[카테고리:] 과학

이번 달에 발표된 VTC의 Fralin Biomedical Research Institute의 새로운 연구 과학 보고서GLP-1 작용제는 알코올이 혈류로 이동하는 속도를 늦추고 결과적으로 뇌에 미치는 영향을 지연시키는 것으로 나타났습니다.

FBRI 건강 행동 연구 센터의 조교수이자 임시 공동 책임자인 Alex DiFeliceantonio는 “술을 마시는 사람들은 와인 한 잔을 마시는 것과 위스키 한 잔을 마시는 것 사이에 차이가 있다는 것을 알고 있습니다.”라고 말했습니다.

각각의 표준 제공량에는 동일한 양(0.6온스)의 알코올이 포함되어 있지만, 주사를 맞으면 혈중 알코올 수치가 훨씬 더 빠르게 상승합니다. 신체가 알코올을 흡수하고 처리하는 방식 때문에 빠른 스파이크가 더 강하게 느껴집니다.

DiFeliceantonio는 “이것이 왜 중요한가? 더 빨리 작용하는 약물은 남용 가능성이 더 높다”고 말했습니다. “그들은 뇌에 다른 영향을 미칩니다. 따라서 GLP-1이 알코올이 혈류로 들어가는 속도를 늦추면 알코올의 영향을 줄이고 사람들이 술을 덜 마시는 데 도움이 될 수 있습니다.”

미국 성인의 절반 이상이 알코올을 섭취하고, 10명 중 1명은 알코올 사용 장애를 앓고 있습니다. 만성적이고 과음은 고혈압, 심장 및 간 질환, 여러 암과 같은 질환과 관련이 있습니다. 올해 초, 미국 공중보건의인 비벡 머시(Vivek Murthy)는 음주가 흡연과 비만에 이어 미국에서 예방 가능한 세 번째 암 발병 원인이라고 밝혔습니다.

연구에서 세마글루타이드, 티르제파티드, 리라글루타이드 등 GLP-1 약물을 복용한 참가자들은 약물을 복용하지 않은 참가자들과 같은 양의 알코올을 섭취했음에도 불구하고 혈중 알코올 농도가 더 느리게 상승하는 것을 경험했습니다. 그들은 또한 자신의 평가에 따르면 덜 취한 느낌을 받았다고 보고했습니다.

Virginia Tech의 Fralin Biomedical Research Institute의 자금 지원을 받은 이 연구는 GLP-1 약물을 복용하는 사람들의 알코올의 신체적, 인지적 영향을 모두 조사하는 것을 목표로 했습니다. 연구자들은 이러한 초기 발견이 그러한 약물이 알코올 소비를 줄이는 데 사용될 수 있는지에 대한 더 크고 장기적인 연구를 형성하는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다.

이 연구에는 체질량지수(BMI)가 30 이상인 성인 20명이 포함되었으며, 그 중 절반은 GLP-1 약물을 복용하고 있었고 절반은 그렇지 않았습니다. 참가자들에게는 세션 전에 금식을 요청한 다음 위 내용물을 일정하게 유지하기 위해 스낵바를 제공했습니다.

연구원들은 각 참가자의 혈압, 맥박, 호흡 알코올 농도 및 혈당 수치를 측정했습니다. 90분 후에는 알코올 음료를 제공받아 10분 이내에 식사를 마칠 수 있었습니다. 이후 참가자들은 ‘지금 얼마나 취한 것 같나요? 0에서 10까지 평가됩니다.

GLP-1 약물을 복용하는 사람들은 술에 취한 느낌이 덜하다고 지속적으로 보고했습니다.

음주가 끝난 후 참가자들은 알코올 수치가 떨어지는 동안 회복실에 머물렀습니다. 호흡 알코올은 30분마다 측정되었고 혈당은 2회 측정되었으며 3시간 후에 참가자는 다시 후속 질문에 답변했습니다. 4시간 후, 호흡 알코올 농도가 0.02% 미만으로 측정되고 연구 담당 의사의 확인을 받은 후 퇴원이 허용되었습니다.

“알코올 섭취를 줄이는 데 도움이 되도록 설계된 다른 약물”인 날트렉손과 아캄프로세이트는 “중추 신경계에 작용합니다”라고 해당 연구의 교신 저자인 DiFeliceantonio가 말했습니다. “우리의 예비 데이터는 GLP-1이 다른 메커니즘을 통해 섭취를 억제한다는 것을 시사합니다.”

약물은 위 배출을 느리게 하여 혈중 알코올 농도를 느리게 증가시킬 수 있습니다.

이 연구에 대한 아이디어는 프랄린 생명의학 연구소(Fralin Biomedical Research Institute) 교수 수련회에서 처음 떠올랐고 2024년에 사망한 중독 회복 연구 센터의 교수 겸 소장인 워렌 비켈(Warren Bickel)이 주도했습니다.

이는 커뮤니티 네트워크 Reddit의 소셜 미디어 게시물에 대한 분석을 바탕으로 구축되었습니다. 사용자들은 제2형 당뇨병 및 비만 치료용 약물을 복용하면 알코올에 대한 갈망이 감소한다고 보고했습니다.

Bickel 연구소의 대학원 연구원이자 두 연구의 첫 번째 저자인 Fatima Quddos는 “그의 지도는 초기 아이디어부터 최종 형태까지 이 연구의 모든 단계를 형성했으며 과학적 발견에 대한 그의 열정은 매일 계속해서 나에게 영감을 주고 있습니다”라고 말했습니다.

“Bickel의 연구는 오랫동안 보상을 지연할 때 어떤 일이 일어나는지에 초점을 맞춰왔습니다. 그래서 우리는 ‘GLP-1이 신체가 알코올을 처리하는 방식에 영향을 미치면 어떨까요?’라고 물었습니다.”라고 DiFeliceantonio는 말했습니다. “이 프로젝트를 끝내는 것은 그와의 마지막 협업이었기 때문에 씁쓸했습니다.”

“그는 항상 ‘어떻게 하면 사람들을 가장 빨리 도울 수 있을까?’라고 묻고 있었습니다. 사람들이 음주를 줄이는 데 도움이 되는 것으로 이미 안전한 것으로 입증된 약물을 사용하는 것은 사람들이 빨리 도움을 받을 수 있는 방법이 될 수 있습니다.”라고 DiFeliceantonio는 말했습니다.

연구진은 이번 연구 결과가 그룹 간 명확한 차이를 보여주었으며 알코올 사용을 줄이려는 사람들을 위한 치료법으로 약물을 테스트하는 대규모 실험을 뒷받침하는 초기 데이터를 제공한다고 말했습니다.

지난 5월 버지니아 공대 중개 생물학, 의학 및 보건 대학원 프로그램에서 박사 학위를 취득한 Quddos는 “최근 졸업생으로서 나는 과학적 이해를 발전시킬 뿐만 아니라 미래 치료법을 향한 길을 닦는 데 있어 이 연구가 갖고 있는 잠재력에 깊은 영감을 받았습니다.”라고 말했습니다. “중독으로 어려움을 겪고 있는 사람들에게 새로운 희망을 줄 수 있다는 점에서 이 작업이 매우 의미가 깊습니다.”

