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교육/과학

손도 못 댔던 미토콘드리아 유전자, 이젠 편집할 수 있다
인간의 질병과 주요 생물학적 기능 중에는 미토콘드리아 유전체와 연관된 게 적지 않다. 그런데 세포핵의 DNA를 편집하는 기술은 미토콘드리아 유전자에 쓸 수 없다. 유전체에서 특정 유전자 위치를 찾으려면 '안내 RNA(guide RNA)'의 도움이 필요하기 때문이다. 물론 미토콘드리아의 외막도 단백질이 통과한다. 하지만 미토콘드리아 외막에 접근 가능한 RNA 운반 경로가 있는지는 확실하지 않다. 그러던 차에 미국 브로드 연구소와 워싱턴대 의대 과학자들이 미토콘드리아 DNA를 정밀 편집하는 분자 도구를 사상 최초로 개발했다. 브로드 연구소는 미국 하버드대와 MIT(매사추세츠공대)가 공동 설립한 생물 의학 연구기관이다. 연구팀은 세균 독소를 기반으로 개발한 이 편집 도구를 인간 미토콘드리아 유전체에 시험해 상당히 높은 정확도로 염기가 교체되는 걸 확인했다. 장차 이 편집 도구는, 질병을 일으키는 미토콘드리아 DNA 변이 모델을 만들거나 암, 노화 등과 연관된 유전적 변이를 이해하는 데 큰 도움이 될 거로 기대된다. 관련 논문은 8일(현지시간) 저널 '네이처(Nature)'에 실렸다. 지금까지 미토콘드리아 유전자 변이에 관한 연구에선, 환자로부터 분리한 세포 또는 우연히 변이가 생긴 동물 모델 등을 이용했다. 그러나 이런 방법은 조건을 갖춘 실험 모델을 만드는 데 한계가 있었다. 세포핵 유전자 편집에 많이 쓰는 일명 '크리스퍼(CRISPR) 편집 가위'도 RNA 의존성이 높아 미토콘드리아엔 쓰기 어려웠다. 해결의 실마리는 워싱턴 의대 연구팀이 발견했다. 한 병원성 세균(Burkholderia cenocepacia)이 생성하는 독성 단백질이 다른 세균의 2중 가닥 DNA에 변이를 일으킨다는 걸 알아낸 것이다. 이 독소의 작용으로 DNA 염기 시토신(C)이 우라실(U)로 바뀐 세균은 사멸했다. 우라실은 흔한 피리미딘 염기로 RNA에만 존재하고, DNA에선 티민(T)이 우라실 역할을 한다. 특히 2중 가닥 DNA를 표적으로 삼는 부분이 연구팀의 눈길을 끌었다. 기존의 아미노기 이탈 효소(deaminases)는 단일 가닥 DNA에만 작용해 편집 도구로서 한계를 보였다. 아미노기 이탈 효소는 탄소와 결합한 아미노기를 분리하는 가수분해효소를 총칭한다. 워싱턴대 연구팀은 이 단백질의 구조와 특성을 확인한 뒤 DddA라는 이름을 붙였다. 이 단백질은 크리스퍼 편집 기술이나 RNA에 의존하지 않고도 미토콘드리아 DNA를 편집할 수 있을 것으로 보였다. 가장 큰 걸림돌은 단백질의 독성을 제거하는 것이었다. DNA를 편집하면서 세포를 손상하면 안 되기 때문이다. 연구팀은 독성 단백질을 두 개로 쪼개 비활성 상태로 길들였다가, 표적 유전자 위치에 나란히 붙여 재활성화하는 방법을 썼다. 반쪽 두 개를 DNA 결합 단백질에 묶어 하나로 합치면 세포핵과 미토콘드리아 양쪽의 DNA에서 표적 시퀀스(염기서열)를 찾아내 결합했다. 이렇게 재활성화된 복합체는 결합 위치의 염기 시토신을 우라실로 바꿨고, 궁극적으론 아데닌(A)은 티민(T)과, 시토신은 구아닌(G)과 상보적으로 짝을 이루는 편집 패턴을 보였다. 이 재활성 복합체는 DdCBE로 명명됐다. 인간 세포의 미토콘드리아 유전체에서 유전자 5개에 DdCBE를 테스트한 결과, 50%에 가까운 정확도로 DNA를 편집하는 것으로 나타났다. 논문의 공동 저자인 브로드 연구소의 밤시 모타 신진대사 프로그램 디렉터는 "미토콘드리아 유전자를 편집할 수 있게 된 건 비약적인 발전이라 할 만하다"라면서 "미토콘드리아 변이가 질병에 어떻게 작용하는지 알아낼 수 있고, 관련 분자 경로에서 개발된 약의 효과를 검증할 수도 있다"라고 말했다. 연합뉴스
2020.07.09
셀트리온 "개발 중 항체치료제, '변종' 코로나19에도 효과"
