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우한 신종 코로나바이러스에 대한 연구 결과

2020년 1월 21일, 중국과학원 상하이파스퇴르연구소 하오페이(郝沛)/군사의학연구원 국가비상예방통제약물공정기술연구센터 중우(鍾武)/중국과학원 분자식물엑설런스센터 합성생물학중점실험실 리쉬안(李軒) 등 연구팀의 연구 성과가 "Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission"란 제목으로 "SCIENCE CHINA Life Sciences"에 온라인으로 게재되었다. 해당 논문은 우한(武漢) 폐렴 발생을 야기시킨 신종 코로나바이러스의 진화 근원 및 2002년 광둥 "비전형성폐렴(사스)"의 SARS 코로나바이러스와 "중동호흡기증후군"의 MERS 코로나바이러스와의 유전적 진화관계를 서술하였다. 또한 우한 신종 코로나바이러스 spike-단백질 구조에 대한 시뮬레이션 연산을 통해 동 단백질이 사람의 ACE2 단백질과 작용하여 인간 감염을 매개하는 분자작용경로를 규명하였다. 해당 성과는 우한 신종 코로나바이러스의 잠재적인 사람 간 전염성을 평가함으로써 전염원 및 전파경로의 빠른 시간 내 확인, 고효율적 예방통제 전략 마련에 과학적인 이론근거를 제공하였다. 2019년 12월부터 후베이성 우한시에서 집중적으로 발생하기 시작한 원인불명의 폐렴에 대한 역학조사 결과, 해당 폐렴 병례는 우한시 "화난(華南)해산물시장"과 연관이 있는 것으로 나타났다. 다학제 통합진료 및 실험적 검사를 통해 우한 폐렴은 바이러스성 폐렴으로 확인되었고 2020년 1월 8일에 "우한폐렴" 병원균이 일종의 신종 코로나바이러스임을 기본적으로 확정지었다. 우한폐렴은 2002년 광둥에서 발생한 사스와 유사한 점이 많다. 양자 모두 겨울철에 발생하였고, 초기 병례는 동물교역시장에서 사람과 살아있는 동물과의 접촉에서 비롯되었으며, 알려지지 않은 코로나바이러스 병원균에 의해 유발되었다는 점이다. 2020년 1월 20일 18시 기준으로 중국 경내에서 누계 보고된 신종 코로나바이러스 감염 폐렴 병례는 224건, 그 중 확진병례는 217건(우한시 198건, 베이징시 5건, 광둥성 14건)이고 의심병례는 7건(쓰촨성 2건, 윈난성 1건, 상하이시 2건, 광시좡족자치구 1건, 산둥성 1건)이다. 중국 국외에서 보고된 병례에는 일본 1건, 태국 2건, 한국 1건이 있다. 감염환자 중 의료진 14명이 포함되는 등 해당 신종 코로나바이러스는 사람 간 전염 및 확산 추세를 보이고 있다. 2020년 1월 10일 우한 신종 코로나바이러스의 첫 번째 게놈서열 데이터가 발표되었고 그 후로 환자 몸에서 분리한 일련의 신종 코로나바이러스 게놈서열이 잇따라 발표되었다. 상기 게놈 데이터는 우한 신종 코로나바이러스의 진화 근원 및 발병 병리메커니즘 연구·분석에 중요한 자료를 제공하였다. 연구팀은 우한 신종 코로나바이러스와 SARS/MERS 코로나바이러스와의 관계를 밝히기 위해 상기 3종 코로나바이러스 게놈을 비교하였다. 그 결과 우한 신종 코로나바이러스는 SARS/MERS와 각각 평균 ~70%, ~40% 서열 유사성을 지님을 발견하였다. 그중, 다양한 코로나바이러스가 숙주세포와 작용하는 핵심 spike유전자(S-단백질 인코딩)는 더욱 큰 차이성을 나타냈다. 우한 신종 코로나바이러스의 진화 근원 및 가능한 자연계 숙주를 밝히기 위해 연구팀은 우한 신종 코로나바이러스와 기존에 수집한 대량 코로나바이러스 데이터에 대한 유전적 진화분석을 통해 우한 신종 코로나바이러스는 Beta코로나바이러스속(Betacoronavirus)에 속함을 발견했다. Betacoronavirus는 단백질로 둘러싸인 단일사슬 플러스가닥(plus strand) RNA바이러스로서 사람을 포함한 고등동물에 기생하며 감염시킨다. 계통수에서의 위치를 보면 SARS 바이러스 및 유사SARS(SARS-like) 바이러스 분류군과 인접해 있지만 결코 SARS/유사SARS 바이러스 분류군에 속하지 않는다. 흥미로운 것은 그들 진화에서 공동의 외군(outgroup)은 과일박쥐(fruit bat)에 기생하는 HKU9-1코로나바이러스라는 점이다. 따라서 우한 코로나바이러스와 SARS/유사SARS 코로나바이러스 공동의 조상은 HKU9-1와 유사한 바이러스이다. 우한 코로나바이러스의 진화 이웃 및 외군 모두 다양한 종류의 박쥐에서 발견된데 비추어 우한 코로나바이러스의 자연 숙주 또한 박쥐일 것으로 추정된다. 아마도 우한 코로나바이러스도 2002년에 사스를 유발한 코로나바이러스와 마찬가지로 박쥐에서 사람에 이르는 전염과정 가운데 알려지지 않은 중간숙주 매개체가 있을 가능성이 크다. 우한 신종 코로나바이러스와 SARS/MERS 바이러스와의 유전적 거리가 매우 먼 점을 감안해 연구팀은 우한 신종 코로나바이러스의 사람 감염 메커니즘 및 경로를 분석하였다. SARS/MERS 바이러스의 S-단백질은 각각 사람의 ACE2, DPP4 단백질과의 상호결합을 통해 사람의 호흡기상피세포를 감염시킨다. 연구팀은 우한 코로나바이러스와 SARS/MERS 바이러스 S-단백질의 숙주 수용체 상호작용 영역(RBD 영역) 비교를 통해 RBD영역에서 우한 코로나바이러스와 SARS 바이러스가 비교적 유사함을 발견하였다. 그러나 MERS 바이러스와의 차이가 큰 점에 미루어 S-단백질과 DPP4 상호작용적 사람 감염의 가능성을 배제하였다. 하지만 우한 코로나바이러스 S-단백질이 사람 ACE2와의 상호작용도 큰 어려움이 존재한다(이미 입증된 SARS 바이러스 S-단백질과 ACE2와 상호작용하는 5개 핵심 아미노산 가운데 4개가 우한 코로나바이러스에서 변화가 발생했다). 연구팀은 상기 문제를 해명하기 위해 분자구조 시뮬레이션 연산방법을 사용해 우한 코로나바이러스 S-단백질과 사람 ACE2 단백질 구조 맞물림 연구를 수행하여 놀라운 결과를 얻었다. 비록 우한 코로나바이러스 S-단백질 중 ACE2 단백질과 결합되는 5개 핵심 아미노산 가운데 4개에 변화가 발생하였지만 변화된 아미노산은 오히려 전체적으로 SARS 바이러스 S-단백질과 ACE2 단백질이 상호작용하는 오리지널 구조형태를 매우 완벽하게 유지하고 있었다. 우한 신종 코로나바이러스의 새 구조와 ACE2 단백질의 상호작용력이 소수 수소결합의 손실로 다소 저하(SARS 바이러스 S-단백질과 ACE2 상호작용에 비해 저하)되었으나 결합 자유에너지(binding free energy)는 -50.6 kcal/mol로 여전히 매우 높은 수준에 도달하였다. 동 결과는 우한 코로나바이러스가 S-단백질과 사람 ACE2와의 상호작용 분자 메커니즘을 통해 사람의 호흡기상피세포를 감염시킴을 입증한다. 해당 연구 성과는 우한 코로나바이러스가 사람에 매우 강한 감염력을 보유함을 예측함으로써 과학적인 예방통제, 예방통제 전략 구축, 검사/중재 기술수단 개발 등을 위해 과학적 이론기반을 마련하였다.

