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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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과학향기 스토리 기사 - 리스트 타입

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FOCUS 1

환절기만 되면 가려움, 왜 그럴까?

날씨가 쌀쌀해지는 가을이 되면 아침 저녁으로 몸에 두드러기가 났다 사라지는 사람이 있다. 일시적이라면 그냥 넘길 수 있지만 환절기 내내 반복되기도 한다. 여름 내내 괜찮았다가 왜 날씨가 바뀔 때쯤 피부가 약해지는 걸까?   환절기는 피부장벽이 약해지는 때   환절기에 몸이 가려운 이유는 피부장벽이 망가졌기 때문이다. 피부장벽은 우리 피부에서 가장 바깥쪽에 위치한 각질층을 말한다. 각질층은 지질로 이뤄진 이중막 구조로 우리 몸 안의 수분이 손실되는 것을 막아 주는 역할을 한다. 또 외부의 해로운 물질로부터 몸을 보호해 주기도 한다.   그런데 환절기가 되면 피부의 각질층이 약해진다. 한랭 건조한 겨울 공기로 인해 갑작스럽게 피부는 건조해지기 때문이다. 게다가 낮에 덥다가도 해만 지면 갑자기 추워지는 변덕...
KISTI의 과학향기
제 3237호
181022식물의사소통250
FOCUS 3

식물도 의사소통하며 위협에 맞선다

인간을 비롯한 동물들은 외부에서 공격을 해오면 도망을 가거나 맞서 싸운다. 반면에 식물은 그런 계책을 생각해내지 못할뿐더러 몸을 움직일 수도 없다. 그렇다면 식물은 외부의 공격을 그저 당하고만 있는 것일까? 최근 연구에 따르면 식물 역시 외부로부터의 위협을 감지하고 방어하는 기제를 가지고 있는데, 그 기제의 핵심은 세포 간 의사소통(신호 전달)에 있다. 식물은 외부의 공격으로 상처를 입으면 위험 신호를 몸의 다른 부분에 전달하고 침략자를 쫓기 위한 방어 태세를 갖춘다.   위험 신호의 장거리 운반자, 칼슘 이온   칼슘 이온은 동물의 체내에서 전기적, 화학적 신호를 운반한다고 알려져 있다. 미국 위스콘신-매디슨 대학교의 식물학자 시몬 길로이(Simon Gilroy)와 토요타 마사츠구(Masatsugu ...
KISTI의 과학향기
제 3235호
untitled
FOCUS 1

중독적인 매운 음식의 비밀

일반인과는 다른 먹는 능력을 가진 먹방 유튜버들이 많이 먹기 다음으로 도전하는 것 중에 하나가 매운 음식 먹기다. 그만큼 매운 음식은 인기가 좋다. 그런데 요즘 매운 음식은 매콤 수준을 넘어 ’불‘ 수준이다. 눈물, 콧물, 땀을 흘리며 고통스러워하면서도 찾게 되는 매운맛의 정체는 뭘까?   매운맛을 내는 성분은 크게 4가지다. 첫 번째가 마늘과 양파에 들어있는 알리신(Allicin)으로 강력한 살균과 항균 작용을 하고 혈액 순환과 소화를 돕는다. 두 번째는 후추에 들어있는 피페린(Piperine)이다. 위액 분비를 촉진시키고 위와 장 속 가스를 제거한다. 최근 연구에 따르면 피페린은 지방 세포의 형성을 막아주는 효과도 있는 것으로 나타났다.   매운맛을 내는 성분에는 시니그린(Sinigrin)이 있는데...
KISTI의 과학향기
제 3233호
181015나노화장품250
FOCUS 2

나노기술로 피부 주름 없앤다? 미용과 나노기술

‘주름 없는 피부’, ‘백옥같이 하얀 피부’를 마다하는 사람이 있을까. 이 때문에 TV나 인터넷에 등장하는 수많은 화장품 광고는 젊고 탄력 있는 피부를 유지하려는 사람들의 욕구를 파고든다. 화장품 회사들이 광고 모델로 전지현, 손예진, 장동건, 정해인 등 당대 톱스타를 기용하는 것도 소비자의 욕구를 자극하기 위해서 아니겠는가.   그런데 정말 화장품 광고 문구 그대로 화장품을 바르기만 하면 주름이 옅어지고 하얀 피부가 될까? 정확한 답은 '화장품 구성성분을 따져봐야 알 수 있다'다.     나노기술로 피부 깊숙이 스며드는 화장품을 만든다   피부는 겉면부터 각질층, 표피층, 진피층, 피하조직으로 구성돼 있다. 표피층은 외부로부터 인체를 보호하는 천연 ‘보호막’이지만 화장품에게는 천연 ‘장벽’과도 같다...
KISTI의 과학향기
제 3231호
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FOCUS 2

