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고속자기부상열차의 “동력 심장” 핵심 기술 파악

최근, 중국 중처주저우(中车株洲)유한회사(CCRC)가 참여한 중국 “13차 5개년 계획” 중점개발 계획 “고속자기부상 교통시스템 핵심기술 연구” 서브 프로젝트가 이미 긴고정자(지상 1차, long stator) 직선형전동기와 서스펜션 전자석 독자 개발에 성공하여 시속 600km 자기부상열차 시제품에 응용되어 양호한 운행상태를 보였다. 이는 중국의 고속자기부상열차 핵심기술이 세계 선두를 달리고 있음을 의미한다.
고속자기부상열차와 중저속자기부상열차는 전기구동에 대한 요구가 서로 다르다. 중저속자기부상열차는 주로 접촉망을 통해 전력을 공급받는데 이런 전력공급 방식은 고출력 고속자기부상열차의 안정적인 전력 공급을 보장할 수 없다. 또한, 열차가 지면에 부착하여 고속 “비행”하기 때문에 열차 자체의 중량을 최대한 감소시켜야 한다. 연구팀은 긴고정자 직선형전동기를 개발하여 중저속자기부상열차의 차상 1차(short stator) 직선형전동기의 “고정자”를 차체에서 궤도로 옮겨 지상 전력공급 설비가 직접 전력을 공급하게 함으로써 안정적인 전력공급을 확보했다. 고출력 인버터도 열차에서 지상으로 옮겨 열차의 자체 중량을 대폭 감소시켰다.
해당 긴고정자 직선형전동기는 고속 운행하는 열차의 고출력 요구를 충족시킴과 아울러 열차에 부상력과 견인력을 제공한다. 중저속자기부상의 차상 1차 구조와 비교해 긴고정자는 동시 제어 방식을 이용하여 전동기 효율을 20 % 향상시키고, 전동기 전압을 10 % 이상 향상시켰다.
CRRC는 긴고정자 직선형전동기, 부상, 가이드 및 브레이크 전자석 기술과 엔지니어링 제조 연구에 초점을 맞추고 3년간 독자 개발을 진행하여 3D 시뮬레이션플랫폼, 유한요소시뮬레이션플랫폼, 온도장 시뮬레이션 플랫폼, 시험 검증, 공정 검증 등 분야에서 단계적 성과를 이루었고 고속자기부상열차 전동기 구동의 핵심 기술을 보유했다.

둥난대학, 신형 인공근육 재료 개발

최근, 둥난(東南)대학 화학화공학원 양훙(楊洪) 연구팀은 강한 역학적 성능을 보유한 폴리우레탄/폴리아크릴산에스테르 상호침투 네트워크 구조의 액정 엘라스토머(Elastomer) 재료를 개발했다. 이로써 해당 분야에서 40년 동안 지속된 연구의 걸림돌을 해결하여 인공근육 등 분야에 광범위하게 응용될 전망이다. 해당 연구성과는 “Journal of the American Chemical Society, JACS”에 게재됐다.
인공근육은 신형 지능적 형상기억재료로서 재료 내부 구조의 변화에 따라 인장/수축, 굽힘, 조임 또는 팽창된다. 일반적으로 사용하는 인공근육 재료에는 압전 세라믹, 형상기억합금, 전기활성 중합체 등이 포함된다.
액정 엘라스토머는 전형적인 양방향 형상기억 재료로서 큰 형태 변화, 가역적 형태 변화 등 장점을 보유하고 있으며 생체공학적 소자, 소프트 로봇 등 분야에서 좋은 응용 전망이 있다. 하지만 40년 동안의 연구를 경과한 후에도 액정 엘라스토머는 실험실 연구 단계이며 산업화 응용을 달성하지 못했다.
액정 엘라스토머는 40년 전에 개발했으며 20년 전, 액정 엘라스토머를 우수한 인공근육 재료로 사용할 수 있음을 인식했다. 액정 엘라스토머는 가장 양호한 양방향 형상기억 재료로서 형태 변화량이 크기에 100cm에서 20cm로 압축시킬 수 있을 뿐만 아니라 형태 변화 속도도 빨라 압전 세라믹 재료보다 더욱 큰 장점을 갖는다. 하지만 액정 엘라스토머는 형태변화 과정에서 생성되는 응력이 매우 작기에 실제 응용 환경에서의 역학적 성능 요구를 만족시킬 수 없다. 응력의 크기에 영향을 미치는 주요 지수(Index)는 탄성계수의 크기이다. 기존에 국내외에서 연구한 액정 엘라스토머의 형태변화 탄성계수는 2 MPa도 되지 않는다. 액정 엘라스토머를 인공근육에 사용하려면 형태변화 탄성계수가 적어도 10 MPa에 도달해야 한다.
연구팀은 폴리우레탄 액정 엘라스토머와 폴리아크릴산에스테르 액정 열경화성 고체의 소분자 전구체 성분을 혼합함과 아울러 동기적 가교화 기술을 통해 폴리우레탄/폴리아크릴산에스테르 상호침투 네트워크 구조의 액정 엘라스토머(Elastomer) 재료를 개발했다. 해당 재료의 변형률, 응력, 탄성계수는 각각 46 %, 2.53 MPa, 10.4 MPa에 도달하여 최초로 액정 엘라스토머 기반 인공근육의 역학적 성능 요구를 만족함으로써 해당 분야의 기술적 어려움을 해결했다.

