2025.12.29 (월)

  • 맑음동두천 4.9℃
  • 맑음강릉 9.3℃
  • 연무서울 7.1℃
  • 연무대전 9.7℃
  • 구름많음대구 11.0℃
  • 맑음울산 11.9℃
  • 연무광주 11.1℃
  • 맑음부산 12.1℃
  • 구름조금고창 10.1℃
  • 구름조금제주 14.9℃
  • 맑음강화 4.3℃
  • 맑음보은 8.1℃
  • 구름조금금산 7.5℃
  • 맑음강진군 11.5℃
  • 구름조금경주시 11.5℃
  • 맑음거제 11.4℃
기상청 제공

생물학의 난제 '세포 잡음' 실마리 찾았다

개별 세포의 불규칙한 변동성 제어하는 ‘잡음 제어기(NC) 수학적 모뎰 고안 잡음 제어기(NC) 적용해 모든 세포의 단백질 양을 균일하게 조절하자 사멸률 7%까지 낮춰 KAIST수리과학과 김재경 교수 POSTECH 수학과 김진수 교수, KAIST 공학생물학대학원 조병관 교수 공동연구팀

생물학의 난제 '세포 잡음' 실마리 찾았다

암 치료가 성공적으로 끝났는데도 재발하거나, 강력한 항생제를 써도 일부 세균이 살아남는 이유는 무엇일까. 그 핵심 원인 중 하나로 세포 내부에서 무작위로 발생하는 ‘생물학적 잡음(Biological Noise)’이 지목된다. 유전자가 같은 세포라도 단백질 양이 저마다 달라 약물 치료를 피해 살아남는 ‘아웃라이어(Outlier, 튀는 세포)’가 생겨나기 때문이다. 그간 과학자들은 세포 집단의 평균값만 조절할 수 있었을 뿐, 개별 세포의 불규칙한 변동성을 제어하는 일은 오랜 숙제로 남아 있었다. KAIST 수리과학과 김재경 교수와 POSTECH 수학과 김진수 교수, KAIST 공학생물학대학원 조병관 교수 공동연구팀은 수학적 모델링을 통해 세포 내부의 생물학적 잡음을 제거하고 세포의 운명을 정밀하게 ▲ (왼쪽부터) 임동주 연구원, 문석환 연구원, KAIST 김재경 교수, 포스텍 김진수 교수, KAIST 조병관 교수 제어할 수 있는 ‘잡음 제어 원리’를 이론적으로 확립했다. 이는 단일 세포 수준의 정밀 제어 기술을 확보한 쾌거로, 암 치료 및 합성생물학 분야의 난제를 해결할 새로운 이정표가 될 전망이다. 우리 몸의 세포들은 생존을 위해 항상성을 유지하려 하지만, 실제 세포 내부 환경은 끊임없이 변화한다. 기존 유전자 회로 기술은 세포 집단의 평균 단백질 양은 맞출 수 있었으나, 개별 세포 간의 편차인 잡음은 오히려 증폭시키는 한계가 있었다. 연구팀은 이를 ‘냉온탕을 오가는 샤워기’에 비유했다. 샤워기 물 온도의 평균을 40도로 맞췄더라도, 실제로는 펄펄 끓는 물과 얼음물이 번갈아 나온다면 정상적인 샤워가 불가능한 것과 같은 이치다. 