설계한 AI 모델은 기존 CT 영상을 ‘예방 의료 목적’으로 재해석하는 또 하나의 사례로, 별도의 추가 검사 없이 심혈관질환 위험도를 평가할 수 있는 접근법이라 할 수 있다.
심혈관질환 조기 발견 및 예방에 기여
연구팀은 8,297명의 복부 CT 데이터를 활용해 AI 모델을 학습시키고, 1,732명의 데이터를 활용해 검증을 진행했다. AI 기술을 이용해 T12(흉추 가장 아래 12번)에서 L5(요추 가장 아래 5번) 척추까지의 6개 CT 단면 이미지를 선택한 다음, 이를 딥러닝 모델에 입력해 ‘복부 CT 기반 동맥경화 AI 점수’를 산출했다.
이 방법으로 산출한 점수는 기존의 전통적 위험 요인을 조정한 후에도 고위험군에서 2.75의 위험비(HR)를 보였다. 위험비(Hazard Ratio)는 특정 그룹에서 질병이 발생할 상대적 위험도를 나타내는 지표다. 즉, 위 AI 모델에서 산출한 ‘복부 CT 기반 동맥경화 AI 점수’가 높게 나온 그룹은 그렇지 않은 그룹에 비해 심혈관질환 관련 사건이 발생할 가능성이 2.75배 높다는 것을 의미한다.
박상민 교수는 공동 교신저자로서 이번 연구 결과에 대해 “복부 CT 스캔 데이터를 활용해 조기 발견 및 예방적 관리를 가능하게 하는 AI 기술의 새로운 가능성을 보여준다”라며 “심혈관질환의 조기 진단뿐만 아니라 의료비 절감과 효율적인 관리를 위한 중요한 전환점을 제시한 연구”라고 설명했다.
자이메드 장주영 박사는 “이번 연구는 AI가 일상적 복부 CT 스캔에서 숨겨진 패턴을 발견해, 심혈관 위험 예측을 향상시키는 방법을 보여준다”라며 “기존 진단 방식을 보완할 새로운 접근법을 제시한 연구”라고 밝혔다.
이번 연구 결과는 지난 1월 국제 학술지 「컴퓨터화된 의료 영상 및 그래픽(Computerized Medical Imaging and Graphics)」 온라인판에 게재됐다.
경희대한방병원 중풍뇌질환센터 권승원·이한결 교수팀은 한약재 ‘계피’에 난치성 편두통 증상을 호전시키는 효과가 있음을 확인했다. 연구팀은 임상적으로 확인한 결과를 국제 학술지 「익스플로어(EXPLORE)」에 발표됐다.
편두통 완화제 듣지 않던 환자 호전
이번 연구는 편두통 진단 후 3년간 편두통(증상) 완화제를 복용했음에도 불구하고 호전이 없던 73세 남성을 대상으로 계피가 들어간 한약을 처방하고 그 결과를 확인하는 방식이었다. 계피가 들어간 '계지가용골모려탕'과 '시호가용골모려탕'을 처방한 다음, 편두통 통증평가척도(NRS, 0~10점)를 확인했다.
그 결과, 연구 대상자의 통증 점수(NRS 10점)와 통증 빈도(주 4회)가 복용일수에 따라 단계적으로 감소했다. 복용 42일차에는 통증 점수 5점, 통증 빈도 주 1회로 감소했으며, 기존에 복용 중이던 편두통 완화제를 중단할 만큼 증상이 완화됐다. 복용 146일차에는 통증점수 2점, 통증 빈도 주 0~1회로 통증이 거의 사라졌다. 특히, 이렇게 나타난 호전 상태가 1년 이상 지속됐다.
계피의 양방치료 한계 보완 효과
이번 발표된 연구의 제 1저자인 이한결 교수는 “최근 편두통을 비롯해 신경성통증에 염증이 중요한 원인일 수 있다는 가설이 주목받고 있다”며 “이번 증례 연구를 통해 계피가 염증성 사이토카인의 생성을 억제해 편두통 증상을 완화하는 데 주요한 역할을 했을 것이라 판단된다”고 말했다.
교신저자인 권승원 교수는 “양방에서는 편두통 치료에 주로 트립탄 약물이 사용되고 있지만, 복용환자의 27~30% 정도에서만 통증 조절 효과가 나타나는 한계가 있었다”며 “해당 연구는 양방치료의 한계를 효과적으로 보완할 수 있는 한방치료의 역할과 편두통 치료에 대한 한의학의 과학적 근거를 제공했다는 것에 의의가 있다”고 말했다.
