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NAMPT 축삭병증 돌연변이(MINA) 증후군으로 알려진 이 질환은 뇌와 척수에서 신체 근육으로 신호를 전달하는 신경 세포인 운동 뉴런에 해를 끼칩니다. 이는 세포가 에너지를 생산하고 사용하는 데 중요한 역할을 하는 NAMPT 단백질의 희귀한 돌연변이에서 비롯됩니다. 이 단백질이 제대로 작동하지 않으면 세포는 생존하고 제대로 수행하는 데 필요한 에너지를 생성할 수 없습니다.

에너지 실패가 신경계에 미치는 영향

에너지 결핍이 심해지면 세포가 점차 약해지고 사멸해 근육 약화, 협응력 저하, 발 기형 등의 증상이 나타난다. 이러한 증상은 일반적으로 시간이 지남에 따라 진행되며, 가장 심각한 경우에는 결국 휠체어가 필요할 수 있습니다.

“이 돌연변이는 신체의 모든 세포에서 발견되지만 주로 운동 뉴런에 영향을 미치는 것으로 보입니다”라고 Ding은 설명했습니다. “우리는 신경 세포가 긴 신경 섬유를 갖고 있고 움직임을 제어하는 ​​신호를 보내는 데 많은 에너지가 필요하기 때문에 이 상태에 특히 취약하다고 생각합니다.”

수년간의 기초 연구를 바탕으로 구축

새로운 발견은 Ding과 그의 팀이 수행한 이전 연구를 확장합니다. 2017년에 그들은 NAMPT가 뉴런을 건강하게 유지하는 데 필수적이라는 것을 보여주는 중추적인 연구를 발표했습니다. 그들의 연구는 신경 세포에서 NAMPT 기능을 잃으면 마비 및 잘 알려진 운동 신경 질환인 근위축성 측삭 경화증(ALS)과 유사한 증상을 유발할 수 있음을 밝혀냈습니다.

이 초기 연구는 설명할 수 없는 근육 약화와 협응 문제가 있는 두 명의 환자를 만난 유럽의 한 의학 유전학자의 관심을 끌었습니다. 답을 찾기 위해 의사는 잠재적 연관성을 조사하기 위해 Ding의 연구실에 연락했습니다.

유전적 원인 확인

Ding과 그의 동료들은 환자의 세포를 분석하고 해당 마우스 모델을 만들어 두 환자 모두 증상을 유발하는 동일한 NAMPT 돌연변이를 공유하고 있음을 확인했습니다. 흥미롭게도, 돌연변이를 보유한 쥐는 외부적인 신체 증상을 나타내지 않았지만, 이들의 신경 세포는 환자의 세포에서 볼 수 있는 것과 동일한 내부 세포 결함을 나타냈습니다.

“이것은 환자 세포를 연구하는 것이 왜 그렇게 중요한지를 보여줍니다”라고 Ding은 말했습니다. “동물 모델은 우리에게 올바른 방향을 알려줄 수 있지만, 인간 세포는 사람들에게서 실제로 무슨 일이 일어나고 있는지를 드러냅니다.”

새로운 치료법과 더 깊은 이해를 향해

현재 MINA 증후군에 대한 치료법은 없지만, 연구자들은 이미 영향을 받은 신경 세포에서 에너지 생산을 촉진하는 방법을 모색하고 있습니다.

이번 발견은 희귀한 유전적 상태를 이해하는 데 있어서 큰 진전을 의미하며 세포 에너지 생산의 문제가 어떻게 신경 손상으로 이어질 수 있는지를 보여줍니다. 또한 수년간의 기초 실험실 연구가 궁극적으로 희귀하고 설명할 수 없는 질병을 앓고 있는 환자들에게 진정한 희망을 제공하는 획기적인 발전으로 이어질 수 있음을 강조합니다.

연구 결과는 과학 발전 “NAMPT의 유전적 변이로 인한 감각 및 운동 신경병증”이라는 제목으로.

NAMPT 축삭병증 돌연변이(MINA) 증후군으로 알려진 이 질환은 뇌와 척수에서 신체 근육으로 신호를 전달하는 신경 세포인 운동 뉴런에 해를 끼칩니다. 이는 세포가 에너지를 생산하고 사용하는 데 중요한 역할을 하는 NAMPT 단백질의 희귀한 돌연변이에서 비롯됩니다. 이 단백질이 제대로 작동하지 않으면 세포는 생존하고 제대로 수행하는 데 필요한 에너지를 생성할 수 없습니다.

에너지 실패가 신경계에 미치는 영향

에너지 결핍이 심해지면 세포가 점차 약해지고 사멸해 근육 약화, 협응력 저하, 발 기형 등의 증상이 나타난다. 이러한 증상은 일반적으로 시간이 지남에 따라 진행되며, 가장 심각한 경우에는 결국 휠체어가 필요할 수 있습니다.

“이 돌연변이는 신체의 모든 세포에서 발견되지만 주로 운동 뉴런에 영향을 미치는 것으로 보입니다”라고 Ding은 설명했습니다. “우리는 신경 세포가 긴 신경 섬유를 갖고 있고 움직임을 제어하는 ​​신호를 보내는 데 많은 에너지가 필요하기 때문에 이 상태에 특히 취약하다고 생각합니다.”

수년간의 기초 연구를 바탕으로 구축

새로운 발견은 Ding과 그의 팀이 수행한 이전 연구를 확장합니다. 2017년에 그들은 NAMPT가 뉴런을 건강하게 유지하는 데 필수적이라는 것을 보여주는 중추적인 연구를 발표했습니다. 그들의 연구는 신경 세포에서 NAMPT 기능을 잃으면 마비 및 잘 알려진 운동 신경 질환인 근위축성 측삭 경화증(ALS)과 유사한 증상을 유발할 수 있음을 밝혀냈습니다.

이 초기 연구는 설명할 수 없는 근육 약화와 협응 문제가 있는 두 명의 환자를 만난 유럽의 한 의학 유전학자의 관심을 끌었습니다. 답을 찾기 위해 의사는 잠재적 연관성을 조사하기 위해 Ding의 연구실에 연락했습니다.