이처럼 ‘평균의 함정’에 빠져 통제를 벗어난 소수의 세포들은 암 재발이나 항생제 내성을 일으키는 주범이 된다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 ‘잡음 제어기(Noise Controller, NC)’라는 새로운 수학적 모델을 고안했다. 연구진은 먼저 시스템의 최종산출물이 서로 결합해 짝을 이루는 ‘이합체(dimer) 반응’을 이용해 세포마다 달라지는 산출물의 분산을 조절할 수 있을지 검토했다. 그 과정에서 이합체 반응이 세포 상태의 흔들림, 즉 잡음을 감지하는 센서 역할을 할 수 있음을 확인했다. 하지만 초기 시도에서는 이 방법만으로 세포 간 차이를 줄이는 데는 한계가 있었다. 이에 따라 특정 물질이 필요 이상으로 많이 만들어질 경우 이를 바로 줄여주는 장치가 함께 필요하다고 판단했고, 단백질이 과도하게 많아지면 즉각적으로 분해하는 ‘분해 기반 작동(degradation-based actuation)’ 원리를 결합했다. 그 결과, 외부 환경 변화에도 세포 내 잡음 수준을 일정하게 유지하는 ‘잡음 견고 완전 적응(Noise Robust Perfect Adaptation, Noise RPA)’을 이론적으로 구현해냈다. 이를 통해 세포 간 편차를 보편적인 생물학적 시스템이 도달할 수 있는 최소 수준 파노인자(Fano factor)가 1인 수준까지 억제하는 데 성공했다. 연구팀은 이 모델을 대장균의 DNA 복구 시스템에 가상으로 적용해 성능을 입증했다. 기존 시스템에서는 DNA 손상을 복구하는 단백질의 양이 세포마다 크게 달라 약 20%의 세포가 복구에 실패해 사멸했다. 하지만, 잡음 제어기(NC)를 적용해 모든 세포의 단백질 양을 균일하게 조절하자 사멸률을 7%까지 낮출 수 있었다. 정교한 수학적 원리만으로 세포의 생존율을 획기적으로 끌어올린 것이다. 이는 기존의‘평균 제어’ 패러다임을 넘어, 개별 세포 하나하나를 정밀하게 다루는‘단일 세포 제어’를 실현했다는 점에서 의미가 크다. 연구를 이끈 김재경 교수는 "생명 현상에서 운이나 우연으로 치부되던 세포 간 잡음을 수학적 설계를 통해 제어 가능한 영역으로 가져왔다는 데 의의가 있다”며, "앞으로 암 치료 내성 극복, 고효율 스마트 미생물 개발 등 정밀한 세포 제어가 필수적인 분야에서 핵심적인 역할을 할 것”이라고 밝혔다. 공동 교신저자인 김진수 POSTECH 교수는 "반응 네트워크 이론을 이용한 세포 내 잡음의 이론적 수식에서 출발해 실제 생물학적 기전을 설계했다는 점에서, 수학 모형의 힘을 잘 보여주는 연구”라고 강조했다. 이번 연구 결과는 12월 24일 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications, IF=15.7)’에 실렸다. ▲그림】 잡음 제어기(NC)의 실제 생물학적 회로 구조 연구팀이 확립한 수학적 모델을 실제 생물학적 시스템인 유전자 회로로 구현한 모습.

