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나노기술, 신약 개발의 어려움을 해결할 구원 타자

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<KISTI의 과학향기> 제 3287호

과학향기 스토리 기사

190121나노이온소자250 "신약 개발은 실패하기 위해 존재한다"는 말이 있다. 질병을 치료할 수 있는 신약을 개발하는 일은 인류의 복지를 위한 궁극적인 목표지만, 현실적으로는 매우 어렵다. 다른 산업과 달리 많은 단계와 시행착오를 거쳐야 하기 때문이다. 통계에 따르면 하나의 신약을 개발하기 위해서는 평균 15년의 시간과 1조 원이 넘는 비용이 든다고 한다.   후보물질 탐색부터 임상시험까지 신약 개발은 바늘구멍 통과하기   신약 개발은 신약 후보물질을 탐색하는 것으로부터 시작한다. 질병을 일으키는 유전자나 단백질 등을 선정하고 이에 대해 활성을 가지는 화합물을 발견하는 과정이다. 수만 가지에 달하는 대규모 화합물 라이브러리에서 활성 여부를 하나씩 검증해야 하기 때문에 많은 시간과 비용이 소모된다.   이렇게 검증한 신약 후보 물질은 쥐, 돼지, 영장류와 같은 동물에 투여해 효능과 부작용을 알아본다. 이 단계를 통과해야 비로소 사람에게 임상 시험을 할 수 있다. 수많은 환자를 대상으로 총 3단계의 임상시험을 거쳐 약물의 안전성과 유효성을 확인한다.   미국 바이오협회가 2006년부터 2015년까지 미국 FDA의 9,985건의 임상자료를 분석한 결과, 신약 후보 물질이 임상 1상부터 품목승인까지 전 과정을 통과할 확률은 9.6%에 불과한 것으로 나타났다. 그만큼 신약 개발은 바늘구멍을 통과해야 하는 일이다.   임상시험의 경우, 그 과정과 기준이 매우 구체적이고 엄격해서 소요시간을 줄이기 어렵다. 그래서 과학자들은 신약 후보 물질을 발굴하는 첫 번째 과정을 단축시키기 위해 노력 중이다. 최근에는 나노기술을 이용해 후보 물질을 기존보다 빠르고 값싸게 찾아낼 수 있는 다양한 스크리닝 방법을 연구하고 있다.   사진 1.  신약 개발은 후보 물질을 발굴하고 임상 시험을 거쳐 허가를 받아야 비로소 시판이 가능하다. (출처 : 한미약품)   나노이온소자로 빠르게 선별하는 신약 후보물질   2016년 한국생명공학연구원 지승욱 박사팀과 서울대학교 재료공학부 김기범 교수팀은 신약 물질을 높...

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FOCUS 2

질소발자국을 지워 미세먼지에 대처하자

겨울철 그나마 따뜻한 날에는 차마 외출할 수 없을 정도로 초미세먼지가 하늘을 뒤덮는다. 이제 우리나라에서는 한파 뒤 미세먼지 창궐이 공식처럼 자리 잡아 가고 있다. 미세먼지가 심각해지면서 미세먼지가 일으키는 악영향에 대한 연구도 활발하다. 동물실험에 따르면 미세먼지는 체내에 축적돼 암을 일으키는 원인으로 작용할 수 있다.   미세먼지가 우리 삶을 실질적으로 위협하고 있기 때문에, 정책적 노력과 함께 지금 우리가 할 수 있는 대처법을 찾고 이를 일상에서 실천하려는 움직임도 활발하다. 이때 ‘질소발자국’이라는 개념이 도움을 줄 수 있다.   질소발자국은 미세먼지의 원인과 현황을 파악하는 도구   질소화합물은 공기의 약 78%를 차지하는 질소(N₂)와 다르다. 질소와 다른 원소의 화합물이며, 대기오염을 일으...
KISTI의 과학향기
제 3285호
190114유전자가위250
FOCUS 8

