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피망머니상 [알아두면 쓸모 있는 한의과학]실리콘 반도체 칩 대신 뇌세포 오가노이드로…‘바이오 컴퓨터’는 곧 현실이 된다

이길중
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25-12-17
2 회

피망머니상 오가노이드는 인간 장기 구조와 기능성을 모방하기 위해 설계된 줄기세포 유래 미세조직이다. 현재는 단순했던 오가노이드 구조를 복잡하게 진화시키는 방향으로 관련 기술이 개량되고 있다.
오가노이드의 복잡성 구축 연구는 단순히 세포를 3차원으로 배양하는 초기 단계를 넘어 실제 인체 장기와 구조적·기능적으로 유사한 인체모사 시스템을 개발하는 방향으로 빠르게 발전하고 있다. 연구의 핵심은 오가노이드의 생존 능력과 기능성을 극대화하기 위한 세포 복잡성 통합과 미세 환경 재현 기술의 고도화에 집중되고 있다.
첫 번째 초점은 기능성 향상을 위한 핵심 구조 통합이다. 오가노이드 크기가 커지면 산소와 영양분 공급이 제한돼 괴사가 발생하는데 이런 미성숙한 기능을 해결하기 위해 생체 필수 구성 요소인 혈관 및 신경계 통합이 가장 활발하게 연구되고 있다.
혈관화는 오가노이드 내에 기능적인 혈관 네트워크를 구축하는 것으로 내피세포를 공동 배양해 혈관망을 자발적으로 형성하게 하거나 혈관 오가노이드와 장기 오가노이드를 따로 만든 후 융합하는 방식으로 이루어진다.
이러한 혈관화는 산소와 영양분 공급을 원활하게 해 오가노이드의 장기 생존 능력을 높이고, 실제 장기에서 일어나는 대사 및 약물 반응을 더욱 정확하게 모사할 수 있도록 한다.
신경계 통합은 오가노이드에 신경세포를 통합해 실제 장기와 신경계 간의 상호작용을 재현한다. 감각 뉴런을 피부 오가노이드에 통합해 온도나 통증에 대한 반응을 연구하거나 서로 다른 뇌 영역 오가노이드를 결합해 복잡한 신경 회로망과 뇌 질환 모델을 구축하는 것이 대표적인 예이다.
두 번째는 생체 공학적 제어 기술의 융합 방식으로 오가노이드 구조와 미세 환경을 정밀하게 제어하기 위해 공학 기술이 적극적으로 도입되고 있다는 점이다. ‘오르간 온 어 칩(organ-on-a-chip)’ 기술은 여러 오가노이드를 미세 유체 시스템 위에 연결해 다장기 연계 오가노이드 시스템을 구축한다. 이는 약물이 인체 내에서 순환하며 여러 장기에 미치는 독성과 대사, 흡수 과정을 모사할 수 있게 해 신약 개발 과정의 효율성과 정확성을 획기적으로 높이고 있다.
세 번째는 기능성 평가 및 표준화로 인한 면역 세포 통합이다. 면역 세포를 오가노이드에 공동 배양함으로써 염증이나 암 같은 질병에서 중요한 역할을 하는 면역 반응과 미세 환경 상호작용을 모사하는 데 사용되고 있다. 오가노이드 구조와 기능을 정밀하게 분석하기 위해 단일세포 RNA 시퀀싱 등 첨단 분석 기법이 활용되며 인공지능(AI)과 자동화 기술도 적용되고 있다.
이처럼 오가노이드는 단순한 실험 모델을 넘어 질병 메커니즘 규명, 신약 스크리닝, 환자 맞춤형 치료법 개발 및 재생 의학 분야로 확장하고 있다.
AI가 오가노이드의 3차원 구조를 이미징해 연구를 돕기도 하지만, 오가노이드 자체가 AI 연산의 하드웨어가 되는 ‘오가노이드 지능’도 주목받고 있다. 오가노이드를 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)처럼 활용하려는 시도다.
‘바이오 컴퓨팅’이라고도 불리는 이 기술은 실리콘 기반의 반도체 칩 대신 인간의 뇌세포로 이루어진 오가노이드를 사용해 정보를 처리한다. 뇌 오가노이드를 통한 데이터 처리 능력을 가진 컴퓨터를 사용하는 세상을 상상해본다. 상상이 현실이 되는 시점은 머지않았다.
중국 경제가 11월 들어 더욱 뚜렷한 둔화세를 보인 것으로 나타났다. 수출 호조에도 불구하고 생산과 소비 증가율은 연중 최저 수준이었으며 투자는 급격하게 감소했다. 중국 당국에 내수 위주로 경제구조를 개혁해야 한다는 목소리가 더 강하게 쏟아지고 있다.
중국 국가통계국이 15일 발표한 자료에 따르면 지난달 산업생산은 전년 동월 대비 4.8% 증가해 지난해 8월 이후 증가율이 가장 낮았다. 11월 증가율은 전달(4.9%)보다 낮아졌으며 로이터통신 전망치 5.0%에 미치지 못했다.
소비 지표인 소매판매는 1.3% 증가했다. 이는 로이터통신 전망치(2.8%)를 밑돌았으며 전달 증가율 2.9%의 절반에 미치지 못하는 수치다. 코로나19 봉쇄 기간이던 2022년 12월 이후 가장 낮다.
