인간의 눈처럼 색을 구분하는 인공 시각 신경회로가 개발됐다. 이 장치는 3차원으로 조직화된 세포 덩어리인 신경 조직과 빛 자극을 감지해 전기 신호로 변환하는 인공 광수용체를 체외에서 결합해 눈과 시신경, 뇌를 모방했다. 17일 한국과학기술연구원(KIST)에 따르면 KIST 센서시스템연구센터 김재헌·박사팀과 뇌융합기술연구단 김홍남 박사팀이 인공 시각 신경회로 개발에 성공했다. 다양한 망막 내 시각 세포들을 추가 생산해 망막층까지 묘사한 장치로 발전된다면, 이 장치로 실험해 시각 질환의 원인을 찾을 수 있다. 또한, 손상된 망막 층을 모방한 장치를 제작해 망막 질환 치료 기술을 테스트할 수 있는 키트로 활용할 수 있다. 연구진은 신경세포의 기능성과 생존력을 높인 3차원으로 조직화된 생체 조직을 인공 광수용체 발현을 위한 플랫폼으로 이용했다. 이로써 세포 간 상호작용을 증대해 안정적으로 인공 광수용체 단백질을 만들어내는 데 성공했다. 기존 평면적 세포 배양법으로 광수용체 단백질을 주입했을 때 50% 이하의 신경세포들만 생존했다면, 신경 스페로이드를 활용하면 80% 이상의 높은 생존율을 가지게 된다. 연구진은 명암을 구분하는 로돕신과 색 구분을 위한 청색 옵신 단백질을 만들어내 각각 청색과 녹색에서 선택적 반응성을 가지는 세포 덩어리를 제작했다. 이 세포덩어리인 스페로이드는 사람의 눈이 인식하는 색과 동일한 파장에서 반응을 일으켰다. 이후 눈을 모사한 광반응성 신경 스페로이드와 뇌를 모사한 일반 신경 스페로이드를 연결한 장치를 제작하고, 일반 스페로이드까지 신경전달이 확장되는 과정을 형광 현미경을 통해 포착하는 데 성공했다. 즉, 인간의 뇌가 어떤 과정에 의해 망막에서 발생한 신호를 다른 색으로 인지하는지 탐색이 가능한 시각신호 전달 모델을 만든 것이다. 한편, 연구진은 인공 시각 신경회로를 개발해 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)'에 최근 발표했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 인간의 눈처럼 색을 구분하는 인공 시각 신경회로가 개발됐다. 이 장치는 3차원으로 조직화된 세포 덩어리인 신경 조직과 빛 자극을 감지해 전기 신호로 변환하는 인공 광수용체를 체외에서 결합해 눈과 시신경, 뇌를 모방했다. 17일 한국과학기술연구원(KIST)에 따르면 KIST 센서시스템연구센터 김재헌·박사팀과 뇌융합기술연구단 김홍남 박사팀이 인공 시각 신경회로 개발에 성공했다. 다양한 망막 내 시각 세포들을 추가 생산해 망막층까지 묘사한 장치로 발전된다면, 이 장치로 실험해 시각 질환의 원인을 찾을 수 있다. 또한, 손상된 망막 층을 모방한 장치를 제작해 망막 질환 치료 기술을 테스트할 수 있는 키트로 활용할 수 있다. 김재헌 박사는 "먼 미래에는 인간의 망막 내 세포들을 자유자재로 생산하고 세포층까지 만들어내 시각 손상이 심한 환자에게 이식을 통한 치료 기술을 제공할 수 있을 것"이라고 전망했다. 연구진은 신경세포의 기능성과 생존력을 높인 3차원으로 조직화된 생체 조직을 인공 광수용체 발현을 위한 플랫폼으로 이용했다. 이로써 세포 간 상호작용을 증대해 안정적으로 인공 광수용체 단백질을 만들어내는 데 성공했다. 기존 평면적 세포 배양법으로 광수용체 단백질을 주입했을 때 50% 이하의 신경세포들만 생존했다면, 신경 스페로이드를 활용하면 80% 이상의 높은 생존율을 가지게 된다. 연구진은 명암을 구분하는 로돕신과 색 구분을 위한 청색 옵신 단백질을 만들어내 각각 청색과 녹색에서 선택적 반응성을 가지는 세포 덩어리를 제작했다. 이 세포덩어리인 스페로이드는 사람의 눈이 인식하는 색과 동일한 파장에서 반응을 일으켰다. 이후 눈을 모사한 광반응성 신경 스페로이드와 뇌를 모사한 일반 신경 스페로이드를 연결한 장치를 제작하고, 일반 스페로이드까지 신경전달이 확장되는 과정을 형광 현미경을 통해 포착하는 데 성공했다. 즉, 인간의 뇌가 어떤 과정에 의해 망막에서 발생한 신호를 다른 색으로 인지하는지 탐색이 가능한 시각신호 전달 모델을 만든 것이다. 한편, 연구진은 인공 시각 신경회로를 개발해 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)'에 최근 발표했다.   monarch@fnnews.com 김만기 기자

