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정자로봇(sperm microbot)으로 자궁경부암 치료한다


▲ 출처=픽사베이

과학자들은 자궁 경부의 종양에 항암제를 투여하기 위해 바이오 하이브리드 정자 마이크로 봇을 실험하고 있다. 이 로봇은 황소 정자에 3D 인쇄 미세 구조를 지닌 철 기반 코팅 플라스틱 모자를 씌워 제작했다.

연구진은 자기 조종법으로 정자 로봇을 대상 쪽으로 움직인다. 로봇이 종양에 도달하면 미세 구조의 4개의 팔이 자동으로 구부러져 정자 세포를 방출하는데, 이것이 암세포로 들어가 약을 전달한다.

항암제를 전달하는 정자

독일 드레스덴의 통합나노과학연구소(Institute for Integrative Nanosciences)의 마이크로 및 나노생물공학 연구팀 리더 마리아나 메디나–산체스는 “여성 생식 기관에서 자연스럽게 이동하는 정자 세포를 선택했다”고 밝혔다. 정자는 암세포와 같은 일을 하며 약물을 내부로 전달할 수 있기 때문에 더욱 효과적이다.

라이브 사이언스(live Science)는 “과학자들은 암 치료제인 독소루비신 하이드로클로라이드(doxorubicin hydrochloride)를 주위 환경으로부터 보호하기 위해 정자 세포의 머리에 삽입했다“고 전했다. 메디나-산체스 박사는 ”놀랍게도 약물은 정자 세포에 영향을 주지 않는다. 정자는 계속 건강히 살아 움직일 수 있다“고 설명했다.

실험실 기반 테스트의 성공에도 불구하고 메디나-산체스 박사는 여전히 몇 가지 문제를 해결하려고 애쓰고 있다. 그 중 한 가지는 철로 코팅된 플라스틱 모자를 생분해성으로 만들어 약물이 방출된 후 용해되도록 하는 것이다. 이 경우 모자 구조가 원인이 되어 발생하는 면역학적 및 기타 반응을 피할 수 있다.

▲ 출처=셔터스톡

메디나-산체스 박사는 “적절한 때가 되면 황소 정자를 인간 정자로 대체할 것“이라고 밝혔다. 본 실험이 시행되기 전 연구진은 항암제를 박테리아에 넣으려고 시도했다. 박테리아 또한 약물을 가지고 암세포로 이동할 수 있으나, 자기장에 의해 움직이는 것은 마찬가지였다.

신체의 면역 시스템이 미생물을 공격하여 목표물에 도달하기 전에 파괴할 수 있기 때문에 결국 연구진은 정자를 선택했다. 사이언스데일리(Science Daily)지는 정자가 약물을 방출하여 암 덩어리의 80% 이상을 죽인 반면, 이동 중 유실량은 거의 제로에 가까웠다고 보도했다. 

실제 응용 측면에서 메디나-산체스 교수가 제기한 한 가지 문제는, 로봇을 제어하는데 사용되는 자기장이 매우 약하고 인체에 아무런 영향을 주지 않는다는 점이다. 메디나-산체스 교수는 “현재 영상 기술로는 신체 내에서 정자 로봇이 움직이는 모습을 실시간으로 정확히 모니터하기 어렵기 때문에 더 나은 기술 개발이 절실하다“고 지적했다.

카테터는 실제 응용에서 여성 생식계에 정자 세포를 주입하는 데 사용된다. 이는 인공 수정에서 사용되는 방법과 유사하다.

자기 공명 또는 초음파 영상 시스템의 현재 해상도는 약 100 마이크로미터에 불과하다. 정자의 정자가 가로5, 세로10 마이크로미터이고 3D 미세 구조가 그 보다 약간 큰 수준이므로, 정자마이크로봇은 현재 기술로 관찰하기 어렵다.

지나친 텔레비전 시청이 정자 수를 감소시켜

한편, 새로운 연구 결과에 따르면 텔레비전을 과도하게 시청할 경우 정자 수가 줄어들 수 있다. NDTV는 “5시간 동안 연속으로 텔레비전을 보는 사람은 정자 수가 무려 35%나 줄어든다”고 보도했다.

연구진은 텔레비전의 과도한 시청은 건강에 해로운 고열량 식품을 먹고 게으른 생활 태도와 동반되어 나타나는 경향이 있다고 설명했다. 텔레비전 중독자는 정자 수가 적을 뿐만 아니라 시청 시간이 1시간씩 늘어날 때마다 폐 혈전이 45% 증가해 사망 위험성 또한 높아진다고 밝혀졌다. 

좌식 생활 방식 이외에도 화학 첨가제와 고 칼로리 및 건강에 해로운 음식의 산 성질은 정자 세포의 모양과 운동성을 손상시키고 숫자 감소로 이어진다. 뉴델리의 인디라 체외수정 전문병원의 사가리카 아가르왈 박사는 “비스페놀 A(Bisphenol A)가 정액의 질을 낮추며, 텔레비전을 보며 폭식을 하면 정자 수, 운동성 및 집중력이 4배까지 낮아질 수 있다”고 지적했다. 

 

본 실험을 위해 연구진은 18세에서 22세 사이의 200명의 학생을 대상으로 정자 샘플을 채취했다. 실험실 분석 결과, 텔레비전을 과도하게 시청한 참가자의 정자 수는 37Mn/ml, 일반 참가자는52Mn/ml으로 나타났다.

이와는 대조적으로 신체 활동에 종사하며 운동을 하는 남성은 그렇지 않은 남성들에 비해 정자 수가 4분의 3가량 많았다. 그러나 연구진은 운동을 너무 많이 하고 과도하게 텔레비전을 보는 것은 자유 라디칼 세포 수를 늘려 오히려 해롭다고 지적했다. 

정자는 세포 조직이며, 이동 중 사망 확률은 90%에 달한다. 이 연구는 미국 역학저널(American Journal of Epidemiology)를 통해 발표됐다.


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