목 차

1. 학회 소개
2. 발표된 주요 연구 분야
2.1. Galactic Cosmic Ray (GCR)
2.2. Space Radiation Element
2.3. Major Health Risks to Astronauts
2.4. Monitoring or Prediction of Cognitive Resilience
2.5. Space Radiation Countermeasure Development
2.6. DATA Assessment & Analysis
2.7. Emerging Technologies
2.8. Space-related Businesses
3. 주요 발표 내용: 포스터
4. 맺음말


1. 학회 소개

본 학회의 명칭(NASA Human Research Program Investigators’ Workshop)에서 나타나듯이, 미국 NASA의 Human Research Program (HRP)에서 지원하는 연구 및 기술 작업의 결과물들을 발표하고 공유하는 것을 목적으로 하는 모임에서 시작되었다. 이러한 학회가 최근에 와서는 우주연구에 참여하고자 하는 외부 연구원과 단체들에게도 기회를 제공하는 학회로 발전하고 있다. 우주 관련 연구들에 참여하는 다양한 학제들 사이의 상호작용을 위한 협력적 분위기를 도출한다는 기본적인 목표를 가지며, 연구 내용의 특성상 다른 학회보다 더 실질적인 연구 내용들을 다룬다. 올해의 과학 세션은 총 7개의 소주제 아래 구성되었으며, 각각 탐사 의료 능력(Exploriation Medical Capability), 인적 요인 및 행동 수행(Human Factors and Behavioral Performance), 인체 건강 대책(Human Health Countermeasures), 연구 운영 및 통합(Research Operation and Integration), 우주방사선(Space Radiation), 우주생물학(Space Biology), 우주 건강을 위한 중개연구소(Translational Research In-stitute for Space Health)가 이에 해당한다. 매해 1000명이 넘는 참가자와 600명 이상의 과학자들, 그리고 500개 이상의 발표가 이루어지는 것으로 알려져 있다. 올해 학회의 대주제는 “To the Moon: The Next Golden Age of Human Spaceflight”이었으며, 이는 지금 NASA의 가장 핵심적인 프로젝트인 ARTEMIS 와도 연결되는 슬로건으로서 다양한 관련 연구내용이 이번 학회에서 발표되었다.

2. 발표된 주요 연구분야

2.1. Galactic Cosmic Ray (GCR)

GCR(은하우주광선)은 지속적으로 우주에서 지구로 떨어지는 에너지 입자를 지칭하는 용어로서, 속칭 우주 방사선으로도 불린다. 양성자를 비롯한 다양한 중이온들의 혼합된 형태로 유지되는 특성으로 인해, GCR에 대한 지속적인 노출은 체내 기관들의 기능적 감소는 물론이며 나아가 유전적인 변화를 일으킬 수 있다고 알려져 있다. 특히, 기존 우주 방사선 노출에 대한 영향성이 남성에 국한되어 있었던 반면, 현재의 연구들은 이러한 영향성이 성별에 따른 차이가 있는지에 대한 관심이 높아지고 있다. 실제 1945년 일본의 피폭 생존자 중, 폐암 발병 위험률은 여성이 남성에 비해 3배가 높았다는 연구결과가 있었다고 알려져 있나, 이는 단시간의 노출이라는 점에서 소량의 지속적인 노출인이라는 우주 방사선에 대한 노출과는 차이가 있다. 따라서, 우주 방사선에 의한 암 발생 모델에 대한 평가를 위해 22개의 역학연구를 진행하였으며, 실험 결과는 방사선 효과 추정치를 사용하여 파생된 폐암 수명 위험 추정치를 제시하였다. 또한, 관련 결과를 바탕으로 남녀 간의 방사성 폐암 위험을 평가하는 데 사용할 수 있는 방법을 제안하였다.

