저온생물학

3. 연구 분야

저온생물학은 다양한 연구 분야를 포함하며, 주요 연구 분야는 다음과 같이 6가지로 구분할 수 있다.^[1][2]

이러한 연구 분야들은 극저온학에 의존하기도 한다.

저온생물학은 미생물, 식물, 동물 등의 단백질, 세포, 조직, 기관과 같은 각 분류에 대해 다양한 온도 영역에서 저온 상태의 특성을 연구하며, 특히 사람의 배아(수정란), 세포, 조직 등의 보존 기술 연구에 주력한다.^[3]

1949년 영국 국립 의학 연구소의 크리스토퍼 폴지와 앤드루 스미스에 의해 글리세린 첨가가 소의 정액 냉동 보존 개선에 매우 효과적이라는 사실이 우연히 발견되면서, 생물의 저온 보존 기술에 큰 발전이 있었다.^[4] 이후 정자, 난자, 배아, 혈액 성분 등에 대한 액체 질소를 이용한 보존 기술이 확립되었으며, 현재는 심장 등 장기 이식을 위한 보존 기술에 대한 연구가 진행 중이다.^[5]

동물 세포의 탈수 및 해동에 대한 기본적인 이론으로는 한 번에 냉동하여 빙정이 성장하기 전에 냉동을 완료하거나, 서서히 냉동하여 조대한 빙정이 석출되지 않도록 하는 것이 있다.^[6]

당류 용액 등을 이용해 고삼투압 상태를 만들거나, 트레할로스를 사용하고 디메틸 설폭사이드를 용매로 사용하는 등 빙정의 성장을 억제하는 방법, 동결건조, 수분을 글리세린 등으로 치환하여 유리화시키는 방법 등이 알려져 있다. 글리세린 치환은 세포가 유리 전이 온도를 획득하게 하여 냉동 시 세포 내 빙정 생성을 억제하고, 빙정 성장으로 인한 조직 파괴를 방지한다. 이러한 목적에 첨가하는 물질을 동해 방어제(cryoprotective agent, CPA)라고 부른다.^[7]

식물의 경우, 유전자원 보존을 위해 종묘나 조직의 저온 보존이 이루어진다. 종자나 화분은 냉동 상태에서 수년 이상 보존 가능한 경우가 많으며, 경대 재배와 병행하여 유전자원 보존이 이루어진다. 조직 절편은 동물 세포와 동일한 방법으로 보존되며, 가지, 주 단위 상태에서는 예비 냉동 및 고삼투압 물질 처리 등의 방법이 연구되고 있지만, 아직 발전 단계에 있다. 또한, 생육 중인 식물에 당류나 프롤린을 사용하면 저온 스트레스에 대한 내성이 증강된다는 연구 결과도 있다.^[8]

3. 1. 생물학적 연구

3. 2. 응용 연구

4. 관련 학회 및 저널

저온생물학회는 저온이 생물학적 시스템에 미치는 영향에 공통적인 관심을 가진 생물학, 의학, 물리 과학 분야의 사람들을 모으기 위해 1964년에 설립되었다. 2007년 현재, 저온생물학회는 전 세계 약 280명의 회원을 보유하고 있으며, 그중 절반이 미국에 기반을 두고 있다.^[21] 이 학회는 저온 생물학의 모든 측면에 전념하는 연례 과학 회의를 개최하며, 회원들은 학회 뉴스레터인 '뉴스 노트(News Notes)'를 통해 소식과 예정된 회의에 대한 정보를 얻는다. 2011~2012년 저온생물학회 회장은 존 H. 크로우(John H. Crowe)였다.^[22]

1964년에 설립되어 2003년에 등록된 자선 단체가 된^[23] 이 학회는 2006년 현재 약 130명의 회원(대부분 영국 및 유럽 출신)을 보유하고 있으며, 적어도 연례 총회를 1회 개최한다. 학회 프로그램에는 일반적으로 주제별 심포지엄과 저온 생물학의 모든 측면에 대한 자유로운 소통 세션이 포함된다.

참조

_[1] 논문 Ice Nucleation Induced by Pseudomonas syringae
_[2] 논문 Ice nucleation and antinucleation in nature
_[3] 웹사이트 Food Safety Watch http://www.foodsafet[...] 2013-09-12
_[4] 문서 Managing plant genetic resources using low and ultra-low temperature storage: a case study of tomato
_[5] 문서 Cryopreservation of endangered ornamental plants and fruit crops from tropical and subtropical regions
_[6] 뉴스 Scientist finds fungus gnats survive winter half-frozen http://www.adn.com/l[...] 2009-05-30
_[7] 웹사이트 Alaska beetles survive 'unearthly' temperatures http://www.gi.alaska[...] 2009-10-26
_[8] 웹사이트 Lithobates sylvaticus (Wood Frog) https://animaldivers[...]
_[9] 웹사이트 Looking to frozen frogs for clues to improve human medicine http://seattletimes.[...] 2004-12-14
_[10] 웹사이트 Untitled Document http://virgil.ruc.dk[...] 2009-10-27
_[11] 웹사이트 FREEZE TOLERANT VERTEBRATES http://http-server.c[...] 2009-10-26
_[12] 웹사이트 Cryobiology http://www.units.mia[...]
_[13] 논문 Freeze Avoidance in a Mammal: Body Temperatures Below 0°C in an Arctic Hibernator http://users.iab.uaf[...] 2008-11-23
_[14] 문서 Revival of spermatozoa Effective vitrification and dehydration at low temperatures
_[15] 논문 The influence of temperature-induced phase changes on the kinetics of respiratory and other membrane-associated enzyme systems
_[16] 논문 Preservation solutions for transplantation
_[17] 논문 The role of intracellular freezing in the death of cells cooled at supraoptimal rates
_[18] 논문 Cryopreservation of umbilical cord blood: 1. Osmotically inactive volume, hydraulic conductivity and permeability of CD34(+) cells to dimethyl sulphoxide
_[19] 웹사이트 Freezing http://www.pacificfe[...] Pacific Fertility Center 2010-02-28
_[20] 웹사이트 Livebirth after orthotopic transplantation of cryopreserved ovarian tissue http://www.saintluc.[...] J Donnez, M M Dolmans, D Demylle, P Jadoul, C Pirard, J Squifflet, B Martinez-Madrid, A Van Langendonckt 2015-01-02
_[21] 뉴스 Cold War: The Conflict Between Cryonicists and Cryobiologists http://www.alcor.org[...] Alcor Life Extension Foundation 2009-08-24
_[22] 웹사이트 Officers & Governors http://www.societyfo[...] Society for Cryobiology 2010-03-13
_[23] 문서 Charity Commission for England & Wales No. 1099747
_[24] 웹사이트 Problems of Cryobiology and Cryomedicine https://cryo.org.ua/[...] 2022-05-28