셀트리온은 현재 개발 중인 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 항체치료제가 최근 국내에서 유행 중인 '변종' 코로나19에도 효과를 보였다고 8일 밝혔다. 셀트리온에 따르면 이 항체치료제는 이태원 클럽발 집단감염에서 확인된 변종 코로나19 바이러스(G614)를 무력화하는 중화능력(중화능)을 갖췄다. 특히 기존 코로나19 바이러스보다 변종 바이러스에서 10배 넘는 효과를 보였다. 이 결과는 질병관리본부가 지난달 셀트리온 항체치료제를 가지고 시행한 중화능 평가시험에서 밝혀졌다. 질본이 이번 시험에 사용한 바이러스는 지난 5월 이태원 클럽발 집단감염을 일으킨 G형이다. G형은 주로 해외 입국자에서 나타나는 바이러스 유형으로 알려져 있다. 미국과 유럽 확진자의 70%가량이 G형 코로나19에 감염된 것으로 전해진다. 셀트리온은 이번 평가시험 결과 등을 바탕으로 오는 16일 코로나19 항체치료제의 인체 임상시험을 시작할 예정이다. 임상시험을 마친 뒤 내년 상반기에는 500만명분의 치료제를 양산하는 게 목표다. 세계보건기구(WHO)는 유전자 염기서열 차이로 인한 아미노산의 변화를 기준으로 코로나19 바이러스를 S, V, L, G, GH, GR, 기타 등 총 7개 유형으로 분류하고 있다. 국내 코로나19 발생 초기에는 'S형'과 'V형'이 대부분이었으나 최근 수도권 등에서는 전파력이 큰 G형이 유행하고 있다. 연합뉴스
2020.07.08
DGIST 공동연구팀, 고효율 빛 변환 메커니즘 발견
국내 연구진이 더욱 밝고 다양한 빛을 고효율로 생성 가능한 빛 파장 변환 메커니즘을 발견했다. 광통신 분야를 비롯한 양자컴퓨팅, 비선형 광현미경 분석 등 다양한 광학기술을 한 차원 도약시킬 것으로 기대된다.DGIST(총장 국양)는 신물질과학전공 이재동 교수 연구팀과 바이오융합연구부 김현민 박사 연구팀이 이차원 반도체 물질인 이셀레늄화텅스텐(WSe2)이 가지는 특정한 빛 파장 주파수를 조합해 다양한 빛과 밝기를 변환할 수 있는 '이중공명 합 주파수 생성' 방법을 최초로 발견했다고 8일 밝혔다. DGIST 연구팀은 차세대 반도체소재로 각광받는 이차원 물질인 이셀레늄화텅스텐(WSe2)이 가시광선에 반응하면서 빛 흡수율이 높아 여러 개의 공명 주파수를 가지는 특성에 주목했다. 연구팀은 이셀레늄화텅스텐에 입사되는 두 개의 광펄스를 같은 출력으로 조절해 더욱 강력한 두 개의 공명이 동시에 발생하는 것을 확인했다. 이를 통해 색의 변환과 더불어 극대화된 고출력의 광펄스가 방출됨을 확인할 수 있었다. 이번 성과는 단일공명을 활용한 기존 방식에 비해 2개의 공명을 이용해 빛의 파장이 20배 이상 손쉽게 증폭 가능했기 때문에 다양한 광학기술에 활용 가능한 무궁한 잠재성을 가지고 있다.DGIST 신물질과학전공 이재동 교수는 "빛의 출력 증폭과 고효율로 빛의 색 변환이 이차원 물질에서 손쉽게 가능함을 규명했다"고 말했다. 바이오융합연구부 김현민 박사는 "이번 성과는 더욱 다양한 물질로의 응용이 가능해 고차원 광변형 기술과 광통신 플랫폼의 발전 등 새로운 연구를 위한 초석이 될 것"이라고 소감을 밝혔다. 그동안 인류의 문명은 빛을 다루기 위한 노력을 통해 발전해 왔다. 다양한 빛의 생성과 변환기술은 근현대의 산업과학기술부터 광통신, 광의료, 광에너지 등 미래첨단분야에 이르기까지 활용되고 있다. 빛에너지는 진동을 하는 다양한 주파수를 가지고 있으며, 빛의 원리를 이용해 반도체 물질이 가진 주파수를 활용한 광연구가 다각도로 진행 중이다. 반도체는 전기전도율을 조절 가능한 물질로써, 전자가 존재할 수 없는 에너지 금지대를 사이에 두고, 전자가 존재하는 가전자대와 전도대 가 연속적인 에너지밴드로 이뤄져 있다. 에너지밴드 내에 특정 주파수의 빛인 광펄스(light pulse)가 입사되면 에너지의 진동 폭이 급격하게 늘어나는 공명(共鳴)이 일어난다. 이 때 전자들이 에너지 금지대를 통과해 활발하게 이동하면서 새로운 전류나 빛이 생성된다. 이러한 에너지 밴드의 공명을 조절해 빛의 색 변환 효율을 높이기 위한 연구가 진행 중이나, 대체적으로 낮은 효율 때문에 어려움이 많은 실정이다.이번 연구는 DGIST 신물질과학연구소의 김영재 박사가 제1저자로 참여했으며, 나노 과학·기술 분야 국제학술지 '나노 레터스(Nano Letters)' 5월 18일자 온라인판에 게재됐다.박종문기자 kpjm@yeongnam.com?가전자대(價電子帶,valence band)= 반도체나 부도체에서 가전자에 의해 채워진 에너지 밴드로, 절대 영도에서 전자가 포함된 가장 높은 에너지 밴드를 말한다. ?전도대(傳導帶, conduction band)= 전자가 조금 밖에 존재하지 않고, 자유롭게 움직일 수 있는 레벨의 에너지대를 말한다.DGIST 바이오융합연구부 김현민 책임연구원(왼쪽), 신물질과학전공 이재동 교수(오른쪽), 제1저자 김영재 박사 후 연구원(앞)이 포즈를 취하고 있다.이차원 반도체 물질인 이셀레늄화텅스텐의 이중 공명 광학 합 주파수 생성 모식도.이셀레늄화텅스텐(WSe2)의 에너지 밴드 구조에서 이중공명 합 주파수 생성이 일어나는 상세 메커니즘과 이론, 실험 연구 결과.
