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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 3

왜 벌써 모기가 출몰할까?

한여름에 불청객인 모기, 하지만 요새는 봄에도 가을에도 귀에서 윙윙대는 모기를 만날 수 있다. 모기에 대한 인식이 ‘질병 폭탄’인 만큼 인류는 오랜 세월 모기를 박멸하기 위해 갖은 노력을 해 왔다. 모기장을 둘러치고 모깃불을 피우고 모기의 애벌레인 장구벌레가 서식하는 물웅덩이를 없애 모기를 박멸하려고 했다.   말라리아 치료제와 황열 백신과 뇌염 백신을 개발하는 적극적인 대처법도 등장했다. 또한, DDT를 비롯한 각종 살충제를 개발해 모기를 박멸하는 과격한 방법까지 사용할 수 있는 방법은 모두 동원했지만, 아직 모기의 박멸까지는 길이 멀다.   겨울에도 모기가 출몰한다?   심지어 최근 들어서는 그나마 모기로부터 안전한 시기였던 겨울마저도 더 이상 안전지대가 아니라는 보고까지 나오고 있는 실정이다. 실...
KISTI의 과학향기
제 3157호
180604음성비서240
FOCUS 3

대화형 인공지능 듀플렉스가 여는 세계

우리는 영화 <아이언맨>에 등장하는 자비스 같은 인공지능 비서를 사용할 수 있을 것인가. 구글은 2018년 5월, 캘리포니아 주 마운틴 뷰에서 개최된 구글 I/O 2018 컨퍼런스에서 ‘듀플렉스(Duplex)’를 선보였다. 듀플렉스는 사람처럼 대화할 수 있는 대화형 인공지능이다.   컨퍼런스 첫 번째 날, 구글 CEO인 선다 피차이(Sundar Pichai)는 인공지능 비서가 미용실과 레스토랑을 예약하는 것을 선보였다. 인공지능 비서에게 “화요일 오전 10시-12시로 미용실 예약을 잡아줘”라고 하자 인공지능은 직접 전화를 걸어 예약했다. 듀플렉스는 매끄러운 목소리로 대화하며 예약 시간을 유연하게 조정할 뿐만 아니라, 통화중에 “음”, “어” 하는 잠시 머뭇거리는 소리를 내며 인간의 말투를 모방하기까지 ...
KISTI의 과학향기
제 3155호
3736
FOCUS 2

참을 수 없는 야식의 유혹, 어떻게 할까?

요즘은 먹방 전성시대다. 음식을 소재로 한 TV 프로그램도 많거니와 유튜브에서 먹방을 소재로 한 영상도 차고 넘친다. 맛있게 먹는 그 모습을 보고 있노라면 입에서 침이 흐르고 괜히 부엌에 가 냉장고나 찬장을 열게 된다. 결국 참지 못하고 함께 야식 먹방을 하고 있는 나를 발견한다.   현대인의 생활 습관으로 만들어진 야식 증후군   안 좋은 것은 알지만 끊을 수 없는 마성의 마력, 대체 ‘야식’이란 무엇일까. 밤에 먹는 모든 음식? 저녁을 먹은 뒤 무겁게 또 다시 먹는 음식? 아니면 늦은 밤(예를 들면 밤 10시 이후!)에 먹는 음식? 정확히 정의하기는 어렵지만 먹는 사람은 본능적으로 안다. 내가 지금 먹는 이 음식이 야식인지, 아닌지.   하지만 정의는 따로 있다. 대략 오후 7시~8시 30분 이후에...
KISTI의 과학향기
제 3153호
180528홍어보향240
FOCUS 8

보행의 기원은 홍어에게 있다?

사람들은 인간이 가진 특징들이 다른 동물에게는 없는 고유한 것이라고 생각하곤 한다. 과학은 그런 생각이 옳지 않음을 보여 왔다. 예를 들어 인간에게만 있을 것 같던 의사소통 능력은 돌고래나 코끼리도 있다. 익숙하지 않은 문제를 해결하는 지능은 문어나 까마귀를 비롯한 많은 동물에서도 발견됐다.   그럼 보행은 어떨까? 두 다리로 걷는 것이 인간뿐일까? 우리에게는 삭힌 음식으로 유명한 홍어가 이 질문에 답한다.   홍어의 작은 두 '다리'와 보행의 진화   홍어에게는 두 쌍의 지느러미가 있다. 한 쌍의 커다란 지느러미는 바닷속에서 헤엄치는 데 쓰고 나머지 한 쌍의 작은 지느러미는 몸통 아래쪽에 붙어 해저를 기어 다닐 때 쓴다. 홍어가 이 작은 지느러미 한 쌍을 좌우로 굽혔다 폈다 하며 바닥을 기는 모습은 ...
KISTI의 과학향기
제 3151호
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FOCUS 1

꿀벌도 ‘생각’을 할까?

