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핵심내용

국립생물자원관, 냉동어류 줄기세포를 이용한 멸종위기종 어류 복원 추진!

 ◇ 냉동 어류 줄기세포를 이용한 종 복원기술 개발
 ◇ 관련연구 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 제1저자로 게재
 ◇ 향후 멸종위기 어류 종 복원에 활용 예정

□ 국립생물자원관(관장 김상배)은 냉동 무지개송어의 정원줄기세포를 산천어의 복강에 이식하여 정상적인 무지개송어의 알과 정자를 생산하는 ‘어류 이종간 이식기술’을 개발했다. 
 ※ 정원줄기세포(spermatogonial stem cell): 정소(testis) 내에서 정자를 만드는 세포. 어류의 경우, 정원줄기세포는 알과 정자로 분화될 수 있음.

 ○ 국립생물자원관은 올해 말부터 퉁사리, 흰수마자 등 멸종위기 야생생물로 지정된 어류종의 복원에 이 기술을 활용할 계획이다.

□ ‘어류 이종간 이식기술’은 이승기 국립생물자원관 유용자원분석과 연구사가 일본 동경해양대학에서 지난 2010년부터 5년간 수행한 ‘어류 정원줄기세포’ 연구에 참여하여 얻은 성과물이다.  

 ○ 이 연구의 핵심기술은 -80℃ 냉동고에서 1년간 보관된 무지개송어 357마리로부터 살아있는 정원줄기세포(처리에 따라 0.1~40% 생존)를 분리·확보하여 산천어의 복강 내에 이식하는 것이다.
 ○ 이식 과정에 성공하면 산천어는 각각 냉동 무지개송어의 정원줄기세포로부터 분화(分化)된 알과 정자만을 생산하고 이를 수정시키면 정상적인 무지개송어가 태어나게 된다.

 ○ 이승기 연구사는 2011년부터 4년간 ‘어류 이종간 이식기술’을 실험한 끝에 냉동 무지개송어의 정원줄기세포로 산천어의 복강을 통해 태어난 치어가 종 동정(同定)과 유전자 검사를 통해 무지개송어와 일치하는 것을 확인했다.

 ○ 무지개송어는 알래스카에서 캘리포니아에 걸친 북아메리카가 원산지인 연어과(科)로 맛이 좋아 세계 각지에서 양식이 많이 이뤄지고 있다.

□ ‘어류 이종간 이식기술’은 세계적인 과학잡지 네이처(Nature)의 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 11월 2일자에 게재되었으며, 이승기 연구사는 제1저자로 소개됐다.

□ 이번 기술을 응용할 경우, 냉동 어류만으로도 다른 종의 배를 빌려 필요할 때 언제든지 어류의 종 복원을 할 수 있다는 장점이 있다.

 ○ 이승기 연구사는 “기존의 유전자 재조합 기술과는 달리 종의 유전정보 그대로를 보존·이식·재생한다는 점에서 유전자변형생물체의 위험없이 자연 생태계로의 방사도 가능하다”고 말했다.

□ 김상배 국립생물자원관 관장은 “이번에 확보된 냉동어류 줄기세포 활용기술을 이용할 경우 멸종위기 야생생물에 속한 어류의 개체증식에 활용할 수 있다”며 “차후 서식지외보전기관, 해양수산부 등과 협업 연구도 고려하고 있다”라고 밝혔다.

상세내용

질의응답

 1. 기존의 어류 복원기술과 무엇이 다른가요?

 ○ 기존의 어류 종 복원은 사육에 의한 인공증식에 의존하고 있어 많은 비용과 노력이 들 뿐만 아니라 질병의 감염 등으로 일시에 유전자원이 소실될 위험성이 제기되어 왔습니다.
 ○ 어류의 알과 정자를 초저온동결보존 할 경우, 유전자원을 반영구적으로 장기 보존·재생하는 것이 가능하지만 어류의 알은 세포의 크기가 크기 때문에 현재 동결보존이 불가능합니다.
 ○ 따라서, 이번 연구에서는 어류의 정원줄기세포를 동결보존한 뒤, 알과 정자로 분화시키는 과정을 통해 어류 유전자원의 장기 보존 및 완전한 종의 복원이 가능함을 밝혔습니다.

