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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 3

폭염에는 저혈압도 조심

94년 이후 사상 초유의 폭염이다. 뙤약볕 아래 초연한 사람은 없지만, 혈압이 낮은 사람은 더욱 죽을 맛이다. 현기증이 나고 몸에 힘이 쭉 빠져 주저앉고 싶어진다. 땀을 많이 흘릴수록 증상은 더욱 심해진다. 저혈압으로 병원을 찾는 환자가 7~8월에 가장 많은 이유다. 연평균보다 40% 많은 환자가 몰린다.(건강보험심사평가원, 2013 자료).   저혈압의 정확한 정의는 없지만 일반적으로 수축기(최고) 혈압 90mmHg 이하, 확장기(최저) 혈압 60mmHg 이하를 말한다. 수축기 혈압은 심장이 수축하면서 혈액을 내보낼 때, 확장기 혈압은 심장이 이완되면서 혈액을 받아들일 때 혈관벽이 받는 압력을 말한다.   왜 더위에 기진맥진해질까?   혈압은 쉽게 말해 수압에 비유할 수 있다. 수압이 낮을 때는 물이...
KISTI의 과학향기
제 3189호
180730녹색피250
FOCUS 7

녹색 피를 가진 도마뱀이 있다?

공상과학 영화에서 외계인들은 우리에게 생소한 녹색 피를 흘린다. 하지만 알고 보면 녹색 피는 외계인의 전유물이 아니다. 게, 가재 등 일부 갑각류나 몇몇 도마뱀의 피도 외계인처럼 녹색이다. 또 어떤 곤충과 오징어, 문어는 청색 피를 가졌다. 심지어 남극에 사는 뱅어의 피는 투명하다. 왜, 어떻게 이렇게 피 색깔이 다양할까?   다양한 피 색깔은 어떻게 생기는 걸까 피 색깔은 ‘산소’와 관련이 깊다. 산소가 생존에 필수인 만큼, 효율적인 산소 공급 체계를 갖추는 것은 모든 동물에게 생명이 걸린 일이다. 이 문제를 동물들은 저마다 다른 방식으로 해결하는데, 그 방법에 따라 피 색깔도 달라진다. 먼저 우리 몸을 보자. 아름다운 붉은 색 혈액은 온몸에 퍼진 혈관으로 흐른다. 이때 혈액이 하는 가장 중요한 ...
KISTI의 과학향기
제 3187호
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FOCUS 5

에어컨 없이도 냉방 유지하는 건축물의 비결

에어컨 없이는 단 1분도 견디기 어려운 나날이다. 현대 기술이 주는 축복에 젖어 더위를 피하고 있노라면 문득 이런 질문이 떠오른다. 에어컨이 없을 때는 이 더위를 어떻게 이겨냈을까?   더위를 피하는 고전 건축의 지혜   고전 건축은 오랜 경험을 통해 적은 에너지로도 충분한 냉방이 가능한 시스템을 구축했다. 비결은 바로 물과 바람을 활용하는 방식에 있다.   그리스와 로마의 저택에서 중원(Atrium, 안마당)은 태양열을 받아들이는 역할만 했던 것이 아니다. 아트리움에는 보통 ‘임플루비움(Impluvium)’이라는 사각형 빗물받이 겸 연못을 만들어두는데, 비열이 큰 물이 중원의 온도를 일정하게 유지시켜주는 역할을 했다. 고대 로마인들은 침실을 말 그대로 자는 용도로만 활용했고 대부분의 시간은 햇볕이 들...
KISTI의 과학향기
제 3185호
KakaoTalk20180719094613900
FOCUS 6

“태양의 비밀을 풀어라!”

태양을 향해 날아오른다!   태양은 뜨겁다. 얼마나 뜨거울까? 벌겋게 녹은 쇳물은 1,500℃가 넘는다. 금속 중 녹는점이 가장 높은 텅스텐은 3,410℃가 돼야 녹는다. 그런데 태양의 표면 온도는 그 2배에 가까운 6천℃나 된다. 염열지옥이라도 이보다는 시원할 것이다.   인류가 태양에 관해 400년 이상 연구해 왔지만 아직도 수많은 태양의 비밀이 풀리지 않은 채 있는 주된 이유가 바로 이 태양의 고온 때문이다. 감히 인류가 범접할 수 없는 존재가 태양이다. 그런데 이 지옥 같은 태양 대기 속으로 뛰어들 영웅적인 탐사선이 곧 태양을 향해 날아오를 거라는 소식이 들려오고 있다. ​ 미 항공우주국(NASA)은 빠르면 8월 초 플로리다주 케이프커내버럴 공군기지에서 델타 Ⅳ 헤비 로켓에 파커 태양 탐사선을 ...
KISTI의 과학향기
제 3183호
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FOCUS 2

폭염 시작, 한반도의 여름은 더 더워지고 있다?