피부 온도는 건강 상태를 보여주는 가시적 지표 중 하나다. 피부는 외부 환경과 직접적으로 맞닿은 기관이며, 외부 환경은 물론 내부에서 이루어지는 대사, 혈액순환에 의해서도 영향을 받는다. 이때 외부와 내부의 상태를 종합하여 열 교환을 하게 되고, 이를 바탕으로 체온(심부 체온)을 조절한다. 피부 온도가 건강과 어떤 연관이 있는지, 피부 온도를 통해 알 수 있는 것들은 무엇인지를 살펴본다.
건강 지표로서의 피부 온도
피부 온도는 언제 높아지는가? 보통 피부 온도의 상승은 혈류량 증가로 인해 나타나는 결과다. 혈류가 증가하면서 피부로 전달되는 열이 많아져 피부 온도가 높아지는 것이다. 대표적인 예는 ‘몸이 아플 때’다. 아프다는 것은 신체 어딘가에서 염증 반응이 일어났다는 것을 의미한다. 이때 면역 체계가 활성화되며, 면역 세포가 빠르게 출동하기 위해 혈류가 빨라진다.
한편, 외부 기온이나 습도가 높을 때도 피부가 뜨거워질 수 있다. 목적은 다르지만, 이때도 역시 혈류량이 증가하게 된다. 혈관이 확장되고 혈류가 증가하면서 땀을 배출해 체온을 낮추려는 작용이 이루어지는 것이다. 단, 습도가 높을 때는 땀이 잘 증발하지 않기 때문에 온도를 낮추기가 어려워져서 피부 온도가 상승하게 된다.
이 과정을 반대로 생각하면, 피부 온도와 건강의 관계가 어느 정도 보인다. 피부 온도가 낮아진다는 것은 혈류가 감소한다는 것을 의미한다. 이는 즉 신체 어딘가에서 염증 반응이 발생하더라도 면역 세포의 이동이 빠르게 이루어지지 않는다는 것을 의미한다. 염증이 빠르게 처리되지 않는다는 것은 감염 위험의 증가, 이상 증상의 심화를 의미한다.
한편, 잠을 잘 때는 피부 온도가 어느 정도 낮아지는 것이 중요하다. 수면 중에는 신체가 회복 상태에 들어가기 때문에 모든 대사 활동이 줄어든다. 자연스럽게 심부 체온과 피부 온도도 낮아지게 된다. 이로 인해 깊은 수면을 취할 수 있게 되고, 신체는 회복과 재생에 적합한 환경을 갖게 된다.
실제로 저녁에 운동을 하는 사람들에게 가급적 잠들기 2~3시간 전에 모든 운동을 마칠 것을 권장하곤 한다. 이는 운동으로 인해 혈류가 증가하면 피부 온도가 높아지게 되고, 그것을 자연스럽게 식혀주기 전에는 숙면을 취하기가 어려워지기 때문이다.
땀흘림은 피부 온도를 낮춰 체온을 조절하기 위한 자연스러운 과정이다 / 이미지 출처 : Motion Elements
수면 중 피부 온도의 변화
수면 중 피부 온도는 심부 체온에 비해 자주, 큰 폭으로 변화한다. 일반적으로는 수면의 각 단계에 따라 피부 온도가 달라진다. 비렘(Non-REM) 수면의 가장 깊은 수면 단계는 심부 체온이 가장 낮은 단계에 해당하는데, 이때 피부 온도도 상대적으로 낮은 상태를 유지한다. 이를 통해 신체는 에너지를 보존하면서 세포 재생과 같은 중요한 회복 과정을 거치게 된다.
한편, 렘(REM) 수면 단계에서는 피부 온도가 상대적으로 높아지는 경향이 나타난다. 렘 수면은 처음 잠이 든 시점을 기준으로, 하나의 수면 주기에서 가장 마지막 단계에 해당한다. 이때는 뇌의 활동이 증가하면서 기억을 정리정돈하는 등 정신적인 회복과 재조정이 이루어진다. 이에 따라 신체의 여러 기능이 재조정되면서 피부 온도도 높아지게 된다.
스마트 기기를 사용해 일상적인 건강 관리를 하는 사람들이라면, 수면 중 피부 온도 변화 그래프를 본 적이 있을 것이다. 수면 중 피부 온도 변화 또한 얼마나 깊게 숙면을 취했는지를 보여주는 지표가 된다. 건강 관리 앱에서는 ‘적절한 피부 온도 변화 범위’를 제시하기도 한다.
피부 온도와 수면의 질
수면 주기에 따라 피부 온도가 적절한 범위 내에서 조절되지 않을 경우, 불면증이나 수면 무호흡증과 같은 문제가 발생할 수 있다. 만약 자고 일어나서 피곤함을 느끼는 일이 잦다면, 혹시 피부 온도의 문제는 아닐지 점검해보는 것도 좋겠다.
