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[바이오토픽] 동성(同性) 생쥐 부모에서 건강하고 생식능력 있는 새끼 탄생
생명과학 양병찬 (2018-10-12 09:22)

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한 연구진은 사상 최초로 두 마리의 암컷 생쥐에서 추출한 DNA를 이용하여 건강한 새끼를 만드는 데 성공했으며, 그 새끼들 중 일부는 성숙하여 새끼를 낳았다. 또한 그들은 두 마리의 수컷 생쥐에서 추출한 유전물질을 결합하여 새끼를 만드는 데 성공했지만, 그 새끼들은 이틀밖에 생존하지 못했다.

10월 11일 《Cell Stem Cell》에 실린 논문(참고 1)에서 연구진이 사용한 방법은, 건강한 배아가 발생하는 데 필요한 핵심적인 유전적 요인(genetic factor)들을 드러냈다. 그러나 과학자들은 그 기법이 인간에게 적용될 수 있는지에 대해 회의적이다.

새, 물고기, 도마뱀 중 특정 종(種)들은 하나의 성(性) 또는 개체를 이용하여 생식할 수 있다. 그러나 포유류의 경우, 다음 세대를 만들려면 이성(異性)의 개체들이 필요하다. 그 이유가 뭘까?

과학자들은 그게 유전적 각인(genetic imprint) 때문이라고 생각하고 있다. 유전적 각인이란 DNA에 부착된 작은 화학적 태그(chemical tag)로, 특정 유전자의 스위치를 끄는 역할을 한다. 그런 태그들은 지금껏 약 100개가 발견되었는데, 그중 상당수는 배아의 성장에 영향을 미치는 유전자에서 발견되었다.

한쪽 성(性)에서 태그된 유전자들 중 상당수는 반대쪽 성(性)에서 태그 되지 않는다. 만약 하나의 배아에서 '동일한 태그된 유전자(tagged genes)들'이 결합되면(이는 동성 부모의 DNA가 결합할 때 일어난다), 그 배아는 사망하게 된다.

태그를 지우다

이러한 장벽을 극복하기 위해, 중국 과학원(中国科学院)의 저우 치(발생생물학; 참고 2)가 이끄는 연구진은 '정자나 난자에서 유래하는 배아줄기세포'를 이용했다. 이를 처녀생식성/동정생식성 반수체배아줄기세포(haploid embryonic stem cell)라고 하는데, 한 세트의 염색체만 갖고 있으며, 대부분의 세포들과 마찬가지로 화학적 태그를 만들 수 있는 유전적 영역을 보유하고 있다.

시행착오와 선행연구 결과(참고 3)를 바탕으로, 연구진은 '제거되더라도 건강한 배아의 탄생에 지장이 없는 그룹'을 찾아내기 위해 '화학적 태그를 만들 수 있는 유전적 영역'을 여러 가지 묶음으로(in batches) 삭제해 보았다. 그런 다음, 처녀생식성 반수체배아줄기세포를 다른 암컷의 난자와 결합하여 '두 마리 엄마에서 탄생한 새끼'를 만들었다. 또한 동정생식성 반수체줄기세포를 (다른 수컷의 정자와 함께) 핵이 제거된 난자에 주입하여 '두 마리 아빠에서 탄생한 새끼'를 만들었다.

연구진은 CRISPR-Cas9을 이용하여 세 개의 유전적 영역을 삭제함으로써, 두 마리의 암컷에서 29마리의 살아있는 새끼를 만드는 데 성공했다. 그리고 그중 7마리는 성숙하여 새끼를 낳았다. 두 마리 수컷의 경우, 7개의 영역을 삭제함으로서 12마리의 새끼를 만드는 데 성공했지만, 그 새끼들은 호흡곤란, 심각한 부종(조직 내 과도한 체액 저류) 등의 문제를 견디지 못하고 이틀 만에 사망했다.

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"우리는 이번 연구에서, 포유류의 처녀생식이나 동정생식을 억제하는 중요한 유전적 영역 중 일부를 발견했다. 또한 동성 포유류 사이에서 새끼를 만들 수 있는 새롭고 명확한 방법을 제시했다"라고 저우는 말했다.

위험한 비즈니스

그러나 과학자들은 이번 연구에 사용된 기법이 인간에게도 적용될 수 있는지에 대해서는 회의적이다. "연구진이 발생시킨 배아 중 대부분(전부는 아님)은 아직도 비정상적이며, 생존할 수 없다"라고 이스라엘 바이츠만 과학연구소의 제이콥 헤나(분자유전학)는 말했다.

"이번 연구에서 처녀생식의 성공률은 14%, 동정생식의 성공률은 2.5%였다. 임상시험이 승인을 받는 것은 거의 불가능할 것이다"라고 헤나는 말했다.

"생식 연구에서는 가능한 한 모든 요인들을 체크해 봐야 한다. 그러나 이번 연구에서 탄생한 새끼들이 얼마나 정상적인지, 예컨대 질병에 얼마나 취약한지는 분명치 않다"다"라고 카네기 과학연구소의 앨런 스프래들링은 말했다.

"'두 명의 엄마나 아빠에게서 태어난 아기'가 일상화 되지는 않을 거라고 생각된다. 잘 알지도 못하는 상태에서 그런 단계까지 가는 것은 위험부담이 너무 크다"라고 스프래들링은 말했다.

※ 참고문헌
1. https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(18)30441-7
2. http://sourcedb.ioz.cas.cn/yw/scs/casm/200907/t20090716_2088445.html
3. https://www.nature.com/articles/cr2015151

※ 출처: Nature https://www.nature.com/articles/d41586-018-06999-6

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양병찬 (약사, 번역가)
서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리포터로 활발하게 활동하...
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