유전적 원인 확인

Ding과 그의 동료들은 환자의 세포를 분석하고 해당 마우스 모델을 만들어 두 환자 모두 증상을 유발하는 동일한 NAMPT 돌연변이를 공유하고 있음을 확인했습니다. 흥미롭게도, 돌연변이를 보유한 쥐는 외부적인 신체 증상을 나타내지 않았지만, 이들의 신경 세포는 환자의 세포에서 볼 수 있는 것과 동일한 내부 세포 결함을 나타냈습니다.

“이것은 환자 세포를 연구하는 것이 왜 그렇게 중요한지를 보여줍니다”라고 Ding은 말했습니다. “동물 모델은 우리에게 올바른 방향을 알려줄 수 있지만, 인간 세포는 사람들에게서 실제로 무슨 일이 일어나고 있는지를 드러냅니다.”

새로운 치료법과 더 깊은 이해를 향해

현재 MINA 증후군에 대한 치료법은 없지만, 연구자들은 이미 영향을 받은 신경 세포에서 에너지 생산을 촉진하는 방법을 모색하고 있습니다.

이번 발견은 희귀한 유전적 상태를 이해하는 데 있어서 큰 진전을 의미하며 세포 에너지 생산의 문제가 어떻게 신경 손상으로 이어질 수 있는지를 보여줍니다. 또한 수년간의 기초 실험실 연구가 궁극적으로 희귀하고 설명할 수 없는 질병을 앓고 있는 환자들에게 진정한 희망을 제공하는 획기적인 발전으로 이어질 수 있음을 강조합니다.

연구 결과는 과학 발전 “NAMPT의 유전적 변이로 인한 감각 및 운동 신경병증”이라는 제목으로.

에 게시됨 과학 보고서일부 자연 저널 그룹에 따르면, 이 연구는 성인이 일시적으로 자신의 얼굴을 어린아이 같은 모습으로 본 후 초기 기억에 더 효과적으로 접근할 수 있음을 보여주는 최초의 연구입니다.

“Enfacement Illusion”이 마음과 몸을 다시 연결하는 방법

케임브리지 소재 앵글리아 러스킨 대학(ARU)의 신경과학자들이 50명의 성인 지원자를 대상으로 한 연구를 주도했습니다. 이 실험에서는 사람들이 화면에 보이는 또 다른 얼굴이 실제로 자신의 모습인 것처럼 느끼도록 돕는 기술인 ‘인페이스먼트 환상’을 사용했습니다.

각 참가자는 자신의 어린 시절 모습과 유사하도록 이미지 필터를 사용하여 디지털 방식으로 수정된 자신의 얼굴이 담긴 라이브 비디오를 시청했습니다. 참가자들이 머리를 움직일 때 화면의 이미지가 그들의 움직임을 반영하여 어린아이 같은 얼굴이 정말로 그들의 얼굴인 것 같은 느낌을 만들어 냈습니다. 통제 그룹은 동일한 설정을 경험했지만 변경되지 않은 성인 얼굴을 보았습니다.

환상을 완성한 후 참가자들은 어린 시절과 전년도에 대한 기억을 불러일으키기 위해 고안된 자서전적 기억 인터뷰에 참여하도록 요청 받았습니다.

어린 시절 기억 회상의 확실한 향상

연구자들은 참가자들이 일화적인 자서전적 기억을 설명할 때 얼마나 많은 세부 사항을 포함했는지 측정했습니다. 이는 사람이 과거 경험을 정신적으로 재현하고 자신의 마음 속에서 “시간을 거슬러 여행”할 수 있게 해주는 일종의 기억입니다.

그 결과, 자신의 어린 시절을 본 사람들은 평범한 성인 얼굴을 본 사람들보다 어린 시절의 사건을 훨씬 더 자세히 기억하는 것으로 나타났습니다. 이번 결과는 신체적 자기 인식의 미묘한 변화가 우리가 먼 기억에 접근하는 정도에 영향을 미칠 수 있다는 첫 번째 증거를 제공합니다.

기억 속 뇌-신체 연결 잠금 해제

연구원들에 따르면, 이 발견은 신체에 대한 우리의 인식이 기억과 어떻게 상호 작용하는지에 대한 새로운 시각을 제시합니다. 이는 결국 일반적으로 생애 첫 몇 년 동안의 기억 상실증으로 알려진 시기의 기억을 포함하여 잊혀지거나 접근하기 어려운 기억에 접근하는 새로운 방법으로 이어질 수 있습니다.

앵글리아 러스킨 대학교에서 박사 과정을 밟는 동안 연구를 수행했으며 현재 노스다코타 대학교에서 인지 신경과학 연구원으로 재직 중인 수석 저자 Utkarsh Gupta 박사는 다음과 같이 설명했습니다. “우리가 기억하는 모든 사건은 외부 세계의 경험일 뿐만 아니라 항상 존재하는 우리 몸의 경험이기도 합니다.

“우리는 신체적 자아에 대한 일시적인 변화, 특히 자신의 얼굴을 어린아이처럼 구현하는 것이 어린 시절의 기억에 대한 접근을 크게 향상시킬 수 있다는 것을 발견했습니다. 이는 뇌가 사건의 세부 사항의 일부로 신체 정보를 인코딩하기 때문일 수 있습니다. 유사한 신체적 신호를 다시 도입하면 수십 년 후에도 그러한 기억을 검색하는 데 도움이 될 수 있습니다.”

과거를 다시 방문하기 위해 자아를 재구성하기

선임 저자이자 앵글리아 러스킨 대학(Anglia Ruskin University)의 자아 및 신체 연구실 책임자인 Jane Aspell 교수는 다음과 같이 덧붙였습니다. “어린 시절의 기억이 형성되었을 때 우리는 다른 몸을 가졌습니다. 그래서 우리는 사람들이 그 몸의 측면을 다시 경험하도록 도울 수 있다면 그들이 그 당시의 기억을 회상하도록 도울 수 있을지 궁금했습니다.

“우리의 발견은 신체적 경험의 일시적인 변화가 원격 자서전적 기억에 대한 접근을 용이하게 할 수 있기 때문에 신체적 자아와 자서전적 기억이 연결되어 있음을 시사합니다.