침실 전체의 온도와 습도는 수면 중 피부 온도에 직접적인 영향을 미친다. 보통 침실 온도를 18℃~22℃ 사이로 권장하는데, 이는 수면 중에 이루어지는 피부 온도 변화를 안정적으로 유지하기에 최적화된 온도이기 때문이다. 사람에 따라 적절한 침실 온도에 차이가 있을 수는 있지만, 지나치게 따뜻한 환경이 되면 불면증의 원인이 될 수 있다는 점을 참고하면 좋다.
한편, 잠자리에서 사용하는 이불과 베개 등 침구의 종류와 통기성도 중요하다. 전체적인 수면 환경에서 보면 일부분일지 모르지만, 피부 온도 조절에 있어서는 상당한 비중을 차지하는 요소다. 침구의 통기성이 좋을 경우, 수분 증발도 원활하기 때문에 잠자는 동안 피부 온도를 안정적으로 유지하는 데 도움을 준다.
잠들기 전에는 따뜻한 물로 가볍게 샤워를 해주면, 따뜻한 물로 인해 높아진 피부 온도를 낮추는 과정에서 자연스럽게 수면 유도 효과를 얻을 수 있다.
잠들기 전 온수로 샤워를 하면 피부 온도가 자연스럽게 내려가며 숙면에 도움이 된다 / 이미지 출처 : Motion Elements
인체를 이루고 있는 세포는 자연의 법칙에 따라 ‘노화’된다. 이는 세포가 더 이상 분열하지 않으며, 맡고 있던 기능이 점점 저하되는 현상을 의미한다. 세포 노화는 다양한 질병과 직접적으로 연결된다. ‘건강한 노화’가 화두에 오르면서 세포 노화에 대한 연구가 활발해지는 이유다.
세포 노화가 발생하는 메커니즘과 원인은 무엇일까? 길어지는 노년기를 건강하게 보내기 위해, 세포 노화 속도를 늦추거나 회복할 수 있는 전략으로는 무엇이 있을까?
세포 노화의 메커니즘
세포는 본래 일정한 주기(cycle)에 따라 지속적으로 복제와 분열을 거듭한다. 이 과정에서 DNA를 복제하고 두 개의 딸 세포로 나뉘는데, 이는 ‘세포의 성장과 재생’을 이루는 중요한 과정이다.
각각의 세포는 특정한 기능을 수행하도록 ‘전문화’돼 있다. 운동을 가능하게 하는 근육 세포, 신호를 전달하고 정보를 처리하는 신경 세포부터 체내의 각 장기들은 저마다의 기능을 맡고 있는 세포로 구성된다. 이들은 복제와 분열 후에도 본래 맡고 있던 기능을 대대로 이어가며 지속하게 된다.
하지만, 세포의 분열은 무한하지 않다. 매 분열마다 세포의 ‘텔로미어’가 조금씩 짧아지게 되고, 일정 횟수 이상 분열하게 되면 그 세포는 ‘노화 상태’에 접어든다. 노화된 세포는 더 이상 분열을 하지 않으며, 본래 맡고 있던 기능도 저하된다. 또한, 자극에 취약해져 더 쉽게 염증 반응을 일으키는 원인이 되기도 한다.
텔로미어가 짧아지는 것은 세포의 자연스러운 수명이 줄어가는 과정이라고 볼 수 있다. 이외에도 흔히 알려진 ‘산화 스트레스’ 또는 ‘만성 염증’ 등도 세포 노화의 원인이 될 수 있다. 이런 작용들은 텔로미어 단축과 무관하게 정상 세포를 노화된 세포로 만드는 요인이다.
장기나 조직을 이루는 세포의 수는 천문학적으로 많지만, 그들 모두가 언젠가는 세포 노화라는 운명을 맞이한다. 다만, 수많은 세포들의 노화가 동시에 일어나는 것은 아니며, 저마다 다른 시기에 이루어진다. 인체가 점진적으로 노화되는 기본 메커니즘이다.
세포가 분열되며 텔로미어가 짧아지는 것은 인체 노화의 기본 원리다 / 이미지 출처 : Motion Elements
세포 노화 원인과 생리적 영향
세포가 노화되는 핵심적인 요인을 나누자면 두 가지로 압축할 수 있다. 시간이 지남에 따라 자연스럽게 발생하는 노화(텔로미어 단축), 그리고 유전이나 환경, 습관 등의 영향으로 발생하는 노화(후천적 요인)다.
텔로미어 단축은 생명체의 순리로 불가항력적인 요인이니 배제하도록 한다. 유전적 요인의 경우 개인의 특정 유전자가 세포의 자연스러운 노화 속도에 영향을 미치는 것이다. 이 또한 기본적으로 어찌할 수 없는 요인이지만, 현대 의료 기술은 유전자 단위까지 다루고 있으니 향후 어느 정도는 희망을 걸어볼 수도 있을 것이다.