2020.07.08
DGIST 4개 연구실, 과학기술정보통신부 기초연구실 지원사업 선정
DGIST(총장 국양)는 과학기술정보통신부가 주관하는 '2020년도 기초연구실 지원사업(Basic Research Laboratory, BRL)'에 4개 연구실이 선정됐다고 7일 밝혔다.기초연구실 지원사업은 융복합연구의 활성화를 위한 특정 연구주제를 중심으로 소규모 기초연구 그룹을 지원해 국가 기초연구 역량을 강화하기 위한 사업이다. 이번에 선정된 연구실은 △제어 RNA 중점 식물 발달 역동성 연구실(연구책임자 곽준명 교수), △자기수용감각 및 자기수용감각기 연구실(연구책임자 김규형 교수), △열화/발화 원인 역추적을 위한 결함-모사 배터리 연구실(연구책임자 이용민 교수), △차세대 비침습 조기 산전진단 기초연구실(연구책임자 김민석 교수)이다. 각 연구팀은 향후 3년 동안 13억 3천만원의 연구비를 지원받아 연구 과제를 수행한다. 뉴바이올로지전공 교수 4인(곽준명·우혜련·이종찬·임평옥)으로 구성된 교수팀은 공변세포와 잎의 발달과정을 모델로 이용하여 제어 RNA에 의한 식물 발달의 총체적 이해와 제어를 목표로 한다. 연구책임자 곽준명 교수는 "제어 RNA가 조절하는 식물 발달의 원리와 제어방식을 규명하고자 새로운 융합적 접근 방식으로 이 분야를 선도할 세계적 연구 성과를 도출하는 것이 목표"라고 밝혔다. 뇌·인지과학전공 김규형 교수팀은 자기수용감각기의 분자적 기작 매커니즘을 이해하고 이를 조절해 퇴행성 뇌질환 환자 및 보행이상 환자들의 질병원인 분석 및 치료를 목표로 한다. 같은 전공의 서병창·최한경 교수가 참여한다. 연구책임자 김규형 교수는 "최근 관심이 증폭되고 있는 인간의 여섯 번째 감각인 자기수용감각에 대한 기작을 밝혀 한국 과학계 위상 제고에 큰 역할을 할 것"이라고 밝혔다.에너지공학전공 이용민 교수팀은 실제 배터리에 존재할 수 있는 결함이 들어간 배터리를 새롭게 설계, 제조, 분석해 배터리의 안전성을 크게 향상시킬 원천 기술 개발을 목표로 한다. 같은 전공의 홍승태·이호춘·이홍경 교수가 참여한다. 연구책임자 이용민 교수는 "새로운 개념의 결함-모사 배터리와 이를 인공지능 기술로 해석함으로써 열화/발화 ZERO 배터리 기술 개발에 기여할 것"이라고 밝혔다.뉴바이올로지전공 김민석 교수팀은 세계최초 태아세포기반 비침습 산전검사 상용화를 목표로 한다. 공동 연구를 위해 분당차병원, <주>씨티셀즈가 참여한다. 연구책임자 김민석 교수는 "임신부의 정서적 불안감 증가와 고비용이 발생하는 기존 방식에서, 조기에 한 번의 검사로 끝낼 수 있는 원천기술 개발을 통해 국가 주력산업 자립화와 미래 메가트랜드를 선도할 것"이라고 밝혔다.박종문기자 kpjm@yeongnam.com2020년도 기초연구실지원사업(BRL)에 선정된 DGIST 연구과제책임자. 왼쪽부터 곽준명 교수, 김규형 교수, 이용민 교수, 김민석 교수.
2020.07.07
DGIST 유재석 교수팀, 미세혈관도 정확히 잡아내는 '초해상도 초음파 영상기술' 개발
DGIST(총장 국양) 로봇공학전공 유재석 교수팀이 미국 피츠버그 의과대학과의 공동연구를 통해 초해상도(Super-resolution) 초음파 영상 기술을 개발했다. 개발된 기술은 기존 초음파 영상 기기가 갖던 한계들을 뛰어넘는 기술로 기존 촬영이 불가능했던 병의 진행과정 모니터링이 가능해, 향후 관련 기술을 의료 분야의 여러 방면으로 응용해 병을 진단하는데 있어 많은 활용이 기대된다.기존 초음파 영상 기기의 해상도는 '음향회절한계'를 벗어날 수 없었다. 관련된 기존의 해상도 향상 연구의 대부분 또한 음향회절한계 범위를 벗어나지 않는 수준에서 이뤄져왔다. 또한 기존 방식은 데이터 취합에만 몇 분씩 소요돼, 응급상황의 경우에는 사용하는데 어려움이 많았다.유 교수팀의 연구를 통해 개발된 기술은 음향회절한계를 극복하고자 초음파 조영제의 개별 신호를 구분해 위치를 찾아내는 '국지화(Localization) 기술'을 이용해 기존보다 4~5배 이상 향상된 해상도 구현에 성공했다. 이번 기술을 활용할 경우 최대 32㎛의 미세혈관의 관찰이 가능해, 기존 기술로 탐지가 가능한 미세혈관 크기인 150~200㎛를 5~6배 정도 뛰어넘었다.여기에 환자를 촬영한 데이터를 수집해 처리하는 속도 또한 수 분에서 1초 이내로 줄였다. 유 교수팀은 천문학에서 주로 사용되던 신호처리 기법인 디컨볼루션(Deconvolution)을 적용해 데이터 수집시간을 기존보다 150배 가까이 줄일 수 있었다. 해상도 개선뿐만 아니라 데이터 수집시간도 단축시킨 유 교수팀의 기술은 향후 일분일초가 급한 응급상황을 포함한 다양한 임상에서의 활용이 가능할 것으로 보인다.또한 유 교수팀은 이번에 개발한 기술을 이용해 기존 초음파 영상으로는 관찰이 불가능했던 급성신장손상(Acute Kidney Injury)이 만성신장질환(Chronic Kidney Disease)으로 진행되는 경과를 성공적으로 관찰할 수 있었다. 