새로운 약물을 개발하는 과정에서 신약 후보 물질을 발견하고, 발견된 물질의 효능과 안정성을 측정하기 위해 실시하는 동물을 이용한 실험은 매우 중요하다. 하지만, 이러한 동물 실험은 보통 시간이 많이 소요되고, 비용이 상당할 뿐만 아니라 실시하기 전 단계에서 고려해야 할 사항과 그에 따른 규제도 많으며, 무엇보다도 동물의 생명에 대한 대중의 윤리 의식이 고조되면서 윤리적인 이유로도 약물을 개발하는 입장에서 가장 피하고 싶은 단계일 수 있다. 이를 대체하기 위한 연구자들의 노력은 계속되고 있다. 동물 실험 대체법으로서 제안되고 있는 다양한 방안 중 근래에 가장 주목을 받는 것이 인간 줄기세포를 이용한 접근 방식이다. 정상 및 종양 유래 줄기세포는 약물 후보물질의 발견 과정에서 스크리닝 수행을 위한 플랫폼 역할을 하며, 독성 및 효능 연구에서 동물을 대체할 모델 시스템을 제공할 수 있다. 특히 최근의 유도 만능 세포를 활용한 연구는 세포를 기반으로 한 요법의 적용 범위를 확장해 인간의 장기를 더 잘 모방할 수 있는 시스템을 개발할 수 있게 하여 동물 실험을 보완, 감소 및 대체하고 있다.

시냅스는 뇌 기능 수행을 위한 신경회로의 기본 단위이며, 다양한 신경에서 발생되는 신경정보는 시냅스를 통해 단일 신경에서 연결된 다른 신경으로 전달된다. 따라서, 시냅스에서 야기되는 문제는 뇌 기능에 직간접적인 영향을 주고, 이는 결국 다양한 병리적인 문제를 야기한다. 현재까지 알려진 시냅스 관련 기전에 따르면, 시냅스 사이에서 이루어지는 주요 신경전달물질인 관련 단백질들의 전달 이외에도 시냅스의 형성, 소멸, 가소성에 관여하는 단백질들의 역할이 시냅스 기능에 있어 매우 중요한 것으로 알려져 있다. 이러한 연구결과들을 기반으로 최근 연구들은 뇌 질환의 원인 및 증상들의 근원을 시냅스에서 찾고 있다. 특히, 질환을 일으키는 위험 단백질들이 시냅스상에서 공통의 세포 경로를 통해 결합이 이루어지는 점에 주목하고, 시냅스에서 발생하는 문제가 질환으로 연결되는 인과관계를 밝히는 연구를 수행하고 있다. 관련 연구들은 시냅스 기능을 이해하는 기전 연구는 물론이며, 다양한 뇌 질환의 치료를 위한 약물과 치료방법의 개발에 응용될 결과들을 도출할 것으로 기대된다. 이에 본 보고서는 현재까지 밝혀진 시냅스의 기전과 뇌 질환 관련 시냅스 연구들의 결과들을 살펴봄으로써 시냅스 연구의 향후 연구동향에 대한 이해를 높이고자 한다.

최근 수십 년 동안, 줄기 세포 (stem cells)의 치료적인 잠재력(therapeutic potential)에 대한 연구는 큰 진전이 있었다. 그 줄기 세포 중에서도 중간엽 줄기세포(mesenchymal stem cells, MSC)가 상당한 관심을 끌며 재생 의학 분야에서 매우 유망한 도구임이 입증되고 있다. MSC는 골수(bone marrow), 지방 조직(adipose tissue), 탯줄(umbilical cord) 등을 포함한 다양한 해부학적 부위에서 추출이 가능하다. MSC에 대한 분리, 배양 및 확장 기법의 발전은 여러 만성 난치성 질환에서 MSC의 본격적인 적용으로 이어지게 되었으며 특히 장기 이식 기술(organ transplantation)의 비약적인 발전에 맞물려 관련 분야 연구자들의 주목을 끌게 되었다. 조직 손상의 치료와 관련하여 MSC는 세포의 재생을 지원하는, 몇 가지 특별한 치료적 기능을 나타낼 수 있다. 이러한 효과의 기초가 되는 프로세스에는 MSC의 이동성 및 면역 조절 기능이 포함된다. MSC의 최종 분화와 생물학적인 행동은 MSC를 둘러싸고 있는 미세 환경에 의해 조절되며, 이는 결과적으로 MSC가 가지는 조직 재생 능력에 영향을 미치게 된다. 본 동향리포트에서는 조직 복구 또는 재생 중 MSC의 특성과 역할에 관한 내용을 살펴보고자 한다. 이 과정에서 국소 미세환경(local microenvironment), 특히 면역학적 신호의 영향뿐만 아니라 이러한 치료적 효과의 근간을 이루는 메커니즘에 대해 간단히 소개할 예정이다. 중요한 것은 조직 손상 시 MSC와 국소 조절 인자와 면역세포의 상호 작용과 조절 과정에 대해 독자분들에게 설명드리고자 한다. 또한 이 치유 과정에서 EV (extracellular vesicles)의 역할을 포함하여 기타 분자 경로의 결정적인 역할 또한 조명할 예정이다. 마지막으로 COVID-19 환자 치료 과정에서 MSC와 MSC에서 유래한 EV의 치료 가능성에 대해서도 논의한다. 전체적으로, 본 동향리포트는 새로운 면역 조절 전략의 일환으로, MSC 기반 치료법에 대한 독자분들의 개괄적인 이해를 돕는 것이 그 목적인 것이다.

