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신생아의 빠른 심박도 재현 가능한 심혈관 모사 장치 개발

신생아의 빠르게 뛰는 심장박동까지 재현할 수 있는 심혈관 모사 장치가 개발됐다. 한국연구재단은 경희대 박윤석 교수 연구팀이 인간의 대동맥 판막 구조를 모사한 소프트 심장 밸브와 고정밀 심혈관 시뮬레이터를 개발했다고 19일 밝혔다. 심혈관 질환은 전 세계 사망원인 1위 질환으로, 조기 진단과 치료법 개발을 위해 인체의 혈압과 맥압 변화를 인공적으로 구현한 심혈관 시뮬레이터에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 다만 기존 기계식 밸브나 유압 펌프 방식의 심혈관 시뮬레이터는 부피가 크고 정밀 제어가 어렵다는 한계가 있다. 신생아나 소아의 빠른 심박수와 고강도 운동 중 발생하는 부정맥 등 병리적 상태까지 구현하기 위해서는 응답 속도와 정밀도가 높은 밸브 시스템이 필요하다. 연구팀은 사람의 대동맥 판막 구조를 본뜬 소프트 자성 밸브와 자성 심장판막을 핵심기술로 하는 심혈관 시뮬레이터를 개발했다. 3개의 판막엽으로 구성된 심장 대동맥 판막은 수축·이완기 심장 박동에 따라 혈액을 한 방향으로 흐르게 하는데, 이 3엽 구조를 닮은 자성 심장판막과 소프트 자성 밸브가 외부 자기장의 세기와 방향에 따라 마치 대동맥 판막처럼 자연스레 열리고 닫히게 된다. 유연성과 복원력이 우수
"암 환자, 생물학적 나이가 실제보다 높으면 치료 예후 나빠"

암 환자의 얼굴 사진을 분석해 생물학적 나이(biological age)를 추정하고, 암 치료 예후까지 예측하는 인공지능(AI) 시스템이 개발됐다. AI가 분석한 생물학적 나이가 실제 나이(chronological age)보다 높으면 암 치료 예후가 나쁜 것으로 나타났다. 미국 매사추세츠 종합병원 브리검(Mass General Brigham) 휴고 에어츠 박사팀은 9일 의학 저널 랜싯 디지털 헬스(Lancet Digital Health) 심층학습(deep learning)과 얼굴 인식 기술로 얼굴 사진을 분석, 생물학적 나이를 추정하는 AI '페이스에이지'(FaceAge)를 개발했다고 밝혔다. 또 페이스에이지를 암 환자에게 적용한 결과 암 환자들은 암이 없는 환자들보다 생물학적 나이가 평균 5살 높았고, 생물학적 나이가 높은 환자들은 단기 생존 가능성이 떨어지는 것으로 나타났다. 연구팀은 환자의 얼굴 등 외모는 의사들에게 전반적인 건강 상태에 대한 단서를 줄 수 있지만 의사들도 사람 나이에 대한 편견이 있을 수 있고 이는 판단에 영향을 미칠 수 있다며 보다 객관적이고 예측 가능한 지표가 필요하다고 지적했다. 이들은 이 연구에서 딥러닝과 얼굴 인식 기술로 얼굴
필터 교체 필요 없는 미세 버블 공기 정화 시스템 개발