이외의 나머지 요인은 개인이 일상에서 어느 정도 ‘통제할 수 있는 요인’이라 할 수 있다. 자외선 노출, 오염물질 흡입, 불건전한 생활습관 등이 모두 여기에 속한다. 이런 문제들은 세포에 불필요한 스트레스를 가하기 때문에 자연스러운 노화가 더 빨리 이루어지도록 하는 원인이 된다.
세포 노화로 인한 생리적 영향도 크게 두 가지 형태로 나타난다. 하나는 내부적인 영향, 즉 본연의 기능 저하다. 예를 들어, 근육을 이루는 세포(근섬유)들은 시간이 지나며 조금씩 노화돼 본래 기능을 잃는다. 100개의 근육 세포가 수행하던 기능을 80개 세포가 수행하게 되면 당연히 근육의 힘은 약해질 것이다. 전신의 장기와 조직들이 이런 식으로 점차 기능을 잃어간다.
또 하나의 예는 뇌 기능의 저하다. 뇌를 이루는 기본 단위는 신경 세포(뉴런)다. 인지력과 기억력, 감각과 운동 등 뇌가 관장하는 수많은 기능들은 각기 수많은 신경 세포들이 네트워크를 형성(시냅스)해 신호를 주고받으면서 이루어진다. 여기서도 100개의 뉴런이 담당하던 기능을 80개 뉴런이 맡게 되면 기능이 상대적으로 저하될 수밖에 없다.
다른 하나는 외부적인 영향, 즉 ‘자극’에 약해진다는 점이다. 가장 두드러지는 것이 면역 기능의 저하다. 모든 세포가 활발하게 제 기능을 수행할 때는 감염원이나 유해한 물질에 의한 자극을 효과적으로 이겨낼 수 있다.
하지만 노화된 세포가 많아지면 이 싸움에서 질 가능성이 높아진다. ‘병력이 많으면 유리하고, 적어질수록 불리해지는’ 지극히 간단한 논리다. ‘퇴행성 질환’이라는 말에 사용된 ‘퇴행’이라는 현상의 본질이다.
뇌 기능의 퇴행은 신경세포 수가 줄어들고 연결이 약해지는 것이 원인이다 / 이미지 출처 : Motion Elements
세포 노화를 늦추기 위한 ‘균형’
세포 노화는 시간의 흐름을 따른다. 시간이 흐르는 것은 멈출 수도, 되돌릴 수도 없는 현상이다. 하지만 생체 시계가 돌아가는 속도를 늦추는 것은 가능하다. ‘건강한 생활습관’이라 불리는 것들이 그것이다. 각각의 습관들은 어떻게 세포 노화를 늦추는 데 기여할까?
한 가지 포인트는 ‘항산화 균형’이다. 인체의 대사 과정에서는 ‘활성산소(ROS)’라는 물질이 생겨난다. 보통 ‘활성산소 = 나쁜 것’이라고 받아들이는 경향이 있는데, 실제로 활성산소는 비유하자면 ‘무기’와 같다. 예를 들면 면역 세포들이 체내에 들어온 병원균을 파괴할 때 사용하는 것도 활성산소다.
즉, 활성산소 자체를 완전히 없애야 하는 것이 아니라, 적절히 사용될 수 있도록 조절하는 것이 핵심이다. 무기가 너무 많아져서 무분별하게 사용되면 사회에 혼란이 초래되는 것과 같은 이치다. 이것이 바로 ‘산화 스트레스’라 불리는 현상이며, 항산화 균형을 유지해야 하는 핵심이 된다.
항산화 물질은 보통 섭취가 부족한 사람이 많기 때문에 ‘더 많이 섭취하라’고 권장하는 경우가 많다. 하지만 정답은 ‘균형’이다. 항산화 물질이 너무 많아버리면 면역 기능 유지 등 꼭 필요한 수준의 무기(활성산소)마저 부족해질 수 있기 때문에, 적당한 수준을 유지하는 것이 중요하다.
이와 관련해 중요한 또 한 가지가 바로 ‘운동’이다. ‘규칙적인 운동’을 강조하며, 보통 일주일 단위로 적정 운동시간은 어느 정도인지 제시하곤 한다. 이는 ‘너무 과도한 운동’은 오히려 세포 노화를 가속화하는 원인이 될 수 있기 때문이다.