정보 중에는 부정확하거나 허위인 정보가 있다. 예를 들어, 코로나19가 5G 무선통신망을 타고 전파한다는 소문이 대표적이다. 이 소문 때문에 송전탑이 불탔다. 인포데믹은 허위 정보가 디지털로 확산되면서 극단의 경우를 발생시키는 걸 뜻한다. 바로 정보전염병이다. 인류는 코로나19를 일으키는 사스코로나바이러스-2뿐만 아니라 인포데믹이라는 질병과도 싸워야 하는 상황이다. 인포데믹은 건강을 해칠 수 있는 위험이 있다. 에볼라가 발생했을 당시, 서아프리카에선 정부의 술책이라는 인포데믹으로 인해 의료종사자가 살해당하기도 했다. 반정부 시위자들을 제거하기 위해 에볼라를 퍼뜨렸다는 인포데믹 때문이었다. 정보에 대한 검증과 수정이 없다면 거짓은 더욱 확산될 수밖에 없다. 인포데믹은 사회에 끼치는 영향, 확산되는 방식과 속성, 정보의 내용, 정보의 양·속도에 따라 특징을 살펴볼 수 있다. 인포데믹은 건강 이슈에 집중해서 나타나며 비이성적 과열 양상이 원인이다. 정확한 정보를 보장하는 것보다 잘못된 정보에 노출되는 게 더 쉽다. 코로나19 초기 3개월 동안, 허위 정보로 인해 최소 800명이 사망했다. 코로나19 치료제로 메탄올과 알코올 성분 세척제가 좋다는 거짓 정보 때문이었다. 전문가 집단은 정보의 과잉으로 인해 인포데믹을 피할 수 없다. 항말라리아제인 하이드록시클로로퀸이 코로나19에 효과가 있다는 주장은 정치인이자 인플루언서였던 트럼프 전 미국 대통령에 의해서 확산됐다. 일반 개인과 대중은 디지털 리터러시가 부족해 인포데믹에 빠진다. 특히 정부에 대한 불신이라는 정치적 의도가 깔려 있기도 하다. 코로나19 백신이 유전자를 변형시킨다는 허위 정보는 정부의 방역 정책에 대한 반감으로부터 비롯됐다. 인포데믹은 기본 인권인 건강에 영향을 끼칠 뿐 아니라 사회적 결속을 해친다. 인포데믹은 스트레스나 집단 히스테리를 일으키며, 가정과 노인 폭력을 양산한다. 특히 인포데믹은 코로나19 발원지에 대한 허위 정보 등으로 인종차별까지 발생시켰다. 인포데믹이 질병연구에 끼치는 영향으로는 △정보의 과잉으로 인한 정확한 치료·예방·질병 분석의 어려움 △인종차별과 정부의 방역정책 불신으로 인한 질병연구 협력체계 구축 저해 △질병의 확산 △예방과 치료, 집단면역 형성에 방해 등이 있다. 인포데믹 대응에서 가장 중요한 건 회복탄력성이다. 잘못된 정보를 수정하고 객관적 해석 능력을 갖는 게 필요하다. 인포데믹 사례들을 분석하면, ‘지식 한계’, ‘검증 필요’, ‘허무맹랑’, ‘사적 이익’으로 구분된다. 물론 각각은 중첩되기도 한다. 인포데믹의 약 60%는 콘텐츠를 재구성한 것들이었다. 진실은 조금 포함돼 있으나 재구성되면서 가짜 뉴스로 변질됐다. 또한 인포데믹 전문가는 부정확한 정보의 30%만 줄일 수 있어도 인포데믹의 실질적 영향을 막을 수 있다고 조언한다.