이는 기존의 기기가 갖던 해상도의 한계로 진단이 불가능했던 질병들을 진단하고 치료하는데 활용될 수 있는 가능성을 보여줘, 향후 활용 가능성이 기대된다.로봇공학전공 유재석 교수는 "이번에 개발한 기술은 기존의 초음파 영상기기로는 진단이 불가능했던 병의 진행을 관찰해 그 실효성이 입증됐다"며 "현재 초해상도 영상을 3차원으로 구현할 수 있는 기술을 연구 중으로, 향후 실제 임상에서 사용가능한 기술로 발전시킬 것"이라고 말했다.한편, 이번 연구결과는 신장학 분야 국제 학술지인 'Kidney International'에 지난 3월 발표됐다.박종문기자 kpjm@yeongnam.com ?회절한계(Diffraction Limit)= 어떤 물체를 시각화하기 위해서는 물체의 크기가 시각화 되는데 필요한 주파수의 절반 이상이 돼야하는 것을 의미.유재석 DGIST 로봇공학전공 교수가 '초해상도 초음파 영상기술'을 개발했다.
2020.07.03
경북대, '2020년도 선도연구센터 사업 기초의과학 분야 선정
경북대(총장 김상동)가 과학기술정보통신부에서 주관하는 '2020년도 선도연구센터 사업 기초의과학 분야(MRC, Medical Research Center)'에 최종 선정됐다.이번 사업 선정으로 이유미 약학대학 교수가 이끄는 '혈관-장기 상호작용제어 연구센터'는 앞으로 7년간 약 94억원 규모의 연구비를 지원받아, 혈관과 장기의 상호작용에 기반한 질병 제어 기전을 규명하고 제어물질을 개발하기 위한 플랫폼을 구축한다.선도연구센터 사업은 대학의 우수 연구진을 발굴·육성하여 세계적 수준의 경쟁력을 갖춘 핵심연구 분야 육성 및 국가 기초연구 역량 향상을 목적으로 한다. 분야는 이학(SRC), 공학(ERC), 기초의과학(MRC) 분야 등으로 나뉜다. 이 중 기초의과학 분야는 의·치·한의·약학 분야의 선도연구그룹 육성을 통해 사람의 생명 현상과 질병 기전 규명 등 국가 바이오·건강 분야 연구 역량 강화를 위한 사업이다.이유미 교수팀은 혈관과 장기의 상호작용에 기반한 질병 연구를 진행하는 플랫폼을 구축, 질병 제어 물질을 발굴하고 작용기전을 규명해 암과 장기 섬유화에 대한 신약 후보물질 개발 연구를 수행할 예정이다. 총괄책임자 이유미 교수는 "다학제적 경쟁력을 갖춘 질병 연구의 새로운 패러다임을 제시하고 특히 암과 장기 섬유화의 치료 신약개발 토대를 마련하겠다"라고 밝혔다.박종문기자 kpjm@yeongnam.com경북대가 과기부에서 주관하는 '2020년도 선도연구센터 사업(MRC) 기초의과학 분야'에 선정됐다. 사진은 사업 총괄책임자인 이유미 교수.
2020.07.01
DGIST 후각융합연구센터, 이공계분야 ‘대학중점연구소’ 선정
DGIST(총장 국양)는 후각융합연구센터(센터장 문제일)가 교육부와 한국연구재단에서 주관하는 이공계 분야 대학중점연구소 지원 사업에 선정됐다고 30일 밝혔다.대학중점연구소 지원 사업은 우수한 이공계분야 대학부설연구소를 선정해 대학 연구 거점 구축 및 연구 인프라 강화를 통한 우수 연구인력 양성에 기여하도록 지원하는 학술지원사업이다. 이를 통해 DGIST는 최대 9년간 국비 총 69억여원을 지원받게 된다. 또한 대구시에서도 본 연구의 필요성을 공감하여 동 기간 동안 7억여원의 지자체 지원금을 별도로 확약했다. DGIST 후각융합연구센터는 21세기 브레인혁명시기의 도래로 새롭게 각광을 받고 있는 가장 원초적이며 중요한 감각인 후각을 활용한 융합 과학지식 창출 및 원천기술의 개발 및 상용화를 목적으로 2014년에 설립됐다. 이를 통해 국가와 지역산업의 고부가가치 미래 산업으로의 전환에 필요한 기술 및 노하우를 제공하고자 한다.또 관련 연구를 위해 뇌과학 전문가는 물론 인지과학, 정보통신 전문가들이 참여하고 있으며, 다학제 융합연구를 통한 우수논문 140여편과 국내외 특허 140여건 확보, 기술이전과 연구소기업 설립 등을 달성해 DGIST의 학사부와 연구부가 함께 참여하는 대표적인 학·연 협력의 모델로 운영되고 있다.이번 사업 선정을 통해 △후각 관련 기초 연구 심화와 기초 연구 성과 연계 원천기술 개발 △후각 관련 향 산업 및 바이오산업의 실용화 지원 △ 후각융합분야 전문 연구인력 및 향 산업 전문가 양성 등을 추진해 나갈 계획이다. 특히 프랑스 향 산업 전문교육과정을 연계한 향산업 전문가 양성 프로그램을 공동으로 운영하기 위한 전문 인력 양성 플랫폼을 구축한다.연구 책임을 맡은 문제일 교수는 "삶의 질을 중시하는 미래사회의 후각 관련 지식과 기술을 기초연구부터 상용화연구(Bench to Business)까지 견인하며 전문 인력을 양성하고자 한다. 지역의 향 산업 전문가와 기업들과의 긴밀한 협력을 통해 지역기반 세계적 후각융합 중점연구소 위상을 확보해 나가겠다"고 밝혔다.박종문기자 kpjm@yeongnam.com대학중점연구소에 선정된 DGIST 후각융합연구센터 문제일 센터장(가운데)과 연구팀이 기념촬영을 하고 있다.