올해 들어 계속 부진했던 투자도 낙폭을 확대했다. 올해 1~11월 고정자산 투자는 전년 동기 대비 2.6% 감소했다. 지난 1~10월엔 1.7% 감소했는데 지난달 들어 전문가 예상치(-2.3%)보다도 낙폭이 더 커졌다.
중국 최대 부동산 회사 가운데 하나인 완커의 채무불이행 위기가 높아진 가운데 1~11월 부동산 개발 투자액은 지난해 대비 15.9% 감소했다. 이 가운데 주택 투자는 6조432억위안(약 1265조원)으로 작년 대비 15.0% 줄었다.
지난달 도시 평균 실업률은 5.1%로 10월과 동일했다.
생산, 소비, 투자 등 경제활동 전반이 둔화하는 흐름은 지난달 기준 연간 무역흑자액이 1조 달러를 돌파하는 등 수출 호조세를 보인 것과 상반된다.
쉬톈천 이코노미스트 인텔리전스 유닛 수석 이코노미스트는 로이터통신에 “강력한 수출 실적 덕분에 올해 내수 수요를 대폭 증대시킬 필요성이 제한적이었고 정부 보조금도 소진되기 시작했다”고 진단했다.
중국 정책 입안자들은 경제의 구조를 개선해야 한다는 압력에 더욱 직면할 것으로 보인다. 투자와 소비가 위축돼 수출 위주의 성장이 두드러진 가운데 내년도 막대한 중국의 무역흑자 규모로 인해 내년에도 서방 주요국과 무역긴장이 있을 수 있다는 진단이 나오고 있기 때문이다.
크리스탈리나 게오르기에바 국제통화기금 총재는 지난 10일 중국의 제조업 지배력이 세계 무역 긴장을 악화시킬 위험이 있다고 경고하며 내수 중심의 경제구조로 전환하기 위해 더 적극적 조치를 취해야 한다고 경고했다. 지난 10~11일 진행된 중앙경제공작회의에서 중국 지도부는 내년도 경제정책 최우선 과제로 내수 주도 경제 정책을 펼치겠다고 강조했다. 투자 감소에도 주목하겠다고 밝혔다.
시장은 더욱 강력하고 구체적인 조치를 주문하고 있다. 레이먼드 영 호주뉴질랜드은행 중국 담당 수석 이코노미스트는 “중국 당국은 내년에 무언가를 해야 하며, 어떤 정책 조치도 단편적이고 단명한 조치가 아니라 획기적이고 전체적이어야 한다”고 전했다.
서울 송파구가 겨울방학을 맞아 초등학교 1·2학년을 대상으로 ‘원어민 영어캠프’를 운영한다고 15일 밝혔다. 운영기간은 12월 29일부터 내년 2월 26일까지다.
교육은 송파런 교육센터 3곳(헤드·풍납·위례)에서 주 2회씩 운영한다. 헤드·풍납센터는 월·수 수업을, 위례센터는 화·목 수업을 진행한다.
이번 겨울에는 아이들이 수업에서 배운 내용을 체화할 수 있도록 1교시는 이론 중심의 수업을 진행하며, 2교시는 다양한 활동을 중심으로 운영한다. 하루 80분 수업으로, 게임·그리기·만들기 등 다양한 체험활동을 통해 자연스럽게 영어를 익히고 표현할 수 있는 환경을 제공할 예정이다.
수업은 학년 구분 없이 영어학습 경험이 1년 미만인 학생은 초급반, 1년 이상 학생은 중급반으로 나눠 진행한다.
초급반은 영어에 대한 거부감을 없애고, 말문이 트이도록 유도하는 데 중점을 둬 운영한다. 스포츠 규칙, 파티 초대하기 등 실생활과 친숙한 주제를 영어로 표현하는 법을 학습한다.
중급반은 멸종 위기 동물 보호, 광고 전단지 분석을 통한 정보 파악 등 심도있는 주제를 갖고 운영한다. 영어표현을 확장하고, 자유롭게 읽고 쓰고 말하는 능력을 향상시킨다는 계획이다.
캠프의 모든 수업은 영어권 국가의 학사 학위 이상 소지자로, 영어 교육 경험이 풍부한 원어민 강사가 진행한다. 한국인 보조 강사도 함께 배치해 원활한 수업을 지원한다.
대상은 송파구에 거주하는 초등학교 1~2학년으로 총 120명을 모집한다. 전체 인원의 30%(36명)는 기초생활수급자, 다문화가정 등 취약계층 어린이를 우선 선발한다.
신청은 오는 16일 오전 10시 송파런 홈페이지에서 받는다. 120명 선착순 모집이다. 수강료는 교재비·재료비 포함 6만원이다. 취약계층에게는 감면 혜택도 제공한다.
서강석 송파구청장은 “이번 ‘원어민 영어캠프’가 영어 실력 향상은 물론 창의성과 글로벌 역량을 키우는 기회가 되길 바란다”며 “앞으로도 빈틈없는 영어 교육 환경을 조성하여 사교육 의존도를 낮추고, 모두에게 평등한 교육 기회 제공을 위해 힘쓰겠다”고 전했다.