중국 첫 민간 하이퍼스펙트럼 업무위성 발사 성공

2019년 9월 12일 11시 26분, 중국은 타이위안위성발사센터에서 창정 4호 운반로켓으로 5m 광학 업무위성을 예정궤도에 성공적으로 진입시켰다. 광폭 하이퍼스펙트럼 및 멀티 스펙트럼 데이터를 효과적으로 획득할 수 있는 동 위성은 자연자원 위성관측시스템을 더한층 보완함과 아울러 후속 계열 위성과 네트워크를 구축해 세계 선진적인 업무화 지구 분광탐사 능력을 형성할 전망이다.
중국이 자체적으로 개발 운영하고 있는 첫 민간 하이퍼스펙트럼 업무위성인 5m 광학 업무위성은 중국 우주인프라계획의 주요 모델로서 민간 우주 인프라 신형 지구관측위성 개발에서 거둔 또 하나의 중요한 성과이다.
향후 5m 광학 업무위성은 가오펀(高分) 5호 위성과 협동 관측을 수행하는 한편 후속 위성과 육지자원 중간 해상도 위성 성좌를 구축해 커버영역 및 재방문 능력을 더한층 향상시킬 예정이다. 국가 “우주 인프라 계획”, “육·해 계획”이 점차적으로 실시됨에 따라 2025년에 이르러 자연자원 분야에서 육지 중간 해상도 위성성좌, 고해상도 위성성좌 등이 잇따라 구축될 예정이며 풀 컬러, 멀티 스펙트럼, 하이퍼스펙트럼, SAR, 라이다 등 하중을 포함한 전천후, 풀 스펙트럼 원격탐사 데이터 지원시스템이 형성되어 중국의 천지(天地) 일체화 자연자원 조사 및 감독관리시스템 구축에 기반을 마련할 예정이다.

쓰촨성 간접비용 지출 비율 최고 60%까지 인상

최근 쓰촨성(四川省) 재정청, 과기청은 “쓰촨성 과기계획 프로젝트 전문자금 관리방법”(이하 약칭 “방법”)을 발표하고 쓰촨성 과기계획 프로젝트 중 간접비용 지출이 가능한 항목을 명시하고 지력(智力) 밀집형 프로젝트, 특히 수학 등 순이론 기초 연구프로젝트의 간접비용 심사확정 비율을 대폭 인상했다.
상세내용은 첨부파일을 참조.