“이러한 결과는 매우 흥미롭고 더욱 정교한 신체 환상을 사용하여 우리 삶의 다양한 단계에서 기억을 잠금 해제할 수 있음을 시사합니다. 아마도 유아기 초기부터라도 말이죠. 미래에는 기억 장애가 있는 사람들의 기억 회상에 도움이 될 수 있는 개입을 만들기 위해 환상을 적용하는 것이 가능할 수도 있습니다.”

문어, 오징어, 갑오징어 및 이들의 두족류 친척은 위장의 대가로서 피부색을 즉시 바꿔 주변 환경과 조화를 이룰 수 있습니다. 이 특별한 변화는 피부색이 변하는 데 중요한 역할을 하는 크산토마틴이라는 천연 색소에 의해 이루어집니다.

수년 동안 연구원들과 국방 기관조차도 잔토마틴의 빛에 반응하는 특성에 매료되었습니다. 그러나 실험실에서 이 색소를 복제하고 연구하는 것은 지금까지 매우 어려운 일이었습니다.

UC San Diego의 Scripps 해양학 연구소의 새로운 돌파구에서 과학자들은 대량의 잔토마틴을 생산하는 방법을 성공적으로 개발했습니다. 이는 동물이 놀라운 위장을 달성하는 방법을 해독하는 데 있어 중요한 진전을 의미합니다.

박테리아가 천연 색소 공장으로 변하다

연구팀은 생물학적에서 영감을 받은 접근 방식을 사용하여 박테리아 내부에서 색소를 생성할 수 있었으며 이전 방법보다 최대 1,000배 더 많은 생산 수준을 달성했습니다. 이러한 혁신은 광전자 공학, 열 코팅, 염료 및 자외선 차단 제품의 응용을 포함하여 재료 및 화장품에 지속 가능한 새로운 용도를 위한 길을 열 수 있습니다.

이번 연구의 수석저자이자 Scripps Oceanography와 UC San Diego Skaggs 약학 및 약학대학에 임명된 해양화학자인 Bradley Moore는 “우리는 처음으로 박테리아에서 물질(이 경우 크산토마틴)을 만드는 능력을 가속화하는 새로운 기술을 개발했습니다.”라고 말했습니다. “이 천연 색소는 문어나 오징어에게 위장 능력을 부여하는 환상적인 초능력입니다. 이 물질의 생산을 앞당긴 우리의 성과는 빙산의 일각에 불과합니다.”

오늘(11월 3일)에 게재되었습니다. 자연생명공학이 연구는 국립 보건원, 해군 연구실, 스위스 국립 과학 재단 및 Novo Nordisk 재단의 지원을 받았습니다.

연구원들에 따르면, 이번 성과는 동물 착색의 생물학적, 화학적 기초에 대한 이해를 심화시킬 뿐만 아니라 강력한 새로운 생명공학을 강조합니다. 동일한 기술을 사용하여 다른 귀중한 화합물을 생성할 수 있으며, 이는 산업이 석유 기반 제품에서 보다 지속 가능하고 자연에서 영감을 받은 재료로 전환하는 데 도움이 됩니다.

유망한 안료

두족류 외에도 크산토마틴은 절지동물 그룹 내의 곤충에서도 발견되며 제왕나비 날개의 밝은 주황색과 노란색 색조, 잠자리 몸체와 파리 눈에서 볼 수 있는 밝은 빨간색에 기여합니다.

잔토마틴의 환상적인 색상 특성에도 불구하고 지속적인 공급 문제로 인해 이해가 잘 되지 않습니다. 동물로부터 색소를 수확하는 것은 확장 가능하거나 효율적이지 않으며, 전통적인 실험실 방법은 노동 집약적이며 생산량이 낮은 화학적 합성에 의존합니다.

Scripps Oceanography의 Moore Lab 연구원들은 UC San Diego 전역의 동료들과 덴마크의 Novo Nordisk 재단 생물 지속 가능성 센터와 협력하여 “성장 결합 생합성”이라고 부르는 일종의 성장 피드백 루프인 솔루션을 설계하면서 이러한 상황을 바꾸려고 했습니다.

그들이 박테리아에서 화학물질인 문어 색소를 생명공학적으로 조작한 방식은 전형적인 생명공학적 접근 방식에서 새로운 출발을 나타냅니다. 그들의 접근 방식은 색소 생산과 색소를 만든 박테리아의 생존을 밀접하게 연결했습니다.

“우리는 이 문제를 해결하기 위해 완전히 새로운 접근 방식이 필요했습니다.”라고 이번 연구의 주요 저자이자 현재 스탠포드 대학교의 교수이자 이전에 스크립스 해양학의 무어 연구소에서 박사후 연구원으로 근무했던 레아 부신(Leah Bushin)은 말했습니다. “본질적으로 우리는 박테리아를 속여 우리가 필요한 물질을 더 많이 만들 수 있는 방법을 찾아냈습니다.”

일반적으로 연구자들이 미생물에서 외부 화합물을 생산하려고 하면 대사에 큰 부담이 발생합니다. 상당한 유전자 조작이 없으면 미생물은 필수 자원을 유용하여 익숙하지 않은 것을 생산하는 것을 거부합니다.

세포의 생존을 목표 화합물의 생산과 연결함으로써 팀은 미생물을 속여 크산토마틴을 생성할 수 있었습니다. 이를 위해 그들은 포름산이라는 두 번째 화학물질과 함께 원하는 색소를 모두 생산해야만 생존할 수 있는 유전자 조작된 “병든” 세포로 시작했습니다. 생성된 모든 색소 분자에 대해 세포는 또한 한 분자의 포름산을 생성했습니다. 포름산은 세포 성장을 위한 연료를 제공하여 색소 생산을 촉진하는 자립 루프를 생성합니다.

“우리는 관심 화합물을 만드는 이 경로를 통한 활동이 생명에 절대적으로 필수적이도록 만들었습니다. 유기체가 크산토마틴을 만들지 않으면 성장하지 않을 것입니다.”라고 Bushin은 말했습니다.