폐기물이 나오는 기존 고체 필터 대신 물을 이용한 미세 버블을 이용한 친환경 공기 정화 시스템 기술이 개발됐다. 한국연구재단은 서울대 고승환 교수 연구팀이 인체를 모사(模寫)해 실내 미세먼지를 제거하고 휘발성 유기화합물을 실외로 배출하는 순환식 공기 정화 시스템을 개발했다고 19일 밝혔다. 밀폐된 실내 환경에서는 산소 감소와 이산화탄소 축적, 미세먼지, 휘발성 유기화합물 등으로 인한 공기 오염이 생긴다. 환기가 필수지만, 외부 오염물질 유입 위험도 있다. 기존에 사용되는 여과식 필터는 미세먼지 축적에 따른 성능 저하, 휘발성 유기화합물과 같은 분자 상 물질 제거에 어려움이 있다. 또 필터를 주기적으로 청소·교체하는 과정에서 발생하는 폐기물로 환경 오염 요인도 된다. 연구팀은 인체 호흡기와 순환계의 기체 교환을 모사, 밀폐된 실내의 미세먼지를 제거하는 동시에 축적된 이산화탄소를 배출해 부족한 산소를 공급할 수 있는 종합 공기 정화 시스템을 개발했다. 인체는 외부로부터 오염물질의 유입을 막으면서 혈액이라는 매개체를 통해 세포에 필요한 산소를 공급하고, 필요 없는 이산화탄소는 외부로 배출한다. 이때 폐포와 모세혈관에서 자연스러운 기체 교환이 이뤄지면서 외부 환경으

"단백질 활성화 물질 개발…피로 낮추고 지구력 향상 효과 확인"

미국 연구진이 운동할 때 신진대사 변화를 일으키는 단백질을 활성화하는 물질을 개발, 생쥐 실험에서 피로에 강한 근육 섬유를 증가시키고 지구력을 높이는 효과를 확인했다. 이는 심부전이나 신경 퇴행성 질환 등으로 인한 근육 위축 등을 치료하는 새로운 방법으로 이어질 수 있다고 연구팀은 설명했다. 미국 세인트루이스 워싱턴대 의대 바하 엘젠디 교수팀은 뉴올리언스에서 열린 미국 화학회 춘계회의(ACS Spring 2024)에서 운동으로 인한 스트레스 적응과 근육의 중요한 생리적 과정을 조절하는 에스트로겐 관련 수용체(ERR)에 작용하는 화합물(SLU-PP-332)을 개발하고, 효과를 생쥐 실험에서 확인했다고 최근 밝혔다. 엘젠디 교수는 "운동은 몸과 마음 모두에 좋다. 운동을 할 수 있다면 해야 한다. 하지만 운동을 대신할 수 있는 것이 필요한 경우가 너무 많다"며 "운동 효과 모방 약물이 있다면 노화나 암, 특정 유전질환 등으로 규칙적인 운동을 할 수 없을 때 발생하는 근육 위축과 약화를 상쇄할 수 있을 것"이라고 말했다. 운동 관련 신진대사 변화는 에스트로겐 관련 수용체(ERR)라는 특수 단백질의 활성화로 시작되며, 이 단백질은 ERR 알파(ERRα), ERR 베

1971년 초유의 '인술(仁術)파동'…"유신에도 협상은 있었다"

정부와 의료계가 의사 증원을 둘러싸고 한 치 앞을 내다볼 수 없는 대치를 이어가고 있다. 양측 모두 국민을 최우선시한다고 말하지만, 갈수록 커지는 국민의 피로감은 이만저만이 아니다. 이제는 서로가 현 사태에 어떤 명분을 들이대도 국민의 신뢰에서 멀어져 간다고밖에 볼 수 없는 지경이다. 왜 이렇게 타협이 이뤄지지 않는 것일까. 과거 사례를 통해 의료계와 정부의 뿌리 깊은 갈등을 조명해볼 필요가 있다. 국내에서 임상수련 과정 중인 인턴과 레지던트들이 대규모로 파업한 첫 사례는 지금으로부터 53년 전인 1971년으로 거슬러 올라간다. 한국에 미국식 전공의 수련 제도가 처음 도입된 게 1958년이니, 불과 13년 만에 전공의들이 파업이라는 초강수를 뒀던 셈이다. 더욱이 당시는 박정희 정권의 위세가 '서슬 퍼런' 시기였다. 학술지 '역사문제연구'에 지난해 발표된 논문(1971년 수련의 파업: 1960~1970년대 의료 인력에 대한 국가통제 강화와 의사사회의 반발)을 보면, 전국 수련의들의 동맹 파업은 당시로서는 초유의 사태였다. 저자인 전북대 한국과학문명학연구소 정준호 전임연구원은 이 당시 수련의들이 의사인 동시에 피교육자라는 모호한 위치에서 장시간 노동과 불합리한