중미 공동연구팀, 99.995%의 입사광 흡수 가능한 역대 가장 검은색 재료 개발

최근, 상하이교통대학 재료과학공학학원 추이커항(崔可航)은 미국 매사추세츠공과대학(MIT) 항공우주공학과 브라이언 워들(Brian Wardle)과 공동으로 99.995%의 입사광을 흡수할 수 있는 역대 가장 검은색 재료를 개발했다. 탄소나노튜브(CNT) 어레이로 제조한 해당 신소재는 기존의 가장 검은색 재료에 비하여 10배 더 검다.
해당 신소재는 예술 표현력 외에도 렌즈 후드(Lens hood)에 이용되어 불필요한 글레어(Glare)를 감소시켜 우주망원경으로 외계행성을 발견하는데 도움이 되는 등 실용적 가치를 보유하고 있다.
연구팀은 CNT를 알루미늄 등 전기전도재료에서 성장시켜 전기전도재료의 전기학적 및 열학적 성능을 향상시키기 위한 연구를 수행하는 과정에서 해당 신소재를 우연하게 발견했다.
CNT를 알루미늄에서 성장시키는 과정에서 알루미늄이 공기 속에 노출될 경우 산화되어 산화물이 알루미늄을 피복하기에 알루미늄의 전기전도 및 가열 성능을 개선시킬 수 없다. 연구팀은 알루미늄 산화층을 제거할 수 있는 방법을 찾기 시작하였다. 결과, 염(염화나트륨)으로 상기 문제점을 해결할 수 있음을 발견했다.
그 당시 브라이언 워들 연구팀은 CNT를 염 및 기타 제품(탄산수소나트륨, 세척제 등)에서 성장시키려고 시도했다. 염으로 테스트하는 과정에서 추이커항은 염소이온이 알루미늄 표면에 침입함과 아울러 알루미늄 산화층을 용해시키는 현상에 관심을 가졌다. 추이커항은 알루미늄박을 염수(Saline water)에 침지시킬 경우 알루미늄 산화층을 제거할 수 있음을 발견했다. 추이커항은 먼저 알루미늄박을 무산소 환경에 전이시켜 알루미늄박의 재산화(Reoxidation)를 방지했으며 최후로 에칭(Etching)된 알루미늄을 반응기에 넣음과 아울러 화학기상성장법(CVD)을 통해 CNT를 성장시켰다. 연구 결과, 산화층을 제거한 후 더욱 낮은 온도(산화층을 제거하지 않을 경우 약 100℃ 조건이 요구됨) 조건에서 CNT를 알루미늄에 성장시킬 수 있으며 또한 CNT와 알루미늄의 “결합”으로 재료의 열학적 및 전기학적 성능을 뚜렷하게 향상시킬 수 있음을 발견했다.
해당 신소재의 광학 반사율을 측정한 결과, 해당 재료의 다양한 부위는 입사광을 99.995% 이상 흡수할 수 있다. 해당 신소재의 뛰어난 입사광 흡수 기능에 대하여 완전히 해석할 수 없지만 해당 기능은 조금 검은색을 띠는 에칭된 알루미늄과 CNT의 상호결합과 관련될 것으로 추정된다. CNT는 대부분 입사광을 흡수함과 아울러 열로 전환시키기에 반사되는 광선이 아주 적다. 따라서 CNT는 특별한 검은색을 띤다. 연구팀은 심층적인 연구를 수행하여 해당 신소재의 뛰어난 입사광 흡수 기능을 규명할 예정이다.

중국 과학기술평가표준화기술위원회 설립

최근, 중국 국가표준화관리위원회는 “전국 과학기술평가표준화기술위원회 등 14개 기술위원회를 설립할 데 관한 공고”를 발표했다. 제1기 전국과학기술평가표준화기술위원회(SAC/TC 580, 이하 “과학기술평가표준위원회”로 약칭)는 48명의 위원으로 구성되었고 과기부 부부장 리멍(李萌)이 주임위원직을 맡았다. 과기부는 과학기술평가위원회의 업무를 지도하고 과기부과학기술평가센터가 비서처 역할을 담당한다.
과학기술평가표준위원회는 과학기술 정책 평가, 계획 평가, 프로젝트 평가, 성과 평가, 지역 과학기술 혁신 평가, 기관 및 기지 평가, 인재 평가, 자금 평가 및 과학기술 성적과 영향 평가 등을 포함한 전국과학기술평가표준화 관련 사업을 집중 관리한다. 구체적 업무는 과학기술평가분야 표준화 사업의 정책과 대책을 건의하고 과학기술평가분야 국가표준체계를 제정하며 국가표준의 입안전개, 개정, 심사, 관철, 교육, 보급, 실시, 추적, 기술자문 및 국제화 등 업무를 담당하고 관련 조사연구, 합작과 교류를 전개하며 전국과학기술평가표준화의 발전을 추진한다.
현재 중국이 혁신으로 발전을 이끄는 전략을 실시하고 있는 이때 과학기술평가는 혁신 환경을 구축하고 과학기술체제 개혁을 촉진하며 과학기술 관리 정책을 지원함에 있어서 중요한 역할을 한다. 과학기술평가표준위원회의 설립은 중국 과학기술평가사업 발전의 중요한 이정표로서 중국의 과학기술평가사업은구축의 새로운 시기에 진입했다. 과학기술평가표준위원회는 각계 힘을 모아 과학기술평가표준화 구축을 적극 추진하고 과학기술평가 사업의 고품질 발전을 촉진하여 중국의 과학기술 혁신력을 향상시키고 혁신적인 국가 건설과 세계 과학기술강국 건설을 위해 유력한 보장을 제공할 전망이다.

