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인간 배아 13일간 체외 배양 첫 성공

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인간 배아 13일간 체외 배양 첫 성공

2016.05.09 18:00

위키미디어 제공
위키미디어 제공

인간 배아의 착상은 임신의 성공 여부를 결정짓는 주요 요인일 뿐만 아니라, 본격적으로 배아의 발달이 시작되는 중요한 시기다.

 

최근 영국과 미국 공동 연구진은 체외에서 인간 배아를 착상 단계 이후까지 성장시키면서 그 과정을 직접 관측하는 데 처음으로 성공했다.

 

막달레나 제르니카-고에츠 영국 케임브리지대 생리학과 교수팀은 알리 브리반로우 미국 록펠러대 교수팀과 공동으로 인공 수정 후 최대 13일까지 배아를 체외에서 배양시킬 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 ‘네이처’ 4일자와 ‘네이처 셀 바이올로지’ 4일자 온라인판에 발표했다. 지금까지 배아가 모체 없이 체외에서 독립적으로 생존할 수 있는 기간은 9일이 최장 기록이었다.

 

●새로운 배양 기술로 인간 배아 발달 과정 관측

 

연구진은 인간 배아 실험에 앞서 생쥐의 배아를 이용해 새로운 배양 기법을 개발했다. 이전까지는 체외에서 자궁과 유사한 환경을 조성하기 위해 한 겹가량의 모체 세포를 활용했지만, 연구진은 모체세포를 사용하지 않는 대신 고농도의 산소와 겔 매트릭스를 사용했다. 그 결과 생쥐 배아는 본격적인 조직의 분화가 일어나는 장배형성 시기 이후까지 생존했다.

 

연구진은 이를 시험관아기시술(IVF) 클리닉에서 기증 받은 인간 배아에 적용했다. 수정 후 7~9일 후의 착상 단계를 포함해 13일까지 인간 배아의 발달 과정을 추적하면서 유사한 발달 단계에 있는 다른 동물들의 배아와 유전자 발현을 비교했다. 세포 수준뿐만 아니라 분자 수준에서 배아를 관찰한 것은 이번이 처음이다.

 

그 결과 연구진은 인간 배아만이 갖고 있는 특징을 발견했다. 어떤 세포군은 수정 후 10일쯤 나타났다가 이틀 뒤 사라졌다. 이 세포군의 수가 가장 많을 때는 배아 전체 세포의 5~10%까지 차지하는 것으로 나타났다.

 

제르니카-고에츠 교수는 “출생 전에 사라지는 꼬리처럼 일시적인 장기로 볼 수 있을 것”이라며 “정확한 기능을 밝히기 위해서는 추가적인 연구가 필요하겠지만, 인체에서 새로운 장기를 발견한 것과 마찬가지”라고 말했다.

 

또 인체와 유사한 신체적 조건을 갖추고 있다는 점에서 약물시험 등에 많이 활용되고 있는 생쥐는 배아 단계에서는 인간과 전혀 다른 유전자가 발현되는 것으로 확인됐다. 연구진은 설치류가 인간의 발생을 이해하는 데 적합하지 않을 수 있다고 지적했다.

 

인공 수정 후 체외에서 5일간 배양한 인간 배아(왼쪽). 오른쪽 사진은 착상 단계를 거쳐 12일간 배양된 인간 배아를 분자 수준까지 정밀 관측한 모습이다. 서로 다른 색깔은 서로 다른 세포를 나타낸다. 예를 들어, 연두색 부위는 낭배의 바깥 층에 해당하는 외체 세포다(오른쪽). - 네이처 제공
인공 수정 후 체외에서 5일간 배양한 인간 배아(왼쪽). 오른쪽 사진은 착상 단계를 거쳐 12일간 배양된 인간 배아를 분자 수준까지 정밀 관측한 모습이다. 서로 다른 색깔은 서로 다른 세포를 나타낸다. 예를 들어, 연두색 부위는 낭배의 바깥 층에 해당하는 외체 세포다(오른쪽). - 네이처 제공

●시험관 아기 성공률 높일 전망

 

착상 단계를 포함한 초기 인간 배아의 발달 과정을 직접 관측한 이번 연구 결과는 착상 실패와 발달 장애, 유산 등의 원인을 밝혀 시험관 아기 등 임신의 성공률을 높이는 데 기여할 전망이다. 보통 시험관 아기는 수정 후 7일 내에 자궁에 착상시키는 방식으로, 한 번 착상에 실패하면 되돌릴 수 없어 성공률이 낮다.

 

영국 연구진이 배양한 인간 배아의 시각화를 담당한 브리반로우 교수는 “배아 발생 단계에서 한 시간씩 지날 때마다 보물 상자를 발견하게 된다”며 “새로운 배양 기술은 발생 생물학자들에게 다양한 연구 과제를 제공할 수 있을 것”이라고 말했다.

 

한편 영국 정부는 현재 줄기세포 실험, 유전자 교정 등 배아의 체외 배양을 최대 14일까지 허용하고 있다. 14일은 인간의 장배형성이 시작되는 시기이자 배아가 일란성 쌍둥이로 분열될 수 있는 최종 시점이기도 하다.

 

실제로 연구진은 13일 이후까지도 배아가 생존할 수 있음에도 불구하고 이른바 ‘14일 규정’에 따라 실험을 중단했다. 이에 따라 윤리적인 논란에도 불구하고 일각에서는 14일이 너무 짧다는 평가도 나온다. 조지 데일리 미국 하버드대 의대 교수는 “이번 연구 결과가 기존의 기간 제한 규정을 재평가하는 근거가 될 수 있을 것”이라고 말했다.

 

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