중국과학원 연구진이 만든 돼지 키메라 배아(맨 왼쪽). 두 번째 줄에서 빨간점이 인간 세포로 이뤄진 부분이다. 셀 스템셀 제공
중국과학원 연구진이 만든 돼지 키메라 배아(맨 왼쪽). 두 번째 줄에서 빨간점이 인간 세포로 이뤄진 부분이다. 셀 스템셀 제공
중국 연구진이 인간 세포로 이뤄진 콩팥을 가진 키메라 돼지를 만들었다. 키메라는 하나의 생물체 안에서 서로 유전적 성질이 다른 조직이 함께 존재하는 현상을 말한다. 이번 연구 성과는 장기부족을 해결하기 위한 인간 장기를 만들어낸다는 목표에 한 걸음 더 다가간 것으로 평가된다.

국제학술지 '셀 스템셀'은 중국과학원 광저우 생물의학 및 건강연구소 연구진이 인간과 돼지의 세포를 조합한 키메라 배아를 만들어 한 달가량 키우는데 성공했다고 7일 소개했다.

연구진은 우선 크리스퍼 유전자가위(CRISPR-Cas9)를 이용해 돼지 배아에 콩팥이 발달하지 않도록 조작했다. 이후 어떤 조직으로든 자랄 수 있는 인간의 만능줄기세포를 돼지 배아에 조합해 키메라 배아를 만들었다.

총 1820개의 키메라 배아를 13마리의 대리모 돼지에 이식한 뒤 25~28일간 관찰한 결과 총 5개의 키메라 배아에서 콩팥이 정상적으로 발달했음을 확인했다. 이들의 콩팥은 세뇨관이 형성되기 시작하는 콩팥 발달의 두 번째 단계까지 도달했고 전체의 50~60%가 인간 세포로 구성돼 있었다.

이번 연구 성과로 인간과 돼지의 키메라 배아가 정상적으로 성장해 인간 장기를 만들어낼 수 있다는 가능성을 엿봤다. 다만 연구진은 온전한 장기를 얻기까지는 수년간 추가 연구가 필요하다고 덧붙였다. 추후 연구진은 돼지 배아에서 심장, 췌장 등 인간의 다른 장기가 발달할 수 있는지도 확인할 계획이다.

'돼지냐 인간이냐' 생명윤리 논란 불거지는 키메라 배아 연구


지난해 10월 기준 장기이식 대기자는 4만446명으로 평균 대기기간은 약 5년 4개월이다. 2021년에는 약 2480명이 장기이식을 기다리다 사망했다. 장기부족 문제를 해결하기 위해 이종이식이나 인공장기 개발과 더불어 키메라 배아도 대안으로 떠오르고 있다. 특히 키메라 배아로 얻은 장기는 인간 세포로 이뤄져 있어 이종이식의 면역거부반응 문제를 극복할 수 있을 것으로 기대된다.

다만 키메라 배아 연구는 여전히 생명윤리 논란에서 자유롭지 못하다. 그간 관련 연구 성과가 발표될 때마다 생명윤리에 대한 지적이 이어져 왔다. 일례로 2021년 미국 솔크 연구소에서는 원숭이 배아에 인간 줄기세포를 주입한 키메라 배아를 만들어 국제학술지 '셀'에 발표했다. 이전에도 키메라 배아를 만들려는 시도는 있었지만 인간 세포 비중이 낮았는데 2021년 연구에서는 인간 세포의 비중이 55%로 높아지면서 인간 배아로 봐야하는 지에 대한 논란이 불거졌다. 안나 스마도르 영국 이스트앵글리아대 교수는 BBC 방송에서 "키메라 배아가 새로운 기회를 제공한다고는 하지만 배아가 인간인지 아닌지에 대한 의문이 있다"며 "이는 윤리적·법적 문제로 작용할 수 있다"고 말했다.

인간 배아 여부가 중요한 이유는 인간 배아의 경우 국제줄기세포학회(ISSCR)가 제시한 가이드라인을 준수해야 하기 때문이다. 2000년대 초 ISSCR은 원시선(뇌와 척수가 분리되는 원시 신경관 윤곽)이 생기는 '수정 후 14일'을 생명의 징표로 규정했다. 즉 수정 후 14일까지만 배아 연구가 가능하다는 의미다. 전 세계적으로 배아 연구가 활발해지면서 2021년 5월 ISSCR은 유전자 편집, 미토콘드리아 대체 등 일부 연구에서는 수정 후 14일 이후까지 연구할 수 있도록 규정을 완화했지만 여전히 많은 인간 배아 연구에서는 윤리적 논란을 의식해 규정을 준수하고 있다.

이번 연구를 주도한 쯔언 다이 중국과학원 교수는 "(키메라 돼지 배아의) 뇌와 척수, 생식기에서는 인간 세포가 전혀 발견되지 않았다"고 강조했다. 이는 돼지 배아의 신경세포나 생식세포가 인간이 아닌 돼지 세포로 이뤄져 있다는 의미로 생명윤리 논란을 의식한 발언으로 풀이된다.

이영애 기자 0ae@hankyung.com