폐암 항암제 내성 핵심조절인자 ‘CREB’규명

시스플라틴 내성 극복 위한 새로운 치료 타깃 제시 시스플라틴 처리 후 CREB의 발현량과 활성 수준' 폐암세포의 약물 민감도 좌우하는 주요 요인 국립암센터 윤경실 박사(암전이연구과) 연구팀

폐암 항암제 내성 핵심조절인자 ‘CREB’규명

국립암센터(원장 양한광)는 폐암을 포함한 다양한 암종에서 화학요법제로 사용되는 백금계 항암제의 내성을 조절하는 핵심인자인 CREB(Cyclic AMP response element-binding protein)를 찾아내고, 그 작용 기전을 규명했다고 밝혔다. 이번 연구는 국립암센터 윤경실 박사(암전이연구과) 연구팀이 수행했으며, 인체 종양 구조를 모사한 3차원 종양 스페로이드 모델과 이종이식 동물 모델을 활용해 시스플라틴 저항성 기전을 체계적으로 분석한 것이 특징이다. 먼저 다양한 유전적 변이를 가지는 비소세포성폐암 세포주를 시스플라틴에 잘 반응하는 ‘민감성 세포’와 반응하지 않는 ‘저항성 세포’로 나눈 뒤, 두 군에 시스플라틴 처리 시 차별적으로 변화된 유전자 시그니처를 도출하였다. ▲ 윤 경실 박사 유전자 조절 네트워크 분석과 기능 검증을 통하여 CREB가 시스플라틴 내성 관련 유전자들의 발현을 조절하는 상위 핵심전사조절인자임을 확인했다. 실제로 시스플라틴 처리 후 CREB의 발현량과 활성 수준이 폐암세포의 약물 민감도를 좌우하는 주요 요인임이 드러났다. 특히 CREB이 조절하는 유전자 중 TNKS와 KDM6A가 시스플라틴 내성과 깊게 연관돼 있으며, 두 유전자의 활성 변화가 항암제 반응성을 결정하는 데 중요한 역할을 한다는 사실도 확인했다. 민감성 종양 스페로이드에서는 시스플라틴 투여 후 CREB이 TNKS와 KDM6A 유전자에 결합하는 정도가 크게 줄어들었고, 이로 인해 두 유전자의 발현이 감소하면서 암세포의 사멸(apoptosis)이 증가했다. 반면 저항성 스페로이드에서는 CREB의 결합과 유전자 발현 수준이 유지되어 약물 저항성이 지속되었다. 연구팀은 여기서 한 단계 더 나아가 CREB을 억제하는 실험을 진행했다. 그 결과, 시스플라틴 내성을 가진 종양 스페로이드와 이종이식 종양 마우스 모델에서 항암제 감수성이 뚜렷하게 높아졌고, TNKS와 KDM6A의 발현도 함께 감소했다. 이는 CREB 억제가 시스플라틴 내성 폐암에서 새로운 치료 전략으로 활용될 수 있음을 제시하는 결정적 근거로 평가된다. 윤경실 박사는 “이번 연구는 기존 항암화학요법의 한계를 극복하기 위한 분자 표적 치료 개발에 중요한 과학적 근거를 제공했다”며, “향후 CREB을 표적으로 하는 치료제와 시스플라틴 병용요법의 임상적 가능성에 대한 연구가 필요하다”고 밝혔다. 한편, 이번 연구는 국립암센터 공익적 암 연구사업 지원으로 수행됐으며 국제 암 연구 학술지 『International Journal of Biological Sciences(IF 10)』 2025년 7월호에 게재됐다.

“51세 초산모”이대엄마아기병원 6,000번째 분만 주인공되다

한국계 호주인 51세 A씨 7년 동안 아이 기다린 결과 시험관 시술로 잉태 이대서울병원 고위험 산모 및 고위험 신생아에 대해 보다 전문적 대응 가능