인간의 유전자를 건드려야 할까? 유전자 편집 아기의 등장

SF 영화, 《가타카》는 부모가 원하는 대로 유전자를 편집한 아기, 즉 ‘맞춤 아기(designer baby)’가 일상적인 근미래 사회를 다룬다. 심지어 유전학적 지식을 이용하여 태어날 아기의 성격, 재능, 수명까지도 모두 예측할 수 있다. 물론 이는 영화 속 설정에 불과하다. 적어도 ‘현재까지’ 이러한 맞춤 아기는 탄생한 적이 없었다.   그런데 ‘현재’를 ‘2018년’으로 바꿔야 할지 모르겠다. 최근 유전자 조작 아기를 탄생시켰다고 주장하는 학자가 등장했기 때문이다. 중국 선전난팡과학기술대학교의 허젠쿠이(賀建奎) 교수가 그 주인공이다. 그는 지난 11월 25일, 유전자 가위 기술을 이용하여 에이즈 바이러스(HIV) 감염에 저항력을 갖도록 유전자를 편집한 쌍둥이 여아를 태어나게 하는 데 성공했다고 밝...
KISTI의 과학향기
제 3283호
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FOCUS 3

겨울이라도 산책은 필요해

칼바람이 부는 겨울에는 따뜻한 온돌에서 귤이나 까먹는 것이 최고다. 많은 사람이 겨울에는 외출을 줄이고 행여나 외출할 때도 난방이 잘 되는 쇼핑몰이나 지하상가에서 시간을 보낸다. 직장인들은 점심식사 후에 잠깐의 산책도 하지 않는 경우가 많다. 하지만 가끔은 햇빛을 받으면 조금이라도 걷는 것이 좋을 것 같다. 바로 ‘비타민D’ 때문이다.   국민건강영양조사(2014)에 따르면 19세 이상 성인을 대상으로 혈중 비타민D 농도를 측정한 결과 72%가 기준치(20ng/ml)보다 낮은 것으로 나타났다. 건강보험심사평가원 자료를 보면 비타민D 결핍으로 진료를 받은 인원도 2010년 3천 명에서 2014년 약 3만 1천명으로 5년 동안 3만 명 가까이 증가했으며, 연평균 증가율도 77.9%에 달했다. 총 진료비도 ...
KISTI의 과학향기
제 3281호
190107화성인사이트호250
FOCUS 1

화성의 속살을 벗기는 인사이트호의 여정

붉게 빛나는 화성은 우리에게 가장 친밀한 행성 중 하나이자 미래에 지구를 대체해 인류를 품을 이주지 후보이다. 현재 화성 탐사에 관한 최첨단 연구를 수행하고 있는 곳은 바로 미국항공우주국(NASA)이다. 21세기에 들어 NASA는 화성에서 물이 흘렀던 흔적과 미생물의 존재를 시사하는 간접적 증거를 꾸준히 발표해 왔다. 이는 인류의 세계관을 크게 바꾸어 놓는 계기가 되었다.   지금까지 ‘바이킹 1호’, ‘마즈’, ‘패스파인더’ 등 복수의 탐사기가 화성 표면에 착륙해 붉은 신세계의 모습을 우리에게 보여줬다. 그리고 2012년 8월에 화성에 발을 디딘 ‘큐리오시티’로부터 장장 6년이 지나 드디어 최신 탐사기 ‘인사이트’가 한국 시각으로 2018년 11월 27일 오전 4시 54분경 드디어 화성에 도착했다. ...
KISTI의 과학향기
제 3279호
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FOCUS 4

1월 1일이 새해가 된 과학적 이유

2019년 기해년이 밝았다. 새해는 우리에게 주어진 축복이다. 과거의 슬픔과 잘못을 잊고 새출발할 수 있는 힘을 주기 때문이다. 그런데 여기서 한 가지 궁금증이 생긴다. 어쩌다가 1월 1일이 새해가 된 것일까?   로마, 이집트의 태양력을 받아들이다   기원전 46년, 로마가 사용하던 달력은 1태양년의 길이가 부정확한 것이었다. 그 뿐만 아니라 귀족들이 멋대로 달력을 운용해 일 년의 길이가 67일이나 어긋나는 일까지 생겼다. 당시 로마의 정권을 잡고 있던 율리우스 카이사르(Gaius Julius Caesar, BC 100년~BC 44년)는 혼란을 야기하는 달력을 고치기 위해 고대 이집트의 태양력을 도입하게 된다. 율리우스는 달력을 고칠 때 세계 학문의 중심지인 이집트 알렉산드리아에서 활동하던 유명한 천...
KISTI의 과학향기
제 3277호
181231코알라지문250
FOCUS 3

