바이오인

이종간 키메라기술 기반 바이오인공장기 연구개발 동향 및 전망

한국생명공학연구원 미래형동물자원센터 김선욱

 1. 개요

2010년 일본 동경의대의 Nakauchi Hiromitsu 교수팀은 랫드(Rat, 체격이 큰 시궁쥐)의 유도만능줄기세포(induced pluripotent stem cells)를 췌장발생 유전자를 결손시킨 생쥐의 수정란에 주입하여 랫드의 췌장을 가진 생쥐(mouse)를 세계 최초로 성공하였음을 보고하였다1). 종(species)이 서로 다른 두 종류의 세포가 인위적으로 혼합되어 발생되면서 온전한 생명체, 즉 다른 종의 장기를 가진 ‘이종간 키메라(interspecies chimera)’ 라는 새로운 피조물의 창조가 가능하게 된 것이다. ‘키메라(chimera)’는 그리스 신화에 나오는 괴물로서 뱀, 사자, 염소 등 여러 동물의 몸이 한데 섞인 것을 일컬으며, 키마이라(그리스어: Χίμαιρα, 영어: Chimaera)라는 용어에서 유래되었다(그림 1)2). 이러한 개념을 바탕으로 이종(interspecies)의 세포를 혼합하는 방식으로 제작된 개체의 장기를 ‘키메라 장기(chimeric organ)’, 보다 정확하게는 ‘이종간 키메라 장기(interspecies chimeric organ)’라고 부르게 되었다. 다양한 논란도 있지만 신화의 한 장면이 현대과학의 힘으로 현실세계의 일이 되었다는 것은 그 자체만으로도 매우 놀라운 일이기도 하다.

이듬해인 2011년 일본 오사카 대학의 Okabe 교수팀이 랫드의 흉선을 생쥐에서 생산하는 것에 성공하였고3), 2017년 Nakauchi 교수팀은 미국 스탠퍼드대와 공동으로 최초의 실험과는 반대로 랫드의 생체 내에서 생쥐의 췌장을 재생시키고 이를 이용하여 당뇨병 생쥐 치료에 성공시켰다4). 이로써 이종간 키메라 장기 원천기술의 기본 활용 개념에 대한 증명과 그 기초를 완성하기에 이르렀다. 같은 해인 2017년 미국 솔크 연구소 Belmonte 교수 연구팀은 인간 역분화 줄기세포를 돼지 배반포에 미세주입 및 대리모에 이식한 후 착상 1개월간 추적 관찰한 결과, 인간 줄기세포가 돼지 태아 내에 생착 가능함을 보고함으로써 본격적인 이종간 키메라 장기 실용화 연구의 신호탄을 쏘아 올렸다5). 이러한 성과들은 전 세계적 장기수급 불균형의 해소 가능성에 대한 희망은 물론, 윤리적인 문제에 대한 자성의 목소리 또한 동시에 쏟아져 나오게 하였다.

이러한 기대와 우려 속에 탄생된 이종간 키메라 장기 기술의 연구개발 현황을 살펴보면서, 현재 당면한 기술적 난제들의 이해와 향후의 해결 방안에 대한 이야기로 승화시키고자 한다.

[그림 1] 키마이라 아풀리아 판(Chimera. Apulian red-figure dish, ca. 350-340 BC.)2)

출처 : 2) 키마이라. 위키백과. https://ko,wikipedia.org/wiki/키마이라