2.2. Space Radiation Element

고선형 에너지 전달(High-linear Energy Transfer, LET) 이온화 방사선은 달과 화성 탐사 중 노출될 것으로 예상되는 은하계 우주선(급성속우주선)에서 건강상의 위험성을 야기한다고 알려져 있다. 이러한 위험을 예측하고 완화하기 위해서는 개인의 방사선 민감도를 이해하는 것이 필요하다. 이에 대한 해답을 위해 750명의 참여자에서 추출된 주혈단핵세포를 낮은 LET (350MeV/n ²⁸Si, 350MeV/n 40Ar)와 높은 LET (600MeV/n 56Fe)에 노출시킴으로써, 이온화 방사선 민감도에 대한 유전체와 표현형 사이의 연관성을 식별하였다. LET 조사 4시간과 24시간이 지난 후에 이루어진 분석을 통해, 53BP1+ 방사선 유발 foci 형성을 기반으로 DNA 손상과 수리 반응을 측정하고, 산화 스트레스와 면역 사이토카인 및 exosome의 분비 변화를 분석하였다. 이를 통해, 연령 및 잠복 바이러스 감염과 연관된 자발적 DNA 수리 증가를 확인하였으며, 조사 전 기준으로 인간의 자발적 DNA 수리 foci는 방사선 조사 후 DNA 수리와 면역 조절 사이토카인 생산의 부정적 예측 변수로 작용할 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 고에너지 입자 방사선에 대한 과도한 DNA 손상이 더 많이 발생함을 확인하였으며, 주체 및 LET-의존적 방사선 반응의 다양성을 관찰하였다.

이와 함께, 방사선으로 인한 손상 중 위장관(gastrointestinal tract)은 가장 민감한 영역 중 하나이다. 위장관은 상피, 면역, 혈관 및 미생물 세포들의 정확한 균형이 요구되는 시스템으로, 모두 방사능에 민감하며 유기체 건강을 보장하기 위해 함께 작동해야 한다. 이러한 표적들의 유전적 변화를 약리학적 표적으로 도출이 가능하다는 가정하에, 은하 우주 방사선(혹은 감마선)에 노출 후 90일이 지난 수컷 마우스에서 위장 조직과 미생물 샘플을 수확했다. 샘플의 RNASeq 및 대사체 분석을 수행하고, 이를 분석을 위한 입력값으로 사용했다. 노출 후 90일(만성 사후 노출)이 지난 시점에서 방사선 유형은 자체 분리되지 않아 만성 상태에서 대책이 방사선 유형에 구애받지 않고 우주 비행과 지상 방사선 노출 모두에 적용할 수 있음을 보였다. 추가적인 게놈 분석을 통해, 방사선의 영향을 받는 유전자 발현 프로필을 되돌릴 수 있는 여러 종류의 소분자 약물을 확인하였다.

2.3. Major Health Risks to Astronauts

소뇌는 우리의 감각-운동 기능을 제어하여 균형과 운동 조정을 제공하며, 이는 미세 중력에 적응하는데 중요한 역할을 한다. 이를 위한 정상적인 신경정보의 생성은 미토콘드리아 건강과 직간접적으로 연결된다. 따라서, 소뇌의 미토콘드리아 건강은 장기간의 우주 비행에 필수 요소이며, 선행연구를 통해, 우주 비행사들의 건강 위험 증가와 관련된 순환 마이크로 RNA (miRNA)을 확인하였다. 그럼에도 불구하고, 특정 우주 비행 스트레스 요인의 의미와 소뇌 건강을 위한 miRNA의 역할은 알려져 있지 않았다. 우주 방사선과 미세 중력에 노출은 소뇌 미토콘드리아 함량이 감소하고 우주 비행으로 유도된 miRNA를 억제하면 우주 스트레스 요인이 미토콘드리아 함량에 미치는 영향을 완화할 수 있다고 가정하에 실험을 진행하였다. 세 번의 우주 비행으로 유도된 miRNA를 억제하는 안타고미르(antagomirs)를 실험 쥐에게 주입하는 치료(총 5회, 3일에 1회 주입)를 시행하였다. 안타고미르가 처치된 동물과 대조군을 6개의 모사된 우주 환경(시뮬레이션된 방사선, 은하 우주선(GCR), 태양 입자 이벤트(SPE), 뒷다리 언로딩(HU))에 노출시켰다. 실험 전후에 소뇌를 분리하고 급속 동결시킨 다음 DNA를 추출하였으며, 정량적 PCR을 사용하여 핵 DNA에 대한 미토콘드리아 DNA의 비율을 결정하여 미토콘드리아 복제수를 측정하고 혼합 모델을 사용하여 데이터를 분석하였다. GCR과 SPR은 미토콘드리아 함량을 각각 30%와 22% 감소시켰으나, HU는 미토콘드리아 함량을 20% 증가시켰다. HU가 없는 상태에서 안타고미르 처리된 동물군은 GCR 노출 후에 미토콘드리아 함량의 감소를 완화한 반면, SPE 노출에서는 완화 효과가 나타나지 않았다. 이러한 연구결과들은 시뮬레이션된 우주 비행 스트레스 요인은 소뇌 미토콘드리아 복제수에 영향을 미치며, 소뇌에 대한 안타고미르 처치가 인간의 질병과 우주 비행사의 건강에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