우리 삶의 일부, 커피에 대하여

독서의 계절인 가을에는 예쁜 카페에서 향기로운 커피를 마시며 독서하기 딱 알맞다. 요즘은 가히 카페의 천국이라 할 정도로 다양한 카페들이 눈과 코로 우리를 자극한다. 이제 카페라는 공간은 우리 삶의 확장이고, 커피는 필수 요소다. 커피가 우리 삶의 일부가 되기까지 어떤 과정이 있었을까?   커피의 전파 역사   6세기경 아프리카 에티오피아 지역에 살던 ‘칼디’라는 양치기는 가뭄이 계속되자 평소 가지 않던 먼 곳까지 염소 떼를 몰고 갔다. 그런데 얼마 후 칼디는 한 무리의 염소들이 평소와는 달리 비정상적으로 흥분하고 신경질적인 반응을 보인다는 사실을 알아차렸다.   그 염소들을 자세히 관찰한 결과, 입 속에 빨간색 열매를 넣고 아작아작 씹는 것을 발견했다. 궁금해진 칼디는 염소들이 먹는 열매를 직접 따...
KISTI의 과학향기
제 3229호
1801008수술로봇250
FOCUS 2

수술로봇의 진화

동‧서양을 대표하는 의학자인 ‘허준’과 ‘다빈치’가 병원 수술실에서 함께 수술하는 모습을 볼 수 있는 날이 멀지 않았다. 물론 실제 인물들이 수술을 한다는 의미는 아니다. 허준과 다빈치의 이름을 딴 수술 로봇들이다.   사람만이 할 수 있다고 여겼던 수술 분야에도 어느덧 로봇이 참여하는 시대가 열렸다. 디지털 기술과 첨단 메카닉스(mechanics)의 융합으로 로봇 산업이 발전하면서, 이제 의료 분야에까지 그 영역을 넓혀 나가고 있다.   수술 로봇의 대중화를 연 다빈치   수술 로봇이 탄생한 시기는 1990년대이지만, 널리 알려지기 시작한 것은 2000년대에 접어들면서부터다. 수술용 로봇인 ‘다빈치(Da Vinci)’를 미국의 인튜이티브서지컬(Intuitive Surgical)社가 선보이며 본격적으로...
KISTI의 과학향기
제 3227호
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FOCUS 2

가을 제철 대하에 숨은 영양 과학

폭염으로 괴로웠던 게 어제 같은 게 밖은 이제 쌀쌀하다. 이렇게 쌀쌀한 가을에 먹기 좋은 바닷가 식재료가 있다. 바로 대하다. 대하는 보리새우과에 속하는 새우로 왕새우라고도 한다. 대하는 봄바람 따라 서해의 얕은 바다로 나와 산란을 한다. 다 자란 새우는 남서풍이 불 때 좀 더 깊은 바다로 나간다. 이 시기가 살이 통통하고 맛이 제일 좋을 때로 지금이 제철이다.   대하는 초가을, 쌀쌀해질 무렵이 특히 좋은데 이는 대하가 몸을 따뜻하게 해주는 특성을 갖기 때문이다. 또한 질 좋은 아미노산과 단백질이 많으며, 특히 칼슘과 철분이 풍부해서 뼈 건강과 원기회복에 좋다고 알려져 있다. 그래서인지 중국에는 출장 가는 남편에게 대하를 먹이지 말라는 재미있는 이야기도 있다. 아마도 대하가 양기에 좋은 강장 식품이기...
KISTI의 과학향기
제 3225호
181001범죄250
FOCUS 4

범죄 방지하는 인공지능, 현실로 다가오다

범죄나 사고를 예측하고 미리 방지하는 인공지능이 활약하는 미래가 바로 코앞까지 다가왔다. 재범 가능성이 높은 범죄나 사고가 발생하는 시간과 장소에는 특정한 패턴이 존재한다. 범죄 예방 인공지능은 악의를 가진 사람이 보이는 미세한 움직임, 습관, 동작이나 표정을 감시 카메라 영상을 실시간으로 감지하여 범죄자나 테러리스트 등이 이상행동을 일으키기 전에 위험인물을 골라낸다.   세계 각국에서 범죄 예방 인공지능은 이미 성과를 내고 있다. 미국의 경우 시카고시의 경찰이 범죄 예방 프로그램 ‘헌치랩(Hunchlab)’을 사용해 사우스사이드 지역의 흉악 범죄 발생률을 크게 낮췄다.   범죄 가능성을 예측하다   시카고시 경찰이 범죄 예방을 위해 사용한 헌치랩은 벤처 기업 ‘Azavea’ 사에서 개발한 범죄 예측 ...
KISTI의 과학향기
제 3223호
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