EMBL 연구원 및 협력자로 구성된 팀은 이제 단일 세포 분석을 새로운 수준으로 끌어올리는 도구를 만들었습니다. 동일한 세포 내에서 게놈 변이와 RNA를 모두 포착할 수 있어 이전 기술보다 더 높은 정확성과 확장성을 제공합니다. 이 접근법을 통해 과학자들은 질병과 가장 흔히 연관되는 DNA의 비암호화 영역의 변이를 식별할 수 있으며, 유전적 차이가 인간 건강에 어떻게 영향을 미치는지 탐구할 수 있는 새로운 방법을 제공합니다. 많은 수의 세포를 처리할 수 있는 정확성과 능력을 갖춘 이 도구는 특정 유전적 변이를 질병 결과와 연결하는 데 중요한 진전을 이루었습니다.

SDR-Seq에 관한 새로운 논문의 수석 저자인 Dominik Lindenhofer는 “동일한 세포에서 DNA와 RNA를 연구하는 현재의 단일 세포 방법은 처리량이 제한적이고 민감도가 부족하며 복잡하기 때문에 이것은 오랫동안 문제가 되어 왔습니다. 자연 방법 EMBL Steinmetz Group의 박사후 연구원입니다. “단일 세포 수준에서는 수천 개의 세포에 있는 변이체를 읽을 수 있지만, 발현된 경우에만 가능합니다. 즉, 코딩된 영역에서만 가능합니다. 우리 도구는 변이체의 위치에 관계없이 작동하여 복잡한 샘플을 분석할 수 있는 단일 세포 수를 생성합니다.”

코딩 영역과 비코딩 영역의 중요한 차이점

DNA에는 코딩 영역과 비코딩 영역이 모두 포함되어 있습니다. 코딩 부분은 유전자가 RNA로 표현되어 세포가 생명에 필수적인 단백질을 만들도록 지시하기 때문에 사용 설명서와 같은 기능을 합니다.

반면에 비암호화 영역에는 세포의 성장과 기능을 안내하는 조절 요소가 포함되어 있습니다. 질병과 관련된 DNA 변이체의 95% 이상이 이러한 비암호화 영역에서 발생하지만 기존의 단일 세포 방법은 이를 효과적으로 연구할 수 있는 민감도나 규모가 없습니다. 지금까지 연구자들은 동일한 세포에서 DNA와 RNA를 대규모로 관찰할 수 없었기 때문에 DNA 변이가 유전자 활동에 어떻게 영향을 미치고 질병에 기여하는지에 대한 통찰력이 제한되었습니다.

“이 비코딩 공간에서 우리는 선천성 심장병, 자폐증, 정신분열증과 같은 아직 탐구되지 않은 변종들이 있다는 것을 알고 있습니다. 그러나 이것들이 확실히 이와 같은 유일한 질병은 아닙니다.”라고 Lindenhofer는 말했습니다. “우리는 내인성 게놈 맥락에서 어떤 변종이 기능하는지 이해하고 질병 진행에 어떻게 기여하는지 이해하기 위해 탐색을 수행할 도구가 필요했습니다.”

단일 세포를 추적하는 바코드 해독

단일 세포 DNA-RNA 시퀀싱(SDR-seq)을 수행하기 위해 연구자들은 각각 단일 세포를 포함하는 작은 기름-물방울을 사용하여 DNA와 RNA를 동시에 분석할 수 있었습니다. 이 방법을 통해 연구진은 한 번의 실험으로 수천 개의 세포를 검사하고 유전적 변화를 유전자 활동 패턴과 직접 연결할 수 있었습니다. 이 기술을 개발하려면 주요 과제를 극복하고 EMBL의 게놈 생물학, 구조 및 전산 생물학 부서, 스탠포드 대학교 의과대학, 하이델베르그 대학 병원의 팀을 하나로 모아야 했습니다.

EMBL의 Judith Zaugg 및 노경민 그룹의 공동 연구자들은 세포를 “고정”하여 섬세한 RNA를 보존하는 방법을 개발했으며, Oliver Stegle 그룹의 계산 생물학자들은 데이터 분석에 필요한 복잡한 DNA 바코드 시스템을 해독하는 특수 프로그램을 설계했습니다. 이 디코딩 소프트웨어는 이 특정 프로젝트를 위해 구축되었지만 팀은 이 소프트웨어가 다른 많은 연구에서도 가치 있는 것으로 입증될 수 있다고 믿습니다.

EMBL 및 Universitätsklinikum Heidelberg의 Wolfgang Huber 그룹과 Sasha Dietrich 그룹의 연구원들은 이미 다른 연구를 위해 B세포 림프종 샘플을 조사하고 있었습니다. 유전적 변이가 풍부한 이러한 환자 샘플은 신기술에 대한 이상적인 테스트 사례를 제공했습니다. 이 샘플을 사용하여 Lindenhofer는 DNA의 변이가 질병 과정과 어떻게 연관되어 있는지 관찰하고 더 많은 변이를 가진 암세포가 종양 성장을 지원하는 더 강한 활성화 신호를 나타냄을 발견했습니다.

Lindenhofer는 “우리는 동일한 단일 세포에서 DNA와 RNA를 판독하기 위해 이러한 작은 반응 챔버를 사용하고 있습니다.”라고 말했습니다. “이를 통해 우리는 변이가 유전자 복사본 중 하나 또는 두 개 모두에 있는지 정확하게 알 수 있고 동일한 단일 세포에서 유전자 발현에 미치는 영향을 측정할 수 있습니다. B 세포 림프종 세포를 사용하여 우리는 세포의 변이 구성에 따라 서로 다른 세포 상태에 속하는 성향이 다르다는 것을 보여줄 수 있었습니다. 또한 세포에서 변이가 증가하면 실제로 더 악성인 B 세포 림프종 상태와 관련이 있다는 것도 알 수 있었습니다.”

단일 세포 시퀀싱 도구의 다양한 기회

SDR-seq 도구는 이제 게놈 생물학자에게 유전 변이를 더 잘 이해하는 데 도움이 되는 규모, 정밀도 및 속도를 제공합니다. 이는 결국 광범위한 복잡한 질병을 치료하는 데 중요한 역할을 할 수 있지만 먼저 진단을 위한 더 나은 선별 도구를 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.

논문의 수석 저자이자 EMBL 그룹 리더이자 스탠포드 의과대학 유전학 교수인 Lars Steinmetz는 “우리는 변종을 질병과 연결할 수 있는 도구를 보유하고 있습니다”라고 말했습니다. “이 기능은 우리가 현재 발견할 수 있는 광범위한 생물학의 문을 열어줍니다. 변이체가 실제로 질병을 조절하는 방법을 식별하고 질병 과정을 더 잘 이해할 수 있다면 개입하고 치료할 수 있는 더 나은 기회를 갖게 된다는 의미입니다.”

EMBL 연구원 및 협력자로 구성된 팀은 이제 단일 세포 분석을 새로운 수준으로 끌어올리는 도구를 만들었습니다. 동일한 세포 내에서 게놈 변이와 RNA를 모두 포착할 수 있어 이전 기술보다 더 높은 정확성과 확장성을 제공합니다. 이 접근법을 통해 과학자들은 질병과 가장 흔히 연관되는 DNA의 비암호화 영역의 변이를 식별할 수 있으며, 유전적 차이가 인간 건강에 어떻게 영향을 미치는지 탐구할 수 있는 새로운 방법을 제공합니다. 많은 수의 세포를 처리할 수 있는 정확성과 능력을 갖춘 이 도구는 특정 유전적 변이를 질병 결과와 연결하는 데 중요한 진전을 이루었습니다.