첫 극지관측 원격탐사 소형위성 징스 1호 발사 성공

2019년 9월 12일, 중국은 타이위안위성발사센터에서 창정 4호 을(长征四号乙) 로켓으로 중국 첫 극지관측 원격탐사 소형위성 징스(京师) 1호를 성공적으로 발사해 예정궤도에 순조롭게 진입시켰다.
BNU-1 번호의 징스 1호 위성은 “3극 원격탐사위성 성좌 관측시스템”의 첫 번째 시험위성이자 중국 첫 극지관측 원격탐사 소형위성이기도 하다. 해당 위성 개발프로젝트는 베이징사범대학이 제안했고 중국과기부와 베이징사범대학이 공동 투자했으며 선전항톈둥팡훙하이터(深圳航天东方红海特)위성유한회사가 개발을 맡았다. 위성이 궤도에 진입한 후 난팡(南方)해양과학·공정광둥성실험실[주하이(珠海)]이 운영을 담당하게 된다.
총무게가 약 16kg인 징스 1호 위성은 광학카메라 2대와 AIS 수신기 1대를 장착했기에 극지 관측은 물론 전세계 임의 지역에 대한 중간 해상도 영상 수집이 가능하다.
동 위성은 고집적도, 고가성비, 짧은 개발주기, 대량생산능력, 유연한 배치, 강력한 확장성 등 장점을 보유하기에 자세제어 정밀도가 높고 기동성이 강하며 데이터 전송량이 많은 마이크로나노 원격탐사위성 임무에 적합하다.
징스 1호 위성의 광폭카메라는 극지관측의 높은 동적 장면을 감안해 전문적으로 설계했다. 센서는 동일 지상물체에 대해 자동으로 장·단시간 2번 노광시켜 융합된 영상을 출력하기에 빙설, 육지 수체(water body)에 동시에 존재하는 높은 동적 장면 이미징 효과를 효과적으로 개선할 수 있다. 임무 완료 후 위성은 궤도이탈 돛을 펼쳐 능동적으로 궤도를 이탈함으로써 우주파편의 발생을 막을 수 있다.
과거 중국의 극지연구는 선박 및 연구기지에 의존해 데이터를 수집하던데서 현재 원격탐사위성 기술에 힘입어 기존에 접근이 어려웠던 지역을 관측할 수 있게 되었다. 따라서 보다 정확한 연구용 영상 및 데이터 획득이 가능해 중국은 불충분하던 극지관측 데이터를 보충할 수 있게 되었다.
징스 1호 위성에 탑재된 고해상도 카메라는 5일 내에 남극 및 북극을 완전히 커버할 수 있을 뿐더러 해빙 이동 및 얼음산 붕괴를 모니터링할 수 있다. 이는 중국의 극지 원격탐사 능력을 대폭 향상시킬 전망으로 중국의 극지 및 글로벌 변화 연구에 중요한 의미가 있다.
“길잡이” 위성이기도 한 징스 1호 위성은 “비둘기 무리” 성장모델을 채택해 장차 위성 성좌를 구축할 계획이다. 성좌 구축이 완료되면 극지의 빠른 변화 과정에 대한 시간급 관측을 실현할 예정이다.
징스 1호 위성시스템은 일일 극지 관측을 통해 항로 해빙 변화를 신속하게 보고할 수 있고 또한 AIS 수신기가 수신한 선박정보를 결합해 자동으로 선박의 항해노선을 계획하는 한편 항로의 위험을 평가할 수도 있다.
이외, 동 위성 데이터는 글로벌 기후변화 연구에도 이용될 예정이다. 뿐만 아니라 동 위성의 중·저위도 지역 모니터링은 북극 항로 개발에 일조하고 칭짱(青藏)고원 또는 제3극 지역 연구에 적극적인 역할을 할 전망이다.