중국 위성탑재 항공우주 목표 신호의 궤도위 수신 성공

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국방과학기술대학교는 2015년10월 12일, 중국 최초로 진행한 위성탑재한 항공우주 목표 신호의 자동식별(ADS-B) 수신 시험이 원만히 완성되었다고 밝혔다. “톈퉈3호(天拓三號)”의 주위성 “뤼량(呂梁) 1호”가 궤도에서 안정적으로 운행되며 매일 약 40만개의 정보 데이터를 수신하고 있으며 이를 통하여 전 세계 범위에서 항공우주 목표에 대한 준실시간 목표 모니터링과 공중 유량 측정을 구현하였다. ADS-B 접수 시스템은 “말레이시아 항공기 사건”, “에어아시아 항공기 사건”과 같이 교신이 끊기는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며 대규모 데이터에서 항공관리, 물류 감시, 경제 상황에 잠재적인 가치가 있는 정보를 얻어낼 수 있다. ADS-B는 항공기가 자동으로 발송한 위치, 항행 방향, 항속 등 정보를 수신하는 모니터링 장비로 항공기들 사이에서는 물론 항공기와 지상 관제탑 사이의 상호 통보와 감시를 실현하여 상호 사이의 식별과 안전거리 유지 및 지상 관제탑의 지휘와 운항관리에 편의를 제공하였다. 현재, 전 세계에서 독일, 덴마크 등 소수 국가만이 위성 탑재 ADS-B 시스템으로 궤도에서의 신호 수신 실험을 진행한 바 있다. 중국 국방과학기술대학교 마이크로 나노위성 기술 혁신팀은 “톈퉈3호” 주위성 및 위성 탑재 ADS-B 시스템의 연구 개발 과정에서 일반화 다층 평판 형태의 마이크로 나노위성 체계 구조, 전 세계 해상공중의 동적목표 측정과 신호 수신, 다차원 정보 수집과 융합 처리 등 핵심 기술을 확보하였으며 이를 통하여 위성 탑재 ADS-B 시스템이 민감성이 높고 운행 안정성이 우수하며 데이터 저장량이 크고 질량이 가볍고 전력 소모가 적고 비용 효율이 높은 등 특성을 갖게 되었다. 본 기술 성능은 국제 선진 수준에 도달하였으며 중국의 실용형 마이크로 나노 위성의 연구 제작과 응용 능력을 높였다.

시창위성발사센터, 4번째 차세대 베이더우 항법위성 발사 성공

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2015년 9월 30일 오전 7시 13분, 중국 시창위성발사센터(西昌衛星發射中心)에서 창정3호 을(長征三號乙) 운반로켓으로 차세대 베이더우 항법위성(北斗導航衛星)을 발사하는데 성공하였다. 이번에 발사된 위성과 운반로켓은 각각 중국항천과기집단회사(中國航太科技集團公司) 산하의 중국공간기술연구원(中國空間技術研究院)과 중국운반로켓기술연구원(中國運載火箭技術研究院)에서 연구개발한 것이며, 이는 창정 계열 운반로켓의 제212번째 비행이다. 해당 위성은 중국의 네번째 차세대 베이더우 항법위성이자, 중국에서 발사한 20번째 베이더우 항법위성이며, 지구동기 경사궤도에서 작업을 진행하는 위성이다. 최초로 수소원자 시계를 탑재한 해당 위성은 궤도에 진입한 후, 위성 탑재용 수소원자 시계, 위성간 링크, 신형 항법신호 체계 등에 관한 검증시험을 수행하고 적시에 네트워크 서비스를 제공할 예정이다. 베이더우 위성의 항법 시스템은 중국에서 자체적으로 구축하고 독립적으로 운행하며, 세계 기타 위성 항법 시스템과 겸용 및 공동 사용할 수 있는 글로벌 위성항법 시스템으로서, 세계적 범위에서 전천후로 다양한 사용자를 위하여 정밀도가 높고 신뢰성이 높은 위치 확인, 속도 측정, 시보 업무를 제공할 수 있으며, 또한 짧은 메시지 통신 능력도 보유하고 있다. 베이더우 위성 항법 시스템은 2012년 정식으로 지역 서비스를 제공한 이래, 지속적으로 안정된 운행을 하고 있으며 성능 지표도 안정적으로 향상하고 있다. 시스템의 글로벌 네트워킹 구축 계획에 근거하여, 2018년에 “일대일로” 관련 연결 국가를 위하여 기본 서비스를 제공하며 2020년에 글로벌 서비스 능력을 갖게 될 것으로 기대된다.