SDR-Seq에 관한 새로운 논문의 수석 저자인 Dominik Lindenhofer는 “동일한 세포에서 DNA와 RNA를 연구하는 현재의 단일 세포 방법은 처리량이 제한적이고 민감도가 부족하며 복잡하기 때문에 이것은 오랫동안 문제가 되어 왔습니다. 자연 방법 EMBL Steinmetz Group의 박사후 연구원입니다. “단일 세포 수준에서는 수천 개의 세포에 있는 변이체를 읽을 수 있지만, 발현된 경우에만 가능합니다. 즉, 코딩된 영역에서만 가능합니다. 우리 도구는 변이체의 위치에 관계없이 작동하여 복잡한 샘플을 분석할 수 있는 단일 세포 수를 생성합니다.”

코딩 영역과 비코딩 영역의 중요한 차이점

DNA에는 코딩 영역과 비코딩 영역이 모두 포함되어 있습니다. 코딩 부분은 유전자가 RNA로 표현되어 세포가 생명에 필수적인 단백질을 만들도록 지시하기 때문에 사용 설명서와 같은 기능을 합니다.

반면에 비암호화 영역에는 세포의 성장과 기능을 안내하는 조절 요소가 포함되어 있습니다. 질병과 관련된 DNA 변이체의 95% 이상이 이러한 비암호화 영역에서 발생하지만 기존의 단일 세포 방법은 이를 효과적으로 연구할 수 있는 민감도나 규모가 없습니다. 지금까지 연구자들은 동일한 세포에서 DNA와 RNA를 대규모로 관찰할 수 없었기 때문에 DNA 변이가 유전자 활동에 어떻게 영향을 미치고 질병에 기여하는지에 대한 통찰력이 제한되었습니다.

“이 비코딩 공간에서 우리는 선천성 심장병, 자폐증, 정신분열증과 같은 아직 탐구되지 않은 변종들이 있다는 것을 알고 있습니다. 그러나 이것들이 확실히 이와 같은 유일한 질병은 아닙니다.”라고 Lindenhofer는 말했습니다. “우리는 내인성 게놈 맥락에서 어떤 변종이 기능하는지 이해하고 질병 진행에 어떻게 기여하는지 이해하기 위해 탐색을 수행할 도구가 필요했습니다.”

단일 세포를 추적하는 바코드 해독

단일 세포 DNA-RNA 시퀀싱(SDR-seq)을 수행하기 위해 연구자들은 각각 단일 세포를 포함하는 작은 기름-물방울을 사용하여 DNA와 RNA를 동시에 분석할 수 있었습니다. 이 방법을 통해 연구진은 한 번의 실험으로 수천 개의 세포를 검사하고 유전적 변화를 유전자 활동 패턴과 직접 연결할 수 있었습니다. 이 기술을 개발하려면 주요 과제를 극복하고 EMBL의 게놈 생물학, 구조 및 전산 생물학 부서, 스탠포드 대학교 의과대학, 하이델베르그 대학 병원의 팀을 하나로 모아야 했습니다.

EMBL의 Judith Zaugg 및 노경민 그룹의 공동 연구자들은 세포를 “고정”하여 섬세한 RNA를 보존하는 방법을 개발했으며, Oliver Stegle 그룹의 계산 생물학자들은 데이터 분석에 필요한 복잡한 DNA 바코드 시스템을 해독하는 특수 프로그램을 설계했습니다. 이 디코딩 소프트웨어는 이 특정 프로젝트를 위해 구축되었지만 팀은 이 소프트웨어가 다른 많은 연구에서도 가치가 있음을 입증할 수 있다고 믿습니다.

EMBL 및 Universitätsklinikum Heidelberg의 Wolfgang Huber 그룹과 Sasha Dietrich 그룹의 연구원들은 이미 다른 연구를 위해 B세포 림프종 샘플을 조사하고 있었습니다. 유전적 변이가 풍부한 이러한 환자 샘플은 신기술에 대한 이상적인 테스트 사례를 제공했습니다. 이 샘플을 사용하여 Lindenhofer는 DNA의 변이가 질병 과정과 어떻게 연관되어 있는지 관찰하고 더 많은 변이를 가진 암세포가 종양 성장을 지원하는 더 강한 활성화 신호를 나타냄을 발견했습니다.

Lindenhofer는 “우리는 동일한 단일 세포에서 DNA와 RNA를 판독하기 위해 이러한 작은 반응 챔버를 사용하고 있습니다.”라고 말했습니다. “이를 통해 우리는 변이가 유전자 복사본 중 하나 또는 두 개 모두에 있는지 정확하게 알 수 있고 동일한 단일 세포에서 유전자 발현에 미치는 영향을 측정할 수 있습니다. B 세포 림프종 세포를 사용하여 우리는 세포의 변이 구성에 따라 서로 다른 세포 상태에 속하는 성향이 다르다는 것을 보여줄 수 있었습니다. 또한 세포에서 변이가 증가하면 실제로 더 악성인 B 세포 림프종 상태와 관련이 있다는 것도 알 수 있었습니다.”

단일 세포 시퀀싱 도구의 다양한 기회

SDR-seq 도구는 이제 게놈 생물학자에게 유전 변이를 더 잘 이해하는 데 도움이 되는 규모, 정밀도 및 속도를 제공합니다. 이는 결국 광범위한 복잡한 질병을 치료하는 데 중요한 역할을 할 수 있지만 먼저 진단을 위한 더 나은 선별 도구를 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.

논문의 수석 저자이자 EMBL 그룹 리더이자 스탠포드 의과대학 유전학 교수인 Lars Steinmetz는 “우리는 변종을 질병과 연결할 수 있는 도구를 보유하고 있습니다”라고 말했습니다. “이 기능은 우리가 현재 발견할 수 있는 광범위한 생물학의 문을 열어줍니다. 변이체가 실제로 질병을 조절하는 방법을 식별하고 질병 과정을 더 잘 이해할 수 있다면 개입하고 치료할 수 있는 더 나은 기회를 갖게 된다는 의미입니다.”

이 연구는 에 게시되었습니다. 과학 발전 — 또한 ​​현대 인류가 궁극적으로 네안데르탈인을 능가한 이유에 대한 새로운 시각을 제시합니다. 네안데르탈인의 유전적 변이가 있는 실험실에서 자란 뇌 유기체는 인간의 유전적 변형이 있는 유기체보다 납에 더 강하게 반응하여 네안데르탈인이 납의 신경학적 영향에 더 취약했을 수 있음을 암시합니다.

서던 크로스 대학교(호주)의 지구고고학 및 고고학 연구 그룹(GARG), 마운트 시나이 병원(뉴욕, 미국)의 아이칸 의과대학 환경 의학부, 캘리포니아 대학교 샌디에고(UCSD, 미국) 의과대학의 연구원들은 화석 화학, 뇌 유기체 실험, 진화 유전학을 결합하여 납이 인류의 역사에 어떻게 영향을 미쳤는지 밝혀냈습니다.