중국 첫 무인선박 연구개발 테스트 기지, 2019년 말 사용에 들어갈 예정

최근, 윈저우(雲洲)지능과학유한회사(이하 원저우회사)가 구축한 중국 첫 무인선박 연구개발 테스트 기지인 샹산해양과학기술항(香山海洋科技港)이 광둥(廣東) 주하이(珠海)에서 공식 준공되어 2019년 말 사용에 들어갈 예정이다. 해당 기지는 웨강아오(粵港澳) 3개 지역 더 나아가 중국 해상 무인 시스템 및 해양 지능 장비 설계, 연구개발, 테스트 공공 기술 서비스 및 혁신 창출 플랫폼으로 되어 스마트 해양산업 혁신 “고지”로 부각될 전망이다.
샹산해양과학기술항은 무인선박 및 해양 지능 장비 산업사슬 배치를 핵심으로 하고 인공지능, 첨단 장비제조 및 차세대 정보기술산업에 초점을 맞추어 해상 무인시스템 및 지능 장비 설계, 연구개발, 테스트, 응용 및 산학연용 통합화 공공기술 서비스 플랫폼을 구축하여 항만 지역 해양 경제발전을 추진할 전망이다. 샹산해양과학기술항은 웨강아오 3개 지역이 협력하여 과학기술 혁신을 수행하는 기지이다.
해당 기지는 중국 첫 무인선박 산업사슬을 핵심으로 하는 연구개발 테스트 기지이다. 현재 윈저우회사는 홍콩과학기술대학, 아오먼(澳門)대학 등과 광범위한 과학기술 협력을 수행하고 있으며 향후 홍콩과학기술대학과 공동으로 해당 기지에 연합실험실 및 협력혁신센터를 구축할 계획이다.
샹산해양과학기술항 프로젝트는 부지면적이 3.2만 m2이고 건축면적이 5.2만 m2에 달한다. 해당 프로젝트는 웨강아오 대만구(粵港澳大灣區)의 중요한 인프라 프로젝트이자 광둥성(廣東省), 주하이시(珠海市) 중점 공사이다. 또한 해당 프로젝트는 무인선박 및 해양 지능 장비 산업 연구개발 테스트 요구를 기반으로 실내 다양한 실험실, 테스트 수조(Pool), 부두 정박지, 해상 테스트 지역 등을 포함한 8개 대항목, 108개 소항목 테스트 프로젝트를 배치함으로써 선진적이고 완벽한 맞춤형 시설을 제공할 예정이다.
샹산해양과학기술항의 완벽한 맞춤형 환경 및 정책 서비스에 힘입어 향후 무인선박 및 해양 지능 장비 기술 축적 및 기술 발전 속도는 5~10배 향상되어 중국 해상 무인시스템 및 지능 장비 산업의 신속한 발전을 추진할 전망이다.