최근 들어 눈 건강에 대한 사회적 관심이 부쩍 늘었다. 전 연령을 통틀어 TV, PC, 스마트폰 등 전자기기 이용시간이 폭발적으로 증가함과 동시에, 미세먼지나 황사 등 눈 건강을 저해하는 환경에 노출되어 있기 때문이다. 한국건강기능식품협회와 한국리서치, 인테이지헬스케어가 지난 4월 공동 개최한 '한·일 건강관련 마케팅 세미나'에서 발표한 자료에 따르면 우리나라 국민 2015명을 대상으로 진행한 설문조사에서 70%가 넘는 응답자가 눈 건조함과 피로함, 침침함, 흐림 증상을 느끼고 있다고 답했다. 남성보다는 여성이, 20~30대보다는 40대 이상 연령대에서 눈 건강에 대한 우려를 크게 드러냈다. 눈의 기능은 개인차가 있지만 20대부터 서서히 노화가 진행돼 40대에 이르면 눈이 나빠진 것을 자각할 정도로 조절력이 크게 감소한다. 앞서 고령화를 겪은 일본에서도 여론조사 결과 50대 이상 절반가량이 가장 걱정되는 증상으로 노안을 꼽기도 했다. 눈은 노화가 시작되기 전부터 세심하게 관리해야 하므로 눈 관리에 도움이 되는 비타민을 알아보도록 한다. ■비타민A 비타민A는 눈의 간상세포에서 단백질인 옵신과 결합해 어두운 곳에서 적응하는 시각 기능에 필수적인 로돕신을 형성한다. 눈이 건조하거나 시력이 감퇴된 느낌, 혹은 밤중에 눈이 침침하다면 로돕신이 적절히 형성되지 못한 것이므로 비타민A를 보충해야 한다. 비타민A는 유제품, 간, 생선기름, 달걀에 많이 들어있고, 식단관리가 어렵다면 비타민A 함유 종합 비타민제 등으로 대체할 수 있다. ■베타카로틴 자연계에 존재하는 식물색소인 카로티노이드 중 하나인 베타카로틴은 당근과 호박, 시금치 등 녹황색 채소와 해조류에 많이 함유돼있다. 베타카로틴이 체내에 흡수되면 다시 비타민A 형태로 전환되며, 이후 로돕신 합성에 관여하고 눈의 영양공급에 기여한다. 뿐만 아니라, 가시광선을 차단하는 효과가 높고 항산화 작용이 있어 유해 산소를 제거하고 피부 손상을 보호하는 데도 도움을 준다. ■마리골드꽃추출물(루테인) 마리골드꽃에서 추출한 성분인 루테인은 우리 몸에서 자체적으로 생성되는 물질이 아니기 때문에, 반드시 따로 보충을 해야 한다. 녹황색 채소나 달걀노른자, 건강기능식품 등을 통해 섭취하면 눈의 망막과 수정체에 축적되며, 중심시력을 관장하는 눈의 황반색소 밀도를 높여주어 시각의 기능을 개선한다. 또, 나이가 들면 시력이 흐려지는 노인성 황반변성이 나타나게 되는데 이를 예방 및 개선할 수 있다. ■헤마토코쿠스추출물(아스타잔틴) 미세조류인 헤마토코쿠스에는 아스타잔틴 성분이 풍부하게 함유돼있다. 아스타잔틴은 베타카로틴과 마찬가지로 항산화 작용을 통해 체내에서 생성되는 유해물질을 제거해 혈관을 보호하고 미세혈관 순환을 증가시킨다. 이러한 기능은 눈에 혈액 및 영양 성분 공급을 원활하게 하고 근육이 이완돼 눈의 긴장으로 인한 피로도 개선에 도움을 줄 수 있다. 아스타잔틴 권고 섭취량은 하루 4~12mg 규모다. ■빌베리추출물 블루베리와 비슷하게 생긴 빌베리는 항산화 역할을 하는 안토시아닌 성분이 풍부한 과일이다. 청자색을 띠게 해주는 화학물질인 안토시아닌은 시세포의 중요 성분인 로돕신 재합성을 촉진한다. 또, 항산화 작용으로 체내에서 생성되는 유해물질을 제거해 혈관을 보호하고 미세혈관 순환을 증가시킨다. 이로써 눈에 혈액 및 영양성분이 원활하게 공급돼 눈이 피로도 개선에 도움이 된다. pompom@fnnews.com 정명진 기자

함소아제약은 아이들의 눈 건강을 위해 '닥터 비타민A 드롭'을 출시했다고 21일 밝혔다. 닥터 비타민A 드롭은 비타민A를 한국인의 영양성분 권장 섭취량에 따라 설계한 유아,어린이 대상 제품으로 눈 점막, 상피세포의 성장과 발달에 필요한 건강기능식품이다. 체내 흡수율이 용이하고 정확한 양을 섭취할 수 있다. 또한 천연 레몬향으로 상큼하게 즐길 수 있다는 것이 장점이다. 주원료로 사용되는 비타민A의 알데히드 형태인 '레티날'은 눈의 간상세포에서 단백질인 '옵신'과 결합해 '로돕신'을 형성한다. 로돕신은 약한 빛을 감지하는 데 도움을 줘 어두운 곳에의 시각 기능에 필수적이다. 비타민A가 결핍될 경우 어두운 곳에서 잘 보지 못할 뿐 아니라 평소 눈이 건조하고 충혈되기 쉬워 권장량을 충족해 섭취하는 것이 중요하다. 함소아제약 최혁용 대표는 "많은 학습량, TV 시청, 스마트폰 사용 등으로 눈이 피로한 아이들을 걱정하는 엄마의 마음을 담아 닥터.비타민A 드롭을 출시했다"며 "아이 뿐 아니라 육아나 업무 등으로 눈이 피로한 남녀노소 누구나 섭취가 가능하다"고 밝혔다. pompom@fnnews.com 정명진 의학전문기자