화석 치아에 고대 납이 노출되었다는 증거

수년 동안 납 독성은 제련, 채광, 납 휘발유 및 페인트 사용을 포함한 인간 산업과 밀접하게 연관되어 있다고 가정되었습니다. 연구자들이 오스트랄로피테쿠스 아프리카누스, 파란트로푸스 로부스투스, 초기 인류, 네안데르탈인, 호모 사피엔스를 포함한 다양한 인류와 유인원의 화석 치아 51개를 분석하자 이러한 견해는 바뀌었습니다. 치아에서는 거의 200만년 전으로 거슬러 올라가 간헐적으로 납에 노출된 명확한 화학적 흔적이 나타났습니다.

Southern Cross University의 GARG 시설(뉴사우스웨일즈 주 Lismore에 위치)과 Mount Sinai의 Exposomics 실험실에서 수행된 고정밀 레이저 절제 지구화학에서는 법랑질과 상아질에서 뚜렷한 ‘리드 밴드’가 드러났습니다. 이 띠는 어린 시절에 형성되었으며 환경적 원인(예: 오염된 물, 토양 또는 화산 활동)이나 신체의 뼈에 저장되었다가 스트레스나 질병 중에 방출되는 납을 반복적으로 섭취하는 기간을 나타냅니다.

Southern Cross University의 GARG 연구 그룹 책임자인 Renaud Joannes-Boyau 교수는 “우리의 데이터에 따르면 납 노출은 산업 혁명의 산물이 아니라 진화적 환경의 일부였습니다.”라고 말했습니다.

“이것은 우리 조상의 뇌가 수천 년에 걸쳐 그들의 사회적 행동과 인지 능력을 형성했을 수 있는 강력한 독성 금속의 영향을 받아 발달했다는 것을 의미합니다.”

납이 초기 두뇌 발달과 상호작용하는 방법

이러한 노출의 기능적 영향을 이해하기 위해 팀은 초기 뇌 발달의 단순화된 실험실 성장 모델 역할을 하는 인간 뇌 오가노이드를 연구했습니다. 그들은 납이 신경 발달 중 납 노출 시 유전자 발현을 조절하는 NOVA1이라는 두 가지 주요 발달 유전자 버전에 어떻게 영향을 미치는지 테스트했습니다. NOVA1의 현생 인류 버전은 네안데르탈인과 다른 멸종된 인류에서 볼 수 있는 변종과는 다르지만, 이러한 진화적 변화의 이유는 이전에는 불분명했습니다.

네안데르탈인과 유사한 NOVA1 변이체를 보유하는 오가노이드는 납에 노출되었을 때 피질과 시상에서 FOXP2 발현 뉴런에 상당한 혼란을 보였습니다. 이러한 뇌 영역은 언어 및 언어 발달에 필수적입니다. 현대 인간 NOVA1 유전자를 가진 유기체는 파괴가 훨씬 덜한 것으로 나타났습니다.

“이러한 결과는 우리의 NOVA1 변종이 납의 유해한 신경학적 효과에 대한 보호를 제공했을 수 있음을 시사합니다.”라고 소아과/세포 및 분자 의학 교수이자 UC San Diego Sanford 줄기 세포 연구소 통합 우주 줄기 세포 궤도 연구 센터 소장인 Alysson Muotri 교수는 말했습니다.

“이 경우에는 납 독성과 같은 환경적 압력이 어떻게 생존과 언어를 사용하여 의사소통하는 능력을 향상시키는 유전적 변화를 주도했을 수 있었는지에 대한 특별한 예입니다. 그러나 이는 이제 현대 납 노출에 대한 우리의 취약성에도 영향을 미칩니다.”

현대 인류의 출현에 대한 유전적 통찰

연구의 유전적 및 단백질체학적 데이터에 따르면 고대 유전자 변이가 있는 오가노이드에 납이 노출되면 신경 발달, 의사소통 및 사회적 행동과 관련된 여러 경로가 중단되는 것으로 나타났습니다. FOXP2 중단은 말하기 및 언어 분야에서 FOXP2의 확고한 역할 때문에 특히 주목할 만합니다. 이러한 결과는 환경 독소로 인한 장기적인 압력이 현생 인류와 네안데르탈인의 다양한 진화 경로를 따라 인지 및 의사소통 특성을 변화시켰을 수 있음을 시사합니다.

“이 연구는 우리의 환경 노출이 우리의 진화를 어떻게 형성했는지 보여줍니다”라고 환경 의학 교수이자 부회장인 Manish Arora 교수는 말했습니다.

“종간 경쟁의 관점에서 독성 노출이 전반적인 생존 이점을 제공할 수 있다는 관찰은 환경 노출과 관련된 장애의 진화적 뿌리를 조사하기 위한 환경 의학에 대한 새로운 패러다임을 제공합니다.”

고대 납 노출이 오늘날 우리에게 미치는 영향

현대의 납 노출은 대부분 산업 활동과 관련되어 있지만 특히 어린이에게 심각한 건강 위협을 가하고 있습니다. 새로운 발견은 납에 대한 인간의 민감성이 과거 진화에 뿌리를 두고 있으며 유전자와 환경 조건 사이의 상호 작용에 의해 형성될 수 있음을 보여줍니다.

Joannes-Boyau 교수는 “우리의 연구는 납 노출의 역사를 다시 쓸 뿐만 아니라 우리 유전자와 환경 사이의 상호 작용이 수백만 년 동안 우리 종을 형성해왔고 앞으로도 그럴 것임을 상기시켜 줍니다.”라고 덧붙였습니다.

이번 연구는 아프리카, 아시아, 유럽, 오세아니아의 치아 화석을 바탕으로 상세한 지구화학적 매핑을 사용하여 어린 시절의 납 섭취 에피소드를 추적했습니다. 이와 동시에 현대 또는 고대 NOVA1 유전자를 포함하는 뇌 유기체를 사용하여 납이 뇌 발달에 어떤 영향을 미치는지 연구했으며, 특히 언어의 핵심 유전자인 FOXP2에 주목했습니다. 납이 인류의 인지와 사회적 행동의 진화에 어떻게 영향을 미쳤을 수 있는지에 대한 광범위한 이해를 구축하기 위해 유전적, 전사체 및 단백질체학 분석이 결합되었습니다.

이번 조사는 무작위로 배정된 1,460명의 나이든 여성을 대상으로 5년 동안 칼슘 보충제나 위약을 투여한 이전 프로젝트의 데이터를 바탕으로 이루어졌습니다. 연구원들은 보충제가 장기적으로 치매의 가능성을 높이지 않는다는 것을 발견했습니다.

ECU 박사 과정 학생인 Ms. Negar Ghasemifard는 “칼슘 보충제는 골다공증을 예방하거나 관리하기 위해 권장되는 경우가 많습니다.”라고 말했습니다.

70세 이상의 여성 중 약 20%가 골다공증을 앓고 있으며, 골절을 예방하기 위해 칼슘을 섭취하는 것이 널리 권장됩니다.

“이전 연구에서는 칼슘 보충제가 인지 건강, 특히 치매에 미칠 수 있는 영향에 대한 우려가 제기되었습니다. 우리 연구 결과는 노인 여성의 치매 위험 상황에서 칼슘 보충제의 안전성에 관해 환자와 임상의에게 안심을 제공합니다”라고 Ghasemifard 씨는 말했습니다.

ECU 선임 연구원인 Marc Sim 박사에 따르면 보충제 사용, 식이요법, 생활 습관 요인 및 유전적 위험을 조정한 후에도 결과는 변하지 않았습니다.