박테리아가 더 많은 색소를 만들도록 하기 위해 연구자들은 로봇 공학과 자동화에 눈을 돌렸습니다. 그들은 로봇 시스템을 사용하여 세포가 점차적으로 성능을 향상시킬 수 있도록 고안된 프로세스인 높은 처리량 적응형 실험실 진화의 두 라운드를 통해 미생물을 안내했습니다. 이 고급 방법은 UC 샌디에고 제이콥스 공과대학의 Shu Chien-Gene Lay 생명공학과 교수이자 Novo Nordisk 재단 생물지속가능성 센터의 선임 과학자인 연구 공동저자 Adam Feist의 연구실에 의해 개발되었습니다.

연구원들은 또한 Feist Lab의 전문 생물정보학 소프트웨어를 사용하여 미생물의 생산성을 높이는 유전적 변화를 찾아냈습니다. 이러한 주요 돌연변이를 통해 조작된 박테리아는 단일 영양원만을 사용하여 색소를 효율적으로 생산할 수 있었습니다.

Feist는 “이 프로젝트는 생물학이 첨단 자동화, 데이터 통합 ​​및 컴퓨터 기반 설계를 통해 귀중한 화합물과 재료의 지속 가능한 생산을 가능하게 하는 미래를 엿볼 수 있게 해줍니다.”라고 말했습니다. “여기서 우리는 가장 진보된 변형 엔지니어링 기술을 사용하여 엔지니어, 생물학자 및 화학자를 모아 상대적으로 짧은 시간에 새로운 제품을 개발하고 최적화함으로써 바이오제조 분야의 혁신을 가속화할 수 있는 방법을 보여줍니다.”

전통적인 접근 방식은 “운이 좋다면” 리터당 약 5mg의 색소를 생산하는 반면, 새로운 방법은 리터당 1~3g을 생산한다고 Bushin은 말했습니다.

계획 단계부터 실험실의 실제 실험까지 수년간의 헌신적인 작업이 필요했지만, 일단 계획이 실행되면 결과는 거의 즉각적으로 나타났습니다.

Bushin은 첫 번째 성공적인 실험을 회상하면서 “연구실에서 가장 좋은 날 중 하나였습니다.”라고 회상했습니다. “저는 실험을 준비하고 밤새도록 두었습니다. 다음날 아침에 와서 효과가 있다는 것을 깨달았습니다. 그리고 색소가 많이 생성되고 있어서 정말 기뻤어요. 그런 순간들이 내가 과학을 하는 이유다.”

다음 단계

무어는 자연에서 영감을 받아 비침습적인 이 새로운 생명공학 방법론이 생화학물질 생산 방식을 변화시킬 것으로 기대하고 있습니다.

“우리는 세포를 설계하는 방법에 대해 사람들이 생각하는 방식을 완전히 파괴했습니다.”라고 그는 말했습니다. “우리의 혁신적인 기술 접근 ​​방식은 생산 능력의 큰 도약을 촉발시켰습니다. 이 새로운 방법은 공급 문제를 해결하고 이제 이 생체 재료를 훨씬 더 광범위하게 사용할 수 있게 만들 수 있습니다.”

이 물질에 대한 일부 응용 분야는 아직 멀었지만 저자는 미국 국방부와 화장품 회사의 적극적인 관심을 언급했습니다. 연구원에 따르면, 공동 연구자들은 이 물질의 천연 위장 기능을 탐구하는 데 관심이 있고, 스킨케어 회사는 이 물질을 천연 자외선 차단제에 사용하는 데 관심이 있습니다. 다른 산업에서는 색상이 변하는 가정용 페인트부터 환경 센서에 이르기까지 다양한 용도로 사용될 수 있습니다.

무어는 “미래를 내다보면 인류는 지구상 80억 인구의 합성 생활 방식을 지원하기 위해 재료를 만드는 방법을 다시 생각하게 될 것”이라고 말했습니다. “연방 자금 덕분에 우리는 사람과 지구에 더 나은 자연에서 영감을 얻은 재료를 설계하기 위한 유망한 새로운 경로를 열었습니다.”

추가 연구 저자는 Novo Nordisk 재단 생물지속가능성 센터의 Tobias Alter, María Alván-Vargas, Daniel Volke, Òscar Puiggené 및 Pablo Nikel입니다. UC San Diego Shu Chien-Gene Lay 생명공학과의 Elina Olson; UC San Diego의 Scripps 해양학 연구소의 Lara Dürr와 Mariah Avila; Northeastern University의 김태환과 레일라 데라비(Leila Deravi).

술술박쥐가 어떻게 행동하는지 관찰하기 위해(트라콥스 시르호수스), 파나마 숲에 서식하는 작은 육식 동물로, 자연 환경에서 사냥을 하며, 과학자들은 20마리에게 소형 “배낭”을 장착했습니다. 이 생물학적 기록 장치는 그들의 모든 움직임을 추적하고 주변 소리를 포착하여 그들의 야간 행동에 대한 자세한 보기를 제공합니다.

녹음 결과에 따르면 이 박쥐는 개구리, 새, 작은 포유류와 같은 큰 먹이를 표적으로 삼는다는 놀라운 사실이 밝혀졌습니다. 참을성 있게 “기다려 기다리기” 기술과 예외적으로 예리한 청각 감각을 사용하여 먹이가 내는 아주 작은 소리도 감지하고 신속하게 찾아내며 아주 정밀하게 공격할 수 있습니다.

에 발표된 연구에 따르면 현재 생물학한 마리의 박쥐는 한 끼에 거의 자신의 체중(30g)을 소비할 수 있어 알려진 가장 에너지 효율적인 포식자 중 하나입니다.

자연의 수수께끼 같은 예외

연구자들은 오랫동안 지속되어 온 생물학적 수수께끼를 풀려고 노력했습니다.

대부분의 동물에서는 크기에 따라 사냥 방법이 결정됩니다. 사자나 북극곰과 같은 대형 포식자는 더 느린 신진대사와 더 많은 에너지 저장량을 통해 반복적으로 실패한 사냥을 견딜 수 있기 때문에 크고 에너지가 풍부한 먹이를 추적할 여유가 있습니다. 이와 대조적으로 작은 포식자는 에너지를 빨리 소모하고 자주 먹어야 하기 때문에 일반적으로 잡기 쉬운 더 작고 풍부한 먹이에 집중합니다.