장마가 끝나고 폭염이 시작됐다. 아직 7월 중순이지만 전력 사용량이 어마어마하다. 그만큼 여름은 길고 더워졌다. 언제부터인가 매년 여름마다 사상 최악의 여름이라는 수식어가 붙는 것 같다.   실제로 한반도의 여름은 점점 더 덥고 길어지고 있다.   보통 사람들이 몸으로 느낄 정도로 한반도의 여름은 더 덥고, 길어지고 있다. 여름의 지속기간은 13~17일 가량 늘어났고, 겨울은 줄고 있다. 한반도의 기온 상승폭은 세계 평균에 비해서도 높다. 특히 지난 100년간 한반도의 6대 도시 평균 기온 상승폭은 세계 평균의 2배 수준이다. 폭염경보와 폭염주의보와 같은 폭염 특보가 발령된 횟수도 급격히 늘고 있다. 2009년 365회에서 2013년엔 724회였다.   한여름, 사람들의 관심은 오늘 최고 기온은 얼마냐...
KISTI의 과학향기
제 3181호
180716나노기술과뇌건강250
FOCUS 1

나노 기술로 뇌 건강 지킨다

질병에 걸렸을 때 치료하기가 가장 까다로울 것 같은 신체 기관을 물어본다면 아마 많은 사람은 뇌라고 대답할 것이다. 뇌는 인간의 기억, 판단, 인지, 정서, 행동처럼 눈에 보이지 않는 마음과 관련된 신체 부위이기 때문이다. 이 때문에 ‘뇌가 곧 나이다’라고 주장하는 뇌과학자가 있을 정도이다. 뇌에 외상을 입거나 화학적 조성이 변하면 우리가 그전까지 갖고 있던 ‘자아’ 개념에 이상이 생긴다. 그전까지 어떤 사람이 구축해 왔던 고유한 세계가 무너지는 것이다.   문제는 뇌가 워낙 복잡한 기관이다보니 알츠하이머, 파킨슨병, 뇌졸중 같은 뇌질환의 초기 진단 및 원인 규명이 쉽지 않다는 것이다. 하지만 최근 뇌 질환 진단과 치료에 나노 기술을 이용하면서 불가능할 것 같았던 이 분야에도 돌파구가 만들어지고 있다....
KISTI의 과학향기
제 3179호
3555 1
FOCUS 3

미세 플라스틱과의 전쟁

지금 세계는 플라스틱과 전쟁을 선포했다. 미국과 유럽연합은 플라스틱에 규제안을 강화하기로 했다. 기업도 참여한다. 스타벅스는 2020년까지 플라스틱 빨대를 없애기로 했다. 우리나라도 플라스틱 사용을 줄이기 위해 소비자에게 보상금을 주는 등 각종 정책을 펼치고 있다.   플라스틱이 최초로 등장한 것은 1930년대 영국 화학자들에 의해서고, 대중화되기 시작한 건 2차 세계대전 이후니 채 100년이 되지 않은 기간 동안 플라스틱은 유리, 나무, 철, 종이, 섬유 등을 대체하는 기염을 토했다. 이제 식품, 화장품, 세제, 의약품 등 현대인의 생활은 모두 플라스틱으로 싸여 있다. 이토록 플라스틱이 번성하게 된 비결은 우선 변신 가능성에 있다. 물렁물렁한 케첩 통도 탄탄한 자동차 내장재도 플라스틱이다.   필요에...
KISTI의 과학향기
제 3177호
180709태풍250
FOCUS 3

한반도, 최악의 태풍 지역으로 변모할 가능성이 있다?

미국 국립해양대기국(NOAA) 국가환경정보센터 연구원인 제임스 코신은 1949년부터 2016년 사이에 전 세계에서 발생한 태풍과 사이클론, 허리케인 등 열대성 저기압 7585건의 관측 자료를 수집하여 분석했다. 코신이 6월 6일자 <네이처>에 발표한 연구 결과는 지구 온난화의 영향으로 태풍 피해가 증가하고 있음을 보여준다. 이 연구 결과는 피해 규모가 상대적으로 더 클 것이라 예상되는 곳으로 한반도 지역을 지목한다.   사진 1. 최근 연구결과에 따르면 지구 온난화의 영향으로 태풍 피해가 증가하고 있으며 위험 지역으로 한반도가 주목받고 있다. (출처: shutterstock)   태풍 이동속도 둔화가 피해를 키워   태풍은 강한 바람과 비구름을 동반하는 거대한 공기 덩어리다. 수온이 섭씨 26~27...
KISTI의 과학향기
제 3175호
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