이외에도, 우주 방사선에 노출되면 중추 신경계(CNS)와 뼈가 손상되는 것으로 알려져 있다. 선행 연구들은 방사선 반응과의 관계를 보여주고 있으며, 이는 방사선에 의해 영향을 받는 공통 조절 경로의 존재를 의미한다. 이러한 경로를 이해하기 위해, 동일한 동물 내에서 우주 방사선 유도 CNS 효과와 관련하여 뼈의 구조 및 물질적 특성에 대한 헬륨-4 방사선의 영향을 평가하였다. 헬륨-4 방사선(5cGy & 25cGy)에 노출되기 전후에 기록된 실험 쥐를 통해 신경 행동 변화를 활용하였으며, 노출 후 다양한 기간(7, 30, 90 및 180일)에 안락사시켜 오른쪽 뒷다리를 해부했다. 생체 역학 테스트를 통해 대퇴골의 전체 강성과 최대 하중을 평가하였으며, 나머지 뼈를 이용하여 평평한 단면을 준비하였다. 선형 혼합 모델을 사용하여 방사선 노출로 인한 CNS와 뼈의 변화 사이에 유의미한 관계가 있는지 확인한 결과, 25cGy의 헬륨-4 방사선에 노출되면 순간 탄성률과 이완 탄성률 모두가 감소하였다. 연구결과를 바탕으로 동물뼈의 기계적 및 재료적 특성과 신경 행동 측정 간의 관계가 추가적으로 연구될 계획이다. 특히, CNS와 뼈 변화 사이의 관계를 조사하기 위해 급성 및 만성 우주 방사선(50cG)에 대한 노출 연구를 수행하는 데 선행 결과를 제공할 것으로 기대된다.

2.4. Monitoring or Prediction of Cognitive Resilience

장기간에 걸친 우주 방사선(GCR)에 대한 노출은 수면장애를 야기하고, 이는 신경인지 능력의 손상을 야기함으로써 성공적인 임무를 저해한다. 이에 대한 실험적 증명을 위해 동물을 이용하여 GCR 노출과 수면 단편화(Sleep Fragmentation)의 상호 작용 측정하였다. 터치스크린 기반의 경제적 수요 절차를 사용하여 동기를 평가하고, 터치스크린 기반 정신 운동 경계 작업을 사용하여 주의력을 조사하였다. 또한, 공포 조절 패러다임을 사용하여 학습을 조사하였으며 새로운 객체 인식 작업을 사용하여 기억을 평가하였다. NASA 우주 방사선 실험실에서 총 선량 40cGy(급성–1일) 또는 50cGy(만성–24일)의 GCR 노출 실험을 진행하였으며, 그 결과, 탄력성에서의 변화를 보였지만, GCR 매개 효과는 관찰되지 않았다. 하지만, 정신 운동 경계 과제, 공포 조절 패러다임 및 새로운 객체 인식 과제 동안 급성 및 만성 GCR 그룹 모두에서 부작용이 관찰되었으며, 과제 획득 중에 그룹 차이가 더 두드러졌다. 한편, 동물을 이용한 수면 단편화 실험에서는 전반적인 응답 출력의 증가를 가져왔으며, 이러한 증가는 기준선 성과와의 상관성을 나타냈다. 느린 기준선 수행자는 더 큰 혼란을 보였고 우수한 기준 수행자는 이 우주 비행 스트레스 요인의 영향을 덜 받는 것으로 나타났다. 하지만, 공포 조절 패러다임이나 새로운 객체 인식 작업에서는 SF의 직접적인 영향은 관찰되지 않았다. 따라서, GCR이 보상 동기에 큰 영향을 주진 않지만, 주의 집중 과정, 학습 및 기억에 대한 부정적인 영향이 관찰되어 기내에서 중요한 시간에 민감한 의사 결정에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났다. 더욱이 학습 및 기억과 관련된 작업을 사용하여 관찰된 효과가 없음에도 불구하고 SF에 노출되면 맛있는 음식 보상에 대한 민감도가 증가하고 기간에 의존하는 방식으로 주의 과정에 결함이 발생하여 임무 관련 성과 및 성공에 해로울 수 있는 것으로 분석되었다. 주의력 과정에 대한 SF의 영향은 수면주기와 훈련을 목표로 하는 개입으로 결핍을 최소화하거나 극복할 수 있음을 나타내며 NASA에 잠재적인 완화 전략을 제공할 것으로 기대된다. 향후 연구에서는 GCR과 SF가 이러한 신경인지 변화와 관련이 있을 수 있는 뇌신경 생물학적 서명에 미치는 영향을 조사하고 여러 우주 비행 스트레스 요인의 결합된 효과를 평가할 계획이다.