운동을 하면 기본적으로 대사 속도가 빨라지기 때문에 그만큼 활성산소도 활발하게 만들어진다. 항산화 물질이 그에 맞춰 충분히 공급된다면 문제가 되지 않겠지만, 그렇지 않다면 몸 속에 ‘무기’가 잔뜩 돌아다니는 상황이 될 수 있다는 것이다.
이는 스트레스 관리를 강조하는 이유와도 같은 맥락이다. 만성적 스트레스는 면역 활동을 억제해 지속적인 염증 반응을 일으키고, 이로 인해 세포 노화가 한층 빠르게 진행된다. 스트레스 관리 기법으로 면역력을 원상복귀시키면 적어도 세포의 생체 시계가 더 빨라지는 일은 막을 수 있다.
신체의 시계가 더 빨라지는 것만 막을 수 있어도 상당한 효과가 있다 / 이미지 출처 : Motion Elements
노화 속도를 극복하는 길
상식적으로 세포의 노화는 멈추거나 되돌릴 수는 없다. 하지만 과학 및 의료 기술이 발전하면서 기존의 상식도 새로운 도전을 맞이하고 있다. 줄기세포 연구와 세포 배양 기술, 유전자 편집 기술, 항노화 치료법 등 다양한 방면으로 연구가 이루어지고, 일부 성과를 거두는 사례도 늘어나고 있기 때문이다.
이러한 사례들은 ‘멈출 수는 없고, 늦추는 것이 최선’이라는 기존의 패러다임을 뿌리째 뒤흔들 수 있는 근거로 쌓여가는 중이다. 과거로부터 기술의 발전 속도가 계속 가파르게 상승해왔던 것을 감안하면, 정말 ‘세포 노화를 멈추거나 되돌리는 것’이 현실적으로 가능해질지도 모를 일이다.
물론, 그렇게 된다고 해도 각자의 노력은 중요한 의미를 지닌다. 기술적인 혜택을 똑같이 누릴 수 있게 된다고 해도, 건강한 습관으로 세포 노화를 늦추려 노력한 사람들이 더 큰 효과를 볼 가능성이 높을 테니 말이다.
언젠가는 불가항력의 영역도 정복하게 될지 모를 일이다 / 이미지 출처 : Motion Elements
조규홍 보건복지부 장관은 3월 21일(금) 오후 13시 50분 강원대학교병원(강원도 춘천시 소재)을 방문하여 비상진료체계 상황을 점검하고 현장 의료진들을 격려하였다.
강원대학교병원은 지역암센터(2011년), 어린이병원(2013년), 권역 책임의료기관(2020년) 등으로 지정되어 강원 지역 필수·공공의료의 중추 기관으로서 역할을 다해 왔다. 특히, 비상진료체계 상황하에서 지난 12월부터 거점지역응급의료센터로 지정돼, 중증응급환자 대상 응급의료 및 최종 치료를 제공하고 있다.
한편, 정부는 강원대병원 등 국립대병원을 각 지역별 필수의료체계의 중추로 육성하겠다는 정책 방향을 발표한 이후 주요 정책과제들을 준비해 왔으며, 올해부터 ▲전임교원 증원 ▲인프라 첨단화 투자(‘권역 책임의료기관 최종치료 역량 강화’) ▲지역 국립대병원 특화 R&D 등의 투자와 지원을 본격적으로 추진 중이다.
조규홍 보건복지부 장관은 “어려운 상황에서도 강원 권역 책임의료기관으로서 국민의 생명을 지키기 위한 비상진료체계 유지를 위해 노력 중인 의료진분들께 감사드린다”라면서, “「의료개혁 실행방안」등을 통해 제시된 지역의료 살리기 정책들을 보다 속도감있게 추진하여 빠른 시일 내 국민들과 현장 의료진께서 체감할 수 있는 성과를 낼 수 있도록 노력하겠다”라고 말했다.
<본 기사는 보건복지부에서 2025년 3월 21일 작성하여 공공누리 제1유형으로 개방한 보도자료입니다.>
저녁이나 밤에 더 활발하게 활동하는 사람들을 가리켜 ‘올빼미족’이라 부른다. 이들은 대개 생체 시계가 저녁 위주로 맞춰져 있어, 밤늦게 잠들고 아침에 상대적으로 늦게 일어나는 경향이 있다. 밤 시간에 더 높은 에너지를 느끼고 창의적이 되는 유형이다.
그런데 올빼미족처럼 밤늦게 활동할 경우, 우울증에 걸릴 위험이 더 높다는 연구 결과가 제기됐다. 사회적으로 정신건강 문제에 대한 관심이 촉구되는 요즘, 가볍게 넘길 수는 없는 대목이다.