"발기부전 치료제, 알츠하이머병 위험 18% 낮춰…연관성 확인"

발기부전 치료제가 알츠하이머병 위험을 18%까지 낮출 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 이 결과를 일반화하려면 남녀 모두를 포함한 무작위 대조 임상시험이 필요하다고 연구진은 밝혔다. 영국 유니버시티 칼리지 런던(UCL)의 루스 브라우어 박사팀은 8일 미국신경학회 학술지 신경학(Neurology)에서 발기부전 진단을 받은 남성 27만여 명을 추적 관찰해 발기부전 치료제와 알츠하이머병 사이에서 이런 연관성을 확인했다고 밝혔다. 브라우어 박사는 "초기 단계 알츠하이머병 환자의 뇌에서 아밀로이드 플라크를 제거하는 치료법이 진전을 보이고 있지만 병을 예방 또는 지연시키는 치료법이 절실하다"며 "이 결과는 고무적이며 추가 연구 필요성을 보여준다"고 말했다. 연구팀은 2004~2017년 영국에서 발기부전 진단을 받은 남성 26만9천725명(평균연령 59세)을 대상으로 발기부전 치료제 포스포디에스테라제5 억제제(PDE5I) 복용과 알츠하이머병 발병 간 연관성을 평균 5년간 추적 관찰했다. 참가자들은 연구 시작 당시 기억력·사고력에 아무 문제가 없었으며, 55%는 발기부전 치료제를 처방받았고 45%는 처방받지 않았다. 애초 혈관을 확장해 혈류를 개선하는 고혈압 치료제로 개발된

"유전자 가위로 유전자 결함 교정 실험 생쥐와 사람 세포서 성공"

유전자 편집기술인 크리스퍼 유전자 가위(CRISPR-Cas9)를 이용해 면역 질환을 일으키는 유전자 결함을 교정하는 전임상 실험이 생쥐와 사람 세포에서 성공했다. 독일 헬름홀츠협회 막스-델브뤼크 분자 의학 센터 클라우스 라제스키 박사팀은 5일 과학저널 사이언스 면역학(Science Immunology)에서 크리스퍼 유전자 가위로 유전질환 모델 생쥐의 면역계 기억 T세포 결함을 교정하고, 유전질환 어린이 2명의 혈액을 이용한 세포 실험에서도 효과를 확인했다고 밝혔다. 유전적 결함은 치명적인 과잉 면역 반응을 일으킬 수 있다. 연구팀은 이 연구에서 18개월 미만 영유아에게 발생하는 면역계 희귀 질환인 가족성 적혈구포식성 림프조직구증식증(FHL)의 유전자 교정 치료 가능성을 모색했다. FHL은 바이러스에 감염된 세포를 죽이는 면역계 세포독성 T세포가 정상 기능을 하지 못하게 하는 유전자 돌연변이로 발생하는 치명적인 질환이다. 이 병에 걸리면 엡스타인-바 바이러스(EBV) 등에 감염돼도 세포독성 T세포가 감염된 세포를 제거하지 못하고 면역 반응이 급증하면서 사이토카인 폭풍과 과도한 염증반응이 일어난다. 조혈줄기세포이식(HSCT)으로 치료할 수 있지만 사망률이 높아

"치매 진단 5~10년 전 뇌 회색질 두께 얇아져"

