톱10 하이라이트

2019年8月20日 ~ 2019年9月19日

  • 암세포 전이를 돕는 암 전이 니치 주변 건강한 세포 특성 분석

    Nature 572 (2019년8월29일)

    암세포가 원발 부위에서 체내 다른 부위로 전이될 때, 건강한 세포가 자신들의 주변을 둘러싸서 종양 형성을 촉진하는 전이 니치(metastatic niche)라고 불리는 환경을 조성하도록 만든다. 지금까지, 암이 확산되는 초기 단계에 이러한 니치에서 일어나는 세포 프로세스를 확인하는 것은 매우 어려운 것으로 확인되어왔었다. 이번 주 네이처에서 Ilaria Malanchi와 공동연구원들은 니치 구성을 분석할 수 있는 기술을 개발한 연구 결과를 발표하였다. 연구원들은 주변 세포에 의해서 흡수될 수 있는 세포 투과성 형광 단백질을 개발하였다. 저자들은 암세포가 이러한 단백질을 발현하도록 만듦으로써, 초기 전이 단계에서 전이 니치에 있는 건강한 세포의 특성을 연구할 수 있었었다. 일정 기간 동안 전이 니치를 관찰한 결과, 암세포를 둘러싸고 있는 세포의 조성 변화를 확인할 수 있었다. 표지 사진은 니치 주변에 있는 건강한 세포(빨간색)로 형광단백질을 전달하고 있는 전이성 유방암 세포(노란색)의 모습을 보여주고 있으며, 이를 통해서 인접하지 않은 조직의 세포(흰색)와 구분할 수 있게 해주고 있다. 표지 이미지: Luigi Ombrato/Ilaria Malanchi 제공

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    doi: 10.1038/s41586-019-1487-6 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/d41586-019-02399-6 | 전문  | PDF

  • 탄소 나노튜브를 이용한 새로운 마이크로 프로세서 제작

    Nature 572 (2019년8월29일)

    지난 수십 년 동안, 실리콘 트랜지스터의 발달을 통해서 일렉트로닉스 분야도 상당한 발전을 이뤘다. 이러한 트랜지스터의 스케일을 높이는 것은 훨씬 더 어려운 일이 되었지만, 연구원들은 실리콘을 뛰어넘는 기술 개발이 가능한 물질을 계속해서 찾고 있다. 탄소 나노튜브는 이와 같은 물질 후보 중에 하나이며, 훨씬 더 높은 에너지-효율을 제공할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 하지만, 이들이 가진 특성 변동성은 이를 이용하여 구성할 수 있는 시스템의 크기와 복잡성을 상당히 제한하고 있다. Max Shulaker와 공동연구원들은 이러한 변동성 극복을 통해서 14,000개 탄소 나노튜브로 구성된 16비트 마이크로프로세서 트랜지스터를 제작하는데 성공하였다. 저자들이 제작한 마이크로트랜지스터는 산업 표준 디자인 플로우와 프로세스에 따라 디자인 및 제작되었다.

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    doi: 10.1038/s41586-019-1493-8 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/d41586-019-02519-2 | 전문  | PDF

  • 지구에서 최초의 생명체 탄생 시점에 대한 증거

    Nature 572 (2019년8월22일)

    칼 세이건이 ‘작은 파란 점’으로 묘사한 행성인 지구에서 언제 생명이 시작되었을까? 생명의 신호에 대해 최근 지속되는 주장은 최소한 37억년, 어떤 경우는 40억년 이전에 지구에서 생명이 나타났다는 것이며, 이는 우리 지구가 생존 가능한 곳으로 바뀐 직후일 것으로 제안되고 있다. 하지만, 이러한 주장을 어느 정도 신뢰할 수 있을까? Emmanuelle Javaux는 초기 생명체에 대한 증거를 분석하였으며, 비록 생명체가 초기 지구에서 유래하였지만, 이러한 주장을 뒷받침하기는 극히 어렵다는 것을 보여주었다. 저자에 따르면 약 35억년에서 34억년 정도 되었다는 것이 초기 생명체에 대한 최선의 주장으로 판단되며, 이는 여러 가지 증거들로 뒷받침된다고 판단된다.