중국, 부양상태의 근공간 비행선 “위안멍호” 비행 성공

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2015년 10월 13일 오전 2시 10분, 중국 첫 군민 겸용 신형 근공간 플랫폼 “위안멍호(圓夢號)”가 네이멍구 시린하오터(內蒙古錫林浩特)에서 비행을 수행하였다. 이는 세계 최초로 지속적인 동력, 제어 가능한 비행, 중복 사용 능력을 갖춘 근공간 비행선의 비행이자, 최초로 기업과 개인 사용자를 위하여 상업 서비스를 제공한 비행이다. 베이징난장쿵톈과기주식유한회사(北京南江空天科技股份有限公司)와 베이징항공항천대학(北京航空航天大學), 네이멍구 시린궈러맹(內蒙古錫林郭勒盟)이 공동으로 연구 개발한 해당 비행선은 사용자의 광대역 통신, 데이터 중계, 고해상도 관측, 공간 촬영과 공중 감지기 등 장치를 탑재하고 있다. 비행선은 현재 20 km 높이의 지정된 범위에서 정상적인 체공과 비행을 진행하고 있다. 체적이 1만 8,000㎥에 달하는 거대한 은색 비행선인 “위안멍호”는 헬륨 가스의 부력으로 공중에 떠오른다. 또한 “위안멍호”는 3개의 전기 프로펠러를 사용하며, 공중에 떠오른 후에는 태양광을 동력으로 하여 48시간 동안 체공할 예정이다. 근공간은 지구 표면에서 20~100km 떨어진 구역으로, 전통 항공 공간과 우주 공간 사이에 위치한 부분이며 전통적인 항공 공간과 우주 공간의 접합부이다. 물리적 고도와 대기 밀도의 영향으로 전통적인 항공기와 비행선은 모두 해당 공간 내에서 비행을 할 수 없다. 그러므로 근공간은 일반 항공기의 가장 높은 비행 고도와 우주 기반 위성의 가장 낮은 궤도 사이의 아주 특수한 영역이다. 근공간 비행선의 가장 어려운 점은 공중으로 날아오른 후의 체공이다. 근공간의 주야 온도차가 아주 크기에 재료 및 시스템 제어에 대한 요구도 아주 높다. 이번에 사용된 캡슐 재료는 기존의 재료에 비해 더 가볍고 감당할 수 있는 압력이 더 크며, 유연한 태양전지의 에너지 전환율이 18%이상에 달한다. 해당 비행선은 세계에서 가장 가벼운 항공전자 시스템을 사용하였다. “위안멍호”는 태양 에너지와 지속적인 동력을 이용하여 자유자재 및 원격조종으로 하늘을 오르내리고, 고정이나 순항 비행이 가능한 것은 물론 통신 커버리지와 중계, 지상 촬영과 관측 등 다양한 임무를 수행할 수 있다.

주취안위성발사센터, 첫 고체로켓 창정11호 발사 성공

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2015년 9월 25일 오전, 중국에서 자체적으로 연구제작한 첫 고체로켓 창정11호(長征十一號)가 주취안(酒泉) 위성발사센터에서 첫 비행에 성공하였다. 4개의 위성을 탑재한 해당 고체로켓은 고체엔진과 고체연료를 활용하였으며 최초로 하나의 고체 운반로켓으로 여러 개의 위성을 발사하는데 성공하였다. 이는 향후 중국이 24시간 내에 신속한 위성 발사 임무를 수행할 수 있음을 의미한다.

난카이대학교, 새로운 “항에이즈 바이러스” 약물 표적 발견

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최근, 난카이(南開)대학교 의학대학 웨이민(魏民) 교수 연구팀은 새로운 인체 숙주세포를 코딩하는 단백질-꼬인 나선 구조 단백질 8(이하 CCDC8)을 발견하였다. CCDC8은 아주 강한 1형 에이즈 바이러스(HIV-1) 저항 활성을 보유하고 있으며 세포 수준에서 발현시키면 바이러스 생성율을 최대 30배 감소시킬 수 있다. CCDC8 단백질의 발견은 “항에즈 바이러스” 약물 개발에 새로운 표적을 제공하였다. 해당 연구 성과는 Nature 자매지인 “Scientific Reports”에 게재되었다. 일반 상황에서 인체가 HIV 바이러스에 감염된 후 바이러스는 인체 세포내에 침입되어 대량으로 복제된 다음 세포외에 방출된다. 바이러스 유전체의 “안내”아래 숙주 세포는 세포질에서 “Gag”라고 부르는 구조 단백질을 합성한다. 해당 단백질은 HIV 바이러스 구조를 구성하는 주요 “원료”이다. Gag 단백질은 세포막에 대량으로 응집되어 중합체를 형성한 후 세포외에 방출되는데 해당 과정을 “발아”라고 한다. 다음으로 바이러스 “반제품”은 일정한 구간의 바이러스 유전체에 피복된 후 숙주 세포와 분리되며, 마지막으로 안정적인 바이러스 입자를 형성한다. 연구팀은 실험 과정에서 CCDC8은 HIV 바이러스의 복제 과정을 변화시킨다는 것을 발견 하였다. HIV 바이러스 구조를 구성하는 Gag 단백질은 CCDC8의 작용하에 외부로 “발아”되지 않고 세포에 “섭취”되며, 더 나아가 분해된다. 해당 과정을 통하여 HIV 바이러스의 복제는 효과적으로 억제되고, 따라서 환자의 병세를 제어할 수 있다. CCDC8은 정상 인체의 세포막에 존재하지만 수량이 비교적 적으므로 HIV 바이러스의 복제를 억제하기 어렵다. 외인성 벡터 발현 기술로 CCDC8의 발현량을 증가시킨 후 실험한 세포의 HIV 바이러스 저항 활성은 뚜렷하게 증가되었다. 그러므로 CCDC8은 새로운 항에이즈 바이러스 약물 표적으로 될 전망이 있다.