치매 증상이 나타나기 5~10년 전 뇌의 회색질(gray matter) 두께가 얇아진다는 연구 결과가 나왔다. 대뇌는 신경세포로 구성된 겉 부분인 회색질과 신경세포들을 서로 연결하는 신경 섬유망이 깔린 속 부분인 백질(white matter)로 이뤄져 있다. 피질은 회색을 띠고 있어 회색질, 수질은 하얀색을 띠고 있어 백질이라고 불린다. 텍사스 대학 의대 알츠하이머병·신경퇴행 질환 연구소의 신경과 전문의 클라우디아 사티자발 교수 연구팀이 프레이밍햄 심장 연구(FHS) 참가자 1천 명(70~74세)의 MRI 뇌 영상을 분석한 결과, 이 같은 사실이 밝혀졌다고 메디컬 익스프레스(MedicalXpress)가 최근 보도했다. 연구팀은 10년 전에 찍은 뇌 MRI 영상으로 나중 치매가 발생한 사람과 치매가 나타나지 않은 사람을 구분할 수 있는지 연구했다. 그 결과 뇌의 회색질 외피 두께가 두꺼울수록 치매와 연관이 없고 얇을수록 치매와 연관이 있다는 사실이 밝혀졌다. 회색질 외피 두께 수치가 최하위 25%에 해당하는 사람은 나머지 75%에 해당하는 사람들보다 치매 발생률이 3배 이상 높은 것으로 나타났다고 연구팀은 밝혔다. 또 회색질 두께가 두꺼울수록 전체적인 인지기능

방사성동위원소 이용 '크리스퍼 유전자 가위 영상화' 국내 첫 성공

한국원자력연구원은 첨단방사선연구소 가속기동위원소연구실 박정훈 박사 연구팀이 방사성동위원소 지르코늄-89(Zr-89)를 이용해 국내 최초로 크리스퍼 유전자 가위 영상화에 성공했다고 23일 밝혔다. 크리스퍼 유전자 가위는 동식물의 유전자에서 손상된 DNA를 잘라내고 정상 DNA로 바꿔 질병을 억제하는 도구다. 유전자 가위는 길잡이 역할을 하는 가이드 RNA와 표적부위를 인식하고 잘라내는 효소단백질로 구성돼 체내에서 움직인다. 연구팀은 유전자 가위 중 하나인 '카스(Cas)12a' 단백질과 의료용 방사성 동위원소인 지르코늄-89를 접목한 새로운 바이오 소재를 개발했다. 이 소재는 지르코늄-89에서 나오는 감마선을 추적해 유전자 가위가 어디로 이동하는지 영상으로 확인할 수 있다. 특히 이번 연구는 간경화 치료를 목적으로 진행됐다. 간경화에 악영향을 주는 콜라젠 증식을 억제하도록 고안한 크리스퍼 유전자 가위를 활용했다. 이 유전자 가위와 지르코늄-89를 합성, 체내에서 잘 전달되도록 지질 나노입자로 둘러싸는 방식으로 캡슐화해 정맥주사로 간에 전달했다. 이 과정을 양전자 방출 단층 촬영(PET) 영상으로 확인하면 유전자 가위의 작용 여부를 알 수 있다. 앞으로 크리스퍼

"안약으로 쉽게…망막병증 치료 기술 개발"