“칼슘 보충제 사용과 치매 위험 사이의 잠재적 연관성을 제시하는 이전 연구는 순전히 관찰에 의한 것이었습니다. 이에 비해 우리 연구는 골절 예방을 위한 칼슘 보충제에 대한 5년간의 이중 맹검, 위약 대조 무작위 임상 시험의 사후 분석으로 구성되었습니다. 우리 연구는 여전히 전염병학이지만 그 설계는 측정되지 않은 혼란의 가능성을 줄입니다.”

“약 730명의 노인 여성에게 5년 동안 칼슘 보충제를 투여했고 추가로 730명에게 위약을 투여했습니다. 이 연구 설계는 복용량과 기간에 대한 보다 정확한 데이터를 제공하며 14.5년의 긴 추적 기간을 가졌기 때문에 결과가 강화되었습니다.”라고 심 박사는 말했습니다.

이번 연구 결과에 따르면 칼슘은 노인 여성, 특히 80세 이상 여성의 치매 위험을 증가시키지 않는 것으로 나타났지만 여전히 추가 연구가 필요하다고 ECU 정밀 건강 센터 소장인 Simon Laws 교수는 말했습니다.

“이것이 인생에서 더 일찍 보충을 시작하는 남성 또는 여성과 같은 다른 인구통계에 적용되는지 여부는 아직 알려지지 않았습니다. 특히 뇌 건강에 관한 현재 연구 결과를 확인하고 이러한 인구 격차를 해결하려면 비타민 D 유무에 관계없이 칼슘 보충제에 대한 향후 임상 시험이 수행되어야 합니다. 여기에는 주요 결과 측정으로 뇌 건강에 대한 구체적이고 강력한 평가가 포함되어야 합니다.”

Dementia Australia 명예 의료 고문인 Blossom Stephan 교수는 이번 연구가 칼슘 보충제의 장기적인 안전성에 대해 임상의와 환자에게 확신을 주는 매우 중요한 발견을 강조했다고 말했습니다.

“뼈 건강을 포함한 여러 생리학적 기능에서 칼슘의 중요한 역할을 고려할 때, 이러한 결과는 장기간의 칼슘 보충이 노인 여성의 치매 위험을 증가시키지 않는다는 확신을 줍니다.”라고 그녀는 말했습니다.

“RNA를 사용하면 어떤 유전자가 ‘활성화’되는지에 대한 직접적인 증거를 얻을 수 있으며, 이는 마지막 빙하기 동안 지구를 걸었던 매머드의 삶의 마지막 순간을 엿볼 수 있습니다. 이는 DNA만으로는 얻을 수 없는 정보입니다.”라고 이번 연구의 주저자인 Emilio Mármol은 말했습니다. 스톡홀름 대학교에서 박사후 연구원을 역임한 그는 현재 코펜하겐의 글로브 연구소에서 근무하고 있습니다. 스톡홀름 대학에 있는 동안 그는 SciLifeLab 및 스톡홀름 대학과 스웨덴 자연사 박물관의 공동 계획인 고생물학 센터의 연구원들과 협력했습니다.

고대 RNA가 중요한 이유

선사 시대 유전자가 어떻게 기능하고 활성화되었는지 이해하는 것은 멸종된 종에 대해 더 많이 배우는 데 중요합니다. 과학자들은 게놈과 진화적 관계를 재구성하기 위해 매머드 DNA를 분석하는 데 수년을 보냈지만 RNA에는 여전히 접근이 거의 불가능했습니다. RNA는 죽은 후 빠르게 분해되기 때문에 많은 연구자들은 RNA가 수천 년 전에 사라진 동물에서 연구될 만큼 오래 살아남을 수 없다고 생각했습니다.

Emilio Mármol은 “우리는 시베리아 영구동토층에서 발굴된 매우 잘 보존된 매머드 조직에 접근할 수 있게 되었는데, 여기에는 시간이 지나면서 냉동된 RNA 분자가 여전히 포함되어 있기를 바랐습니다”라고 덧붙였습니다.

“우리는 이전에 DNA 복구의 한계를 100만년 이상으로 밀어붙였습니다. 이제 우리는 이전 연구에서 수행된 것보다 시간을 더 거슬러 RNA 시퀀싱을 확장할 수 있는지 여부를 탐구하고 싶었습니다.”라고 스톡홀름 대학의 진화 유전체학 교수이자 고생물학 센터인 Love Dalén은 말했습니다.

지금까지 서열화된 가장 오래된 RNA

연구자들은 거의 40,000년 전에 죽은 어린 매머드인 유카(Yuka)의 냉동 근육 조직에서 유전자 발현의 뚜렷한 패턴을 확인했습니다. 매머드 게놈에 있는 20,000개 이상의 단백질 코딩 유전자 중 일부만이 활성화되었습니다. 그들이 발견한 RNA 분자는 근육 수축과 스트레스에 대한 대사 반응과 관련된 단백질을 코딩하는 것으로 나타났습니다.

Emilio Mármol은 “우리는 세포 스트레스의 징후를 발견했습니다. 이전 연구에서 Yuka가 죽기 직전에 동굴 사자의 공격을 받았다고 제안했기 때문에 이는 놀라운 일이 아닐 것입니다”라고 말했습니다.

그들은 또한 매머드 근육 내에서 유전자 활동을 조절하는 데 관여하는 수많은 RNA 분자를 발견했습니다.

고대 마이크로RNA로 매머드 신호의 진짜 확인

“microRNA와 같이 단백질을 암호화하지 않는 RNA는 우리가 얻은 가장 흥미로운 발견 중 하나였습니다.”라고 스톡홀름 대학교 Wenner-Gren 연구소 및 SciLifeLab 분자 생명과학과 부교수인 Marc Friedländer는 말합니다.

“우리가 매머드 조직에서 발견한 근육 특이적 마이크로RNA는 고대 시대에 유전자 조절이 실시간으로 일어났다는 직접적인 증거입니다. 이와 같은 일이 달성된 것은 이번이 처음입니다.”라고 그는 말했습니다.

이 마이크로RNA는 유전 신호가 실제로 매머드에서 유래했다는 사실을 확인하는 데 도움이 되었습니다.

노르웨이 북극대학교 박물관(UiT)의 부교수인 바스티안 프롬(Bastian Fromm)은 “우리는 매머드 기원을 보여주는 특정 마이크로RNA에서 희귀한 돌연변이를 발견했습니다. 우리는 RNA 증거에만 근거하여 새로운 유전자도 발견했는데, 이는 이전에는 고대 유물에서 시도된 적이 없는 일이었습니다.”라고 말합니다.

RNA는 예상보다 훨씬 오래 생존합니다.

“RNA 분자는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 오래 생존할 수 있습니다.”

“우리의 결과는 RNA 분자가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 오래 생존할 수 있음을 보여줍니다. 이는 우리가 멸종된 다른 동물에서 어떤 유전자가 ‘활성화’되는지 연구할 수 있을 뿐만 아니라 빙하기에 보존된 인플루엔자 및 코로나바이러스와 같은 RNA 바이러스의 서열을 분석하는 것도 가능하다는 것을 의미합니다.”라고 Love Dalén은 말합니다.

앞으로 몇 년 안에 팀은 선사 시대 RNA를 DNA, 단백질 및 기타 보존된 생체 분자와 통합하기를 희망합니다.