코알라 지문, 모기 피…동물과 과학수사

어느 범죄 현장에서 법망에 등록되지 않은 지문이 발견됐다. 수사관은 지문 덕분에 금방 범인을 찾을 거라 의기양양하다. 하지만 어찌된 일인지 주변 인물들을 탐문하며 채취한 지문은 하나같이 다 불일치한다. 수사관은 결국 용의자도 찾지 못하고 절망에 빠진다. "도대체 이 지문을 가진 사람은 누구지?" 그럴 수밖에. 지문의 주인공은 바로 코알라이기 때문이다.   코알라 지문, 범죄 수사에 혼동을 줄 만큼 비슷해   지문은 인간이나 침팬지 같은 영장류에게만 있는 것이 아니다. 놀랍게도 코알라 역시 인간과 아주 비슷한 모양의 지문을 갖고 있다. 인간과 침팬지는 계통적으로 가까운 친척이니까 이해가 간다. 한데 육아주머니를 가진 유대류로 진화의 나뭇가지에서 우리와 멀리 떨어진 코알라는 어떻게 지문을 갖게 됐을까? 계...
KISTI의 과학향기
제 3275호
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FOCUS 3

건조한 겨울, 피부에 수분 공급하자

겨울은 살갗이 부르트는 건조한 계절이다. 찬바람을 맞거나 뜨끈한 방 안에만 있으면 허옇게 각질이 올라오거나 피부가 당기는 듯한 느낌이 든다. 그래서 겨울에는 항상 보습에 신경 쓰라는 말을 많이 듣는다.   피부가 건조하다고 느끼는 이유는 피부의 각질층이 수분을 빼앗겼기 때문이다. 각질층은 약 10~20㎛ 두께의 얇은 막상 물질이다. 각질층은 각질세포와 지질이 벽돌담 구조를 이루며 천연보습인자가 각질층 밖으로 빠져나가지 않도록 잡아준다. 동시에 자극물질이나 미생물 등 외부의 유해물질을 막아주는 피부 장벽의 역할을 한다.   겨울철에 피부가 건조해지는 이유   겨울철의 매서운 바람은 피부장벽을 무너뜨리고 수분을 뺏는다. 피부과학 저널 ‘피부 조사와 과학’에 실린 연구결과에 따르면 바람의 세기와 상관없이 바...
KISTI의 과학향기
제 3273호
181224 유령은하250
FOCUS 3

​우리은하 옆에 숨은 괴짜 유령 은하가 있다?

우리은하의 '숨겨진' 위성은하 발견   ​우리은하 옆에서 발견되지 않고 숨어지내던 거대한 '유령 은하'의 존재가 드러나 학계의 주목을 받고 있다. 흔히 은하수로 불리는 우리 은하의 가장자리 뒤편에 최근 놀라울 정도로 희미한 왜소은하 하나가 숨어 있는 것이 발견된 것이다.   국제 천문학 연구진은 유럽우주국(ESA)의 ‘가이아 위성’ 관측자료를 검토하면서 예기치 않게 유령처럼 희미한 은하 ‘안틀리아2(Antila2)’를 발견했다고 발표했다.   이른바 ‘안트2(Ant2)’라는 약자로 불리는 이 왜소은하는 우리 은하의 위성은하로, 공기펌프자리(constellation of Antlia) 방향으로 약 13만 광년 거리에 있어 이런 이름이 붙었다.   우리은하 크기의 3분의 1쯤 되는 이 안트2 은하는 지금까...
KISTI의 과학향기
제 3271호
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