코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)가 초래한 글로벌 팬데믹에 대응하기 위해 개발된 백신은 2020년 말부터 보급되기 시작했다. 그러나 글로벌 남반구(Global South)와 북반구(Global North)의 경제적 격차는 백신의 확보와 공급의 격차를 발생시켰다. 전체 36% 인구는 여전히 백신 미접종 상태에 놓여있다. 특히, 저소득 국가들의 접종 완료율은 14% 수준이다. 코로나19 백신 공동구매 프로젝트 코백스(COVAX)는 2022년 2월까지 144개 국가들에게 11억 도즈를 공급했다. 유엔(UN)은 2022년 중반까지 전 인류의 백신 접종률 70%를 목표로 하지만 달성 여부는 불투명하다. 백신에 대한 접근을 어렵게 만드는 높은 가격, 제한된 유통기한, 기부의 지연, 백신에 대한 거부감이 발목을 잡고 있다. 2021년에만 112억 도즈의 코로나19 백신이 제조되었다. 이는 전 세계 70% 인구에게 접종이 가능한 분량이다. 그렇다면 문제는 생산량의 부족이 아니라 원활하지 못한 배분’이라고 판단된다. 장기간 지속된 글로벌 공중보건의 위기는 코로나19 백신의 특허권 유예(waiver) 논쟁을 불러일으켰다. 팬데믹을 끝내려면 저소득국가들이 직면한 ‘백신 불평등’(vaccine inequity) 해소가 필요하므로 특허권을 정지시키자는 것이다. 특허권 침해의 우려를 제거하여 제네릭 백신(generic vaccine)을 생산해야 한다는 국제사회의 요구는 거세지고 있다. 코로나19 백신의 접종을 ‘인권’으로 보는 진영의 반대편에는 백신 특허권 보호 없이는 혁신을 위한 노력과 투자가 불가능하다는 논리가 맞서고 있다. 백신 특허권을 유예하자는 제안에 미국, 중국, 러시아, 유럽연합, 인권단체들은 찬성하지만, 제약업계는 반대하고 있다. 세계무역기구(WTO) 무역관련지식재산권 규정(TRIPs)에 따르면 특허권 유예는 회원국들의 합의를 필요로 한다. 한편, 백신 제조업체 모더나(Moderna)와 미국 국립보건원(NIH) 간에 벌어진 법적 분쟁도 이목을 집중시키고 있다. 모더나가 국립보건원을 특허 출원인 명단에서 빼버렸던 것이다. 그러자 공적 자금을 투자해서 개발된 코로나19 백신이 특정 기업의 배타적 재산이 되어서는 안 된다는 목소리가 나오고 있다.

치료 진단학 (Theranostics)은 진단(THERApeutic)과 치료(diagNOSTICS)를 뜻하는 단어의 조합으로 생겨난 새로운 학문 분야이다. 치료진단학은 환자의 치료를 중심으로 하는 접근 방식으로서, 질병 세포의 표적화를 통해 치료의 안정성과 효율성을 극대화하고 있는 약물 중심의 요법이다. 치료 진단학에서는 최적화된 표지자의 탐색과 함께 효과적인 진단 방법의 개발에 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히, 기존 의학 기술과 더불어 개개인에 맞춘 진단 및 치료를 목적으로 하고 있으며, 계속해서 발전하고 있는 진단 기술과 나노 공학의 적용을 포함한다. 치료 진단학은 큰 의미에서 표적에 대한 전달과 치료, 사람이 가지고 있는 면역 체계에 대항 혹은 제거되지 않고, 최소한의 부작용을 추구하는 방향으로 진행이 되고 있다.

Antisense oligonucleotide는 단일 가닥의 oligonucleotide로서 타깃 pre-mRNA 혹은 mRNA에 결합하여 타깃의 분해, isoform-switching 그리고 translation 억제 등의 방법을 통하여 타깃의 발현을 조절하는 메커니즘을 지닌 약물이다. 염기서열에 기반한 약물로서 유전적 변이를 가진 타깃에 대한 높은 선택성을 가지고 있지만 조직 분포 등의 단점 역시 가지고 있는 약물이다. 이 리뷰를 통해 ASO의 장점을 극대화하려는 기술적 시도와 이를 바탕으로 한 약물의 개발과 승인을 다룰 예정이며 ASO 기술이 나아갈 방향을 살펴볼 수 있는 관점을 제시하고자 한다.