그러나 소수의 박쥐 종은 이 규칙을 어깁니다. 알려진 9종의 박쥐는 진정한 육식동물로 개구리, 새, 심지어 작은 포유류와 같은 척추동물을 잡아먹음으로써 필요한 에너지의 절반 이상을 충족합니다. 이것은 중요한 질문을 제기합니다. 제한된 에너지 보유량을 가진 작은 생물이 어떻게 크고 희귀한 먹이를 사냥함으로써 살아남을 수 있습니까? 이 전술은 일반적으로 엄청난 노력과 빈번한 실패가 필요합니다.

이 미스터리를 탐구하기 위해 팀은 줄무늬 입술 박쥐를 모델 종으로 연구했습니다.

이 박쥐는 작은 퉁가라 개구리를 잡아먹는 것으로 알려져 있으므로 연구자들은 이 기록에서 이 작은 양서류를 빠르게 포획하는 장면이 많이 나올 것으로 예상했습니다.

박쥐보다 사자에 더 가까운 사냥

대신 그들이 발견한 것은 기대를 뒤집었습니다. 술자리입술박쥐는 다른 박쥐보다 큰 고양이과처럼 행동했습니다.

그들은 오랜 시간 동안 움직이지 않은 채 매복하여 의심하지 않는 먹이를 기다리고 있었습니다. 공격할 때 그들의 공격은 빠르고 정확했습니다. 성공적인 사냥 후에 그들은 사자와 표범이 큰 식사 후에 하는 것처럼 종종 밤새도록 휴식을 취했습니다.

움직임과 소리 데이터에 따르면 박쥐는 청각, 시각, 반향정위를 조합하여 사용하는 것으로 나타났습니다. 저주파 소리를 감지하는 능력은 개구리의 짝짓기 울음소리를 엿듣는 데 도움이 됩니다. 이 감각 조합을 통해 그들은 놀라운 정확도로 큰 먹이를 찾아 포획할 수 있습니다.

작은 몸에 큰 사냥꾼

Aarhus 대학의 Marie Skłodowska-Curie 박사후 연구원이자 STRI 연구원인 주저자 Leonie Baier는 “이 박쥐들이 작은 몸에 갇힌 큰 포식자처럼 사냥한다는 사실을 발견한 것은 믿기지 않았습니다.”라고 말했습니다. “계속해서 날개 위에서 밤을 보내는 대신, 그들은 참을성 있게 기다리고, 매우 정밀하게 공격하고, 때로는 거대하고 에너지가 풍부한 먹이를 잡기도 합니다. 이렇게 작은 동물이 이런 일을 할 수 있다는 발견은 실제로 우리의 가정을 뒤집어 놓았습니다.”

연구 기간 동안 박쥐는 에너지를 절약하기 위해 휴식 시간의 약 89%를 보냈습니다. 그들이 비행을 했을 때, 그들의 공격은 짧았습니다. 대부분은 3분 미만 동안 지속되었고, 평균 사냥 비행은 8초에 불과했습니다.

그들의 성공률은 놀라웠습니다. 그들은 사냥의 약 50%에 성공했는데, 이는 사자(약 14%)나 북극곰(낮은 2%)과 같은 대형 포유류의 성공률을 훨씬 능가하는 수치입니다.

한계를 시험하는 식사

이 박쥐가 잡은 먹이는 과학자들이 예상한 것보다 더 컸으며, 평균적으로 박쥐 자체 체중의 약 7%에 달했습니다. 이는 70kg의 사람이 5kg의 식사를 하는 것과 같습니다.

일부는 무게가 최대 20g에 달하는 로젠버그 검투사 청개구리를 포함하여 거의 자신의 크기에 가까운 먹이를 포획하기도 했습니다. 연구자들은 박쥐가 먹이를 씹는 시간을 측정하여 먹이의 크기를 추정할 수 있었습니다. 기록된 가장 긴 식사 시간은 84분이었습니다.

경험이 실력을 갈고 닦는다

나이가 많은 박쥐는 더 큰 먹이를 다루는 데 특히 능숙하다는 것이 입증되었으며, 이는 사냥 기술이 연습을 통해 향상된다는 것을 암시합니다. 이 박쥐는 특정 개구리 울음소리에 대한 오랜 기억과 다른 개구리를 관찰하여 새로운 기술을 배우는 능력으로 이미 알려져 있습니다.

“우리는 이 박쥐들이 실제로 어둠 속에서 무엇을 하고 있는지 알고 싶었습니다. 그래서 우리는 마치 박쥐가 먹이의 말을 듣는 것처럼 귀를 기울였습니다.”라고 오르후스 대학의 조교수이자 이번 연구의 수석 저자인 Laura Stidsholt는 말했습니다. “고해상도 사운드 녹음과 이동 데이터를 결합한 생물학 태그의 데이터를 사용하여 야생에서의 전체 사냥 순서를 재구성할 수 있었습니다. 이러한 방식으로 우리는 박쥐의 귀를 통해 숲을 경험하여 어둠 속에서 인내, 정확성 및 생존의 숨겨진 세계를 드러냈습니다.”

특정 바이러스가 사람들을 심장병에 더 취약하게 만들 수 있다는 새로운 연구 결과가 나왔습니다.

독립적인 연구에 따르면 코로나19나 인플루엔자에 감염된 사람들은 감염 후 몇 주 동안 심장마비나 뇌졸중에 걸릴 위험이 최대 3~5배 더 “극적으로” 더 높습니다.

연구자들은 이번 주 미국심장협회저널(Journal of the American Heart Association)에 발표된 155개 과학 연구를 검토하여 이러한 결과를 얻었습니다.

종종 간과되거나 잘못 진단되는 심장마비의 숨겨진 원인에 대한 연구 결과

이번 연구의 주저자이자 로스앤젤레스 캘리포니아 대학교 데이비드 게펜 의과대학 부교수인 코스케 가와이(Kosuke Kawai)는 “인유두종 바이러스(HPV), B형 간염 바이러스 및 기타 바이러스가 암을 유발할 수 있다는 것은 잘 알려져 있다. 그러나 바이러스 감염과 심혈관 질환 등 기타 비전염성 질환 사이의 연관성은 잘 알려져 있지 않다”고 말했다.

“우리 연구에서는 급성 및 만성 바이러스 감염이 뇌졸중과 심장마비를 포함한 심혈관 질환의 단기 및 장기 위험과 연관되어 있음을 발견했습니다.”