Emilio Mármol은 “이러한 연구는 멸종된 거대 동물군과 다른 종에 대한 우리의 이해를 근본적으로 재편하여 지금까지 시간이 흘러도 동결되어 있던 생물학의 숨겨진 여러 층을 드러낼 수 있습니다”라고 마무리했습니다.

털북숭이 매머드와 그들의 멸종

털북숭이 매머드는 한때 유라시아와 북아메리카의 얼음 평원을 돌아다니며 마지막 빙하기(약 115,000~11,500년 전)의 생활에 완벽하게 적응했습니다. 두꺼운 털, 구부러진 엄니, 우뚝 솟은 크기로 그들은 북반구를 가로질러 펼쳐진 광대한 대초원을 스쳐 지나갔습니다. 그러나 기후가 따뜻해지면서 털북숭이 매머드는 점차 사라졌고, 마지막 작은 무리는 불과 4,000년 전까지만 해도 외딴 북극 섬에 살아남았습니다.

2018년 스탠포드 대학 Wu Tsai 신경과학 연구소의 Big Ideas in Neuroscience 이니셔티브를 통해 시작된 이 프로그램은 신경과학, 화학, 공학 및 기타 분야의 전문가를 통합합니다. 이들은 함께 통증과 관련된 신경 회로, 신경 발달 장애와 관련된 유전자, 뇌 연결성을 연구하는 새로운 방법을 조사합니다.

프로그램이 진행되는 동안 한 가지 과제가 지속되었습니다. 바로 생산 규모를 확대하는 것입니다. 뇌 발달을 깊이 이해하고, 발달 장애를 연구하거나, 잠재적인 치료법을 테스트하기 위해 연구자들은 크기와 모양이 균일한 수천 개의 오가노이드를 생산해야 합니다. 그러나 이러한 섬세한 구조는 서로 달라붙는 경향이 있어 크고 일관된 배치를 성장시키기가 어렵습니다.

Wu Tsai Neuro 계열사인 Sergiu Pasca, 정신의학 및 행동과학 교수인 Kenneth T. Norris, Jr. 교수, 공학과 Rickey/Nielsen 교수인 Sarah Heilshorn이 이끄는 팀은 최근 예상치 못한 간단한 해결책을 발견했습니다. 보고된 바와 같이 자연의생명공학과오가노이드의 뭉침을 방지하는 열쇠는 널리 사용되는 식품 첨가물인 잔탄검이었습니다.

Bonnie Uytengsu이자 스탠포드 뇌 조직 형성 프로그램의 가족 책임자인 Pasca는 “이제 우리는 쉽게 10,000개를 만들 수 있습니다”라고 말했습니다. 자신의 기술을 널리 사용할 수 있도록 하겠다는 프로그램의 약속에 따라 다른 사람들이 이를 활용할 수 있도록 접근 방식을 이미 공유했습니다. “이 방법은 우리의 모든 방법과 마찬가지로 개방적이고 자유롭게 접근할 수 있습니다. 이미 이 기술을 구현한 수많은 실험실이 있습니다.”

이름을 지을 수 있는 사람이 너무 적습니다.

그 정도의 생산성은 한때는 상상할 수 없었던 수준이었습니다. 약 12년 전, Pasca는 줄기 세포를 나중에 지역화된 신경 유기체로 알려진 3차원 조직으로 전환하는 방법을 개발했습니다. 그 당시 그는 단지 몇 개만 만들 수 있었습니다.

“초창기에는 8~9마리가 있었는데 각각 신화 속 생물의 이름을 따서 명명했습니다.”라고 Pasca는 말했습니다.

그러나 Pasca의 목표는 훨씬 더 컸습니다. 자폐증이나 티모시 증후군과 같은 상태에서 발달 중인 뇌가 어떻게 잘못될 수 있는지를 밝히고 약물이 그러한 발달에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 탐구하는 것입니다. “우리는 수천 개의 오가노이드를 생산해야 하며 그것들은 모두 동일해야 합니다”라고 그는 말했습니다.

그는 또한 성공하려면 다양한 전문가 팀이 필요하다는 점을 인식했습니다. Pasca는 “‘이것은 신흥 분야이고 우리가 직면하게 될 많은 문제가 있으며, 우리가 직면하고 해결하는 방법은 혁신적인 기술을 구현하는 것’이라고 생각했습니다”라고 말했습니다.

이러한 비전을 달성하기 위해 Pasca는 신경과학자이자 생명공학자인 Wu Tsai Neuro의 계열사인 Karl Deisseroth와 협력하여 신경과학 보조금의 Wu Tsai Neuro Big Ideas 지원을 받아 스탠포드 뇌 조직 생성 프로그램을 공식적으로 시작한 학제간 그룹을 구성했습니다.

달라붙지 않는 솔루션

끈적임 문제는 곧 고개를 들었습니다. 오가노이드가 서로 융합되어 모양과 크기가 다른 더 적은 수의 오가노이드가 탄생했습니다.

Pasca는 “실험실에 있는 사람들은 ‘나는 100개의 유기체를 만들었지만 결국 20개로 끝났습니다’라고 끊임없이 말했습니다.”라고 말했습니다.

그것은 축복이자 저주였습니다. 한편으로는 연구자들이 더 복잡한 뇌 구조의 발달을 연구하기 위해 작은 소뇌와 척수와 같은 두 가지 종류의 유기체를 함께 붙일 수 있다고 제안했습니다. 실제로 이러한 조립체는 이제 Pasca와 그의 동료 연구의 핵심 부분이 되었습니다.

반면에 팀은 뇌 발달에 대한 정확한 데이터를 수집하고 성장 결함에 대한 약물을 검사하거나 기타 여러 프로젝트를 대규모로 수행할 수 있도록 많은 수의 오가노이드를 만들 수 있어야 했습니다.

한 가지 가능성은 각 유기체를 별도의 접시에서 키우는 것이지만 그렇게 하는 것은 종종 비효율적입니다. 대신, 실험실에서는 오가노이드를 배치로 성장시키면서 분리할 수 있는 무언가가 필요했기 때문에 Pasca는 스탠포드 뇌 조직 생성 프로그램의 공동 작업자이자 재료 엔지니어인 Heilshorn과 협력하여 몇 가지 옵션을 시험해 보았습니다.

팀은 궁극적으로 다른 사람들이 자신의 방법에 접근할 수 있도록 하기 위해 23개의 다양한 자료를 조사했습니다.

Heilshorn은 “우리는 이미 생체적합성이 있는 것으로 간주되고 상대적으로 경제적이고 사용이 간편한 재료를 선택하여 다른 과학자들이 우리 방법을 쉽게 채택할 수 있도록 했습니다”라고 말했습니다.

각각을 테스트하기 위해 먼저 영양이 풍부한 액체에서 6일 동안 오가노이드를 성장시킨 다음 테스트 재료 중 하나를 추가했습니다. 25일이 더 지난 후, 팀은 얼마나 많은 오가노이드가 남아 있는지 간단히 계산했습니다.

잔탄검은 소량이라도 오가노이드가 서로 융합되는 것을 방지해 오가노이드 발달에 아무런 부작용도 주지 않았습니다. 이는 연구자들이 실험 결과를 편향시키지 않고 오가노이드를 분리된 상태로 유지할 수 있음을 의미했습니다.