한국과 독일 공동연구진이 척추동물의 눈 망막에 있는 단백질인 ‘옵신(opsin)’과 신호전달 단백질(Gt-단백질)이 결합한 복합체 단백질의 3차원 구조를 밝혀냈다. 이로써 시각신호전달의 시작인 옵신의 활성화 과정 메커니즘 규명이 가능해졌다. 전북대 화학과 최희욱 교수와 독일 훔볼트의대 올리버 에른스트 교수팀은 X-선을 이용해 옵신과 Gt-단백질이 결합한 결합체 단백질의 3차원 구조를 규명했다고 24일 밝혔다. 옵신은 망막에 있는 횡단막 단백질의 하나로 외부에서 오는 빛을 감지할 수 있는 유기분자인 발색단과 결합하면 ‘로돕신(rhodopsin)’이라는 빛 수용체로 전환된다. 이 로돕신은 시각신호 전달을 시작하는 역할을 한다. 옵신에서 로돕신으로 전환되는 과정에 문제가 생기면 오구치병과 슈타가르트병처럼 실명으로 이어질 수 있는 심각한 망막질환에 걸리게 된다. 연구팀은 이 연구에서 로돕신에 빛을 쪼여 활성화시킨 시료와 옵신에 Gt-단백질 일부를 결합시킨 복합체의 구조를 분석했다. 이 결과를 토대로 로돕신 또는 옵신과 신호전달 단백질인 Gt-단백질 전체가 결합한 복합체 모델을 제시했다. 후속 연구를 통해 이 모델의 타당성이 입증되면 척추동물의 빛 신호전달 체계 중 시작단계 메커니즘이 규명될 것이라고 연구팀은 설명했다. 최 교수는 “이 연구에서 규명된 옵신의 입체구조로부터 얻어지는 정보는 옵신에서 로돕신으로의 재생에 이상이 생겨 시각을 잃는 오구치병과 슈트가르트병의 원인 규명과 치료법 개발에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다. 연구 결과는 25일자 네이처 인터넷판에 게재됐다. /economist@fnnews.com 이재원기자

<사진은 정과부 화상> 한국과 독일 연구진이 X레이를 이용해 척추동물의 눈 망막에 있는 ‘옵신(opsin)’ 단백질의 3차원 결정 구조를 밝혀냈다. 각종 망막질환에 관여하는 단백질로 알려진 옵신의 구조가 규명됨에 따라 이들 질환의 치료에 기여할 전망이다. 전북대 화학과 최희욱 교수와 독일 베를린 훔볼트의대 박사과정 박정희 씨, 올리버 페터 에른스트 교수팀은 소의 눈 망막에 있는 시각 세포와 X레이를 이용, 이같은 연구결과를 냈다고 18일 밝혔다. 이 결과는 네이처 온라인판에 게재됐다. 옵신은 망막에 있는 횡단막 단백질의 하나로 외부에서 오는 빛을 감지할 수 있는 유기분자인 발색단과 결합하면 시각 신호 전달의 출발점인 ‘로돕신(rhodopsin)’이라는 빛 수용체로 전환된다. 하지만 옵신에서 로돕신으로 전환되는 과정에 문제가 발생하면 오구치병(Oguchi)과 슈타가르트병(Stargardt)처럼 실명으로 이어질 수 있는 심각한 망막질환에 걸리게 된다. 이에대해 최 교수는 “발색단이 옵신 내부에 들어와 제 위치에 결합하면 정상적인 로돕신으로 전환돼 시각신호전달이 시작되지만 발색단이 제 위치에 결합하지 못하면 시각신호 전달이 시작될 수 없어 시력에 심각한 문제가 생길 수 있다”고 설명했다. 연구팀은 이 연구에서 소의 눈 망막에 있는 시각 세포인 간상세포 안에 들어 있는 횡단막 단백질인 로돕신에서 발색단이 빠져 있는 상태인 옵신의 3차원 입체구조를 X레이를 이용해 밝혀냈다. 최 교수는 “이 연구결과로 옵신의 기능을 구조를 통해 자세히 설명할 수 있게된 만큼 옵신에서 로돕신으로의 전환과 시각신호전달의 시작인 활성화과정의 반응메커니즘도 밝혀낼 수 있을 것”이라며 “실명으로 이어질 수 있는 오구치병과 슈트가르트병의 원인 규명과 치료에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 말했다. /economist@fnnews.com이재원기자