AHA 보도 자료에 따르면 연구자들은 사람들이 독감 검사에서 양성반응을 보인 후 한 달 안에 심장마비에 걸릴 확률이 4배, 뇌졸중에 걸릴 확률이 5배 더 높다는 사실을 발견했습니다.

파킨슨병 환자의 뇌에 숨어 있는 ‘무해한’ 바이러스 발견, 새로운 연구 결과

코로나19에 감염된 후 14주 동안 사람들은 심장마비나 뇌졸중에 걸릴 확률이 3배 더 높았으며 최대 1년 동안 위험이 높아졌습니다.

염증의 역할

신체가 바이러스와 싸울 때 면역 체계는 염증을 유발하고 혈액 응고 가능성을 높이는 화학 물질을 방출한다고 발표는 밝혔습니다.

이러한 영향은 때때로 감염에서 회복된 후에도 지속될 수 있습니다. 지속적인 염증과 응고는 심장에 추가적인 부담을 가하고 동맥에 플라크가 쌓이는 데 기여할 수 있습니다. 이는 일부 사람들이 다음 주에 심장마비나 뇌졸중의 위험이 더 높은 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.

일반 백신을 접종하면 암 생존율이 두 배로 늘어난다고 연구원들이 밝혔습니다.

전국 병원에 심혈관 및 마취 서비스를 제공하는 Ingenovis Health 회사인 VitalSolution의 심장 중재 전문의이자 최고 의료 책임자인 Bradley Serwer 박사는 “이 연구 결과는 낮은 등급의 염증이 혈액 응고의 활성화를 증가시키고 우리 몸에 혈액을 공급하는 동맥의 내부 내막을 손상시키는 역할을 한다는 것을 시사합니다”라고 말했습니다.

이번 연구에 참여하지 않은 메릴랜드 소재 Serwer는 “우리는 염증과 심혈관 사건 사이의 연관성에 대해 알고 있었지만, 이번 연구는 많은 일반적인 바이러스가 우리가 한때 생각했던 것보다 더 큰 영향을 미친다는 것을 보여주었습니다”라고 덧붙였습니다.

CRP(C-반응성 단백질)라고 불리는 염증 표지자는 심장 질환의 위험 증가와 관련이 있는 것으로 알려져 있다고 전문가는 말했습니다.

염증은 “나쁜 콜레스테롤”(LDL)이 침입하여 플라크를 형성하도록 하는 미세한 파열을 일으키는 것을 포함하여 여러 가지 방법으로 동맥을 손상시킬 수 있습니다.

대규모 연구에서 ‘흥미로운’ 건강상의 이점과 관련된 대상포진 백신

“더 많은 염증은 이러한 플라크를 불안정하게 만들어 파열시켜 심장마비나 뇌졸중을 일으킬 수 있습니다”라고 Serwer는 말했습니다. “염증은 또한 혈소판을 활성화하여 응고 과정을 유발합니다.”

만성 감염 위험

HIV, C형 간염, 수두 대상포진 바이러스(대상포진을 일으키는 바이러스)와 같은 일부 만성 바이러스는 장기적인 심혈관 위험과 관련이 있는 것으로 연구에서 밝혀졌습니다.

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HIV에 감염된 사람은 심장마비 위험이 60%, 뇌졸중 위험이 45% 더 높은 것으로 나타났습니다. C형 간염 환자의 경우 심장마비 위험이 27%, 뇌졸중 위험이 23% 더 높았습니다. 대상포진은 심장마비 위험을 12%, 뇌졸중 위험을 18% 증가시키는 것으로 나타났다.

가와이 박사는 “심혈관계 질환 위험 증가는 인플루엔자 및 코로나19로 인한 단기 위험 증가보다 HIV, C형 간염, 대상포진의 경우 더 낮습니다. 그러나 이 세 가지 바이러스와 관련된 위험은 특히 장기간 지속되기 때문에 여전히 임상적으로 관련이 있습니다”라고 말했습니다.

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“게다가 대상포진은 일생 동안 약 3명 중 1명에게 영향을 미칩니다. 따라서 해당 바이러스와 관련된 위험 증가는 인구 수준에서 심혈관 질환의 과도한 사례로 해석됩니다.”

위험 감소

연구진은 독감 예방 주사를 맞은 사람들의 위험이 더 낮다는 연구 결과를 인용하면서 인플루엔자, 코로나19, 대상포진에 대한 예방 접종을 권장했습니다.

“백신 접종을 포함한 바이러스 감염에 대한 예방 조치는 심혈관 질환의 위험을 줄이는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 이미 심혈관 질환이나 위험 요인이 있는 성인에게는 예방이 특히 중요합니다.”라고 Kawai는 말했습니다.

Serwer는 이러한 일반적인 바이러스 중 다수에 대한 백신 접종이 “핵심 예방 전략”이라는 데 동의합니다.

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연구자들은 이 연구가 관찰 연구에 기반을 두고 있으며 무작위 대조 시험이 아니라는 점을 포함하여 이 연구의 몇 가지 한계를 인정했습니다.

“대부분의 연구는 단일 바이러스에 의한 감염을 조사했기 때문에 여러 바이러스나 박테리아에 의한 감염이 결과에 어떤 영향을 미칠 수 있는지는 불분명합니다”라고 발표문은 밝혔습니다.

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“분석은 일반 대중에게 영향을 미치는 바이러스 감염에 초점을 맞췄으며 불균형적으로 영향을 받을 수 있는 고위험군(예: 이식 수혜자)을 식별하지 못했습니다.”

심혈관 질환이 있는 사람들의 경우 연구자들은 의사를 만나 백신 권장 사항에 대해 논의할 것을 권고했습니다.

연구 결과는 셀 보고서 2025년 10월 15일에 Stowers 사장 겸 최고 과학 책임자인 Alejandro Sánchez Alvarado 박사의 실험실에서 박사후 연구원 Frederick “Biff” Mann 박사가 주도한 연구에서 나온 결과입니다. 이 작업은 오랫동안 유지되어 온 생물학적 원리에 도전합니다. 대부분의 줄기 세포는 고정된 “틈새”, 즉 이웃 세포가 언제 분열하고 무엇이 될지 결정하는 물리적 위치에 산다는 것입니다.