뇌파 검사(EEG)는 실시간 측정이라는 장점으로 인해 우주 비행 중 뇌 활동의 변화를 감지할 수 있다. 연구는 기본 모드 네트워크(Default Mode Network, DMN)의 알파 주파수 대역 전력 및 기능적 연결(Functional Connection, FC) 분석과 이러한 변화의 지속성을 통해 우주 비행이 뇌 네트워크에 미치는 영향을 평가하였다. 세 가지 조건(비행 전, 비행 중 및 비행 후)에서 5명의 우주 비행사의 휴식 상태 EEG가 분석하였으며, DMN의 알파 대역 전력 및 FC는 eLORETA 및 위상 잠금 값을 사용하여 계산되었다. 측정 중에서 발생하는 관련 조건들(Eyes-Opened 및 Eyes-Closed)은 차별화되었다. 비행 전 상태와 비교할 때 비행 중 DMN 알파 대역 전력은 감소하였으며, FC 강도는 비행 중 및 비행 후 감소하였다. 선행 ISS 연구는 알파 대역(8-12Hz)에서 상당한 전력 감소만을 보여 주며, 기내 데이터에서 알파 대역 분산이 감소하였다. 또한, ISS 연구결과는 데이터 측정 종료에서 기준선에 대한 알파 대역 회복을 보여주지 않은 반면, 본 연구에서는 기내 EEG DMN 알파 밴드 전력 및 FC 강도 감소는 20일 이상 지속되었다. 따라서, 주기적인 EEG 평가는 뇌 기능 무결성과 뇌 회복력의 신경 생리학적 지표가 될 가능성이 매우 높다고 판단된다.

2.5. Space Radiation Countermeasure Development

우주 방사선 노출로부터 우주 비행사를 보호하는 것은 현재 가장 중요한 연구 주제이며, 우주에서의 방사선 노출을 방지하기 위한 차폐재료의 다양성은 여전히 불충분하다. 아피게닌(Apigenin, AP)은 다양한 조직에서 강력한 항산화, 항염 및 항암 활성을 가진 플라본 화합물로 알려져 있다. 선행연구를 통해 AP가 인간 림프구를 보호하고, 마우스의 골수(Bone Marrow) 세포에서 염증/산화적 손상을 약화시킨 사례들을 보고하였으며, 이를 기반으로 한 동물실험에서 백혈병/림프종의 유도에 대한 AP의 화학적 예방 효과를 강조하였다. 주요 가설은 AP가 생물의 초기 단계에서 방사선 유발 염증을 억제하고 방사선 유발장(gut dysbiosis)을 예방함으로써 화학 예방한다는 것이었으며, 이의 실험적 증명을 위해 다이어트 보충제로 마우스에게 AP를 제공하였다. 실험은 동물을 ²⁸Si 이온의 0 또는 0.5Gy에 대한 전신 노출 5일 전후에 실험동물(C57BL/6, M)에게 (20mg/kg/bw) 또는 (0mg/kg/bw) AP의 음식을 제공하고, BM 세포 및 십이지장(경구 AP의 주요 흡수 부위)에서 공간 방사선 유발 조기 염증 및 장 이형성을 확인하였다. 조사 후 1주일 지난 시점에 수집된 AP 공급 마우스의 BM 세포 및 십이지장에서 NF-κB 활성화 및 전염증성 사이토카인(즉, TNF-α 및 IL1α) 발현의 억제를 확인했으며, 이는 AP 공급 마우스의 조혈 및 장 조직에서 항염증 활성을 보여주었다. ²⁸Si- 조사는 불균형 한 십이지장 미생물 군집을 유도했지만, AP는 미생물 군의 균형을 회복시켰다. 또한, 28Si 이온은 프로바이오틱 박테리아의 풍부도를 감소시켰지만, AP는 그러한 박테리아의 상대적 풍부도를 회복시켰다. 백혈병/림프종 발병률의 2.5 배 증가는 대조군, AP 조사 유무에 관계없이 AP를 섭취한 마우스와 비교할 때, AP 식단이 없는 28Si 조사가 진행된 모든 동물에서 발견되었다. 실험 결과는 항염증 활성, 장내 미생물 dysbiosis의 감소 및 프로바이오틱 박테리아의 증가로 인한 ²⁸Si-이온 유발 백혈병/림프종에 대한 식이 AP의 대응 가능성을 나타냈다.

