우주 다녀온 우주비행사, DNA 손상·스트레스반응 활성화됐다

미국 코넬대

스페이스x의 우주선 인스퍼레이션4에 탑승하기 위해 훈련 중인 탑승 예정자들. 스페이스X 제공

우주비행사들이 우주에서 겪은 신체 변화 중 일부는 이들이 지구에 복귀한 이후에도 원래대로 회복되지 않는 것으로 나타났다. 짧은 기간의 저궤도 비행도 우주비행사의 신체에서 분자 수준의 변화를 일으킨다는 것이다.  DNA 손상 반응 및 산화 스트레스에 대한 사이토카인 수치 상승, 면역반응과 관련한 유전자 발현 변화 등이 대표적인 것으로 나타났다.

   
11일(현지시간) 국제학술지 '네이처'에는 이 같은 내용을 담은 미국 코넬대 연구팀의 복수의 연구가 연달아 게재됐다.

크리스 메이슨 미국 코넬대 교수팀의 연구에 따르면 2021년 우주에서 3일 동안 머문 스페이스X의 우주선 인스퍼레이션4에 탑승한 우주비행사와 민간인이 경험한 신체 변화 중 대부분은 비행 후 최소 3개월 후에 원래대로 돌아왔다. 하지만 일부 단백질, 유전자, 사이토카인 수치는 돌아오지 않는 것으로 나타났다.

특히 파킨슨병과 연관이 있는 것으로 알려진 알파-시뉴클린(SNCA) 단백질 수치가 증가했다. 과다 면역반응에 관여하는 단백질 면역조절제인 사이토카인 수치 상승도 3개월 동안 지속됐다.

브레든 티어니 미국 코넬대 연구팀은 우주 비행사의 면역 체계와 마이크로바이옴(체내미생물)의 변화에 집중했다. 그 결과 면역 체계를 구성하는 세포나 체내미생물은 종류에 따라 우주 환경에 반응하는 정도도 상이한 나타났다. 예를 들어 면역체계에 관여하는 단백질인 'CD14'나 'CD16'을 생성하는 유전자는 우주 환경에서 더 활발히 발현됐다. 

우주 비행이 인체에 미치는 영향은 성별에 따라서도 차이가 나는 것으로 확인됐다. 여성들이 정상수치로 돌아오는 속도가 더 빨랐다.  혈액응고반응과 연관된 단백질 피브리노겐(피브리노젠)과 급성염증반응에서 활성화되는 인터루킨-8(IL-8)도 성별에 따라 영향을 받는다는 것을 발견했다. 연구팀은 "이는 혈액 응고와 면역 체계 조절이 향후 정밀 우주 의학 연구에 중요하다는 것을 의미한다"고 말했다.

학계는 향후 우주 탐사에서 우주 의학에 대한 중요도가 더욱 높아질 것이라 전망했다. 점차 더 많은 우주인들이 우주로 떠날 예정으로 이들의 안전을 확보하는 것이 중요하기 때문이다. 네이처는 이번 연구들에 대해 “현재 우주 의학은 지구 의학의 발전보다 매우 뒤쳐져 있다"며 "우주 의학 발전을 위한 데이터베이스, 도구, 프로토콜의 신속한 개발이 필요하다"고 논평했다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]