“예를 들어, 인간의 혈액 형성 줄기 세포는 골수 내의 틈새에 존재하며, 여기서 분열하여 자가 재생하고 새로운 혈액 세포를 생성합니다.”라고 Mann은 말했습니다.

편형동물은 재생의 규칙을 다시 씁니다

연구자들은 절단된 머리든 몸 전체든 잃어버린 부분을 재건하는 편형동물의 특별한 능력이 대부분의 다른 동물보다 더 자유롭게 작동하는 줄기 세포와 관련되어 있음을 발견했습니다.

Sánchez Alvarado는 “줄기세포가 살아있는 유기체에서 어떻게 조절되는지 이해하는 것은 줄기세포 생물학과 재생의학 분야에서 가장 큰 과제 중 하나입니다.”라고 말했습니다. “이번 발견은 줄기 세포 ‘틈새’에 대한 우리의 개념에 도전하고 손상된 조직을 복원하는 줄기 세포의 능력을 제어하는 ​​방법에 대한 우리의 이해를 크게 발전시킬 수 있습니다.”

성체 플라나리아 줄기 세포는 소수의 세포 유형만 형성하도록 주의 깊게 제한되는 대부분의 동물의 줄기 세포와 달리 모든 유형의 세포로 변형될 수 있습니다. 이러한 엄격한 통제는 통제되지 않은 성장, 즉 암으로 이어질 수 있는 과정을 예방하는 데 도움이 됩니다.

Sánchez Alvarado는 “우리의 희망은 줄기세포가 악성 조직이 되는 것이 아니라 특정 조직이 되도록 유도하는 기본 규칙을 밝히는 것입니다. 인간의 대부분의 종양은 줄기세포가 이러한 규칙을 따르지 않을 때 시작되기 때문입니다.”라고 말했습니다.

Mann은 “전통적인 틈새 시장의 역할은 세포에 ‘줄기 세포가 될 수 있지만 오직 하나의 특정 유형만 가능하다’고 지시하는 마이크로 관리자와 더 유사할 수 있습니다”라고 설명했습니다. “그러나 이제 우리는 정상적인 틈새가 줄기세포가 작동하는 데 필수적이지 않을 수도 있다는 것을 보여주었습니다. 플라나리아 편형동물과 같은 일부 줄기세포는 독립적인 방법을 찾아냈고 근처의 틈새가 필요 없이 모든 유형의 세포로 변할 수 있습니다.”

새로운 세포 유형 발견: Hecatonoblast

연구팀은 공간 전사체학(Spatial Transcriptomics)이라는 첨단 기술을 사용하여 개별 세포와 그 주변 환경에서 어떤 유전자가 활성화되는지 조사했습니다. 이를 통해 이전에 설명되지 않은 세포, 즉 표면에서 손가락 모양의 돌기가 많이 뻗어 있는 큰 세포를 포함하여 예상치 못한 이웃 세포가 드러났습니다. 연구자들은 이 세포를 그리스 신화에 등장하는 팔이 많은 거인 헤카톤케이레스의 이름을 따서 ‘헤카토노블라스트’라고 명명했습니다.

Mann은 “그들이 줄기세포에 너무 가까이 위치했기 때문에 우리는 hecatonoblast가 그들의 운명이나 기능을 제어하지 않는다는 사실에 놀랐습니다. 이는 전형적인 줄기세포-틈새 연결에 직관에 반하는 것입니다.”라고 Mann은 말했습니다.

근처의 세포가 담당하는 대신, 줄기 세포에 대한 가장 강력한 지침은 데이터 세트에서 발견된 다음으로 가장 일반적인 유형인 장 세포에서 나왔습니다. 이러한 원거리 세포는 심지어 멀리서 재생되는 동안 플라나리아 줄기세포의 위치와 기능에 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.

공동 교신 저자이자 텍사스주 휴스턴 소재 베일러 의과대학 조교수이자 전 스토워스 박사후 연구원인 Blair Benham-Pyle 박사는 “나는 이것을 로컬 대 글로벌 통신 네트워크로 생각하는 경향이 있습니다.”라고 말했습니다. “줄기세포와 이웃 세포 사이의 상호작용은 줄기세포가 즉각적으로 반응하는 방식에 영향을 미치는 반면, 먼 상호작용은 동일한 줄기세포가 유기체의 큰 변화에 반응하는 방식을 제어할 수 있습니다.”

줄기세포 틈새시장의 성격에 대한 재고

연구 결과 플라나리아 줄기 세포는 고정된 접촉 기반 틈새 없이 작동하는 것으로 나타났습니다. Benham-Pyle은 “우리는 줄기세포의 정체성을 제어하는 ​​특정 세포 유형이나 요인이 줄기세포 바로 옆에 없다는 것을 발견했습니다.”라고 말했습니다. 연구팀은 이러한 독특한 독립성이 왜 플라나리아가 대부분의 동물이 재생할 수 없는 것과 달리 완전히 재생될 수 있는지 설명할 수 있다고 믿습니다.

Benham-Pyle은 “이 큰 발견은 줄기세포가 이러한 놀라운 재생 업적을 달성할 수 있도록 하는 미묘한 국지적 상호작용과 전역적 신호 전달 이벤트를 모두 허용하는 전체 플라나리아의 특성입니다.”라고 말했습니다.

“가장 놀라운 발견은 적어도 플라나리아의 경우 줄기 세포가 존재하는 환경이 고정되어 있지 않다는 것입니다. 대신에 줄기 세포가 존재하는 곳은 본질적으로 줄기 세포와 그 자손이 분화 과정에서 만드는 ‘친구’로 구성됩니다.”라고 Sánchez Alvarado는 말했습니다. “인체 근처의 세포와 전반적인 신호가 함께 작용하여 줄기 세포의 능력과 힘을 높이는 방법을 더 많이 이해할수록 신체의 자연 치유를 개선하는 방법을 더 잘 만들 수 있습니다. 이 지식은 미래에 인간을 위한 새로운 치료법과 재생 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.”