올빼미족과 우울증 위험의 관계
영국 서리대학교 연구팀은 오픈 액세스 저널 「플로스 원(PLOS One)」에 19일(수) 발표한 연구에서 ‘저녁형 크로노타입’ 즉, 올빼미족들이 상대적으로 우울증 증상이 더 많다는 내용을 언급했다. 이와 함께 연구팀은 대학생 546명을 대상으로 한 온라인 설문 및 그 결과를 분석한 내용을 담았다.
온라인 방식으로 진행된 설문은 수면 패턴, 마음챙김, 특정한 생각을 반복하는 경향, 음주 정도, 우울 및 불안 증상 수준에 대해 학생들이 스스로 답하도록 돼 있었다.
설문 데이터를 분석한 결과, 연구팀은 올빼미족들이 ‘아침형 크로노타입’인 사람들에 비해 우울증 위험 요소를 많이 가지고 있다는 결론을 내렸다. 구체적인 원인으로는 수면의 질, 마음챙김 수준, 음주 정도가 지목됐다. 올빼미족들은 전반적으로 수면의 질이 낮고, 마음챙김 활동을 덜 했으며, 알코올 소비량도 많은 경향을 보였기 때문이다.
물론, 연구팀은 이번 연구가 보편성이 부족하다는 점을 인정했다. 표본 수가 많지 않고, 대학생이라는 특정 연령대만을 대상으로 했으며, 자가 보고 방식으로 특정 시점에만 이루어진 설문 결과에만 의존했기 때문이다. 따라서 위 항목들과 우울증 위험 사이에 명확한 인과관계가 있다고 단언하기에는 부족한 감이 있다.
이번 연구 자체의 보편적 신뢰성은 부족하지만, 기존에 유사한 주제로 수행된 연구에서도 비슷한 결과를 보인 바 있다 / 이미지 출처 : Motion Elements
수면, 스트레스, 음주… 우울증과 관련
하지만 이번 연구 결과가 아니더라도, 수면의 질과 마음챙김 정도, 알코올 소비가 우울증과 상관관계가 있다는 연구는 기존에도 있었다.
수면 시간이 부족하거나 충분한 시간을 잤음에도 수면의 질이 낮을 경우, 신체적·정신적 회복이 충분히 이루어지지 않아 호르몬 불균형으로 이어질 수 있다. 이로 인해 일상에서 집중력이 떨어지고, 감정적으로 불안정해지며, 지속적인 피로감에 시달릴 수 있다. 이는 우울증으로 이어지는 주요 원인으로 꼽히는 증상들이다.
마음챙김은 ‘현재 순간’에 집중하고 자신의 감정과 생각을 온전히 수용하기 위한 기법으로, 스트레스를 줄이고 감정적 회복력을 높이는 방법 중 하나로 꼽힌다. 마음챙김 외에도 스트레스를 관리하기 위한 기법은 여러 가지가 있지만, 대체로 마음챙김을 소홀히 하는 사람들은 부정적인 감정이나 생각을 잘 관리하지 못하는 경향이 있다.
알코올 역시 대표적인 우울증의 원인으로 꼽힌다. 알코올은 중추신경을 억제하는 작용을 함으로써, 처음에는 기분을 좋게 만들 수 있지만 어느 정도 시간이 지나면 오히려 기분을 저하시킬 수 있다. 어느 하루에 과도한 음주를 하거나, 꾸준히 오랫동안 과음하는 습관을 가지고 있을 경우, 부정적 영향이 축적돼 신경전달물질의 불균형을 초래할 수 있는 것으로 알려져 있다.
또한, 과도한 음주로 취한 채 잠이 들 경우, 수면 후반부의 렘(REM) 수면을 방해해 전체적인 수면의 질을 떨어뜨릴 수 있다. 이는 우울증으로 이어지는 악순환 패턴 중 하나다.
과도한 음주는 렘(REM) 수면을 방해해 전체적인 수면의 질을 떨어뜨릴 수 있다 / 이미지 출처 : Motion Elements
성인 초기 정신건강 위한 기초 자료
서리대학 연구팀은 발표한 연구 결과를 통해 “젊은 성인들 중 정신건강이 좋지 않은 경우가 많은 상황에서, 이 연구 결과는 특히 의미가 있다”라는 입장을 전했다. 이번 연구 결과와 함께 기존까지 알려져 있던 정보를 종합해보면, 젊은 성인들의 우울증 위험을 줄이기 위해 어떤 식으로 개입해야 하는지를 명확히 할 수 있다는 것이다.
예를 들면, 대학생을 비롯한 성인 초기에 해당하는 사람들을 대상으로 정신건강 프로그램을 기획한다면, 수면의 질과 마음챙김 기법, 음주 습관 조절을 포인트로 삼아 접근해볼 수 있을 것이다. 이번 연구는 비록 한정적인 결과만을 보여줬지만, 성인 초기에 해당하는 사람들이 보다 나은 정신건강을 유지할 수 있도록 돕는 기초 자료로서의 가치는 충분하다.
