바이오인

핵심내용

- 초급성·급성 거부반응 조절한 ‘믿음이’ 장기 활용 시작 -

□ 농촌진흥청(청장 이양호)은 국내 최초로 거부반응 두 가지를 모두 억제한 형질전환 돼지의 장기 중 심장을 원숭이에게 이식하는데 성공했다.

□ 이번에 이식한 돼지는 초급성과 급성 거부반응(GalT KO+MCP)을 조절한 ‘믿음이’다.

○ ‘믿음이’는 초급성 거부반응 조절 돼지 지노(GalT KO)보다 1가지 유전자가 더 조절된 2단계 장기이식용 돼지다.

○ 농촌진흥청은 2010년 8월 형질전환동물복제를 통해 두 쌍의 염색체 중 한 곳만 변형된 돼지 ‘믿음이’를 생산했다. 이후 자연 교배로 두 쌍의 염색체가 모두 변형된 안정화된 개체를 생산했다.

○ 최근에는 총 9마리의 후대 증식에 성공함으로서 국내 바이오장기 연구를 세계 수준으로 끌어올리는 발판을 마련했다.

□ 인간은 외부 물질이 몸에 들어올 경우 초급성, 급성, 혈관성, 만성의 순서로 거부반응을 일으킨다. 다른 동물이나 타인의 장기를 이식할 때 이를 세균으로 여겨 공격하는 면역 방어 시스템 때문이다.

○ 돼지장기를 영장류에 이식할 때도 마찬가지다. 영장류에는 없지만 돼지 장기표면에 존재하는 알파갈 물질에 의해 몇 초 또는 몇 분 안에 초급성 거부반응을 일으킨다.

○ 또, 알파갈이 제어됐다 해도 다른 물질에 의해 보체가 활성화되면서 며칠이 지나면 급성 거부반응이 일어난다.

○ ‘믿음이’는 거부반응을 없애기 위해 알파갈 물질을 제거함과 동시에 보체 활성화를 억제할 수 있는 물질(MCP)이 더 나오도록 조절한 바이오장기용 돼지다.

□ 2단계 장기 이식연구에 해당하는 이번 이식은 지난 10월 6일 진행했다. 다중 형질전환 돼지 ‘믿음이’의 심장을 원숭이에게 이식했다.

○ 심장을 이식받은 원숭이는 현재까지 살아있으며, 건강이 양호한 상태다.

□ 국립축산과학원은 2세대 바이오장기 연구에 이어 3개 이상의 유전자를 제어한 3세대 바이오장기용 돼지의 연구‧개발을 추진하고 있다.

□ 농촌진흥청 국립축산과학원 이상재 축산생명환경부장은 “바이오장기 연구 등 서로 다른 기술 간의 융복합 연구를 더욱 강화해 축산업이 국가 차세대 성장 동력원으로서 일익을 담당할 수 있도록 최선을 다하겠다.” 라며,

○ “초급성, 급성, 혈관성 거부반응까지 극복한 바이오장기용 돼지(3세대)를 개발해 영장류 이식에 성공하면 인간을 대상으로 한 임상실험에도 한 발 더 가까워질 것이다.” 라고 전했다.

□ 한편, 이번 연구는 ‘농촌진흥청 차세대바이오그린21사업 바이오신약‧장기개발사업(단장 김남형)’으로 추진됐다.

○ 바이오장기용 돼지(믿음이) 개발과 공급은 국립축산과학원(동물바이오공학과)에서, 장기 이식 수술은 건국대학교 윤익진 교수팀이, 이식 전후 면역 모니터링과 이식 후 원숭이의 건강관리는 서울대학교 안규리 교수팀이 실시했다.

○ 장기 이식에 사용한 원숭이의 제공과 실험 관리는 영장류 공급업체인 ㈜오리엔트바이오(회장 장재진)에서 맡고 있다.

상세내용

다중 유전자 조절 돼지 장기 활용 시작

참고 1 다중 (GalT KO + MCP) 형질전환 돼지 장기 이식

<표1> 다중 (GalT KO + MCP) 형질전환 호모미니돼지

<그림1> ‘2014년 태어난 다중(GalT KO+MCP)호모 돼지들	<그림2> 2014년 10월 6일 국내 최초 영장류 심장 이식에 사용된 다중(GalT KO+MCP)호모 돼지

<표2> GalT KO + MCP 삽입 호모 유전자 검정

<그림3> 분만된 돼지에서 다중유전자 호모 돼지 확인을 위한 유전자(PCR) 검정

<표3> 다중 (GalT KO + MCP) 형질전환 호모미니돼지 심장 이식 후 회복된 원숭이

<그림4> 다중(GalT KO+MCP) 형질전환 돼지 심장 이식후 초음파를 통한 심장 기능 확인		<그림5> 다중(GalT KO+MCP)호모 돼지 장기를 이식 받은 후 회복된 원숭이

구 분	단일 유전자 제어 돼지 (지노, 2009)	다중 유전자 제어 돼지 (믿음이, 2010)
유전자 적중	1개(GalT1) KO2))	2개(GalT KO + MCP3) KI4))
면역반응	- Gal항체에 의해서 유발되는 초급성면역거부반응 방지	- Gal항체에 의해서 유발되는 초급성면역거부반응 방지 - 보체활성화를 억제하여 초급성 및 급성 면역거부반응 방지
그림6, 7

 1) (α1,3-galactosyltransferase): 초급성면역거부반응 유발 유전자
 2) (Gene Knock-kout): 특정 유전자의 기능을 하지 못하도록 하는 유전자 조작 기법
 3) (Membrane Cofactor Protein): 보체활성화억제유전자
 4) (Gene Knock-in): 본래 가지고 있지 않은 특정 유전자를 염색체의 특정부위에 삽입하는 기법.

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