중국과학자, 새로운 에이즈 백신 개발

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최근, 저장(浙江)대학교 치우스(求是)고등연구원 탕루이캉(唐睿康) 연구팀, 중국과학원 광저우(廣州)생물의약·건강연구원 천링(陳淩) 연구팀 및 군사의학과학원 미생물유행병연구소 친청펑(秦成峰) 연구팀은 공동으로 생광물화(biomineralization) 수단으로 체내의 기존 항체를 회피할 수 있는 개선된 백신을 개발하여 에이즈 백신을 포함한 백신 성능 최적화 및 개선에 새로운 아이디어를 제공하였다. 해당 논문은 재료 과학 분야의 세계 최고 학술지 “Advanced Materials”에 온라인으로 발표되었다. 2000년 미국머크회사(Merck Co. Inc.)에서 아데노바이러스 벡터 기반의 에이즈 백신을 개발하였는데 천링이 바로 이 백신을 발명한 첫 사람이다. 해당 에이즈 백신에 대하여 아주 큰 기대를 품고 세계 약 6,000명 사람에게 실험을 진행하였지만 결국 2007년에 실패하고 말았다. 천링은 대부분 체내에 모두 존재하는 아데노바이러스 항체가 에이즈 백신인 아데노바이러스 벡터에 대한 “중화(neutralization)” 작용으로 해당 백신의 작용이 실패하였다고 인정하였다. 탕루이캉 연구팀은 에이즈 항원을 함유한 아데노바이러스 벡터를 개선하였다. 즉 생광물화 방법으로 백신의 표면에 인산칼슘 박막층을 피복하여 체내의 면역 항체가 백신을 식별할 수 없게 하였다. 만약 인산칼슘 박막층이 없으면 아데노바이러스 벡터 백신은 세포와 접촉하기 전에 대부분 체내의 항체에 의하여 “중화”된다. 인산칼슘에 피복된 백신이 인체의 방어선을 뚫고 세포에 진입한 후 세포내의 산성 환경은 백신의 인산화칼슘 피복층을 피괴하여 백신이 효과를 발생하도록 한다. 동물 실험으로 검증한 결과, 생쥐 체내에서 개선된 HIV 백신의 면역 효과는 뚜렷하게 증가되었다. 해당 연구 성과는 재료학 관점에서 백신의 최적화 및 개선에 새로운 아이디어를 제공하였다. 그러나 바이러스 생체모방공학적 생광물화 기술은 새로운 개념이므로 실용성에 대한 심층적인 연구 필요성이 있다. 향후 계속하여 공동으로 생광물화된 에이즈 백신의 열안정성, 방출 조절 작용, 약제 형식 등에 대하여 심층적인 연구를 진행하여야 한다. 아데노바이러스는 이미 유전자 치료 및 다양한 백신 벡터에 이용되고 있다. 연구팀은 해당 기술을 기타 전염병 백신 개발에 이용할 예정이다.

제3군의대학 다핑병원, 알츠하이머 예방치료 분야 연구성과 잇달아 배출

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최근, 제3군의대학교 다핑(大坪)병원 신경내과 왕옌장(王延江) 교수 연구팀은 알츠하이머병(Alzheimer’s disease, AD) 예방치료 연구 분야에서 새로운 성과를 거두었으며, 세계 최고 생물의학 잡지에 연이어 연구 논문을 발표하였다. β 아밀로이드 단백질(Aβ)은 AD를 유발하는 주요한 발병 물질이므로 뇌조직 내의 Aβ를 제거하는 것은 AD를 예방치료하는 주요 전략이다. 그러나 최근 Aβ 제거를 포함한 AD 예방치료에 관한 임상 실험은 잇따라 실패하였다. 이런 과정에서 왕옌장 교수는 AD를 효과적으로 예방치료하려면 안전한 Aβ 제거 경로(Nature Reviews Neurology 2012)를 찾아야 할 뿐만 아니라 복잡한 AD 발병 메커니즘에 대한 종합적인 교란(Nature Reviews Neurology 2014) 필요성을 제안하였다. Aβ 제거 면에서 기존의 중추 경로 제거법은 아주 큰 안전성 문제가 존재한다. 연구팀은 말초 경로를 통하여 뇌조직의 Aβ를 효과적으로 제거하는 방법를 탐색하였다. 먼저 생리 상태에서 뇌조직의 Aβ는 혈액에 흘러들어갈 수 있고 또한 말초 장기 조직에 의하여 제거될 수 있다는 것을 인체에서 입증하였다. 동물 모델에 대한 심층 연구를 통하여 AD 뇌조직 약 40%의 Aβ가 말초 장기 조직에 의하여 제거되므로 말초 장기 조직의 Aβ 제거 능력을 증강시켜 뇌조직의 Aβ 침적을 효과적으로 감소시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 해당 발견은 말초 장기 조직이 뇌조직의 Aβ를 제거하는 과정에서의 생리 작용을 규명하였으며, 또한 말초 경로를 통하여 뇌조직의 Aβ를 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 입증하였다. 이는 생체 시스템으로 AD 발생 메커니즘을 이해하고 예방치료 조치를 구축하는데 근거를 제공하였다. 해당 연구 성과는 “말초 경로에 의한 알츠하이머병 생리성 β 아밀로이드 단백질 제거 및 치료에서의 잠재적 응용(Physiological amyloid‑beta clearance in the periphery and its therapeutic potential for Alzheimer’s disease)”이라는 제목으로 2015년 9월 Neuropathologica에 게재되었다. AD 종합 예방치료 약물 면에서 연구팀은 현재 급성 뇌경색 치료에 사용하는 약물인에다라본은 Aβ 농축 억제 및 산화 스트레스 길항 2중 작용이 있으며 복강 주사 혹은 복용으로 AD 생쥐 뇌조직의 Aβ를 제거할 수 있고, 산화적 스트레스를 감소시켜 인지 기능을 개선시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 현재 AD 신약 개발이 잇따라 실패하는 배경에서 상술한 작용의 발견은 에다라본이 AD를 종합적으로 예방치료할 수 있는 기성약물로 되게 하였다. 해당 연구 성과는 “에다라본의 알츠하이머병 증상 완화 및 손상 인식(Edaravone alleviates Alzheimer’s disease-type pathologies and cognitive deficits)”이라는 제목으로 2015년 4월 Proc Natl Acad Sci USA에 게재되었다. AD 종합 예방치료 표적 연구팀은 신경 영양 인자 수용체 p75NTR가 대사 과정에서 방출하는 세포외 구간 p75ECD이 Aβ 신경독성 길항, Aβ 생성 억제, Aβ 침적 제거 등 보호 작용을 갖고 있다는 것을 발견하였다. 즉 AD 환자와 생쥐 뇌조직 내의 p75ECD 방출을 감소시키고, AD 생쥐 뇌조직의 p75ECD 수준을 회복하는 조건에서 Aβ 생성 감소, Aβ 침적 억제, 뉴런 손상 감소 등 뚜렷한 다중 예방치료 작용이 있다. 이는 p75ECD가 AD를 종합 예방 치료하는 잠재적인 새로운 표적임을 입증한다. 해당 연구 성과는 “세포외 구간의 생리성 신경 보호 분자는 대뇌 β 아밀로이드 단백질의 신경 독성을 저항하는 작용이 있다(p75NTR ectodomain is a physiological neuroprotective molecule against amyloid-beta toxicity in the brain of Alzheimer’s disease p75NTR)”라는 제목으로 2015년 4월 Molecular Psychiatry에 게재되었다. 남호주대학교(University of South Australia)의 저우신푸(周新富, Xin-Fu Zhou) 교수도 상술한 연구에 참여하였고, 또한 관련 정보를 제공하였다.