드디어 스케일업

이 기술의 잠재력을 입증하기 위해 팀은 이 기술을 사용하여 실제 문제를 해결했습니다. 의사들은 잠재적으로 유익한 약물이 뇌 발달에 해를 끼칠 수 있는지 여부를 모르기 때문에 임산부와 아기에게 잠재적으로 유익한 약물을 처방하는 것을 종종 주저합니다. (FDA 승인 약물은 광범위한 테스트를 거치지만 윤리적 문제로 인해 일반적으로 임산부나 아기에게는 테스트되지 않습니다.)

오가노이드가 이 문제를 어떻게 해결하는지 보여주기 위해 연구가 완료될 당시 Pasca 연구실의 방문 연구원이었던 공동 저자 Genta Narazaki는 먼저 2,400개의 오가노이드를 일괄적으로 성장시켰습니다. 그런 다음 Narazaki는 298개의 FDA 승인 약물 중 하나를 각 배치에 추가하여 그 중 하나가 성장 결함을 일으킬 수 있는지 확인했습니다. Pasca 연구소의 공동 저자인 Yuki Miura와 긴밀히 협력하면서 Narazaki는 유방암 치료에 사용되는 약물을 포함하여 여러 약물이 오가노이드의 성장을 방해하여 뇌 발달에 해로울 수 있음을 보여주었습니다.

이 실험은 연구자들이 잠재적인 부작용을 밝혀낼 수 있다는 것을 보여주며 매우 효율적으로 이를 수행할 수 있다고 Pasca는 말했습니다. “한 명의 실험자가 스스로 수천 개의 피질 오가노이드를 생산하고 거의 300가지 약물을 테스트했습니다.”

Pasca와 그의 스탠포드 뇌 조직형성 프로그램 동료들은 이제 그들의 기술을 사용하여 자폐증, 간질, 정신분열증과 같은 여러 신경정신병적 장애에 대한 진전을 이루기를 희망하고 있습니다. Pasca는 “이러한 질병을 해결하는 것은 정말 중요하지만 규모를 확대하지 않으면 흠집을 낼 방법이 없습니다”라고 말했습니다. “지금은 그게 목표야.”

이러한 시작을 탐구하기 위해 연구원들은 전통적인 “인플레이션” 이론에 의문을 제기하는 고급 컴퓨터 시뮬레이션을 실행했습니다. 그 이론에 따르면, 우주는 탄생한 지 1초도 안 되는 순간에 놀라운 속도로 팽창했습니다. 인플레이션 모델은 여러 상호 연결된 변수에 의존하며, 이론이 작동하려면 모든 변수가 정렬되어야 합니다.

새로 제안된 모델은 더 간단한 설명을 제공합니다. 이는 일반 상대성이론에 의해 예측된 중력파가 우주 형성의 진정한 원동력이 되어 은하, 별, 행성, 그리고 궁극적으로 지구상의 생명체를 탄생시킬 수 있음을 시사합니다. 연구자들은 이 아이디어를 우주의 구조를 이해하기 위해 1920년대에 Albert Einstein과 협력한 네덜란드 수학자 Willem De Sitter의 이름을 딴 De Sitter 공간으로 알려진 수학적 구성과 연결합니다.

스페인 ICREA에서 실험 과학 및 수학을 연구하고 이번 연구의 공동 저자인 Raúl Jiménez 박사는 “수십 년 동안 우리는 관찰한 적이 없는 요소에 기반한 모델을 사용하여 우주의 초기 순간을 이해하려고 노력해 왔습니다.”라고 말했습니다. “이 제안을 흥미롭게 만드는 것은 단순성과 검증 가능성입니다. 우리는 추측적인 요소를 추가하는 것이 아니라 중력과 양자 역학이 우주의 구조가 어떻게 생성되었는지 설명하는 데 충분할 수 있음을 보여줍니다.”

중력파의 개념은 올리버 헤비사이드(Oliver Heaviside)와 앙리 푸앵카레(Henri Poincare)가 처음으로 관련 아이디어를 제안한 1893년과 1905년으로 거슬러 올라갑니다. 알베르트 아인슈타인(Albert Einstein)은 1916년에 이를 확장하여 일반 상대성 이론에서 중력파를 시공간 구조의 잔물결로 묘사했습니다. 이러한 파동은 초신성, 블랙홀 병합, 중성자별 충돌과 같은 강력한 우주 사건에서 발생할 수 있습니다. 믿을 수 없을 정도로 희미하기 때문에 감지하려면 매우 민감한 장비가 필요합니다. 2015년 9월이 되어서야 워싱턴과 루이지애나에 시설을 갖춘 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)의 과학자들이 처음으로 확인된 탐지를 달성했습니다.

우주의 탄생은 계속해서 과학의 가장 큰 수수께끼 중 하나입니다. 빅뱅 이론이 여전히 지배적인 설명으로 남아 있지만, 특히 폭발적인 시작 이전에 무슨 일이 일어났을지에 대한 많은 질문이 여전히 남아 있습니다.

칼 세이건(Carl Sagan)은 인류와 우주의 깊은 관계에 대해 이렇게 말했습니다. “우주는 우리 안에 있습니다. 우리는 별들로 만들어졌습니다. 우리는 우주가 자신을 알 수 있는 방법입니다.”

우리는 우주가 어떻게 시작되었는지, 그리고 지금 이 글을 읽고 있는 여러분을 책임지는 과정을 정확히 알지 못할 수도 있습니다. 하지만 이 연구가 제시하는 단순함처럼, 아마도 이 연구는 우리가 우주 자체를 조금 더 잘 알 수 있는 방법일 뿐입니다.

연구자들은 앞으로 몇 년, 수십 년 동안 우주의 기원에 관해 어떤 새로운 발견을 하게 될까요? 오직 시간만이 말해 줄 것입니다. 이것이 우리가 과학을 하는 이유입니다!

늘 그렇듯이, 계속해서 과학을 공부하고 계속 찾아보세요!

Universe Today에 원래 게시된 기사를 각색했습니다.

주름지고 거의 외계인 같은 외모에도 불구하고 벌거벗은두더지쥐(헤테로케팔루스 글레이버)은 설치류 중에서는 특별하며 최대 40년까지 살 수 있으며, 이는 같은 크기의 대부분의 동물보다 약 10배 더 오래 산다는 것입니다. 놀랍게도 이들의 유전적 청사진은 생쥐보다 인간에 더 가깝기 때문에 유기체가 긴 수명 동안 건강을 유지하는 방법을 연구하는 데 중요한 종입니다. 장수의 중요한 요소 중 하나는 게놈 안정성을 보존하는 능력입니다. 그러나 벌거벗은두더지쥐가 어떻게 자신의 DNA를 그토록 탄력있게 유지하는지에 대해서는 아직 대부분 불분명한 상태로 남아 있습니다.

벌거벗은두더지쥐가 DNA를 보호하는 방법

DNA 무결성을 유지하는 데 관련된 핵심 과정은 유전적 파손을 복구하는 경로인 상동재조합(HR)입니다. 이 과정이 실패하면 노화가 가속화되고 암 발병 위험이 높아질 수 있습니다. 인간과 생쥐에서 DNA 감지 효소 cGAS(고리형 구아노신 모노포스페이트-아데노신 모노포스페이트 합성효소)는 HR 복구를 방해하는 것으로 알려져 있으며, 이는 게놈 불안정성과 수명 단축을 초래할 수 있습니다.