 2. 어떻게 냉동한 어류의 세포가 살아있을 수 있나요?

 ○ 일반적으로 세포를 동결하게 되면 세포 내부의 물이 뾰족한 얼음 결정체가 되면서 세포막을 파괴하기 때문에 세포는 죽게 됩니다.
 ○ 따라서, 동결 세포를 살리기 위해 동결억제제(DMSO, 글리세롤 등)를 처리하여 얼음 결정체의 생성을 억제시키는 방법이 폭넓게 사용되고 있습니다.
 ○ 이번 연구결과를 통해 어체(魚體) 내 중앙부분에 위치하는 정원 줄기세포는 세포의 생존에 유리한 완만동결(-1℃/분) 조건을 만족시키기 때문에 동결억제제 없이도 세포가 생존할 수 있음을 처음으로 밝혔습니다.

 3. 이 복원기술은 생태적으로 안전한가요?

 ○ 유전자변형생물체(GMO, Genetically Modified Organisms)는 다른 종의 유전자를 삽입하거나 변형시켜 자연적으로 존재할 수 없는 형질을 지니도록 만들어진 생물체를 말합니다.
 ○ 따라서, 유전자변형생물체가 실험실 밖으로 퍼져 나갈 경우 자연 생태계를 위협할 수 있습니다.
 ○ 이번 연구에서 수행된 정원줄기세포 이식기술은 세포 자체를 이식·재생하는 방법이기 때문에 유전자변형생물체가 아닌 유전적으로 완전한 개체이므로 자연으로의 방사도 가능합니다.

 4. 이 기술은 모든 어류에 적용 가능한가요?

 ○ 모든 어류에 적용 가능한지에 대하여는 금후 공동연구 및 심화연구 등을 통하여 밝힐 예정입니다.

전문용어 설명

○ 줄기세포(stem cells): 여러 종류의 신체 조직으로 분화할 수 있는 능력을 가진 세포이다. 배아줄기세포의 이용은 윤리적 문제가 있지만, 이번 연구에서 사용한 정원줄기세포는 성체줄기세포로 윤리적 문제와는 상관이 없다.

○ 유전자변형생물체(GMO, Genetically Modified Organisms): 유전자변형생물체는 다른 종의 유전자를 삽입하거나 변형시켜 자연적으로 존재할 수 없는 형질을 지니도록 만들어진 생물체로 LMO(Living Modified Organisms)라고도 한다.

○ 생물 복제(cloning): 체세포 핵이식 등의 방법을 통해 유전정보가 같은 생명체 복제가 가능하다. 그러나, 이종간 복제를 통해 태어난 개체는 두 종의 유전물질을 갖는 핵-세포질 잡종이므로 실험실 밖으로 퍼져 나갈 경우 자연생태계를 위협할 수 있다.

○ 무지개송어(Oncorhynchus mykiss): 알래스카에서 캘리포니아에 걸친 북아메리카가 원산지인 연어과(科)의 어류로, 맛이 좋기 때문에 세계 각지에서 양식이 활발하다.

○ 산천어(Oncorhynchus masou masou): 한국, 일본 등지에 분포하는 연어과(科)의 어류로, 고급 식용어로 가치가 높아 양식이 활발하게 이루어지고 있다.

○ 알비노(albino): 색소세포 속에 색소과립을 함유하지 않아 모발·눈 등에 색소가 생기지 않는 백화현상(白化現象)에 의한 개체로 동물 전반에서 볼 수 있다. 이번 연구에서는 개체의 명확한 식별을 위해 알비노 무지개송어를 사용했다.

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