2020.06.30
DGIST 유종성 교수팀, 수소연료전지 신개념 전극 촉매 대량합성법 개발
DGIST(총장 국양)는 에너지공학전공 유종성 교수 연구팀이 기존의 백금 연료전지 촉매보다 안정성이 더욱 향상된 신개념 전극 촉매 개발에 성공했다고 24일 밝혔다.화석에너지의 과도한 사용으로 지구 온난화 문제가 심화되면서 수소연료전지가 친환경 차세대 발전기술로 주목받고 있다. 수소연료전지는 수소를 공기 중의 산소와 반응시켜 전기를 생산하는데 주로 백금이 전극 촉매로 사용된다. 하지만 연료전지가격의 40% 이상을 차지하는 백금의 비싼 가격과 낮은 안정성으로 대량생산이 쉽지 않은 실정이다. 이 때문에 백금 함량을 낮추면서 성능 좋은 촉매의 합금 소재를 찾기 위해 각국에서 다양한 연구를 진행 중이다. 그 중 전이금속인 니켈, 코발트는 백금과 합금화한 연료전지 촉매로 사용 시 활성이 높아 현재까지도 합금 소재로 많이 쓰인다. 하지만 전이금속의 특성 상 높은 전압과 산성 상태에 취약해서 쉽게 산화되는 탈 합금 현상이 발생해 안정성이 떨어지는 단점이 있다.DGIST 유종성 교수 연구팀은 지각 내 존재량이 풍부한 알칼리 토금속인 마그네슘의 낮은 녹는점과 전자구조적 특성에 주목했고, 백금과 결합하면 높은 안정성을 가진 합금 촉매가 제작 가능할 것이라 판단했다. 이에 연구팀은 마그네슘의 쉽게 산화되는 특성 때문에 백금과의 합성이 어려운 점을 해결하고자 마그네슘 금속을 전구체로 사용하는 합성법을 고안했다. 이를 위해 백금염이 담지된 탄소 담지체와 마그네슘 금속 파우더를 섞은 후, 수소/아르곤 혼합가스에서 650℃의 고온 열처리를 진행했다. 이 때 마그네슘 금속이 녹아 백금염과 혼합되면서 백금-마그네슘 합금 촉매가 완성되었다.연구팀은 완성된 백금-마그네슘 합금 촉매를 연료전지 반응의 전기화학적 분석을 진행해 보았는데, 합금 촉매의 발전 성능을 나타내는 단위질량당 활성도가 0.43 A/mg으로, 기존의 백금 촉매 활성도인 0.16 A/mg보다 약 2.7배 향상된 것을 확인했다. 또한 미국 에너지부(Department of Energy) 기준의 연료전지 안정성 평가에서도 기존 백금 촉매보다 1.5배 더 안정적임을 확인했다. DGIST 유종성 교수는 "이번 연구는 값 비싼 백금 함량을 줄이면서 활성과 안정성을 개선한 값진 성과다. 촉매의 합성법 또한 간단해 수소 연료전지 대량생산에 기여할 수 있을 것이며, 후속 연구를 통해 안정적인 친환경 에너지 생산 환경을 조성하는데 앞장서겠다"고 포부를 밝혔다.이번 연구는 DGIST 에너지공학전공 임마뉴엘 밧차 테테 석사졸업생과 이하영 석박사통합과정생 등이 참여했고, 전기화학촉매 분야 국제학술지 'ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters)' 4월 15일자 온라인판에 게재됐다.박종문기자 kpjm@yeongnam.com?전이금속(轉移金屬, Transition metal)= 주기율표의 3족에서 12족 원소를 포함하는 금속. 모든 금속 원소가 가지고 있는 일반적인 성질을 가지며 전성과 가공성이 좋아 원하는 여러 가지 형태로 제작 가능하다. 서로 잘 섞이는 성질 때문에 다양한 합금을 만든다. ?전구체(Precursor)= 어떤 화학반응에서 최종적으로 얻을 수 있는 특정물질이 되기 전 단계의 물질.?담지체= 촉매의 반응성을 향상시키기 위해 촉매를 담아 고정해 주는 역할을 하는 물질.DGIST 유종성 교수팀이 수소연료전지의 성능 높인 신개념 전극 촉매 대량합성법을 개발했다. DGIST 에너지공학전공 유종성 교수(오른쪽)와 이하영 석박사통합과정생이 포즈를 취하고 있다.백금-마그네슘 합금 촉매의 화학적 조성(組成) 분석 사진.백금-마그네슘 촉매와 상용 백금 촉매의 연료전지 안정성 평가 분석 그래프.