미숙아나 당뇨 환자에게 발생하는 망막병증을 근본적으로 치료할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 울산과학기술원(UNIST)은 생명과학과 강병헌 교수팀과 경북대병원 박동호 교수팀이 망막 안에서 산소 부족으로 발생하는 허혈성 망막병증인 미숙아망막병증과 당뇨망막병증을 개선할 수 있는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다. 연구팀에 따르면 이 기술은 질병의 근원적 원인인 미토콘드리아의 성질 변형을 차단하는 것이다. 기존 치료 방법보다 다양한 대상에게 적용할 수 있고, 점안 형태의 약물로 쉽게 치료할 수 있는 점이 장점이다. 망막질환은 망막조직에 산소 공급이 부족해져 혈관을 생성하는 인자가 과하게 만들어지면서 망막혈관이 비정상적으로 자라는 것이 원인이다. 한 번 발병하면 증상을 늦출 수 있지만 원상 복귀는 어렵다. 연구팀은 혈관 생성 인자가 과하게 만들어지는 것은 미토콘드리아의 성질이 변하기 때문이라는 것을 확인했다. 망막병증이 발생한 세포 조직에는 TRAP1이라는 단백질 발현이 증가하면서 미토콘드리아의 기능을 변화시키는데, TRAP1을 억제하면 망막병증을 개선할 수 있게 된다. 연구팀은 미토콘드리아를 조절해 비정상적으로 활성화된 전사 인자인 히프원알파(HIF1α)를

소식해야 장수한다…열량 제한 장수효과 핵심 유전자 발견

열량 섭취를 제한할 때 뇌 노화를 늦추고 수명을 늘려주는 유전자가 초파리와 인간 세포에서 발견됐다. 연구팀은 이 메커니즘을 이용해 노화와 퇴행성 신경질환을 늦출 수 있을 것으로 기대한다. 미국 캘리포니아주 벅 노화 연구소 판카즈 카파히 교수팀은 14일 과학 저널 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에서 '산화 저항1' 유전자(OXR1)가 단백질·지질 재활용에 관여하는 단백질 복합체에 작용, 노화를 늦추고 수명을 연장하는 것으로 나타났다고 밝혔다. 열량 섭취를 제한하면 건강이 개선되고 수명이 늘어난다는 사실이 초파리와 쥐 등 동물실험에서 확인되고 있다. 하지만 이것이 사람에게도 적용되는지, 어떤 메커니즘에 의한 것인지 등은 명확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 다양한 유전적 배경을 가진 초파리 200여 종을 정상 식단과 열량이 정상 식단의 10%인 식단으로 나눠 기르고 수명과 유전자 발현 등을 조사했다. 이를 통해 열량 제한 그룹에서 수명에 큰 영향을 미치는 특정 변이 유전자 5개를 확인하고, 사람과 생쥐에 OXR1이라는 대응 유전자가 있는 '머스타드'(mtd) 유전자의 작용을 상세히 분석했다. 이 유전자는 산화 손상으로부터 세포를 보호하는

"출산 전후 우울증, 극단적 선택 위험 높여…조기 치료 필요"

출산 전후 우울증 진단을 받은 임산부는 1년 안에 극단적 선택을 할 위험이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 연구팀은 치명적 결과를 막으려면 우울증 고위험군에 대한 조기 발견과 치료가 필요하다고 제안했다. 중국 상하이 퉁지대 칭선 교수가 이끄는 국제 연구팀은 12일 의학 저널 '브리티시 메디컬 저널'(BMJ)에서 스웨덴 국가등록 데이터를 이용해 주산기 우울증 진단과 사망 간 관계를 18년간 추적 조사한 결과 우울증 진단을 받은 여성의 진단 후 1년간 자살 위험이 우울증 없는 여성의 6배 이상 높은 것으로 나타났다고 밝혔다. 연구팀은 이 연구에서 드러나 주산기 우울증과 자살 위험 연관성은 가족 요인이나 기존 정신 질환 등으로는 설명이 안 된다며 임산부 본인은 물론 가족, 의료전문가 모두 이런 심각한 위험을 인식해야 한다고 말했다. 출산 전후 임산부가 겪는 주산기 우울증은 매우 흔한 질환 중 하나로 최대 20%의 임산부에게 영향을 미치지만, 사망 위험에 미치는 영향에 대한 연구는 거의 이뤄지지 않았다. 연구팀은 2001년과 2018년 스웨덴 국가등록 데이터를 사용해 주산기 우울증 진단을 받은 여성 8만6천551명과 우울증이 없는 86만5천510명을 대상으로 사망