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10년 전 세계 최초로 복제양 돌리를 탄생시킨 과학자인 이안 윌머트(Ian Wilmut) 교수는 자신이 개발한 복제기술의 사용을 포기하기로 했다고 발표했다. 그와 그의 연구팀은 1997년 7월에 세계 최초의 복제양인 돌리의 탄생을 발표했다. 하지만 그는 운동신경질환(Motor Neuron Disease)과 같은 퇴행성 질환의 치료를 위해 2년 전 허가를 받은 인간배아복제 실험을 포기하기로 결정했다. 에딘버러 대학의 교수인 윌머트 교수는 일본에서 자신의 경쟁그룹이 개발한 새로운 기술이 잠재적으로 환자 자신의 세포와 조직을 이용하여 중풍에서 심장질환, 파킨슨씨 병과 같은 질환을 치료하는데 도움이 될 것이며 핵치환방법보다 덜 논란을 일으킬 것이라고 밝혔다. 그의 이와 같은 발표는 지난 10년 동안 세계적으로 수백만 파운드의 연구비가 투자된 치료용 복제의 종말의 시작으로 여겨지고 있다. 그는 “나는 몇 주 전에 핵치환 방법을 포기하기로 했다”고 밝혔다. 그는 이러한 자신의 결정의 배경은 좀 더 실제적이지만, 일본의 연구진의 접근방법은 “사회적으로 좀더 받아들여지기 쉽기 때문”이라고 인정하고 있다. 그의 이러한 발표는 일본 교토대학의 신야 야마나카(Shinya Yamanaka) 교수의 연구를 근거로 한 것으로, 연구를 위해서 극도로 모자란 난자를 사용할 필요 없이 인간배아줄기세포를 만들어낼 수 있는 방안이다. 그리고 이 방법은 결국 인간의 복제된 배아를 창조하고 파괴할 필요가 없기 때문에 그간 이를 둘러싼 수많은 윤리논쟁을 종식시킬 수 있다.

야마나카 교수는 실험쥐를 이용하여 피부세포를 질병을 치료하는데 사용할 수 있는 조직으로 발전될 수 있는 줄기세포를 만들어냈다. 이러한 기술은 성체세포를 배아수준으로 복귀시키는 것으로 미국 연구팀과 야마나카 교수팀과 함께 연구한 것이며 인간세포에 적용 가능하다고 보고 있다. 이 연구는 예를 들어 심장마비를 겪은 이후 환자로부터 피부세포를 떼어내어 유전자조작을 통해 약간 양의 입자를 이용하여 근육세포를 만들어 심장손상을 치료할 수 있고 파킨슨씨 병 환자에게는 뇌세포를 고칠 수 있기 때문에 중요하다. 그 이유는 환자 자신의 세포를 이용하기 때문에 거부반응을 막을 수 있다. 이론적으로 이러한 재프로그램 세포는 신체의 약 200개의 세포로 전환될 수 있으며 심지어 각기 다른 세포의 집합으로 이루어진 조직이나, 장기적으로 장기를 만들 수 있다. 윌머트 교수는 이것은 “극히 흥분되고 놀라운 연구결과”라고 밝히고 이 분야에 대한 연구를 수행할 계획이라고 밝혔다.

이러한 접근방법은 지난 10년 동안 돌리를 만들어낸 에딘버러 근처의 로슬린 연구소에서 사용된 핵치환방법보다 미래의 줄기세포연구를 대표할 수 있는 것으로 보고 있다. 이 핵치환 방법에서 성체세포의 DNA는 핵을 없앤 난자에 삽입되어 전기자극을 받아 복제된 배아로 발전될 수 있으며 유용한 줄기세포를 만들어낼 수 있다. 10년 전에 생물학자들은 근육이나 뇌 또는 다른 세포보다 피부와 일치되는 세포를 만드는데 알맞는 DNA를 분석하였으며 이것은 매우 복잡하다고 보았다. 윌머트 교수와 연구진은 성체세포에서 돌리를 만들었을 때 이 기술이 다양한 분야에 실제적으로 적용되었으며 특히 줄기세포에 적용되는 것을 보고 놀랐다고 밝혔다. 하지만 비록 “치료용 복제”는 환자 자신의 배아줄기세포를 얻어 무한한 양의 세포와 조직을 공급할 수 있지만 반낙태 로비의 압력으로 인해 대안적인 방법을 찾기 위한 노력이 이루어졌음에도 불구하고 부시 대통령의 반대와 인간복제로 이어질 수 있다는 우려가 지속적으로 나타나고 있다.