2020.06.24
국내 항암신약 개발 박차…미국암학회서 잇달아 전임상결과 발표
국내 제약사들이 국제 학회에서 암 관련 치료약물의 전임상 결과를 잇달아 발표하며 항암신약 개발에 박차를 가하고 있다. 23일 제약·바이오업계에 따르면 국내 치료제 여러 종의 전임상·임상 시험 결과가 온라인으로 열리는 '미국암학회'(American Association for Cancer Research) 연례 학술대회에 제시됐다. 미국 암학회 연례 학술대회는 매년 약 80여개국에서 2만5천명 이상의 연구자, 임상의, 보건산업 종사자 등 전문가들이 암 연구 최신 정보를 공유하는 세계 최대 암 연구 학술행사다. 올해는 이달 22∼24일(현지시간) 개최됐다. 국내 제약사 중에서는 한미약품, 큐리언트, 이수앱지스, 종근당 등이 참여했다. 한미약품은 장기 지속형 호중구감소증 치료 신약 '롤론티스' 효과를 발표했다. 전임상 결과 화학 항암요법을 받고 하루가 지나지 않아도 롤론티스를 투여해 효과를 볼 수 있는 것으로 나타났다고 한미약품은 설명했다. 호중구감소증은 백혈구 내 호중구의 수가 비정상적으로 감소하는 질환으로, 항암치료의 대표적인 부작용으로 꼽힌다. 기존 치료제는 항암제 치료 후 하루가 지나야 투여할 수 있어 입원 기간이 길어지거나 병원을 추가로 방문해야 하는 불편이 있었다. 큐리언트는 면역항암제 'Q702'와 항암 후보물질 'Q901'의 연구 성과를 발표했다. 큐리언트에 따르면 Q702는 종양 미세환경에서 면역 활성화에 관여하는 삼중저해 면역항암제로, 전임상에서 암세포 사멸에 관여하는 CD8 T세포를 대폭 늘리는 것으로 나타났다. 큐리언트는 Q901은 CDK7 특이적 저해제로, 고등급 장액성 난소암 및 거세 저항성 전립선암 모델에서 뛰어난 효능을 보였다고 소개했다. CDK7(cell division protein kinase 7)은 세포 주기 조절에 관여하는 인산화효소다. 이수앱지스는 표적 항암 신약 물질인 'ISU104' 바이오마커(생체표지자)의 전임상 연구 결과를 발표했다. 이수앱지스에 따르면 NRG1·mRNA·pErbB3 단백질 발현 정도가 높은 환자들일수록 ISU104를 적용할 경우 암 성장 억제도가 높다는 사실이 나타났다. 특정 유전자에 변이가 있는 암의 성장도 ISU104가 저해할 수 있었다. 종근당은 항암 이중항체 바이오신약 'CKD-702'의 비소세포폐암 동물모델 실험 결과를 발표했다. 종근당은 CKD-702가 암세포주에서 암의 성장에 필수적인 간세포 성장인자 수용체와 상피세포 성장인자 수용체를 동시에 억제하는 항암효과를 나타냈다고 설명했다. 특히 기존에 사용되던 c-Met, EGFR 표적항암제에 내성이 생긴 동물모델에서도 항암효과가 우수한 것으로 밝혀졌다. 연합뉴스
2020.06.23
A4용지로 오염물 분리한다…인쇄용지로 다용도 셀룰로스막 제작
국내 연구진이 일반 A4 용지를 간단하게 화학적으로 처리해 기름이나 중금속 등 다양한 물질을 분리하는 다용도 셀룰로스 막을 만들었다. 연세대 화학과 김병수 교수팀은 주변에서 널리 사용되는 A4 용지가 셀룰로스 함량이 높은 소재라는 데 착안, A4 용지를 산과 염기로 처리하는 방법으로 다양한 물질을 분리하는 다용도 셀룰로스 막을 만들었다고 23일 밝혔다. 이 연구 결과는 최근 미국화학회(ACS) 학술지 'ACS 나노'(ACS Nano)에 게재됐다. 셀룰로스는 고등식물의 세포벽을 이루는 주성분이며, 자연계에 가장 많이 존재하는 다당류 유기화합물로 섬유소(纖維素)라고도 한다. 종이는 주로 셀룰로스와 탄산칼슘(CaCO₃)에 다양한 첨가물질을 더해서 만든다. 셀룰로스는 미세한 구멍이 많은 다공성 망을 형태로 종이의 기본구조를 이루고, 15% 정도를 차지하는 탄산칼슘은 흰 광택이 나게 하고 물리적 강도를 높여준다. 연구팀은 일상생활에서 사용되는 A4 종이가 가장 흔한 셀룰로스 기반의 복합재료라는 점에 착안해 이를 이용한 다목적 셀룰로스 막을 만드는 연구에 착수했다. 먼저 A4 용지를 산으로 처리, 탄산칼슘을 녹여내 친수성(hydrophilic ; 물 분자와 쉽게 결합하는 성질)을 띤 셀룰로스 막만 남도록 했다. 탄산칼륨은 조개껍질의 주성분으로 산성 물질을 만나면 분해된다. 이어 셀룰로스 막을 염기로 처리해 셀룰로스 표면에 다양한 기능성을 부여할 수 있는 작용기(alkoxide, -O-) 상태로 만들고 이곳에 소수성(hydrophobic ; 물 분자와 쉽게 결합하지 않는 성질)을 띤 물질을 붙였다. 