세계 최초 유전자 편집 인체 조혈줄기세포 이식 성공

세계에서 유일하게 완치된 에이즈 환자인 “베를린 환자”와 비슷한 치료 사례가 중국 베이징에서 나타났다. 해당 환자는 “베를린 환자”와 같은 혈액종양 및 에이즈에 걸렸으며 치료 방안도 동일한 조혈줄기세포 이식이다. 다른 점은 “베이징 환자”는 유전자 편집으로 CCR5 유전자가 돌연변이된 조혈줄기세포를 얻었고 “베를린 환자”의 돌연변이는 천연적인 것이다.
최근 베이징대학 생명과학학원 덩훙쿠이(邓宏魁), 해방군총병원 제5의학센터 천후(陈虎), 서우두(首都)의과대학 부속유안병원 우호우(吴昊) 등 공동연구팀은 세계 최초로 유전자 편집 방법으로 인체 조혈줄기세포에서 CCR5 유전자를 불활성화하고 편집한 줄기세포를 HIV 에이즈 바이러스 감염 및 급성림프모구백혈병 환자 체내에 이식하여 효과를 생성했다. 유전자 편집된 조혈줄기세포가 환자 체내에서 생존하고 “소수 외래자”에서 “절대 다수의 원주민”으로 번식하는 것은 에이즈 치료의 관건이다.
해당 연구 성과는 이제 시작이지만 유전자 편집된 조혈줄기세포가 인체 내에서 안전하고 생존 가능하며 “역경 번식”도 가능하다는 것이 입증되었다. 해당 성과는 “유전자 편집 기술의 장점을 이용하여 ‘베를린 환자’의 단점을 극복하다”라는 제목으로 “The New England Journal of Medicine”에 온라인으로 게재되었다.
초기에 연구팀은 유전자 편집된 줄기세포의 생존을 걱정했다. 줄기세포는 새 환경에 아주 취약하다. 환자는 골수 소멸을 진행했고 유전자 편집된 줄기세포가 체내에서 생존하지 못하면 환자는 생명의 위험이 있게 된다.
따라서 안전한 방법은 편집된 세포와 편집하지 않은 세포를 함께 투입하는 “겸유” 방식이다.
그러나 안전한 방법은 흔히 가장 효과적이지 못하다. 함께 투입된 편집하지 않은 세포는 편집된 세포가 최대 효과를 발휘하는 것을 방해할 수 있다. 예를 들면 상호 경쟁이다. 줄기세포의 경쟁적 증식 때문에 체내에서 검사된 유전자 편집 효율이 상대적으로 낮아졌다.
편집되지 않은 세포는 “민폐 팀원”이 되어 바이러스의 공격을 도울 수도 있다. 항에이즈약을 일시 정지할 때, 바이러스가 반동하는 것은 편집하지 않은 유전자의 CD4+T 세포(줄기세포 분화로 생김)가 바이러스의 복제와 반동을 위한 장소를 제공하기 때문일 수 있다.
어려운 선택 앞에서 환자의 안전과 임상 안전을 최대한 보장하기 위하여 연구팀은 안전한 방안을 선택하여 백혈병 치료를 보장했다.
최종 결과는 만족스러웠다. 함께 강적 HIV를 만났을 때, 유전자 편집된 T세포는 더 강한 저항력을 나타냈고 T세포 총수량 비율은 2.96%에서 1.5배 증가하여 4.39%에 달했다.
CRISPR 유전자 편집 기술의 편집 효율과 표적이탈 효과는 줄곧 임상으로 나아가는 걸림돌이다. 조혈줄기세포는 대부분 “정지상태”에 있으며 편집이 어렵다. 기타 줄기세포에 적용하는 유전자 편집 방법은 조혈줄기세포에 소용없을 수 있다. 예를 들어, 유전자총 타겟팅 방법은 편집한 “가위”를 투입해도 전체 세포가 활성화되지 않는다면 “가위” 편집을 유도하지 못한다.
초기에 동물 실험으로 검증된 기술 시스템구축을 기반으로 연구팀은 다양한 탐구를 거쳐 유전자 편집이 가능한 조혈줄기세포의 전처리 배양 방법을 구축하여 조혈줄기세포를 활성화시켰을 뿐만 아니라 건조성, 안정 상태, 생존력 등을 파괴시키지 않았다.
연구팀은 8가지 “가위” 도입 형질감염 방법을 시도하고 편집 시간을 단축하고, 짝을 이룬 가이드 RNA를 도입하는 전략 등을 이용하여 편집 효율을 높이고 표적이탈 효과를 낮추는 방법을 탐구했다.
임상시험 환자 체내에서 이러한 기술 방안은 검증되었다. 연구 결과, 유전자 편집은 지속성, 표적 이탈성, 유효성 등 면에서 임상 검증이 가능했다.
약물복용 중단 4주 후,환자 체내 HIV 수량은 반등을 나타냈다. 유전자 편집 효율이 17.8%에 달했지만 편집하지 않은 세포와 동시에 투입되었기 때문에 체내의 편집 세포 비율은 5%-8%에 그쳤다.
“베를린 환자”가 사용한 천연 CCR5 돌연변이 100%의 줄기세포와 비교하면, 5%-8%는 미미하지만 투입 전략이나 유전자 편집 효율 등 면에서 보면 모두 미래의 연구 방향이다.
앞으로 편집된 줄기세포만을 이식하여 편집된 줄기세포의 삽입율을 높이는 방법을 시도할 수 있다. 이번 연구에서 안정성, 가능성이 검증되었지만 유전자 편집 효율을 대폭 개선하여 유효성을 제고해야 한다.
최근 몇 년간 유전자 편집 기술은 지속적으로 발전하였으며 멀지 않아 더 안전하고 효율적인 유전자 편집 기술 시스템이 개발될 것이다. 기존의 방법을 최적화하는 것도 다방면의 효율을 제고할 수 있다. 향후 유전자 편집된 조혈줄기세포가 충분히 많은 돌연변이 T세포를 생성하여 HIV에 저항할 수 있을 때, 한차례의 치료로 지속적인 치료효과를 이룰 수 있다.
CCR5를 표적으로 HIV와 T세포 결합을 예방하고 HIV의 인체 면역 시스템에 대한 파괴를 막는다는 점에서 유전자 편집 아기와 같은 치료 원리에 기반했지만 이번 연구는 치료성 임상시험이고 또한, 성인 신체의 체세포에서 진행하여 배아 유전자 편집의 윤리적 논란이 되지 않는다.