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    doi: 10.1038/s41586-019-1436-4 | 전문  | PDF

  • SLC25A44를 통한 에너지 항상성 유지를 조절하는 갈색 지방 BCAA 이화작용

    Nature 572 (2019년8월29일)

    갈색지방조직(Brown adipose tissue, BAT)은 적절한 열 생성을 위해서 에너지를 소비함으로써, 전체적인 에너지 소비량에 기여하고 있다. 글루코스와 지방산은 갈색지방조직의 주요한 에너지원인 것으로 생각되고 있다. 이번 주 네이처에서 Kajimura Shingo, Takeshi Yoneshiro, 그리고 공동연구원들은 갈색지방조직의 추위 적응(cold acclimation)이 혈당 및 지방 소비뿐만 아니라, 가지 달린 아미노산(branched chain amino acid, BACC)의 흡수를 위한 대사 소비 세포 역할을 한다는 사실을 밝혔다. 이러한 프로세스는 갈색지방에서 BCAA 전달 및 이화작용에 관여하는 것으로 알려져 있던 정확히 분석되지 않았던 미토콘드리아 트랜스포터인 SLC25A44가 관여한다는 사실을 확인할 수 있었다. 갈색지방조직에서 BCAA 기능이 손상될 경우, BCAA 제거 및 열 생성에 문제가 발생하게 되며, 이를 통해서 식이 유발 비만과 글루코스 과민증(glucose intolerance)이 나타난다는 것이 생쥐 모델을 통해서 확인되었다.

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    doi: 10.1038/s41586-019-1503-x | 전문  | PDF

  • 무한 반복층을 가진 니켈 초전도체 개발

    Nature 572 (2019년8월29일)

    전기 저항성이 없는 물질은 다양한 분야에 응용이 가능하지만, 고온에서 초전도 현상을 보이는 초전도체를 현실적으로 개발하게 될 경우, 기존 초전도체에 비해 훨씬 더 다양한 응용 가능성을 가지게 될 것으로 보인다. 고온 초전도체는 1980년에 구리 산화물에서 처음으로 확인되었지만, 이러한 초전도 현상의 정확한 기원에 대해서는 명확히 밝혀진 바가 없었다. 유사한 결정 및 전기적 구조를 가진 니켈 산화물 기반 성분은 훨씬 더 높은 온도에서 초전도 현상을 가진 물질을 제작하고 그 물리적 특성을 연구하는데 도움을 줄 수 있지만, 지금까지 니켈에서 이러한 초전도 현상을 관찰한 사례는 전혀 없었다. Danfeng Li와 공동연구원들은 무한 반복층 구리 산화물과 유사한 무한 반복층 니켈에서 초전도현상을 구현하는데 성공한 연구 결과를 발표하였다. 저자들은 층의 수를 줄임으로써 구리 산화물 초전도체와 유사하게 모든 종류의 니켈 초전도체를 얻을 수 있다는 것을 실험적으로 제시하였다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-019-1496-5 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/d41586-019-02518-3 | 전문  | PDF

  • 산불 증가에 의해 위협 받고 있는 한대 산림 토양의 탄소 흡수원 기능

    Nature 572 (2019년8월22일)

    표지 사진은 2016년 캐나다 알버타의 야생 생물들을 보여 주고 있다. 자연적으로 발생하는 산불은 유기 토양을 불태움으로써 북부 한대수림에서 엄청난 양의 탄소를 대기 중으로 방출한다. 하지만, 각각의 산불이 발생하는 동안, 발화를 피한 토양은 잇따르는 산불로부터 토양 내 저장된 탄소 ‘유산’을 남기게 된다. 이러한 탄소 유산은 토양 탄소의 약 30~40%를 가지고 있는 탄소 흡수원(carbon sink)이 한대 산림 내에 구성될 수 있도록 해준다. Xanthe Walker, Michelle Mack과 공동연구원들은 이러한 탄소 유산의 소실이 캐나다 북서부 지역에서 상대적으로 근래(형성된 지 60년 이하)에 형성된 건조한 산림에서 발생한 산불에서 발생한다는 것을 밝혔다. 저자들의 연구 결과를 통해서 한대 산림의 산불 발생 지역의 크기, 빈도, 그리고 강도가 증가함에 따라, 근래에 형성된 산림은 연속적인 산불에 의해서 대기중으로 탄소를 방출하는 근원이 되고 있으며, 한대 지역 산림의 탄소 균형을 흡수원에서 방출원으로 전환시키고 있다는 것을 확인할 수 있었다. 표지 이미지: Darryl Dyck/Bloomberg/Getty

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-019-1474-y | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/d41586-019-02450-6 | 전문  | PDF

  • 관절 내에서 염증성 세포 침입을 차단하는 방벽 역할을 하는 활막 내 대식세포 층

    Nature 572 (2019년8월29일)