윌머트 교수의 결정은 돌리에서 인간에 적용할 수 있는 연구의 지체를 의미하고 있다. 몇 년 전 윌머트 교수가 협동연구를 했던 한국의 황우석 교수팀의 연구는 이러한 문제들을 극복할 수 있는 것처럼 보였다. 하지만 황우석 교수의 발견은 사기로 밝혀졌다. 그는 “우리는 오랜 기간 동안 그의 발견이 사기라는 것으로 밝혀지기 전까지 많은 논의를 했다. 나는 그 이후 다시 연구를 시작할 수 없었다”고 말했다. 지난주 미국 오레건의 보건 및 과학대학(Oregon Health and Science University)의 쇼카라트 미탈리포프(SHoukhrat Mitalipov) 박사가 발표한 영장류 복제성공에 대한 네이처의 발표에도 불구하고 윌머트 교수는 치료용 복제방법이 사용되기까지 오랜 시간이 필요하다고 주장했다. 미탈리코프 박사는 14마리의 붉은털 원숭이로부터 304개의 난자를 이용하여 두 개의 배아줄기세포주를 만들어냈다. 비록 이 연구는 원칙적으로 이 방법이 발전될 수 있다는 점을 보여주었지만 아직도 비용 효율적인 의학적인 대안이 되기에는 많은 시간이 필요하다고 인정했다.

복제는 배아줄기세포를 만들기 위해서는 아직도 귀중한 인간의 난자를 너무 많이 낭비한다. 그는 “이번 연구는 훌륭한 성공이지만 아직도 한계가 존재한다. 적은 효율성으로 얼마나 핵치환방법이 인간에게 유효할지는 알 수 없다”고 말했다. 또한 오레건의 연구팀이 현재 지체된 방법을 증진시키는데 성공했는가에 대해서는 의문을 제기하고 있다. 윌머트 교수는 대신 배아가 필요하지 않은 야마나카 교수팀이 개발한 직접적인 재프로그래밍 방법을 지지하고 있으며 이 방법은 100배 정도 더 흥미롭다고 밝혔다. 그는 “인간에 대한 핵치환방법을 성공할 때까지 직접적인 재프로그래밍 방법로 성공할 것이다. 나는 얼마 시간이 지나지 않아 야마나카 교수의 접근법이 인간배아 없이 성공할 수 있을 것이라고 본다. 나는 장기적으로 직접적인 재프로그래밍 방법이 좀 더 생산적일 것이라고 생각한다”고 말했다. 야마나카 교수의 연구는 성체세포를 다른 세포로 발전될 수 있는 줄기세포로 전환하는 것은 의외로 쉽다고 밝혔다.

야마나카 교수의 연구팀이 네 개의 유전자(Oct4, Sox2, c-Myc 그리고 Klf4)에 바이러스를 첨가하여 성체실험쥐의 섬유아세포(fibrorblast cells)에 삽입하여 배아와 같은 세포를 얻었으며 10,000개의 세포 중에서 1개가 배아세포의 통상적인 마커인 Nanog 또는 Oct4 단백질을 만드는 것을 발견했다. 이들 연구팀은 “유도 다능줄기세포(induced pluripotent stem cells, iPS)”라 불리는 재프로그래밍된 세포에 유전자가 사용되는가에 대한 연구과정에서 통상 배아에서 발견되는 움직임을 발견하였다. 실험실 테스트 튜브에서 이 새로운 세포는 배아줄기세포처럼 배양되었다. 그리고 그들은 배아세포를 통해 실험쥐 배아를 생존 가능한 성체로 배양시켜 재프로그램된 DNA를 다음 세대로 전이시킬 수 있는 키메라 세포를 만들어낼 수 있다. 그럼에도 불구하고 배아세포처럼 행동하도록 만드는 연구를 더욱 수행해야 하며 인간의 신체에 사용하기에 충분히 안전하도록 만들어야 한다. 단기적으로 운동신경질환과 같은 심각한 질환을 앓고 있는 사람들로부터 세포주를 만드는 작업을 통해 이 질병의 치료법을 찾을 수 있는 연구를 할 수 있을 것이다.