세계 최대 전뇌 뉴런 3차원 데이터베이스 구축

최근, 둥난(東南)대학 뇌과학·지능기술연구원 및 둥난대학-앨런(Allen)연구소 뇌데이터연합센터는 VR 및 AI 기술 기반 오픈소스(Open source) 정밀 데이터 어노테이션(Annotation) 시스템 TeraVR을 개발하여 전뇌(Allbrain) 수준에서 세계 최대의 가장 정밀한 뉴런 3차원 구조를 재건(Rehabilitation)했다. 해당 데이터량은 세계 1위이다.
대뇌의 기본 구성단위인 뉴런은 대뇌의 구조 및 기능 연구에 매우 중요하다. 기존에 뉴런 어노테이션 및 이미징 기술의 제한성으로 획득한 이미지는 비교적 높은 잡음 및 신호 불균일 등 문제점이 존재했다.
뉴런 형태를 획득하려면 대뇌 세포의 희소성 어노테이션, 전뇌 이미징, 뇌영상 가시화, 뉴런 형태 재건 등이 필요하다. 그중 뇌영상 가시화 및 뉴런 형태 재건은 전체 프로세스의 병목문제이다. 하나의 완전한 생쥐 전뇌 이미지는 일반적으로 수십 개 테라바이트(Terabyte)에 달하며 원숭이 뇌의 전뇌 이미지는 페타바이트(Petabyte) 수량급에 달한다. 동시에 뇌뉴런의 매우 복잡한 토폴로지 구조도 뉴런 형태 재건 어려움을 더 증가시킨다.
상기 어려움을 해결하기 위해 연구팀은 가상현실 및 인공지능 기술을 기반으로 오픈소스 반자동화 전뇌 뉴런 재건 시스템 TeraVR을 개발함으로써 초대규모 뇌 미세 이미지 데이터에서 대량의 전뇌 뉴런 형태 구조를 고효율적이고 정밀하게 생성했다. 또한 고해상도 현미경으로 생쥐 대뇌 절편을 촬영함과 아울러 생쥐 대뇌의 뉴런 구조를 추출하여 정밀한 3차원 이미지를 제작했다. 이로써 침지식 쌍안 입체영상을 이용하여 더욱 쉽게 대뇌 구조를 관찰할 수 있을 뿐만 아니라 그중 매우 복잡한 뉴런 수상돌기 및 축삭돌기의 3차원 투사 경로를 분석할 수 있다.
시스템의 미세 이미지 해상도 정밀도는 0.1~0.2μm에 달하며 일부 범용 소프트웨어에 존재하는 재건 결함, 과도한 재건, 토폴로지 오류 등 문제를 식별할 수 있다. 현재 해당 시스템으로 1,000여 개 완전한 뉴런 구조를 재건했다.
대뇌 뉴런 구조 이해는 파킨슨병, 알츠하이머병, 근위축성측색경화증 등 신경퇴행성질환 진단 및 치료에 참고 가치를 제공할 수 있다.