베이징유전체연구소, 고용량 방사선/화학요법이 종양에 역효과?

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최근, 중국과학원 베이징(北京)유전체연구소와 시카고대학은 공동으로 간암에 대한 허니콤 샘플링(honeycomb sampling) 및 심층적 유전자 시퀸싱 데이터 분석을 통하여 종양 세포 군집 내부의 유전적 다양성 수준은 예측보다 아주 크다는 것을 발견하였다. 이는 인체 최대 수용력 수준의 고용량 방사선/화학 요법은 효과가 없을 뿐만 아니라 더 나아가 내성 클론의 확산 및 발전을 촉진시킨다는 것을 입증한다. 해당 연구 성과는 “Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS”에 온라인으로 발표되었다. 종양 내부의 이질성은 일반적으로 종양의 약물내성, 전이성을 생성하는 주요 원인이다. 의학 분야에서 종양 세포를 신속하게 제거하기 위해 일반적으로 화학 요법, 방사선 요법 등 살상성이 비교적 강한 치료 방법을 이용한다. 연구팀은 모델을 구축하여 연구한 결과, 기존의 연구는 억대의 세포수를 보유하고 있는 종양 내부의 유전적 이질성과 완전성을 과소평가하였다는 것을 발견하였다. 그러므로 종양 내부의 유전적 다양성, 공간 분포 및 종양 전이와 저항성 생성 능력을 계통적으로 재인식할 필요성이 있다. 연구팀은 중성 모델을 이용하여 추산한 결과, 직경이 약 3.5cm인 종양은 억대에 달하는 유전자 코딩 영역의 돌연변이를 함유하였는데 이는 기존 추산값의 수천배를 초과한다. 방사선/화학 요법으로 대부분의 종양 세포를 살상하여 종양의 주요 세포 군집(클론체)을 대폭 약화시킬 수 있지만 더욱 많은 돌연변이가 살상되지 않은 미세 종양 세포 클론체에 존재하기에 특이적 돌연변이된 종양 세포가 살아남아 기타 주요 클론체 자원에 대한 제어과정에서 배제되어 또 다시 새로운 저항성 종양을 형성한다(전이 혹은 재발). 연구팀은 최초로 종양의 공간 클론 구조를 묘사하였고, 또한 종양 세포의 거대한 유전적 다양성을 규명하였는데 이는 다윈의 진화 과정에 대한 예측을 초과하였다. 종양 발생의 근본적 원인은 진화 과정이므로 진화유전학과 임상의학의 결합은 종양 임상의학에 더욱 많은 시사점과 해답을 가져다 줄 것으로 전망된다.

안타이허위안신소재과학기술유한회사, 중성자 흡수재료의 국산화 대량생산 구현

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최근, 안타이허위안(安泰核原)신소재과학기술유한회사는 년간 생산이 300톤에 달하는 중성자 흡수재료를 생산할 수 있는 능력을 구비함으로써 중국에서 자체개발한 선진적 가압수형 원자로 중대전문프로젝트 CAP1400 시범공정의 최초 중성자 흡수판 납품업체로 되었다. 이는 중국이 중성자 흡수재료를 대량적으로 생산할 수 있는 능력을 구비하였다는 것을 입증하며 또 국외 기술 의존을 낮추어 중국 원자력 발전 추진에 중요한 의미를 갖게 하였다. 원자력 발전 산업의 부단한 발전과 더불어 원자력 발전소의 사용후핵연료 저장조(Spent fuel storage pool)는 한계에 도달하게 되어, 대량적 사용후핵연료 저장그리드와 사용후핵연료 저장 및 수송 용기가 급히 필요하다. 기존의 원자력 프로젝트 건설 과정에서 B4C-Al(알루미늄기 탄화붕소) 중성자 흡수재료 시장은 장기간 국외에 의뢰하였다. 안타이허위안회사는 중성자 흡수재료 제품의 국산화를 실현하여 수입품을 대체할 수 있게 하였으며, 제품을 모두 원자력 발전소 사용후핵연료 관리의 기술규범과 요구에 따라 진행하여 연구개발하였다. 이 회사는 엄격한 공정용 제품기술 조건에 따라 생산하고 검험하였으며, 유일하게 기술조건 요구에 전부 부합되는 기업이다. 이 회사에서 생산한 함량이 10%부터 35%인 알루미늄기 탄화 붕소 중성자 흡수재료는 판재, 막대기재료, 관재 및 각종 이형재료를 포함하며 완벽한 재료 시스템을 형성하여 원자력 발전과 원자력 공정용 중성자 흡수재료 수요를 만족시켰고 반응장치 등 대형시설과 군용 중성자 차단재료 등 분야에 널리 보급되었다. 해당 중성자 흡수재료는 분말야금 열정압공법으로 개발하였으며 자체 지식재산권을 보유한 4개 특허를 획득하였다. 중성자 흡수재료는 타이하이(台海)그룹이 주관, 주 펌프 케이싱, 구동 로드 등 주요 제품에 외에 또 한번 중국 원자력 업종에 제공한 중요한 재료이다.