추가 저자로는 Carolyn Brewster, Ph.D., Dung Vuu, Riley Galton, Ph.D., Enya Dewars, Mol Mir, Carlos Guerrero-Hernández, Jason Morrison, Mary KcKinney, Ph.D., Lucinda Maddera, Kate Hall, Seth Malloy, Shiyuan Chen, Brian Slaughter, Ph.D., Sean McKinney, Ph.D., Stephanie Nowotarski, 박사, Anoja Perera.

이 연구는 국립 보건원(NIH)의 국립 일반 의학 연구소(수상: R37GM057260)와 Stowers Institute for Medical Research의 기관 지원을 통해 자금을 지원 받았습니다. 해당 내용은 전적으로 저자의 책임이며 반드시 NIH의 공식 견해를 대변하는 것은 아닙니다.

시끄러운 환경에서의 인지 능력 및 청력

자폐증이 있는 사람, 태아 알코올 증후군이 있는 사람, “신경형” 통제 그룹 등 세 그룹의 사람들을 연구한 연구자들은 인지 능력이 참가자들이 시끄러운 상황에서 말을 얼마나 잘 이해하는지에 큰 영향을 미친다는 사실을 발견했습니다. 모든 참가자는 정상적인 청력을 가지고 있었지만 지적 능력에 따라 성능이 다양했습니다.

“인지 능력과 언어 인식 성능 사이의 관계는 진단 범주를 초월했습니다. 그 발견은 세 그룹 모두에서 일관되었습니다”라고 연구의 수석 연구원인 Bonnie Lau는 말했습니다. 그녀는 워싱턴 대학교 의과대학에서 이비인후과 두경부 수술 연구 조교수로 재직하고 있으며 청각 뇌 발달에 관한 연구실 연구를 지휘하고 있습니다.

연구 결과는 플로스원.

실제 청취의 요소로서의 지능

Lau는 이번 연구의 작은 표본(50명 미만의 참가자)은 결과가 더 큰 그룹에서 재현되어야 함을 의미한다고 말했습니다. 그럼에도 불구하고 그녀는 지적 능력이 바쁜 교실이나 사교 모임과 같은 복잡한 소리 환경에서 사람들이 얼마나 효과적으로 듣는지에 영향을 미치는 여러 요인 중 하나라는 사실을 지적한다고 말했습니다.

가설을 검증하기 위해 연구자들은 자폐증과 태아 알코올 증후군이 있는 사람들을 모집했습니다. 두 그룹 모두 정상적인 청력에도 불구하고 시끄러운 환경에서 듣는 데 어려움을 겪는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 신경발산 참가자를 포함하면 IQ 점수의 더 넓은 범위가 제공되며 일부 점수는 평균 이상이므로 신경형 개인을 단독으로 연구하는 것보다 더 포괄적인 비교가 가능합니다.

이 연구에는 자폐증이 있는 12명의 참가자, 태아 알코올 증후군이 있는 10명의 참가자, 연령과 생물학적 성별이 일치하는 신경형 개인 27명이 포함되었습니다. 연령은 13세부터 47세까지 다양했습니다.

각 참가자는 먼저 정상적인 청력을 확인하기 위해 청력 검사를 완료한 다음 컴퓨터 기반 청취 작업에 참여했습니다.

“멀티토커” 챌린지

작업 중에 참가자들은 주요 발표자의 음성을 듣고 다른 두 음성은 배경에서 동시에 말했습니다. 목표는 방해 요소를 무시하면서 항상 남성인 주 연설자에게 집중하는 것이었습니다. 각 음성은 호출 부호, 색상 및 번호가 포함된 짧은 명령(예: “준비, 독수리, 이제 녹색 5로 가세요”)을 전달했습니다.

그런 다음 참가자들은 배경 음성이 점차 커짐에 따라 주 발표자의 발언과 일치하는 색상과 번호가 매겨진 상자를 선택했습니다.

그 후 그들은 언어적, 비언어적 능력과 지각 추론을 측정하는 표준화된 지능 테스트를 완료했습니다. 연구자들은 이 결과를 멀티토커 청취 테스트의 성능과 비교했습니다.

결과는 지능과 듣기 능력 사이의 명확한 연관성을 보여주었습니다.

연구진은 “우리는 직접적으로 평가한 지적 능력과 다중 대화자 음성 인식 사이에 매우 중요한 관계를 발견했습니다”라고 보고했습니다. “지적 능력은 세 그룹 모두에서 음성 인식 역치와 유의한 상관관계가 있었습니다.”

많은 뇌 처리가 복잡한 환경에서 성공적인 청취에 기여한다고 Lau는 말했습니다.

청력 손실과 인지 처리

“말의 흐름을 분리해야 합니다. 관심 있는 사람을 파악하고 선택적으로 주의를 기울여야 하며, 그 중 일부는 경쟁적인 소음 특성을 억제하는 것입니다. 그런 다음 언어학적 관점에서 이해하고 각 음소를 코딩하고 음절과 단어를 식별해야 합니다. 의미론적 및 사회적 기술도 있습니다. 우리는 웃고 고개를 끄덕입니다. 이러한 모든 요소는 시끄러울 때 의사소통의 인지 부하를 증가시킵니다.”

이 연구는 듣기에 어려움이 있는 사람은 말초 청력 상실로 고통받고 있다는 일반적인 오해를 직접적으로 다루고 있다고 Lau는 덧붙였습니다.

“레스토랑이나 기타 어려운 실제 상황에서 듣는 데 어려움을 겪는다고 해서 청력 손실이 있을 필요는 없습니다.”라고 그녀는 말했습니다.

연구자들은 신경다양성이 있거나 인지 능력이 낮은 사람들이 청취 환경을 평가하고 수정함으로써 이익을 얻을 수 있다고 제안했습니다. 예를 들어, 교실에서는 학생을 앞쪽에 더 가까이 배치하거나 청각 보조 도구를 제공하는 등의 간단한 조정으로 의사소통이 더 쉬워질 수 있습니다.

Lau는 UW Virginia Merrill Bloedel 청력 연구 센터에서 업무를 수행하고 있습니다. 그녀의 공동저자는 UW 자폐증 센터, 학습 및 뇌 과학 연구소, 워싱턴 대학교의 생명공학, 전염병학, 소아과, 방사선과, 언어 및 청력 과학과, 앤아버에 있는 미시간 대학교의 이비인후과-두경부외과를 대표합니다.