산·염기로 처리해 친수성을 띤 셀룰로스 막은 물-기름(헥산)을 섞은 혼합용액 분리 실험에서 물만 통과시키는 것으로 나타났다. 이어 셀룰로스 표면에 소수성 물질을 붙인 막은 물-기름 혼합용액 중 기름만 통과시키는 것으로 확인됐다. 또 소수성을 띤 셀룰로스 막으로 학알을 접어 물-기름 혼합용액에 넣은 결과, 학알의 내부로 기름만 선택적으로 흡수되는 것으로 나타났다. 김병수 교수는 "일반 종이로 만든 셀룰로스 막의 표면처리를 어떻게 하느냐에 따라 다양한 목적의 분리막이 될 수 있다"며 "소수성 물질 대신 항균성 재료나 분자를 붙이면 항박테리아성 분리막이 되고, 중금속 입자를 흡착하는 물질로 표면처리를 하면 중금속 분리막으로 활용할 수 있다"고 말했다. 김 교수는 "이 연구는 일반 A4 용지처럼 일상생활에서 가까이 접할 수 있는 재료들도 어떻게 접근하고 생각하느냐에 따라 얼마든지 다양하게 활용할 수 있다는 점을 보여줬다는 점에서 의미가 있다"고 덧붙였다. 연합뉴스
2020.06.23
[포토뉴스] 해를 베어 문 달..21일 부분일식
달이 해의 일부를 가리는 우주쇼인 부분일식이 21일 일어났다. 한국천문연구원에 따르면 이날 오후 3시56분(대구 기준)부터 일식이 시작돼 오후 5시5분 달이 해의 최대 면적을 삼켰다. 이때 일식 면적은 태양 면적의 45%였다. 다음 부분일식은 10년 뒤인 2030년 6월1일이다. 사진은 달이 해를 가리는 순간을 30분 간격으로 촬영한 것. 이현덕기자 lhd@yeongnam.com
2020.06.22
"일식관측, 필터없는 망원경은 금물…태양필터·셀로판지 필수"
오는 21일 오후 달이 태양의 일부를 가리는 부분일식이 일어난다. 한반도에서 관측 가능한 일식으로는 태양 표면적의 약 80%가 가렸던 2012년 5월 21일 부분일식 이후 8년여만에 가려지는 면적이 가장 넓은 일식이다. 국립과천과학관은 이날 오후 3시 50분부터 2시간 20분 동안 과학관 유튜브와 페이스북에서 실시간으로 부분일식을 생중계한다고 19일 밝혔다. 부분일식은 서울 기준으로 오후 3시 53분에 시작돼 오후 5시 2분께 면적 45%를 가린 뒤 오후 6시 4분에 종료될 예정이다. 서아프리카와 아시아 전역에서도 이번 일식을 관측할 수 있다. 서아프리카 중부와 인도 북부, 중국과 대만에서는 태양의 테두리만 볼 수 있는 금환일식으로 관측된다. 금환일식은 태양-지구 거리가 가깝고 지구-달 거리가 멀 때 달이 태양을 모두 가리지 못해 일어난다. 거꾸로 태양-지구 거리가 멀고 지구-달 거리가 가까우면 달이 태양을 모두 가려 개기일식이 된다. 과천과학관이 전 과정을 생중계하지만 일식은 누구나 쉽게 볼 수 있어 살아 있는 과학 공부를 하면서 좋은 추억을 쌓을 기회도 된다. 이번 부분일식은 오후 늦게 진행돼 태양이 지평선에 비교적 가까이 있기 때문에 서쪽에 높은 건물이나 산이 없는 곳에서 봐야 전 과정을 볼 수 있다. 일식을 볼 때 가장 중요한 것은 눈을 보호하는 것이다. 필터를 덧대지 않은 쌍안경이나 망원경을 사용하는 것은 절대 금물이다. 시력이 손상되고 심하면 실명할 우려도 있다. 일식을 볼 때는 태양필터나 여러 겹의 짙은 색 셀로판지 등 도구를 반드시 활용해야 한다. 조재일 과천과학관 전문관은 "절대 맨눈으로 일식을 봐선 안된다"며 "태양필터를 덧댄 망원경이나 여러겹 겹친 셀로판지 등 도구가 필요하다"고 말했다. 직접 보면서 과천과학관의 중계를 보면 살아있는 과학 공부가 된다. 일식이 진행되는 130여분 동안 천문학 박사인 조재일 전문관과 박대영 전문관은 일식 원리와 종류, 과거와 미래의 일식, 일식 관측 경험담을 해설할 예정이다. 한편 과천과학관에 따르면 한반도에서 관측 가능한 다음 일식은 2030년 6월 1일에 일어난다. 이때도 태양 면적의 71.7%가 가려지는 부분일식이다. 연합뉴스
2020.06.19
포스텍 한세광 교수 연구팀, 다양한 방광 질환 효과적인 치료 길 열어
다양한 방광 질환을 효과적으로 치료할 수 있는 길이 열렸다. 포스텍은 18일 한세광 신소재공학과 교수, 최현식 박사 연구팀이 인체 내 방광벽 점막층에 깊이 침투해 장기간 머물 수 있는 고분자 나노모터를 개발했다고 밝혔다. 방광암, 요실금, 간질성 방광염 등 기존 방광 질환 치료에는 정맥에 주사하는 방법이 주로 이용됐다. 그러나 기존 약물 전달체는 방광에서 약물 분자가 수동적으로 확산되며, 소변으로 체외로 배출돼 약물 전달 효율이 낮았다. 이에 연구팀은 방광에서 오래 머물고 생체효소에 의해 움직일 수 있는 고분자 나노모터를 개발했다. 