국가 제1해양연구소, 초민감도 수체 방사성 모니터링 기기 개발

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국가해양국 제1해양연구소 둥전팡(董振芳) 연구팀은 세계에서 가장 우수한 동일 유형 기기에 비해 해양 방사성 측정 민감도가 100배 높은 수체 방사성 쾌속 모니터링 기기 개발에 성공하였다. 해당 기기는 바다에 투척하여 예인하는 방식으로 작동되며 측정 데이터를 실시간으로 모선에 전송한다. 뿐만 아니라 한 명의 인력으로 조작이 가능하다. 일본 후쿠시마 원전 방사능 누출 사고 이후 서태평양과 중국 연해의 방사성 물질 측정 업무량은 크게 늘었다. 기존의 방법은 목표 해역에 도착하여 대량의 해수를 수집한 다음 해수 샘플을 큰 통에 옮겨 지상 실험실로 운반한 후 농축시켜 측정한다. 연구팀이 개발한 쾌속 모니터링 기기는 기존에 고비용과 결과 획득에 시간이 걸리는 것을 해결하였다.

중국기술 독자제작 AG600 수륙양용 비행기 최종 조립

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2016년 7월 23일, 중국항공공업그룹회사가 연구·개발한 국산 대형 화재진압/수상구조 수륙양용 AG600 비행기 01호기가 주하이(珠海)에서 최종 조립을 마쳤다. 이는 해당 기종의 기체 구조 및 탑재 시스템 설치가 마무리되어 지상 통합 테스트 단계에 진입하였음을 의미한다. 이로써 AG600 비행기 프로젝트의 공학 개발은 단계적 성과를 거두었고 후속 처녀비행을 위한 토대를 마련하였다. AG600은 중국이 자체 제조한 대형 수송기 윈(运)-20과 대형 여객기 C919 다음으로 최종 조립을 마친 "3가지 대형 비행기" 중 하나로서 대형 수륙양용 비행기 제조의 기술공백을 메웠다. 또한 세계적으로 개발 중인 최대 수륙양용 비행기로서 이미 17대를 수주하였다. AG600은 단일 선체, 전륜형 접개식 착륙장치, 외팔보 고익 단엽기 구조로 설계되었고 4대 국산 WJ-6 엔진을 장착하였다. 기체 총 길이와 높이는 각각 37m와 12.1m이고 날개 길이는 38.8m로서 외부 사이즈는 보잉 737 기종에 해당한다. 최대 이륙 중량은 53.5톤, 최대 순항 속도는 500㎞/h, 최대 비행시간은 12시간, 최대 항속 거리는 4,500㎞이며 한번에 12톤의 물을 끌어올리는데 20초 소요한다. 주로 삼림화재 진압과 수상구조 임무를 수행하는데 파고 2m 기상조건에서 수상구조 작업을 수행하며 한번에 50명을 구조할 수 있다. AG600은 다양한 기술적 어려움을 극복하였고 자주적 지적재산권을 보유한 수륙양용 비행기 설계·개발 기술 체계를 형성하였으며 신형 수상비행기 발전을 위한 기반을 다졌다.

광둥의과대학교, 고효율 수소저장재료를 최초로 합성

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최근, 광둥(廣東)의과대학교 약학대학 류젠창(劉建強)박사 연구팀이 금속유기골격재료 연구를 통해 수소저장재료 분야에서 획기적인 성과를 거두었다. 연구팀은 새로운 토폴로지 구조의 수소저장재료를 합성하여 수소저장능력을 최적화하고 재료의 수소저장 효율을 크게 향상시켰다. 관련된 성과는 영국왕립화학학회 저명한 저널인 “Journal of Materials Chemistry A”에 발표되었다. 금속유기골격재료(MOFs)는 최근 몇 년 동안 신속한 발전 추세를 보이고 있는 신형의 3차원 기공구조를 가진 고분자재료이며 제올라이트와 탄소나노튜브 이외의 새로운 다공성 재료로서 수소저장과 초고순도의 분리개발 과정에서 뚜렷한 응용전망을 갖고 있다. 수소에너지가 수소연료전지로서 교통수단에서 대량으로 응용될 경우, 금속유기골격재료가 주요한 역할을 담당할 것으로 전망된다. 해당 재료는 주요하게 기체 저장, 촉매작용, 감지와 약물방출 등 분야에 응용되며 순도와 결정도가 높고 원가가 낮으며 대량 생산이 가능하고 구조를 제어할 수 있는 등 장점을 갖고 있다. MOFs재료는 마치 방과 같으므로 기공 용적 크기는 방면적 크기와 같고, 기공 직경 크기는 방의 출입문과 같아 문을 크게 열면 기체가 더 많이 진입하고 따라서 수소저장량도 더 많아 지며 또한 표면적과 기공 용적이 크고 기공 직경과 토폴로지 구조를 조정할 수 있으며 열안정성이 양호한 등 장점을 갖고 있다. 연구팀은 최소의 카르복실산기를 이용하여 현재 세계 최초로 토폴로지 네트워크 구조를 보유한 GDMU-2-MOFs 재료를 합성하였으며 카르복실산기의 기능화에 의한 재료의 미세구조·성능 조절작용을 규명하고 최종 수소저장 능력에 대한 동기화 최적화를 구현하여 수소 저장 능력을 크게 향상시켰다. 금속유기골격재료의 합성연구는 대부분 컴퓨터 가상 시뮬레이션 단계에 처해 있다.