양산부산대학교병원(이하 양산부산대병원, 병원장 이상돈)은 보건복지부와 한국보건산업진흥원이 주관하는 '2025년 개방형 실험실 운영사업'의 '유형1 협업 기반 조성형' 기관으로 선정됐다. 비수도권 소재의 병원으로서는 유일하게 이뤄낸 성과다.
개방형 실험실 운영 사업은 병원의 우수한 자원을 개방하고, 임상의들의 아이디어와 창업 기업의 기술 및 제품을 연결하는 데 목적을 두고 있는 국가사업이다. 창업 기업에게는 성장의 기회를, 의료 현장에는 미충족 의료수요(unmet needs)를 해결할 수 있는 기회를 부여하기 위해 지원하는 사업이다.
벤처기업 집적시설과 기술사업지원부서
이번 개방형 실험실 운영사업 평가 과정에서 양산부산대병원은 ▲2028년 완공 예정인 '제2의생명창의연구동'이 벤처기업 집적시설로 지정될 예정이라는 점, 그리고 ▲원내 기술사업화 전담부서인 '기술사업지원부'를 운영함으로써, 기술 이전 및 성과 관리, 창업 지원 등 사업화 관련 활동을 수행하고 있다는 점을 기관 특징으로 인정받았다.
양산부산대병원은 이번 사업을 통해 병원에서 보유하고 있는 우수 자원 및 임상 전문 인력을 활용, 창업 기업들에게 컨설팅을 제공하는 한편, 병원-기업 간 협력 체계를 구축하겠다는 계획이다.
부·울·경 지역 자생적 생태계 구축 기여
유학선 의생명융합연구원장은 "창업 기업 발굴과 성장을 적극 지원하고, 병원의 연구 및 임상 인프라를 활용해 기술 검증을 체계적으로 지원하겠다"고 밝혔다.
이상돈 병원장은 "전문적인 성과 관리 시스템을 구축해, 창업 기업들의 기술사업화 성공률을 높이고, 부·울·경 지역의 바이오헬스 산업 자생적 생태계 구축에 기여하겠다"고 말했다.
한편, 양산부산대병원은 이번 개방형 실험실 운영사업 선정으로 연간 약 4억5천만 원의 정부 지원을 받게 된다.
중앙대학교(총장 박상규) 연구진이 세계 최초로 정자의 단백질 합성 능력을 규명한 연구 결과를 발표했다.
중앙대학교 동물생명공학과 방명걸 교수 연구팀은 '정자의 구조적 특성상 단백질 합성이 불가능하다'는 기존의 지식을 깨고, 실시간으로 단백질을 합성할 수 있다는 사실을 입증했다고 밝혔다.
정자의 단백질 합성 변화는 수태 능력 등 인체의 중요한 기능에 영향을 미친다. 이번 연구로 남성 불임의 진단, 원인 규명뿐만 아니라, 피임제 개발에도 중요한 단서를 제공할 수 있게 되었다.
불임과 계획되지 않은 임신은 전 세계적으로 개인의 문제를 넘어 사회적, 경제적 측면까지 큰 영향을 미치고 있다. 지금까지 불임의 원인 규명이나 피임제 개발은 여성을 중심으로 이뤄져 왔다. 하지만, 임신 결과의 절반은 남성에게서 영향을 받는다. 즉, 남성 불임의 원인을 해결할 안전하고 효과적인 방법을 개발하는 것은 여성의 불임 문제만큼이나 중요한 의미를 갖는다.
지금까지의 정설에 따르면, 정자는 부계 유전정보(DNA)를 효율적으로 전달하기 위해 정소 내에서 형성되는 동안 이동에 불필요한 세포 소기관을 제거하고, 핵과 미토콘드리아만을 남겨놓는 것으로 알려져 있다. 또한, DNA는 프로타민(protamine)에 의해 고도로 응축되어 있어 전사(단일 가닥 DNA를 주형으로 삼아 특정 부분을 RNA로 합성하는 과정)가 불가능하며, 리보솜 등의 세포 소기관 부재로 인해 단백질 번역(mRNA가 단백질을 합성하는 과정) 또한 일어나지 않는 것으로 알려졌다.
이번 연구에서는 메티오닌(methionine)의 대체물질인 Click-iT L-homopropargylglycine(HPG)을 활용한 FUNCAT(fluorescent noncanonical amino acid tagging) 시스템을 적용하여, 정자의 수정능 획득(정자가 난자 내로 진입하기 위한 생리적 기능적 변화) 과정 중 실시간으로 합성되는 단백질들을 직접 관찰하는 데 성공했다.