5월 한창, 바삐 꿀을 모으러 돌아다니는 꿀벌을 보면 궁금증이 생긴다. 꿀벌도 꽃에 있는 꿀이 달다고 ‘생각’할까? 인간은 입 안에 꿀이 들어오면 혀의 맛 수용체가 꿀의 당 분자를 붙잡아 생체전기신호를 만들고, 이 신호가 맛을 담당하는 뇌 부위로 전달된다. 그 결과, 뇌는 ‘달다’는 느낌을 떠올린다. 물론 곤충에게도 미각기관이 있다. 화학분자를 인식해 먹는 행동을 해야 하기 때문이다. 종에 따라 더듬이, 다리, 입 등 신체 여러 기관에 미각기관이 있다.   달콤한 꿀맛 알려면 ‘의식’ 있어야!   문제는 뇌 기능이다. 꿀벌과 대화를 나눌 수 없기 때문에, 꿀을 단순히 생존을 위한 먹이라고 보는지 아니면 ‘달콤한’ 먹이라고 느끼는지 인간은 알 길이 없다. 추론만 할 수 있을 뿐이다. 한 가지 방법은 곤충...
KISTI의 과학향기
제 3149호
180521황금개띠
FOCUS 3

웨어러블 기기와 의학의 만남, 건강 100세 시대를 여는 나노 기술

현대의학의 발전은 장수를 바라는 인류의 꿈을 실현하고 있다. 문제는 병으로 고통 받으며 오래 사는 것이 아니라 젊은 날의 활력을 유지하며 건강히 오래 사는 것이다. 이에 따라 질병에 대응하는 의학의 패러다임도 치료에서 진단과 예방으로 전환 중이다. 여기 더해 더 효율적으로 건강을 관리하는 개인 맞춤형 헬스케어 산업도 성장하고 있다. 개인의 유전적 소질을 고려해 약 처방과 재활을 달리 하는 유전자 맞춤 치료가 그 예이다.   이는 모두 초소형 반도체와 생체 소자 같은 나노 기술(NT), 사물인터넷 같은 정보통신 기술(IT), 합성 신약이나 진단 기술 같은 생명 공학 기술(BT)의 결합으로 가능하다. 이런 기술은 의료기기를 더 작고 더 편리하게 만들어 언제 어디서나 내 몸의 기능을 검사한다. 바야흐로 몸이...
KISTI의 과학향기
제 3147호
3173
FOCUS 3

왜 잠을 자는가? 수면의 과학

요즘처럼 좋은 날에 점심 먹고 졸음이 밀려오면 눈꺼풀이 정말 천근만근이다. 잠깐이라도 눈을 붙이면 너무 달콤하다. 하지만 이내 잠을 쫓으려고 커피를 마시다 보면 문득 이런 의문이 든다. 왜 우리는 잠을 자야 할까?   정말 잠은 왜 잘까? 잠을 안자면 24시간을 온전히 쓸 수 있을 텐데. 혹시 잠은 낮 동안 깨어 활동할 힘을 얻는 쉬는 시간일까? 최근 연구 결과를 보면 잠은 단순히 몸을 쉬게 하는 소극적인 휴식이 아니다. 뇌를 일깨우고 다음 날 다시 새로운 기억을 저장할 수 있도록 준비시키는 적극적인 정신 활동이기 때문이다.   잠은 기억을 정리하는 시간   잠은 뇌가 낮 동안 수집한 기억을 정리하는 시간이다. 잠은 크게 렘(REM) 수면과 비(非) 렘(non-REM) 수면으로 나눌 수 있다. 이 가운...
KISTI의 과학향기
제 3145호
180510손가락두둑
FOCUS 4

손가락 관절 ‘두둑’ 소리의 미스터리

거친 남자들의 세계를 다룬 영화에는 주인공이 몸싸움을 앞두고 손가락 관절을 꺾어 ‘두둑’ 소리를 내며 기선을 제압하는 장면이 등장한다. 이 정도면 양반이다. 목 관절을 꺾어 뼈가 부러지는 듯한 큰 소리를 낼 때면 오금까지 저리다. 유년시절에는 너도나도 느와르 영화의 주인공이 되겠다며 고사리 같은 손을 꺾어대기도 했다.   느와르 영화의 필수 소재인 이 소리는 오랜 시간 관심을 받았다. 한 번 ‘두둑’ 소리를 낸 후 평균 20분 이후에 또 소리를 낼 수 있고, 소리를 낼 때 관절 내부에서 하얀 섬광이 발견된다는 점까지 규명했다. ‘괴짜 과학자’에게 부여하는 상인 이그노벨상에서 2009년 의학상은 50년 동안 한쪽 손에서만 관절 꺾기를 해온 사람에게 돌아갔다. 관절 꺾기가 건강상 문제가 없다는 것을 입증한...
KISTI의 과학향기
제 3143호
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