지구환경연구소 미래 대기오염연구의 새로운 연구수단 발굴

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탄소 안정동위원소(stable carbon isotopic composition)는 지구화학연구에 광범위하게 응용되며 동시에 대기오염원 및 대기화학전환을 해석하는 효과적인 수단이기도 하다. 중국과학원 지구환경연구소의 차오쥔지(曹军骥)연구원은 대기미세입자중의 유기탄소(OC)와 원소탄소(EC)의 안정동위원소에 대한 연구에서 진전을 이룩했다. 관련 연구논문은 (Stable carbon isotopes in aerosols from Chinese cities: Influence of fossil fuels) 최근의 국제 유명학술저널인 Atmospheric Environment에 발표되었다. 이 연구는 중국 14개 주요 도시의 대기미세입자 유기탄소(OC)와 원소탄소(EC)의 안정동위원소를 체계적으로 조사한 것으로, 남부, 북부 주요도시의 OC와 EC 동위원소의 공간분포 및 계절변화특징을 도출해냈다. 연구결과, OC 동위원소 수치변화범위는 -26.90‰~ -23.08‰, EC 동위원소 수치변화범위는 -26.63‰ ~ -23.27‰사이에 있음을 획득했다. 겨울철의 OC, EC 안정 동위원소 수치는 뚜렷한 연관성을 나타내며, OC, EC 동위원소 차이는 북부지역이 남부지역보다 큰 것으로 나타났다. 동위원소 지시특징을 비교해보면 도시대기미세입자중의 탄소성분은 주로 화학석유연료의 연소, 특히 석탄 연소와 차량의 가스방출에서 비롯되었으며, 북부지역이 겨울철에 석탄연소의 영향을 가장 많이 받는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 대기중 OC, EC 안정된 탄소동위원소는 대기중 탄소에어로졸(carbonaceous aerosol)의 공급원을 식별하는 유효 지시물질로 삼을 수 있음을 입증했으며, 또한 미래 대기오염연구의 새로운 일반연구수단이 될 것으로 전망된다. 논문정보: Jun-ji Cao,et al., Stable carbon isotopes in aerosols from Chinese cities: Influence of fossil fuels, Atmospheric Environment 45 (2011) 1359-1363

중국 란저우중이온가속장치로 비스무트이온 가속에 성공

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2월 25일 중국과학원 산하 근대물리연구소는 란저우(蘭州)중이온가속장치(HIRFL)로 비스무트 이온을 가속하는데 성공했다. 연구원들은 중이온냉각저장링(CSR)의 메인링으로 83호 원소 비스무트(209Bi36+)빔의 냉각축적을 실현했고, 또한 핵자 하나당 170MeV 에너지로 가속시키는데 성공했는데, 이는 C, Ar, Ni, Kr과 Xe 다음에 HIRFL-CSR로 가속에 성공한 가장 무거운 이온에 속한다. 중이온 209Bi36+빔의 가속성공은 HIRFL-CSR의 중이온가속능력을 입증한 것으로, 중국의 중이온가속기기술이 세계선진반열에 진입하였음을 입증하는 중요한 표지이기도 하다. 비스무트금속입자는 초전도 ECR이온원 SECRAL에서 가열되어 증발되며 또한 플라즈마가운데서 전리되면서 209Bi36+이온을 생성하며 빔을 형성한다. 209Bi36+빔은 HIRFL-SFC 회전가속장치안에서 핵자당 1.9MeV의 에너지로 가속되며 메인링(HIRFL-CSRm)안에서 9초만에 ~2.5×107개의 이온을 축적하여 가속시키면 핵자당 170MeV(이온당 동력에너지 35.5GeV)의 에너지에 달할 수 있다.

국방과기대 중저속 자기부상교통핵심기술 확보

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국방과기대학은 30년간의 연구 끝에 독자적인 지재권을 보유한 중저속 자기부상교통핵심기술을 확보했다. 3월 1일 북경시에서 건설을 가동한 8개의 도시궤도교통지능화 운영회로중 S1라인 서부구간공정에 해당기술을 채택하여 중국 최초의 중저속 자기부상교통운영시범라인을 건설하게 된다. 이는 중국이 일본 다음으로 중저속 자기부상교통 운영회로를 보유한 국가가 되었음을 의미한다. 1980년대부터 국방과기대의 창원선(常文森)교수가 이끄는 연구팀은 자기부상교통의 핵심요인기술을 위주로 독자적인 혁신을 추진해 서스팬션제어, 보기(bogie), 총체설계와 시스템집적 등 일련의 핵심요인기술을 공략했다. 1999년 중국과기대는 북경주식제어집단유한공사(北京控股集团有限公司)와 협력하여 ‘11차5개년’기간 국가과기지탱계획 중점과제 ‘중저속 자기부상교통기술 및 공정화 응용연구’를 수행했다. 양 기관은 중국내 17개 연구기관과 기업과 협력하여 핵심장비의 백프로 국산화를 실현하여 중저속 자기부상교통기술 공정능력을 갖춤으로써 중저속 자기부상교통을 발전하기 위한 기반을 다졌다. 2010년 3월, 본 과제는 5명의 원사를 포함한 전문가팀의 검수를 통과했다. 검수결과, 전문가팀은 중저속자기부상교통시스템의 서스펜션제어, 견인제어, 운행제어 등의 핵심요인기술을 확보하여 중저속자기부상교통의 시스템기술을 확보하였으며 선진국수준에 도달하였다고 평가했다. 북경주식제어집단유한공사는 당산(唐山)에 소재한 시험거점에 최고시속이 105km에 달하는 1.5km 길이의 중저속 자기부상교통시범라인을 건설하였다. 자기부상열차으로 형성된 자기장의 강도는 일반 가전제품이 형성한 자기장과 비슷하거나 심지어 더욱 낮아 친환경적이고 안전한 도시궤도교통시스템으로 알려져 있다. 중국은 도시교통문제를 해결하고, 에너지절약/오염물방출저감을 촉진하며, 녹색성장을 실현하기 위해 중저속자기부상교통을 적극 발전시키기 위한 노력을 아끼지 않고 있다.