영양 보충제 또한 방사선 노출 후 관련 증상의 발생을 예방하기 위해 의학에서 널리 사용되어 왔다. 영양 보충제의 효능과 심우주 탐사 중 잠재적 사용을 평가하기 위한 문헌 검토가 수행되었다. 총 77 건의 연구 중 15건이 분석되었다. 결과적으로 영양 보충제는 기능적 또는 생화학적, 생리학적 결과에 유익한 효과를 제공하는 직접적인 상관성은 보이지 않았으나, 다양한 영양 보충제를 통한 신체의 다양한 조사 부위에서 증상 완화는 보고되었다. 방사선 요법과 영양 보충제의 국부적인 작용은 전신 방사선 노출로부터 보호하기 위해 이러한 영양 보충제를 사용하기 전에 추가 조사가 필요함을 보여주었다.

2.6. DATA Assessment & Analysis

심우주 임무와 관련된 생물의학적 위험과 과제가 증가함에 따라 새로운 지식 발견과 새로운 생태계 및 생물의학 지원 역량의 개발이 요구된다. 원거리 및 장기 임무를 지원하는 이러한 패러다임 전환은 생물학적 데이터 확보, 접근성의 용이함, 상호 운용성 증가, 재사용 유무 및 개방성의 확대가 동반되어야 한다. NASA "개방형 과학 데이터 저장소(Open Science Data Repositories, OSDR)”는 과학, 기술 및 운영에 있어 우주 비행 요구 사항을 충족하는 것을 목표로 하며 생리학, 행동, 오믹스(omics) 및 환경 모니터링 원격 측정 데이터 세트에서 데이터를 업로드, 다운로드, 검색, 공유, 분석 및 시각화하는 기능을 제공한다. OSDR에는 NASA GeneLab, NASA Ames Life Sciences Data Archive (ALSDA) 및 NASA Biological Institutional Scientific Collection (NBISC)이 포함된다. 지난해 동안 ALSDA는 데이터 수집, 큐레이션 및 아키텍처 방법에 변화를 보이고 있다. 비게놈(표현형) 데이터 세트를 표준화하는 것은 다양한 특성(분자, 세포, 조직, 전체 유기체, 행동, 미세 컴퓨터 단층 촬영, 안압, 형광 현미경, 웨스턴 블롯, 초음파, 표 형식, 이미지, 비디오)으로 인해 향후 지속적인 변화가 요구되고 있다. 올해 ALSDA는 GeneLab과 함께 우주 비행, 방사선, 시뮬레이션 중력, 중력, 격리 및 감금, 적대적인 폐쇄 환경 및/또는 지구로부터의 거리를 포함한 우주 관련 실험의 데이터를 위해 생물학적 데이터 관리 환경(BDME)을 도입했다. GeneLab과 통합함으로써 다중 프로젝트 제출 포털은 PI가 데이터를 제출하는 부담을 줄이고 오믹스 및 표현형 데이터를 모두 발견할 수 있도록 하는 것을 목표로 하며, ALSDA의 기본적인 목적을 충족하고자 한다. 연구자가 수집하고 제출하는 이러한 ALSDA 데이터 범위에는 연구 설계 메타데이터, 피험자 메타데이터, 분석 메타데이터(매개변수), 원시 및 처리된 분석 데이터, 분석 이미지/비디오, 피험자 경험 임무 데이터 원격 측정(방사선, 온도, 습도, 음향, 진동 등)이 포함되며, 실무적인 ALSDA 분석 그룹(AWG)을 구성하고 데이터 세트 샘플 및 분석 메타데이터에 대한 과학적 합의를 도출했다. ALSDA/OSDR 시스템에 대한 커뮤니티와 흥분은 이미 기계 학습(ML), 지식 그래프 및 메타 분석 접근 방식을 사용하여 가치를 입증하는 여러 데이터 재사용 연구로 이어지고 있다.

