인체의 체내시계를 정확하게 측정할 수 있는 새로운 진단 테스트가 개발됐다. 이 기기는 사람의 건강 정도를 정확하게 판단하는 데 도움이 될 것이라는 전망이다.

노스웨스턴대학 연구팀이 개발한 이 테스트 기기는 인체의 정확한 시간을 측정한다고 하여 타임시그니처라고 명명했다.

타임시그니처: 신체시계 테스트 도구

24시간 주기리듬이라는 생물학적 과정이 신체시계를 통제한다. 이 신체시계는 외부 세계의 정확한 시간을 따르지 않는다. 그렇지만 수면과 각성 주기 같은 특정한 메커니즘의 원칙을 따른다. 보통 24시간 주기리듬을 따르는 사람들은 최적의 속도로 몸을 움직일 수 있다. 그렇다면, 이 신체 내부 시간은 어떻게 측정할 수 있을까?

노스웨스턴대학 연구팀이 기존의 것보다 훨씬 정확하게 신체시계를 측정할 수 있는 기기를 개발했다. 타임시그니처라는 이름의 이 기기는 신체 시간을 계산하기 위해서 단지 두 방울의 혈액만 있으면 된다. 그리고 이전의 방법보다 비용 대비 효과적이고 시간 소요도 적다.

노스웨스턴의과대학 로즈마리 브라운 예방의학과 교수는 "이 기기는 단순히 아침형 인간인지 저녁형 인간인지 구분하는 것보다 훨씬 정확하고 복잡한 측정법"이라며 "이 기기를 사용하면 1.5시간 내 사람의 생물학적 시간을 측정할 수 있다"고 설명했다.

연구팀은 이 테스트 기기를 개발하기 위해 체내 생리학적 시간을 측정할 수 있는 잠재적 지표를 확인했다. 일반적으로 체내 2만여 개 유전자의 인체시간 측정에 사용할 수 있다. 그러나 연구팀은 보다 효과적으로 계산할 수 있는 최적의 유전자를 찾아야 한다고 판단했다.

그리고 이를 위해 체내시계와 강력한 연관성이 있는 유전자를 찾아낼 수 있도록 기계학습 방법을 도입했다. 혈액의 유전자 발현 패턴에 따라 컴퓨터가 하루의 시간을 예측하도록 프로그램을 구축했다. 연구 결과에 따르면 약 40개 유전자가 가장 강력한 신호를 보냈다.

잠재적인 적용 방법

체내시간을 측정할 수 있는 간단하고 신속하며 정확한 혈액 테스트는 현대 의학에서 다양하게 적용할 수 있다. 먼저, 의사들은 환자 체내시간을 측정해 환자에 맞는 맞춤형 치료를 처방할 수 있다.

연구 공동 저자인 필리스 지 박사는 "환자의 체내시간을 정확하게 측정할 수 있으면 효과 높은 치료제를 처방할 수 있다"고 밝혔다. 즉, 의사가 환자의 체내시간을 측정해 가이드로 활용한다면, 환자는 적시에 정량의 정확한 치료제를 복용해 효능을 높일 수 있다는 것.

두 번째 적용 가능성은 새로운 치료법 개발과 관련이 있다. 일부 치료제는 낮 시간에 효능이 높은 반면 밤 시간에 활성화되는 치료제가 있다. 따라서 제약회사는 타임시그니처 데이터를 사용해 체내시계와 질병이라는 두 가지 요인을 중점으로 신약을 개발할 수 있다.

혈압강하제 같은 치료제는 환자마다 다르게 작용한다. 일부 환자는 이 치료제를 낮 시간에 복용하면 최적의 효과를 얻을 수 있는 반면, 밤에 높은 효율을 얻는 사람도 있다.

타임시그니처의 세 번째 잠재력은 환자를 위한 건강상 제언과 유관하다. 예를 들어 의사는 환자의 체내시간을 알려주는 혈액 테스트 결과를 사용해 24시간 주기리듬에 대한 맞춤형 권고를 할 수 있다.

또, 체내시계가 만성적으로 중단되거나 방해를 받으면 일어날 수 있는 우울증, 당뇨병 및 비만과 같은 여러 가지 질병에 대해 경고할 수 있다. 아울러 환자의 24시간 주기리듬을 교정해 질병을 치료할 수도 있는 것이다.

라비 알라다 신경생물학과 교수는 "시간은 모든 것이나 다름없다. 체내시계가 멈춘다면 여러 가지 질병이 일어날 수 있다는 것을 의미한다"며 "사실상, 모든 조직과 장기 시스템은 24시간 주기리듬에 의해 영향을 받는다"고 말했다.

24시간 주기리듬에 관하여

24시간 주기리듬은 인간만의 독점적인 생물학적 과정은 아니다. 포유류와 조류를 포함해 수많은 다른 생물도 이 시간 기반 프로세스를 따라 기능한다.

국립수면재단에 따르면, 두뇌 속 시상하부가 24시간 주기리듬을 관장한다. 시상하부는 주변 환경이 어두워졌다고 탐지하면, 신체에 피곤함을 느끼는 신호를 보낸다. 반면, 날이 밝으면 각성 신호를 보내 하루를 활동할 수 있게 만든다.

하지만 현대 기술의 발달로 인간의 자연스러운 수면-각성 주기가 영향을 받고 있다. 예를 들어 전자기기가 방출하는 청색광에 노출되면 시상사부의 수면 효과는 방해를 받는다. 그리고 만성적으로 청색광에 노출된 신체는 24시간 주기리듬이 방해를 받아 질병에 걸릴 수도 있다.

[메디컬리포트=심현영 기자]