    조직 내에 존재하는 대식세포는 이질적인 집단들로 이루어져 있으며, 건강하거나 병에 걸린 조직의 기능에서 역할을 수행하고 있다. 이번 주 네이처에 발표된 연구에서 Gerhard Kronke과 공동연구원들은 이미지 촬영 방법과 분자 생물학적 분석 기술을 조합하여 관절 내 생물학적 특성에 대식세포가 어떻게 관여하는가에 대한 결과를 발표하였다. 저자들은 대식세포의 일부가 상피세포의 특성을 가지고 있다는 것을 밝혔다. 이러한 CX3CR1+ 대식세포는 단일 연속성 층으로 어레이 되어 있고, 밀착 연접(tight junction)을 가지고 있었으며, 염증성 세포가 관절 내에 침투하는 것을 차단하고 있었다. 이러한 CX3CR1+ 층의 대식세포는 국소적으로 증식하는 전구체 집단에서 유래한 간극 단핵구 유래 대식세포와는 달랐다. 다이나믹하게 작용하는 밀착 연접 유래 대식세포 방벽은 류마티스성 관절염과 같은 염증성 관절 질환의 병인학을 이해하는데 도움이 될 뿐만 아니라 치료제 개발을 위한 새로운 분자 타깃을 확인하는데 도움이 될 것으로 보인다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-019-1471-1 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/d41586-019-02340-x | 전문  | PDF

  • ALS 생쥐 모델에서 증상을 완화하는데 잠재적인 역할을 하는 장내 미생물 및 그 대사체

    Nature 572 (2019년8월22일)

    신경퇴행성 질환인 근위축성축색경화증(amyotrophic lateral sclerosis, ALS)은 유전질환에 의해서 유발되지만, 환경적인 요인이 질환 진행 및 심각성에도 영향을 준다는 것이 제안되어 왔다. Eran Elinav와 공동연구원들은 SOD1-Tg 생쥐 모델을 이용하여 ALS에 대한 기능성 미생물군 유전체 분석을 수행하였으며, 이를 통해서 장내 미생물인 Akkermansia municiphila는 생쥐 LAS 증상을 완화시키지만, Ruminococcus torques와 Parabacteroides distasonis는 증상을 악화시킨다는 것을 확인하였다. 저자들은 A. municiphila를 처리한 SOD1-Tg 생쥐의 척수액과 혈청 내에 대사체인 니코틴아미드(nicotinamide, NAM)가 축적되며, 이 물질이 운동 증상을 개선과 관련되어 있다는 것을 확인하였다. 게다가, 인간에 대한 예비 관찰 결과를 통해서 ALS환자의 경우 장내 미생물총이 바뀌고 NAM 레벨이 감소하였다는 것을 확인하였으며, 이러한 사실이 좀더 대규모 추가 연구의 필요성을 보여주고 있다. 이러한 데이터는 장내 미생물이 ALS의 병리생리학의 조절 역할을 한다는 것을 확인하였다.

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    doi: 10.1038/s41586-019-1443-5 | 전문  | PDF

  • 형태 발생 파동의 유전적 유도 및 기계 화학적 전파

    Nature 572 (2019년8월22일)

    형태 발생 과정 동안에 세포와 조직의 움직임을 유도하는 것은 무엇일까? Thomas Lecuit과 공동연구원들은 엑토 미오신 네트워크의 유전적 조절과 자가 조직화 간의 균형이 이를 조절한다는 것을 확인하였다. 초파리의 초기 배아 발달 과정 동안에 세포 이동은 국소적인 GPCR 기질인 Fog를 통한 Rho1/Myoll의 조절을 통해서 앞쪽 말단에서 일어난다. 배쪽 상피를 가로지르는 앞쪽으로의 정점 구성 진행의 Rho1/Myoll 활성화의 조직 단위 파동을 유발한다. 파동의 구성이 시작되면, Fog는 연관성이 없다. Myoll의 신축성은 지역적인 피드백 증폭과 파동 진행에 대한 공간적 결합의 필요성에 충분하다.

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    doi: 10.1038/s41586-019-1492-9 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/d41586-019-02398-7 | 전문  | PDF

  • 페이저 가상 웨이브 옵틱스를 이용한 비가시선 이미지 기술

    Nature 572 (2019년8월5일)

    직접 관찰 가능한 시야에서 벗어나 있는 물체를 관찰하는 것이 릴레이 웰을 통한 물체와 카메라 사이의 빛 전달을 기반으로 하는 비가시선 이미지 기술(non-line-of-sight imaging)을 통해서 가능하게 되었다. 비록 이미지를 확보할 수 있는 능력이 얻어졌지만, 실질적인 응용 분야가 없었다. Andreas Velten과 공동연구원들은 가시선 카메라의 기능 모방하기 위해서 새로운 수학적인 방법을 이용하였다. 저자들이 사용한 방법은 강력한 다중 분산을 가진 복잡한 영상에 대한 촬영을 가능하게 했으며, 환경광(ambient light)에서도 상당한 범위의 심도를 얻을 수 있었다. 이번에 얻어진 가상 영상 시스템은 두 개의 모서리 이미지를 얻는데 이용될 수 있으며, 실제 생활에서 비가시선 영상을 얻는데 곧 응용할 수 있게 될 것으로 보인다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-019-1461-3 | 전문  | PDF