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‘인공 배아‘까지 합성…난임 문제 해결 실마리 될까

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‘인공 배아‘까지 합성…난임 문제 해결 실마리 될까

2017.03.03 02:00
쥐 배아의 모습(※본 연구내용과 상관없는 사진으로 이해를 돕기 위해 사용됐습니다.) - 위키미디어 제공
쥐 배아의 모습(※본 연구내용과 상관없는 사진으로 이해를 돕기 위해 사용됐습니다.) - 위키미디어 제공

※ 세줄요약
1. 영국 연구진이 쥐의 줄기세포 두 종류를 이용해 인공 배아를 합성하는 데 성공했다.
2. 이 배아는 13일간 성장하며, 실제 생명체의 배아와 똑같은 발달 과정을 보였다.
3. 초기배아의 발달을 이해하면 난임의 원인을 규명할 수 있으며, 향후 인간 줄기세포를 이용해 제작하면 연구용 인간 배아의 인공 합성에 기여할 전망이다.

 

수정-배아의 발달-착상의 과정 중 어느 하나라도 문제가 생기면 임신 가능성은 줄어든다. 이중 배아의 발달은 난임 원인의 3분의 2를 차지할 정도로 큰 역할을 한다.

 

최근 영국 연구진이 세계 최초로 줄기세포를 이용해 인공적으로 초기배아를 합성하고, 이를 13일간 성장시키는 데 성공했다. 앞으로 인간 줄기세포로 연구를 진행하면 난임 문제 해결의 실마리도 찾을 수 있다는 의미다.

 

제르니카 괴츠 영국 케임브리지대 교수팀은 두 종류의 줄기세포를 이용해 쥐 배아 합성에 성공했다고 학술지 ‘사이언스’ 3일자에 발표했다.

 

정자와 난자가 만나 수정란을 만들고 세포분열을 거듭하면 ‘낭포’가 된다. 낭포는 각종 줄기세포를 함유하고 있는 주머니로, 낭포 시기에 착상이 일어난다. 낭포 속 줄기세포들이 발달하며 일부는 태아를 만들고, 일부는 태아의 성장을 돕는 양분이 된다.

 

연구진은 쥐 낭포 속 두 종류의 줄기세포를 이용해 인공적으로 배아를 합성하는 데 성공했다. 실험에 사용된 줄기세포는 배아줄기세포(ESC·Embryonic Stem Cells)와 영양막줄기세포(TSC·Trophoblast Stem Cells)다.

 

배아줄기세포는 배아가 스스로 영양물을 섭취할 때까지 영양을 공급하는 난황낭을 형성하고, 영양막줄기세포는 태반을 형성한다. 과거 배아줄기세포만을 이용해 배아를 만든 시도는 있었지만, 두 종류의 줄기세포를 모두 사용해 완벽한 배아를 재현한 건 이번이 처음이다.

 

연구진은 두 줄기세포에 ‘3D 스캐폴드’ 기법을 적용해 줄기세포들이 상호 작용하는 환경을 구성했다. 3D 스캐폴드 기법은 세포 내 특정 위치로 신호전달 물질을 전달하는 세포 구조체를 만드는 기술이다.

 

 

인간 배아줄기세포의 모습. - 위키미디어 제공
인간 배아줄기세포의 모습. - 위키미디어 제공

양쪽 끝에서 배양된 두 줄기세포는 상호 작용하며 조직화되더니 점차 배아를 구성해 갔다. 두 줄기세포가 점점 성장해 서로 합쳐지자 궁극적으로 태아가 자라날 수 있는 양막 공간이 형성됐다. 연구진은 인공배아를 13일간 성장시키며 실제 생명체의 배아와 비교한 결과, 같은 발달 패턴을 보인다는 점을 확인했다.

 

괴츠 교수는 “학술적으로는 수정 후 13일 초기 배아 발달의 핵심 단계를 분석할 수 있다는 것이 성과”라며 “정상적 발달 과정을 이해하면 난임의 명확한 원인을 규명할 수 있을 것”이라고 말했다.

 

연구진은 이번에 합성한 인공배아에서 생명체가 자라날 수는 없다고 일축했다. 생명체가 자라나려면 혈관을 구성하고, 그 혈관을 통해 영양분을 공급할 또 다른 줄기세포가 추가적으로 필요하기 때문이다.

 

연구진의 실험은 배아를 13일간 성장시킨 후 종료됐다. 14일 이후의 배아는 ‘원시선(原始線)’이 생겨나 생명윤리 문제를 야기할 수 있기 때문이다.

 

괴츠 교수는 “배아를 이식하는 기술이 이미 개발된 상태에서 체외에서 배아를 만들어내는 기술까지 개발한 것”이라며 “향후 인간 줄기세포를 이용하면 수정 14일 이전에 발생하는 많은 발달 과정을 모방할 수 있을 것”이라고 말했다.

 

한편, 이 연구는 인간 배아 연구의 주요 장벽 중 하나인 배아 부족 문제 극복에도 도움이 되리란 기대다. 현재는 시험관아기(IVF) 클리닉 등에서 체외 수정으로 생성된 배아 중 임신 목적으로 이용하고 남은 ‘잔여배아’만 연구용으로 사용할 수 있다.

 

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