이외에도 과학적인 재생성 확보를 위한 NASA의 생명 과학 포털(NLSP)은 우주 생명 과학 실험에서 선별된 데이터를 제공하는 서비스를 제공한다. NLSP의 도움을 받는 인간 연구 프로그램(HRP)은 현재 FAIR 원칙(Wilkinson et al. 2016) 준수를 개선하기 위해 생명 과학 데이터 아카이브 시스템 및 프로세스를 혁신하고 있다. 이러한 개선 사항 중 일부는 동시에 방법의 투명성과 결과의 재현성을 지원한다. 과학적 투명성은 조사된 내용에 대한 쉽게 이해할 수 있는 의사소통으로 표시(샘플 수집 절차 및 수집된 샘플의 특성, 측정 종류, 측정의 환경 조건 및 수집된 데이터의 분석 기술) 되며, 조사 결과와 결과의 재현성은 가장 간단한 조사를 제외한 모든 조사에 대해 높은 수준의 투명성을 요구한다. NLSP가 과학 정보의 커뮤니케이션을 개선하는 것을 목표로 하는 방법 중 하나는 Ontology 기반 메타 데이터를 사용하는 것이다. Ontology는 강력한 그래프 기반 지식 표현 구조로, 많은 데이터 시스템이 규정 준수가 가장 부족한 FAIR 원칙 영역인 데이터 상호 운용성을 높이는 데 활용할 수 있다. 지난 10년 동안 생물의학 커뮤니티에서는 공통의 오픈 소스 프레임워크인 개방형 생물학 및 생물의학 ontology 파운드리에서 모듈식의 좁게 초점을 맞춘 도메인 및 애플리케이션별 otology를 개발하기 위한 공동 노력이 있었으며, 이러한 노력의 개방형 공유 및 모듈식 특성은 조화로운 데이터 공유의 증가를 가속화할 것으로 기대된다.

2.7. Emerging Technologies

우주 방사선에 의한 비행사들의 건강상 만성적 위험도를 이해하기 위한 실험에서 사용되는 다중 장기 온 칩(Multi Organ-On-Chip, OOC) 플랫폼에 대한 발표가 있었다. 연구를 위해 인간 조직을 처리(엔지니어링) 하고 다중-OOC 시스템에서 체계적인 우주 방사선 노출과 관련된 효과, 기작 및 보호 조치를 조사하기 위해 사용되었다. iPSCs와 주요 세포에서 생체 공학 기술로 생체 인간 조직을 육성시킨 후, 다중-OOC 플랫폼으로 통합되어 급성(0.5Gy) 혹은 분산(2주간 0.5Gy) 방법으로 중성자에 노출되었다. 중성자 노출 후 4주간 각 조직의 기능, 구조 및 분자적 영향을 평가하였으며, 방사선 보호제의 효과를 최적화하기 위해, 활성화된 그란구로사-콜로니 자극 인자(granulocyte-colony stimulating factor, G-CSF)를 지속적으로 방출하기 위해 키토산-폴리에틸렌이민(chitosan-polyethylenimine)과 페닐보로닉 산 나노입자(phenylboronic acid nano-particles, NPs)를 개발하였다. 연구를 통해 다기능성의 유도만능줄기세포(iPSC)에서 기인한 조혈모세포(Hematopoietic Stem)와 전구세포(Progenitor Cells) (HSPCs), 성인 골수(BM-HSPC) 혹은 제대혈에서 유래된 HSPC에서 얻어진 골수에 대한 급성 방사선의 영향을 확인하였다. 또한, 전신 OOC 플랫폼에서 급성 장기 노출과 관련된 변화 및 나노 입자 기반의 캡슐화된 약물의 방사선 보호 효과를 확인하였다.