벌거벗은두더지쥐가 이러한 한계를 극복할 방법을 찾았는지 이해하기 위해 Yu Chen과 동료들은 cGAS 버전이 어떻게 작동하는지 조사했습니다. 연구자들은 벌거숭이두더지쥐의 cGAS에 있는 4개의 아미노산 치환이 단백질의 분해 태그를 감소시켜 DNA 손상 후에도 더 오랫동안 활성 상태를 유지하고 축적할 수 있음을 발견했습니다. 이러한 안정성을 통해 효소는 FANCI 및 RAD50을 포함한 중요한 DNA 복구 단백질과 보다 효과적으로 상호 작용하여 HR 복구 과정을 강화할 수 있습니다.

생명을 연장하는 진화적 돌연변이

과학자들이 벌거숭이두더지쥐의 세포에서 cGAS를 제거하자 DNA 손상량이 급격히 증가하여 효소의 보호 역할이 확인되었습니다. 더욱 놀랍게도 인간 cGAS에 동일한 4개의 벌거숭이두더지쥐 특유의 돌연변이를 보유하도록 유전자 조작된 초파리는 정상적인 버전의 효소를 사용하는 파리보다 더 오래 살았습니다.

이러한 발견은 벌거숭이두더지쥐가 왜 그렇게 오래 사는지 설명하는 데 몇 가지 정확한 분자 조정이 도움이 될 수 있음을 시사합니다. 돌연변이는 cGAS를 잠재적인 억제제에서 DNA 복구의 강력한 동맹자로 전환시켜 동물에게 노화의 영향에 맞서 싸울 수 있는 자연적인 메커니즘을 제공하는 것으로 보입니다.

장수 탐색의 새로운 단서

“첸의 연구 결과 외. 존 마르티네즈(John Martinez)와 동료들은 관련 관점에서 “핵에서 수명에 영향을 미치는 벌거숭이두더지쥐 cGAS의 예상치 못한 역할을 설명합니다. 단기 및 장기 수명 모두에서 cGAS가 다른 유기체의 핵에서 수행할 수 있는 역할을 확립하려면 추가 연구가 필요할 것입니다. 그러나 답은 원래 예상했던 것보다 훨씬 더 복잡할 수 있습니다.”

두꺼운 목은 접촉 스포츠를 하는 운동선수처럼 신체적 힘을 암시할 수 있지만, 연구에 따르면 숨겨진 건강 위험의 지표일 수도 있습니다.

목 크기가 중요한 이유

BMI는 체중과 신장을 비교하여 체지방을 계산하지만 항상 정확한 그림을 그리는 것은 아닙니다. 근육질의 운동선수는 과도한 지방을 보유하지 않고도 높은 BMI를 기록할 수 있습니다. 목 크기를 측정하면 신체 내부에서 일어나는 일에 대한 추가적인 단서를 얻을 수 있습니다.

연구에 따르면 신체 크기에 비해 목이 큰 사람은 심각한 건강 문제가 발생할 가능성이 더 높은 것으로 나타났습니다. 그 이유는 지방 분포, 특히 상체에 있습니다.

상체 주위에 저장된 지방은 지방산을 혈류로 방출하여 신체가 콜레스테롤, 혈당 및 심장 박동을 조절하는 방식을 방해할 수 있습니다. 실제로 목 둘레는 내부 장기 주변에 축적되는 해로운 종류의 내장 지방을 시각적으로 나타내는 지표 역할을 합니다.

심장병 및 기타 질환과의 연관성

목 크기와 건강 결과를 연결하는 증거는 설득력이 있습니다. 목이 두꺼운 사람일수록 고혈압, 심방세동, 심부전 등 심혈관 질환 발병률이 더 높습니다.

심방세동은 불규칙한 심장 박동과 불규칙한 혈류를 유발하여 혈전과 뇌졸중의 위험을 높이기 때문에 특히 우려됩니다. 시간이 지남에 따라 이러한 불규칙한 리듬은 심장에 부담을 주고 부전을 초래할 수 있습니다.

목 둘레는 관상 동맥 심장 질환과도 관련이 있는데, 관상 동맥이 좁아지면 심장으로 가는 산소가 풍부한 혈액의 흐름이 감소됩니다.

단순한 심장 건강 그 이상

위험은 심혈관 문제에만 국한되지 않습니다. 목 크기가 클수록 제2형 당뇨병 및 임신성 당뇨병 발병 가능성이 높아지며, 둘 다 신경 손상, 시력 상실, 사지 절단 등 장기적인 합병증을 유발할 수 있습니다.

수면 장애는 또 다른 주요 관심사입니다. 두꺼운 목은 수면 중에 호흡이 반복적으로 중단되고 시작되는 상태인 폐쇄성 수면 무호흡증의 위험 요소로 알려져 있습니다. 이로 인해 주간 피로가 심해질 뿐만 아니라 심장과 혈관에 추가적인 스트레스를 가하게 됩니다. 수면 무호흡증이 있는 사람은 피로로 인한 사고가 발생할 가능성도 더 높습니다.

목 크기가 경고가 될 때

그렇다면 얼마나 큰가요? 연구에 따르면 목 둘레가 17인치(43cm) 이상인 남성과 14인치(35.5cm) 이상의 여성은 건강 위험이 더 높습니다.

아마도 가장 놀라운 점은 이러한 위험이 과체중인 사람에게만 국한되지 않는다는 것입니다. BMI가 정상인 사람이라도 목 치수가 이 기준치를 초과하면 위험할 수 있습니다. 이 범위를 넘어 1센티미터씩 추가될 때마다 입원 및 조기 사망 가능성이 높아집니다.

조치를 취하다

목 둘레가 이 수준 이상으로 떨어지더라도 걱정할 이유는 없지만 주목할 가치가 있습니다. 목 크기는 전체 건강 프로필의 한 부분일 뿐이지만 다른 지표가 간과할 수 있는 중요한 정보를 드러낼 수 있습니다.

긍정적인 소식은 목둘레가 생활습관 개선에 따라 바뀔 수 있다는 점입니다. 규칙적인 심혈관 운동, 근력 운동, 충분한 수면은 모두 더 나은 대사 건강에 기여합니다. 야채, 과일, 콩류가 풍부한 식단을 섭취하면 체중 관리에 도움이 되고 건강에 해로운 지방 축적이 줄어듭니다.

목 측정 방법

목 사이즈를 확인하는 방법은 간단합니다. 유연한 줄자를 사용하여 목의 가장 좁은 부분에 감아 줄자를 꼭 맞으면서도 빡빡하지 않게 유지합니다. 이 과정은 몇 초 밖에 걸리지 않습니다.

큰 의미를 지닌 간단한 측정

이 빠른 검사를 통해 기존 지표에서 놓칠 수 있는 잠재적인 위험을 강조할 수 있습니다. 목 둘레가 확립된 건강 평가를 대체해서는 안 되지만 심혈관 및 대사 건강을 이해하는 데 유용하고 사용하기 쉬운 도구를 제공합니다.

질병을 예측하고 예방하는 더 나은 방법을 모색하는 과정에서 가장 드러나는 단서 중 일부가 바로 우리 앞에 있다는 것이 밝혀졌습니다. 목은 당신이 생각하는 것보다 건강에 대해 더 많은 것을 조용히 반영할 수 있으므로 주의를 기울일 가치가 있습니다.