특히, 수정능 획득 과정의 시간 경과에 따른 단백질 변화를 단백질체학 분석을 통해 확인하였고, 초기 단계에서 정자의 첨체 형성과 관련된 단백질들이 정자의 수정능력과 밀접한 관련이 있음을 밝혀냈다.
나아가, FUNCAT(Functional Cationic Assay Technology) 시스템에 Proximity Ligation Assay(PLA) 기법을 접목하여, 수정능 획득에 따른 첨체 관련 단백질의 변화 양상을 실시간으로 정밀하게 관찰했다. 그 결과, 수정능획득 과정에서 첨체 관련 단백질의 활발한 합성이 수정능력 유지에 필수적이었으며, 단백질 합성이 초기 단계에서 정교하게 이루어지지 않을 경우 비정상적인 첨체 반응으로 인해 수정 실패가 발생할 수 있었다.
이번 연구는 정자의 번역 능력에 대한 기존 패러다임을 전환하고, 수정능 획득 과정에서의 단백질 합성의 역할을 새롭게 조명하는 중요한 단서를 제시한다.
한국연구재단 이공분야 대학중점연구소 사업 및 세종펠로우십 지원을 받아 실시된 이번 연구에는 중앙대학교 생명환경연구원의 박유진 연구교수가 제1저자, 방명걸 교수가 교신저자로 참여했다. 상세한 연구 내용은 학술지 Journal of Advanced Research((Impact Factor 11.4)에 3월 18일 온라인 출판되는 논문을 통해 확인할 수 있다. 해당 논문은 생물학연구정보센터(BRIC)가 선정하는 한빛사(한국을 빛낸 사람) 논문으로도 선정됐다.
방명걸 교수는 “수정능 획득 과정 동안 실시간으로 변하는 단백질들의 발현이 전사체의 번역에 의해 나타나며, 이 변화가 정자의 수정능력과 밀접한 관련이 있음을 처음으로 규명했다. 향후 여성 생식기관 내에서 정자가 수정에 참여하기까지의 여정에서 어떻게 상호 경쟁하고 선택되는지를 이해하는 데 중요한 단서를 제공하고, 진화적으로 자손의 수정능력과의 연관성을 밝히는 데도 활용될 수 있다.”며, “이번 연구 결과가 정자의 수정능력 등 기능을 조절하거나, 새로운 기전의 피임제 개발을 위한 핵심 기초자료로 활용되기를 기대한다”고 말했다.
경북대학교 생명공학부 조동형·류재웅 교수팀이 과산화소체(peroxisome) 내 주요 효소 단백질인 ‘HSD17B4’ 결핍이 일차섬모(primary cilia) 형성 이상을 유발한다는 기전을 세계 최초로 규명했다. 이번 연구는 과산화소체 대사 장애가 섬모병증(ciliopathy)의 원인이 될 수 있음을 밝히고, 아세틸-CoA를 활용한 치료 가능성을 제시했다.
일차섬모는 세포 소기관으로 외부 환경의 신호를 감지하고 여러 신호전달 경로를 조절하는 역할을 담당해 ‘세포의 안테나’로 불린다. 이상이 생기면 대사성질환과 뇌 발달 장애, 운동 장애 등 다양한 희귀 질병을 유발한다.
연구팀은 ‘HSD17B4’ 효소 결핍이 과산화소체의 지방산 산화 경로를 손상시켜 세포 내 아세틸-CoA 물질의 농도를 낮추고, 이로 인해 일차섬모 형성과 기능이 저해된다는 사실을 최초로 발견했다. 이와 함께 아세트산 처리로 아세틸-CoA 농도를 회복시키면 섬모 형성 결함이 정상화되는 것을 확인했다. 아세트산을 투여한 ‘HSD17B4 결핍 생쥐 모델’에서도 운동 기능이 개선되고, 소뇌 구조가 회복되는 등 치료 효과가 나타났다고 연구팀은 설명했다.
조동형 교수는 “이 연구는 과산화소체 대사와 일차섬모의 기능적 연결을 규명해 관련 질환 치료제 개발에 새로운 전략을 제공했다. 앞으로 추가 연구를 통해 여러 섬모병증 관련 치료제 개발을 위한 기반 연구를 확대할 계획이다.”라고 밝혔다.
이번 연구는 한국연구재단, 산업통상자원부 산업혁신기반구축사업, 교육부 G-램프사업의 지원을 받아 수행됐다. 제1저자는 경북대 세포소기관연구소 배지은 박사와 장소영 박사이며, 교신저자는 생명공학부 조동형·류재웅 교수이다. 연구 결과는 세계적 권위의 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 온라인판으로 3월 18일에 발표됐다.