이와 함께, 방사선으로 발생된 신경염증을 측정하기 위한 면역 목표물질의 스크리닝 기술에 대한 보고도 있었다. 우주 방사선은 대뇌 아밀로이드 β 수치의 증가와 미세 아교증, 성상 세포증의 상승을 유도하여 증가된 신경 염증으로 인한 신경 퇴행을 가속화한다고 보고되어 있다. 비록 낮은 수준의 high-Z high-에너지(HZE) 방사선(50cGy)에 노출되어도 단기간에 생화학적 및 면역 조직 화학적 변화를 유도함으로써, 인지, 운동 기능의 저하 및 우주환경으로 유발된 신경 염증으로 이어지는 것으로 알려져 있다. 효과적인 신경염증 대책이 부족하고 현재의 실험 요법은 혈액-뇌 장벽(Blood-Brain Bar-rier, BBB) 사이의 치료 교차와 관련된 어려움으로 인해 뇌와 척수 내부의 효율적인 약물 전달을 위해서는 침습적인 방법이 요구된다. 이를 위해 본 발표는 다량 처리된 약물의 발견, 표적 검증 및 핵산 기반 분자를 사용한 리드 분자 식별을 사용하는 신경치료제에 대한 새로운 대책을 제시하였다. 나노올리고머(Nanoligomer) 분자는 생물 정보학 및 AI 기반 순위 방법을 사용하여 설계되었으며, 6가지 설계 요소를 결합하여 표적 유전자의 유전자 발현을 상향 또는 하향 조절하는 단일 양식으로 합성되어 의도된 표적의 단백질 발현을 높이거나 감소시킨다. 이러한 접근법은 방사선 유발 신경염증을 역전시키기 위한 치료 개입을 위한 가장 효과적인 업스트림 조절자 및 표준 경로를 교란하고 식별하는 데 사용되었다. 나노올리고머 및 상응하는 표적 과립구-대식세포 콜로니-자극 인자(GM-CSF)를 인간 성상세포 및 공여자 유래 말초 혈액 단핵 세포(PBMC)에서 시험관 내 세포 기반 스크리닝을 사용하여 확인하고, 방사선 유도 신경염증의 마우스 모델을 사용하여 생체 내에서 추가로 검증하였다. GM-CSF 전사 하향 조절제 Nanoligomer (30D.443_CSF2)의 저용량(3mg/kg)을 이용한 복강 주사와 피질 조직에서 CSF2의 역전 발현 및 기타 신경염증 마커를 사용하여 하향 조절된 염증성 사이토 카인 GM-CSF(또는 CSF2)를 하향 조절되었다. 발표 결과를 기반으로 향후 광범위한 우주환경으로 인한 신경염증의 측정 방법 개발을 심화하고, 가역적 유전자 요법으로서 사용되는 신경치료 분자의 추가적인 조사에 대한 가능성을 보였다.

2.8. Space-related Businesses

본 학회의 성격상, 실질적인 산업과 직계되는 내용에 대한 발표도 있었다. 일례로, NASA의 최고 보건 및 의료 책임자(OCHMO)들이 관리하는 기관 수준의 우주 비행 인간 시스템 표준을 수립하고 유지하기 위한 NASA의 접근 방식을 이해함으로써, 관련 산업으로의 확장을 유도하였다. 우주 비행사의 건강 위험을 최소화하고, 차량 설계 매개 변수를 제공하며 비행 및 지상 승무원 모두의 기능을 지원함으로써 우주 비행 임무를 가능하게 하는 산업들이 이에 관련된다. 따라서, NASA의 표준 관련 내용에 대한 이해가 우선되어야 하며, 주요 내용은 우주선 및 임무의 성공적인 설계 및 운영을 위한 지식, 지침, 임계 값 및 한계를 포착하고 제공함과 동시에 2가지의 개별 기술 요구 사항으로 이루어진 NASA 우주 비행 인간 시스템 표준(NASA-STD-3001)에 대한 이해가 선행되어야 한다. 이는 각각 NASA-STD-3001 볼륨 1(승무원 건강 우주 비행사의 건강을 지원하고 의료 서비스를 제공)과 NASA-STD-3001 볼륨 2(인적 요소, 거주 가능성 및 환경 건강은 우주 비행사의 안전을 유지하고 인간의 성과를 향상시키는 인간 통합 차량 시스템 설계 및 운영 요구 사항)로 구성되어 있다. 관련 내용들의 표준은 주제 전문가 및 각 우주 비행 프로그램과 지속적으로 협력하여 새로운 프로그램 개발을 지원하기 위한 최상의 기술 요구 사항 및 문서를 제공하는 Office of the Chief Health and Medical Officer (OCHMO) 팀에 의해 관리된다. 인간 연구 프로그램(Human Resource Projects, HRP), NASA 및 국립 과학, 공학 및 의학 아카데미, 학계 및 국가 전문가와 같은 그룹들과의 지속적인 작업을 통해 기존 기술 요구 사항을 지속적으로 업데이트하고 우주 비행 운영 경험, 연구 결과 및 전문가 권장 사항을 기반으로 새로운 기술 요구 사항을 설정한다. 도출된 기술 표준은 각 개별 프로그램의 요구에 맞게 조정하려는 의도로 허용 가능한 기관 위험을 기반으로 요구 사항을 제공한다. 최종적으로 우주 비행 산업 전반에 걸친 파트너십을 통해 기술 요구 사항은 NASA 프로그램의 안전하고 성공적인 구현과 인간 우주 비행의 상용화를 가능하게 하기 위해 끊임없이 진화한다.