화석연료의 연소, 난방, 운송, 삼림 벌채 등 여러 요인에 의해 발생하는 환경의 파괴는 대기 중의 온실가스를 증가시켜 결국 지구 온난화라는 결과를 가져오게 되었다. 그중에서도 지구온도 급상승의 가장 큰 주범은 이산화탄소(CO2라 할 수 있다. 지구 온난화를 해결하기 위한 가장 획기적이고 유망한 기술 중 하나는 CO2를 유용한 부가가치 상품으로 변환시키는 것이다. 이와 관련하여 다량의 CO2를 포함하는 산업 배출물(industrial waste)로부터 새로운 제품을 창출할 수 있는 시스템의 개발에 대한 범세계적인 관심이 집중되고 있는데, 그중에서도 CO2를 변환시키는 바이오-프로세스(bio-processes)와 상품 가치가 높은 유기화합물 (organic compounds)을 생성하는 바이오 프로세스를 통합시키는 기술 플랫폼이 특히 주목받고 있다. 이러한 기술의 통합은 한 산업의 전 과정을 탄소 중립적으로(carbon-neutral) 탈바꿈할 수 있다. 본 동향리포트에서 저자는 생물학적 촉매의 역할을 수행하는 혐기성 균종(anaerobic biocatalyst), 가스 발효 및 효소 촉매를 사용한 생물학적인 CO2 완화의 연구 활동에 대한 통찰력을 강조한다. 이러한 기술의 관점 및 과제에 대해 설명하고자 한다.

코로나 19 대유행이 3년째로 접어들었다. 지난 2년 동안 변이를 거듭하는 바이러스에 감염되지 않으려고 노력했던 우리는 여전히 혼란 속에서 공생하고 있다. 대유행은 비접촉과 비대면이라는 새로운 국면을 제시했고, 안전한 거리 두기는 단절로 이어졌다. 인류는 바이러스에 맞서는 존재로서 하나로 묶여있다. 오미크론 변이바이러스는 백신 접종률이 매우 낮은 지역에서 출현했다. 오미크론 변이로 인한 감염 사례는 전 세계에서 매일 백만 건 이상 꾸준히 발생하고 있다. 짧은 시간 동안의 감염자 급증으로 바이러스가 돌연 변이할 기회는 더 많아진다. 오미크론 변이는 예방 접종이나 이전 감염으로 형성된 면역 보호를 회피할 수 있다. 면역 효과도 시간이 지남에 따라 약해진다. 면역 약화와 면역 회피는 백신 접종자의 돌파 감염이나 반복 감염으로 이어질 수 있다. 면역 효과가 얼마나 지속될지, 오미크론 변이 이후에 병독성이 변화된 다른 변이바이러스가 출현할지 수학적 확실성이 아직 부족하다. 위험의 임계 수준을 적절하게 재정의하기 위해서 감염병 대응의 한계에 대한 더 나은 이해가 필요하다. 이 글은 오미크론 변이바이러스의 발생상황과 대응을 고찰한 글이다. 감염의 특징을 바르게 인식을 하면서 코로나 19와 공존하는 생활 방식을 찾기 위해서이다. 오미크론 변이바이러스의 확산은 전 세계 인구의 약 60%가 첫 번째 백신 접종을 받은 후에 발생했다. 이때까지 전 세계의 공식적인 감염자는 3억 명이 넘는다. 이러한 수준의 면역과 감염이 풍토병으로의 변곡점이 될 수 있을까? 아직은 계절성 인플루엔자 독감과 같은 예측 가능한 형태를 보이지 않는다. 현재 코로나 19 발생 기울기는 수직으로 상승하는 직선이거나 일부 지역에서 유턴이 포착될 뿐이다. 코로나 19 대유행을 직시하면서 이 상황을 어떻게 전환시킬지 모색하였다.

CRISPR-Cas9의 등장은 생명과학 연구와 의학뿐만 아니라, 유전공학에 이르기까지 많은 변화들을 가져왔다. 단순한 유전자 편집 도구로서의 기능뿐만 아니라, 다양한 활용으로 많은 연구들이 진행되고 있다. 현재 활발하게 이루어지고 있는 CRISPR-Cas9의 정확도와 활용도를 높이기 위한 노력과 CRISPR-Cas9를 대체 혹은 보완하기 위한 연구들에 대해 알아보고, 앞으로 염기편집 도구가 발전해야 할 방향에 대해서 알아보고자 한다.