“51세 초산모”이대엄마아기병원 6,000번째 분만 주인공되다

“크리스마스 선물 같은 우리 딸, 선덕(태명)이를 건강하게 만날 수 있게 해주셔서, 박미혜 교수님을 비롯해 이대엄마아기병원 선생님들께 진심으로 감사합니다.” 아이를 만나기 위해 멀리 호주에서 온 A씨는 꿈에서라도 바라던 첫째 딸을 품속에 안으며, 생명 탄생의 기쁨을 느꼈다. A씨는 크리스마스 다음 날인 12월 26일 병원을 퇴원하며 ‘의료진들에게 드리는 편지’를 통해 감사를 표했다. 모든 출산은 축복이라지만, 선덕이의 출생은 더욱 의미가 있었다. 바로 이대엄마아기병원(병원장 박미혜)에서 태어난 6,000번째 아이이자, 엄마 A씨에게는 51세에 처음 만난 아이이기 때문이다. 이대엄마아기병원은 지난 26일 2층 고위험산과센터 앞에서 ‘분만 6,000건 달성 기념식’을 개최했다. 이대엄마아기병원은 지난 2019년 이대서울병원 모아센터로 문을 연 이후, 2024년 5월 23일 병원으로 재탄생했다. 지난 1년간 매월 평균 150~160건의 분만을 시행하며, 올해 5월 말 누적 분만 5,000건에 도달한 이후 불과 7개월 만에 누적 분만 6,000건을 달성했다. 특히 올해 엄마아기병동을 기존 20병상에서 26병상으로, 신생아중환자실(NICU)은 21병상에서 24병으로 각각 확장해 맞춤형 모아동실 시스템, 고위험 산모·태아집중치료실(MFICU) 등이 운영됐다. 고위험 산모 및 고위험 신생아에 대해 보다 전문적 대응이 가능해지면서 이대엄마아기병원을 찾는 가족들이 늘어나고 있다. 이대엄마아기병원에서 6,000번째로 태어난 선덕이도 마찬가지이다. 한국계 호주인 남편과 결혼해 호주에 거주하던 51세 A씨는 7년 동안 아이를 기다렸지만, 소식이 없자 시험관 시술을 위해 한국을 찾았고, 국내에 임시 거주하며 선덕이를 잉태했다. A씨는 “비록 외국에서 살고 있지만, 한국인의 정신과 정체성을 잊지 말자”라는 뜻에서 아이의 태명을 선덕여왕의 ‘선덕’으로 지었다. 본인이 고위험 산모라는 점에서 병원 선택에 고민이 컸던 A씨는 지인들에게서 “이대엄마아기병원에 고위험 산모와 고위험 신생아 관리에 경험이 많고 실력이 있는 의료진들이 많다”라는 추천을 받아 내원했고, 임신 33주차 조기 산통의 상황에서도 케어를 잘 받아 크리스마스 이브 전날인 지난 23일 오전 11시 42분경, 제왕절개술로 2.74kg의 선덕이를 품에 안았다. A씨는 “입원 전, 후 기간 모든 의료진이 친절하고 따뜻하게 대해줘서 감사했으며, 아무 문제 없이 출산하고 무사하게 퇴원할 수 있어서 다행이다”라며 “항상 친절하게 대해주시는 박미혜 교수님과 이대엄마아기병원의 모든 직원에게 감사하다”고 감사의 뜻을 전했다. 박미혜 이대엄마아기병원장은 “밤낮으로 진료하고 헌신하는 의료진들이 있기에 고위험 산모 출산과 고위험 신생아들의 케어가 유기적으로 잘 이뤄지고 있다”라며 “저출산 시대 많은 분만이 이뤄지고 있는 것에 자부심을 품고 내후년에는 누적 분만 1만을 목표로 앞으로도 노력하겠다”라고 포부를 밝혔다.

수술 없이 포도씨 추출물 복용으로 하지정맥류 환자의 정맥 역류 개선 가능

포도씨 추출물 복용군 정맥 역류 시간 및 체감 증상 크게 개선 확인 수술이나 시술 원치 않거나 시행 어려운 환자들에게 비침습적 치료 옵션 제공 용인세브란스병원 심장내과 정인현‧배성아, 흉부외과 박성준‧김학주 교수 연구팀