이외에도, NASA의 인간 연구 프로그램(HRP)은 생존 가능성, 식별 및 과학적 중요성을 위해 장기 보관에 있는 기존 잔류 샘플을 검토하는 프로젝트에 자금을 지원해 오고 있다. 보관된 샘플들은 인간 표본 저장소(Human Sample Resources, HSR)를 위해 자세한 목록 정리가 수행되어야 한다. HSR은 1998년의 비행 연구 프로젝트에서 27,000개 이상의 샘플을 확보하는 것으로 시작되었으며, 이를 기반으로 레이블을 지정하고, 검색이 용이한 장기 보관으로 구성되어 있다. 오래된 잔류 샘플 외에도, HSR은 HRP 지원 샘플 수집 연구에 동의한 국제 우주 정거장(ISS) 임무 승무원의 원시 샘플을 포함하도록 확장되었다. HSR의 목록 정리 및 관리되는 모든 샘플은 복제할 수 없는 독특한 샘플 컬렉션을 제공하여 고급 기술과 이를 활용하는 향후 연구 노력을 지원하는 것을 목표로 하며, 이를 위해 HSR은 HRP 자금 지원 연구에서 잔류 샘플을 계속 수집함으로써 고유한 컬렉션을 구축을 강화한다. 이와 동시에 과학계에서는 사용할 수 있는 비행 샘플의 다양성을 높일 것으로 기대된다. 지난 한 해 동안 HSR은 은퇴하는 협력자 및 우주정거장(International Space Station, ISS)에서 사용되는 샘플들을 포함하도록 샘플 수집을 늘린 것으로 알려져 있다. 이를 위한 관련 산업들은 비행 오믹스(Omics) 샘플 및 메타데이터에 대한 샘플링 작업을 비롯한 지원 사업에 참여했으며, 미래 공동 연구자들의 연구 표본 포함 작업에 참여할 수 있는 방법을 확보했다.

3. 주요 발표 내용: 포스터

총 9열로 구성된 포스터장은 복합 연구, 미세 위험 연구, 면역 및 바이러스, 심장 혈관, 음식 및 영양학, 데이터, 뼈, 감각 운동, 우주생물학 등의 세분화된 주제들로 발표되었다. 구두 발표된 연구 내용들과 같이 우주탐사에 직접적인 연관이 있는 주제들을 중심으로 구성되어 있었으며, 장기간의 우주탐사가 예상되는 현재의 상황을 고려해 환경에 대한 장기간의 노출을 기본으로 하는 연구들이 많이 발표되었다. 또한, 방사선이나 중력과 같은 단일 우주환경 인자에 대한 생리적인 반응보다는 다양한 인자들의 복합적인 영향을 알아보려는 연구들이 다수 소개되었다. 이외에도, 우주 공간에서의 물질의 재사용, 골절과 같은 응급의료 시 치료를 위한 방법, 우주환경에서의 대뇌피질 기전 등은 보다 실용적인 연구 내용들이 소개되었다.

3. 맺음말

행사 마지막 시간은 주요 연구자들과의 간담회가 진행되었다. 현재 NASA 연구과제를 수행하는 연구자들의 실제 연구를 진행함에 있어서 생각들과 향후 연구 방향들에 대한 논의가 이루어지는 시간으로 현재 Translational Research Institute for Space Health (TRISH)의 수석 과학 지원단장을 맡고 있는 Fogathy 박사의 사회로 진행되었다. 간담회를 통해, NASA 프로젝트 연구참여자들은 연구 수행에 있어서의 상황들과 향후 계획 등을 자유롭게 발표하고, 그에 대한 의견을 나누는 시간을 가졌다.

본 학회는 NASA의 Human Research Project를 중심으로 진행되고 있는 연구들의 발표를 주요 내용으로, NASA의 주요 미션을 수행하는 데 필요한 다양한 연구들이 발표되고 논의되는 것을 목표로 하는 학회였다. 일반적인 학회와는 달리, 실용적인 연구가 많은 이유로 기전 연구나 연구과정에 대한 구체적인 논의보다는 연구의 목표와 결과에 무게를 더하는 학회였다.

[사사: 2018R1A6A1A03025523]

저자 김규태 저자 김규태 박사는 근섬유 활성전위 연구로 박사학위를 받았으며, 박사 후 연구원 재직 시 소뇌의 운동 조절 신경회로 기전에 대한 연구를 수행하였다. 현재 중추 전정기관에서 나타나는 신경전달 및 가소성의 연구와 퇴행성 뇌질환인 파킨슨병 연구를 진행 중이며, 우주환경에 의한 중추 신경 반응을 통한 인지 연구를 수행하고 있다. 주요 연구 분야는 신경과학, 의공학, 우주항공의학이다.