이 줄기세포분야에서 일어난 사기와 같은 전력으로 인해 오레건의 연구자들의 연구는 멜보른의 모나쉬 대학(Monash University)의 데이비드 크램(David Cram) 박사와 연구팀에 의해 반복 진행되었다. 크램 박사는 “현재 단계에서 핵치환을 통해 다능줄기세포주를 만드는 것은 아직도 이루어지지 않고 있다”고 말했다. 그는 “역분화(또는 탈분화, de-differentiation)는 좀 더 효율적인 방법이라고 증명될 수 있다. 그러나 아직도 핵취환방법을 최고로 활용하는 것과 역분화 그리고 이러한 유전자조작 이후 유전적인 정상성을 증명하는 것에 대한 연구가 필요하다”고 말했다. 영국 밀 힐(Mill Hill)의 국립의학연구소(National Institute of Medical Research)의 로빈 로벨-배지(Robin Lovell-Badge) 교수는 오레건 대학연구팀이 보고한 전체적인 성공률인 0.7%는 “아직도 너무 낮아서 인간 연구에 적용하기에는 어려우며 특히 연구를 위한 난자획득이 어려울 것이다. 나는 역분화는 미래 연구로 큰 가능성이 있다고 본다. 일단 인간에게 적용 가능하다는 점이 입증되면(나는 그것이 입증되었다는 소문을 들었다) 그리고 적절한 세포원을 가지고 연구할 수 있다면(즉, 너무 많은 돌연변이등) 그 가능성이 있다”고 말했다.

영국의 새로운 노벨상 수상자이며 줄기세포연구의 선구자인 카디프 생명과학부(Cardiff School of Biosciences)의 마틴 에반스 경(Sir Martin Evans)은 일본 연구자들의 결과에 대해 “이 연구는 장기적인 해결책이 될 것”이라고 말했다. 윌머트 교수의 복제연구포기의 뉴스에 대해 연구를 위해 인간배아를 사용하는 방안을 반대해온 <Comment on Reproductive Ethics>의 조세핀 퀸터베일(Josephine Quintaballe)은 환영했다. 그녀는 “마침내 과학자들은 줄기세포의 과대화된 면을 포기하고 실제적인 고려를 시작하고 있다. 새로운 <인간 조직 및 배아법(Human Tissue and Embryos Bill)>에 대해 상원에서 두 번째 심사가 이루어지는 상황에서 나온 뉴스로 이것은 우리에게 좋은 뉴스가 되고 있다. 마침내 우리의 상식이 논쟁에 적용되고 있다”고 말했다. 그는 이번 연구는 연구를 위해서 인간 난자를 얻기 힘들기 때문에 대안으로 제안된 동물-인간 이종배아 연구를 위한 제안서의 최후를 의미하는 것이라고 말했다. 그녀는 “만일 사람들이 직접적인 복제과정에 대해 의문을 제기한다면 두 가지 다른 종을 결합하는 것에 대해서 무어라고 말할 수 있는가?”라고 말했다.

그녀는 일본 연구진의 결과를 알고 있으며 최근 바티칸에 있었던 회의에서 조심스런 환영의 표시를 하고 있다. 그녀는 “일본 연구진의 결과에 대해 나 같은 일반인들보다 과학자들과 같은 많은 사람들은 이 연구를 믿고 흥미롭게 생각하고 있다”고 말했다. 그녀는 이러한 접근법은 좀 더 많은 투자를 가져올 것이라고 말했다. 왜냐하면 이 연구는 배아의 창조와 파괴의 윤리적인 문제와 연관되지 않기 때문이다. 퀸터베일은 오레건의 연구가 신문이 발표한 것과는 다르게 실망스럽다고 밝혔다. 그녀는 “우리는 15,000마리의 원숭이 난자가 새로운 연구방법을 개발하기 위해 사용되었으며 현재 이러한 연구법을 통해 두 개의 줄기세포 주를 만들기 위해서 304개의 난자가 필요하며 이 두 개의 세포주 중에서 하나는 염색체상의 비정상을 보이고 있으며 그 성공률은 극히 낮아서 0.7%에 불과하다. 연구자들은 그들이 성공과 실패를 분리하는 방법을 모르고 있으며 이론적으로 인간에게 적용하는 것은 가능할지 모르나 이러한 연구를 위해서 필요한 난자의 숫자가 얼마나 되는지 알 수 없다. 또한 이들이 만들어낸 배아는 형태학 상으로 불안정하며 77차례에 걸쳐 임신을 시도했지만 실패했다. 쇼카라트 미탈리포프는 임신이 이루어진 것은 25일 정도였다”고 말했다.

* yesKISTI 참조