수술 없이 포도씨 추출물 복용으로 하지정맥류 환자의 정맥 역류 개선 가능

국내 연구진이 최근 포도씨 추출물 복용을 통해 수술 없이도 하지정맥류 환자의 정맥 역류를 개선할 수 있다는 사실을 객관적으로 입증했다. 연세대학교 용인세브란스병원(병원장 김은경) 심장내과 정인현‧배성아, 흉부외과 박성준‧김학주 교수 연구팀은 하지정맥류 환자 200명을 대상으로 한 무작위 대조군 임상시험 결과 포도씨 추출물 복용군에서 정맥 역류 시간이 크게 감소한 것을 확인했다. 하지정맥류는 다리 정맥의 판막 손상으로 혈액이 심장으로 제대로 돌아가지 못하고 고여 혈관이 튀어나오는 질환이다. 지난 7월 도널드 트럼프 미국 대통령의 진단 사실이 알려지며 주목받은 ‘만성 정맥부전’의 가장 흔한 형태가 바로 하지정맥류다. 국내에서는 성인 4명 중 1명, 60세 이상 절반 이상이 앓고 있는 흔한 질환이지만, 그간 수술과 시술 외에는 마땅한 치료법이 존재하지 않았다. 연구팀은 도플러 초음파로 정맥 역류가 확인된 19~80세 환자를 두 집단으로 나눈 뒤, 한 집단에는 포도씨 추출물 150mg을 하루 2회 12주간 복용하게 하고, 다른 집단에는 생활습관 개선만 권고했다. 그 결과, 포도씨 추출물 복용군의 평균 정맥 역류 시간은 약 3,600ms 감소한 반면, 대조군은 약 1,100ms 감소에 그치며 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 특히 심부정맥(몸 속 깊은 곳에 위치한 정맥)에서 눈에 띄는 효과가 나타났다. 무릎 뒤쪽 오금정맥에서의 혈액 역류 시간은 포도씨 추출물 복용군에서 4,064ms, 대조군에서 1,179ms 감소했다. 이러한 결과는 표재정맥(피부 아래 위치한 얕은 정맥)과 달리 레이저나 고주파 시술, 수술적 제거가 어려워 압박스타킹 착용 외에 별다른 증상 개선 방법이 없던 환자들에게 새로운 비침습적 치료 옵션을 제공하는 근거가 될 수 있다는 점에서 의미가 크다. 객관적 지표뿐 아니라 환자가 체감하는 증상도 크게 개선됐다. 정맥 질환 임상 중증도 점수(VCSS)는 약물치료군에서 3.95점 감소해 1.81점 감소한 대조군과 비교해 2배 이상 높았다. 만성 정맥부전 삶의 질 설문(CIVIQ-14)에서도 약물치료군은 6.97점 증가해 2.97점 증가한 대조군을 크게 앞섰다. ▲ 연세대 용인세브란스병원 심장내과‧흉부외과 연구팀은 포도씨 추출물 복용군이 대조군과 비교해 평균 정맥 역류 시간이 감소하고 체감 증상이 크게 개선됐음을 세계 최초로 입증했다. 연구를 이끈 정인현‧배성아 교수는 “이번 연구를 통해 포도씨 추출물이 하지정맥류 환자의 정맥 역류를 실제로 줄일 수 있다는 것을 세계 최초로 입증했다”라며 “수술이나 시술을 원하지 않거나 시행이 어려운 환자들에게 비침습적 치료 대안으로 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다. 한편, 이번 연구 결과는 미국혈관외과학회와 미국정맥포럼 공식 학술지인 ‘Journal of Vascular Surgery: Venous and Lymphatic Disorders’ 2026년 1월호에 게재됐다.



병의원

더보기




건강강좌

더보기
고령층에겐 ‘치명적 겨울철 낙상 사고, 고관절 골절 주의
겨울철 한파와 폭설이 이어지면 낙상 사고 위험이 크게 높아진다. 추위로 몸이 경직되고, 빙판길이나 젖은 바닥에서 미끄러질 가능성이 커지기 때문이다. 특히 고령자와 골다공증 환자에게 낙상은 단순한 사고가 아닌, 삶의 질을 크게 떨어뜨리는 ‘고관절 골절’로 이어질 수 있어 각별한 주의가 필요하다. 고관절은 넓적다리뼈와 골반이 만나는 관절로, 체중을 지탱하고 걷고 움직이는 데 핵심적인 역할을 한다. 이 부위는 일상적인 보행 시에도 체중의 수배에 달하는 하중을 견뎌야 한다. 젊고 건강한 사람에게는 큰 충격이 아니더라도, 뼈가 약해진 고령자나 골다공증 환자에게는 가벼운 낙상만으로도 골절이 발생할 수 있다. 전상현 가톨릭대학교 인천성모병원 정형외과 교수는 “겨울철에는 빙판길뿐 아니라 추운 날씨로 인해 근육이 경직되고 균형 감각이 떨어지면서 낙상 위험이 크게 증가한다”며 “욕실이나 침실, 계단 등 실내에서도 낙상 사고가 적지 않게 발생해 주의가 ▲ 전 상현 교수 필요하다”고 말했다. 고관절 골절이 발생하면 극심한 통증과 함께 보행이 거의 불가능해진다. 골절된 다리가 짧아지거나 바깥쪽으로 돌아가는 특징적인 증상이 나타나고, 장기간 침상 생활이 불가피한 경우가 많다. 이 과

제약

더보기

인터뷰

더보기

배너
배너

단체

더보기

메디컬디바이스

더보기

정책

더보기

배너

배너

배너
배너
배너
배너
배너
배너
배너
배너
배너
배너
배너
배너
배너

배너