동물실험을 통한 검증 결과, 요소분해효소가 장착된 도파민고분자 나노모터를 방광에 주사하면 요소가 활성 효소에 의해 이산화탄소와 암모니아로 분해되는데 이때 발생되는 이산화탄소에 의해 나노모터의 추진력이 생긴다. 삽인된 나노모터는 배뇨 후에도 방광 벽의 점막층으로 침투가 촉진돼 장기간 동안 방광에 체류할 수 있다. 나모모터의 이런 특성은 방광 내 약물 전달체로서 다양한 방광질환 치료에 효과적으로 활용됨은 물론이고 다양한 질환 치료에도 적용할 수 있다는 게 연구진의 설명이다. 한세광 교수는 “이번에 개발된 생체친화성 나노모터 기반 약물전달시스템을 이용해 다양한 난치성 질환 치료에 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.이 연구결과는 과학 학술 전문지 ‘ACS 나노(ACS Nano)’최신호에 실렸다. 김기태기자 ktk@yeongnam.com연구 관련 이미지.한세광 교수
2020.06.18
이번에 놓치면 10년 뒤에나...예천천문우주센터 21일 부분일식 공개 관측회
경북 예천천문우주센터는 오는 21일 부분일식 공개 관측회를 한다.일식은 지구에서 볼 때 달이 해의 일부 혹은 전부를 가리는 현상이다.해를 가리는 정도에 따라 부분일식, 금환일식, 개기일식으로 구분한다.부분일식은 해의 일부가 가려지는 경우, 개기일식은 해의 전부가 가려지는 경우이다. 금환일식은 달의 공전 궤도상 지구와의 거리에 의해 해의 전부가 가려지지 않고 테두리가 남아 금반지처럼 보이는 경우를 말한다.이번 부분일식은 해가 절반정도 가려진다.2020년대(2020년 ~ 2029년)는 총 22회의 일식이 발생할 것으로 예측되지만 국내에서는 유일하게 오는 21일 부분일식만 관측할 수 있다.이날 오후 3시53분쯤 부분일식을 시작해 오후 5시2분쯤 해가 달에 최대로 가려지고 오후 6시4분쯤 끝난다.다음 부분일식은 10년 뒤인 오는 2030년 6월1일이다.오는 9월 강원도 고성 일대에서는 태양이 완전히 가려지는 개기일식을 관측할 수 있을 것으로 예측된다.예천천문우주센터는 현재 코로나19로 인한 임시휴관 상태지만 이날 하루 임시개관 한다.당일 예천천문우주센터를 방문하는 관람객들에게 천문대 관측실을 개방해 태양망원경으로 태양과 일식 과정을 관측할 수 있도록 할 예정이다.예약 없이 당일 현장에 오면 관측할 수 있고 참가비는 없다. 날씨가 흐려 관측이 불가능 할 경우 부분일식 관측회는 취소된다.특히 방문할 경우 보호 장비 없이 맨눈이나 망원경으로 태양을 보지 말고 마스크 착용 및 생활 속 거리 두기 수칙 등을 지켜줄 것을 당부했다.자세한 내용은 예천천문우주센터 홈페이지(www.portsky.net)와 전화(054-654-1710)로 확인하면 된다.조재성 예천천문우주센터 센터장은 "한동안 우리나라에서 일식을 관측하기 힘든 만큼 천문대나 과학관에서 일식을 관측하는 기회를 놓치지 않으시길 바란다"고 말했다.장석원기자 history@yeongnam.com2020년 6월 21일 부분일식 최대 예상도.
2020.06.16
극지연구소, '지구 최강 생명체' 신종 물곰 발견...인공번식 성공
극지연구소는 남극 빙하에서 새로운 물곰(water bear)을 발견해 실험실에서 키워 번식시키는데 성공했다고 16일 밝혔다. 극지연구소가 '닥틸로비오투스 오비뮤탄스'(Dactylobiotus Ovimutans)라고 이름붙인 이 물곰은 현미경으로 관찰해야 볼 수 있는 아주 작은 생물체다. 완보(緩步)동물문에 속하며 남극의 혹독한 추위나 300도에 달하는 열, 우주 방사능, 산소나 물이 전혀 없는 공간 등에서도 생존할 수 있어 '지구 최강 생명체'로도 불린다. 극지연구소는 2016년 12월 남극 킹조지섬 세종과학기지 인근 빙하 호수에서 이 물곰을 찾아내 남극의 미세조류 등을 먹이로 삼는다는 사실을 발견했다. 온도, 먹이 등이 같은 상황에서 같은 종인 완보동물이 다른 형태의 알을 낳는 모습도 확인됐다. 완보동물은 실험실에서 인위적으로 키우기 까다로운 종으로 꼽히지만 극지연구소는 3년여에 걸친 노력끝에 인위적으로 배양해 번식까지 시키는데 성공했다. 연구소 측은 이번 결과를 국제 학술지인 네이처의 자매지 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports)에 게재했다. 김지훈 극지연구소 연구원은 "알의 다양한 형태가 극지 물곰의 생존 비결과 관련이 있는지 밝혀내 냉동 생물연구에 활용하겠다"고 밝혔다. 연합뉴스
2020.06.16

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