2010년 원전산업 10대 뉴스

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2010년 중국 원전산업의 10대 뉴스 1. 당중앙 원전 발전 크게 중시 17차 5중 전회에서 12차 5개년 계획기간 안전을 보장하는 기초위에 원전사업을 고효율적으로 발전시킬 것을 제안하였다. 9월 4~6일 후진타오 국가주석이 선전(深圳)시를 시찰하던 중 다야완(大亞灣)원전기지를 특별히 고찰하면서 원자력은 전 세계적으로 공인하는 청정에너지이기 때문에 중국이 에너지구조를 조정하고 온실가스의 방출을 감소시키는 중요한 조치로 삼아야 한다고 강조하였다. 2. 링오우(岭澳)원전 2기공정의 1호기와 친산(秦山)원전 2기 확충공정의 3호기 상용화 운영에 투입 7월 15일 중국 자체브랜드의 원전기술을 최초로 사용한 링오우원전 2기공정 1호기가 전력망 연결에 성공해서 9월 20일부터 상용화에 정식 투입되었다. 8월 1일 11차 5개년 계획기간 최초로 착공한 친산원전 2기 확충공정의 3호기가 전력망 연결에 성공해서 10월 21일부터 본격적으로 상용화되었다. 이로써 중국은 총 13기의 상용화 원전을 보유하게 되었으며, 총 발전용량이 천만kw를 초과하였다. 3. 새로운 원전프로젝트가 잇달아 착공 2010년 한해 중국은 총 10기의 신규 원전을 착공하였다. 1월 8일에 닝더(寧德)원전의 3호기, 4월 15일에 타이산(臺山)원전의 2호기, 4월 25일에 창쟝(昌江)원전의 1호기, 6월 210일에 하이양(海阳)원전의 2호기, 7월 30일에 팡청강(防城港)원전의 1호기, 9월 29일에 닝더(寧德)원전의 4호기, 11월 15일에 양쟝(陽江)원전의 3호기, 11월 21일에 창쟝(昌江)원전의 2호기, 12월 28일에 팡청강(防城港)원전의 2호기, 12월 31일에 푸칭(福淸)원전의 3호기가 잇달아 착공되었다. 2010년 말 기준 중국 내 건조중인 원전은 28기에 이르러 전 세계 건조중인 원전 총수의 40%를 차지하였다. 이로써 중국은 건조중인 원전 규모가 가장 큰 국가로 부상하였다. 4. 네이멍구(內蒙古)지역에서 3만톤 이상의 초대형 우라늄광상 발견 12월 7일 중국의 지질학자들이 10년 동안의 노력을 거쳐 네이멍구지역에서 초대형의 우라늄 광상을 발견한 사실이 보도되었다. 연구자들은 Erdos분지 외 Erlian분지의 중부지역에서 백악기시기 호수/하천지층에서 형성된 3만톤 이상의 초대형 우라늄광상을 확인하였다. 이와 관련된「Erdos분지 북부지역의 사암타입 우라늄광상의 시간/공간적 오리엔테이션과 광상형성메커니즘 연구」프로젝트는 지질과학기술 10대 진전에 선정되었다. 5. 사용후핵연료 재처리중간실험공정 열조절에 성공 12월 21일 중국 최초의 사용후핵연료 재처리중간실험공정인 중국핵공업그룹(CNNC)404중간실험공정이 열조절에 성공하였다. 이는 중국이 원자력에너지 연구개발 분야에서 이룩한 중대한 기술성과로서, 핵연료 밀폐사이클(closed cycle) 방향으로의 발전을 위해 중요한 걸음을 내디뎠다. 재처리를 거쳐 회수하는 우라늄과 플루토늄으로 MOX(우라늄-플루토늄 혼합산화물)연료를 제조해서 원자로에 재활용할 수 있다. 6. 백만kw급 원자로압력용기의 독자개발에 최초로 성공 12월 18일 중국핵동력연구설계원(NPIC)에서 설계하고, 중국제1중형기계그룹이 제조한 훙옌허(紅沿河)원전 1호기의 압력용기의 각종 기술지표가 요구조건을 전부 충족시켰다. 세계 선진수준에 도달한 이 원자로압력용기는 중국이 백만kw급 NI(nuclear island) 메인설비의 국산화를 기본적으로 실현하였음을 뜻한다. 7. 중국고속실험로(CEFR) 최초로 임계에 도달 7월 21일 중국의 첫 고속중성자증식로 CEFR이 최초로 임계에 도달했는데, 이는 원전 분야의 중대한 자주혁신 성과이다. 이로써 중국은 미국, 영국, 프랑스 등에 이어 세계에서 8번째로 고속로기술을 보유한 국가가 되었다. 고속중성자증식로는 우라늄자원의 이용율을 크게 향상시키는 동시에 고준위폐기물의 양을 감소시킬 수 있다. 8. 원전산업협회 과학기술상 최초로 창설 11월 9일 중국원전산업협회 과학기술상 평가위원회의 심의를 통해 1등상 2건, 2등상 12건, 3등상 42건을 선정하였다. 원전산업의 자주혁신능력을 향상시키고 원전 발전에 특출한 기여를 한 기관과 과학기술자를 장려하기 위해, 중국원전산업협회, 중국핵공업그룹, 광둥원전그룹, 국가원전기술유한공사, 중국전력투자그룹, 중국화넝(華能)그룹, 중국다탕(大唐)그룹 등이 공동으로 출자해서「원전산업협회 과학기술상」을 최초로 창설하였다. 9. AP1000/EPR 3세대 원전 6기 전부 착공 6월 20일 하이양(海陽) 2호기가 착공되었다. 이로써 AP1000 3세대 기술을 사용한 산먼(三門) 및 하이양(海陽)의 4기 원전과 EPR 3세대 기술을 사용한 타이산(臺山)의 2기 원전을 포함해서 총 6기의 3세대 원전이 전부 착공되었다. 10.「원자력법」잉태중 9월 국무원이 북경대학의 4명 원사가 공동으로 작성한「원자력법을 조속히 제정할데 관한 제안」에 대해 긍정적인 의견을 표시하였다. 이로써 원자력 분야 기본법이 될「원자력법」의 논증사업이 심층적으로 추진될 예정이다.