미니돼지 이식용 장기 생산 현실화되나

국내 연구진이 인체에 이식됐을 때 면역체계에 의한 초급성 거부반응을 일으키는 유전자가 제거된 형질전환 복제 미니돼지 생산에 성공, 동물을 이용한 이식용 장기 생산에 대한 기대가 커지고 있다.

교육과학기술부 바이오신약장기사업단(단장 임교빈 수원대 교수)은 22일 초급성 거부반응 유발 유전자를 제거한 체세포를 이용해 탄생시킨 형질전환 체세포 복제 미니돼지 '지노(Xeno)'를 공개했다.

바이오신약장기사업의 지원으로 한국생명공학연구원(故 이경광)과 국립축산과학원(박수봉), 단국대(심호섭), 건국대(김진회), 전남대(강만종) 공동연구진의 연구로 지난 3일 태어난 지노는 현재 농촌진흥청 국립축산과학원에서 건강하게 자라고 있다.

초급성 면역거부반응 유전자가 없는 미니돼지의 장기는 장기가 손상된 환자에게 이식됐을 때 면역거부반응을 일으킬 가능성이 작기 때문에 이 연구는 향후 이종(異種) 장기이식을 실현하는 발판이 될 것으로 기대를 모으고 있다.

◇형질전환 복제 미니돼지 어떻게 만들었나 = 초급성 면역거부반응을 일으키는 유전자가 없는 체세포 복제 미니돼지는 체세포 유전자 조작과 체세포 복제 배아 생산, 대리모 이식 등 여런 단계를 거쳐 태어났다.

미니돼지는 다 컸을 때 체중이 평균 80㎏ 정도로 사람과 비슷하고 장기 크기도 비슷해 인체 이식용 장기를 생산할 수 있는 동물 후보 1순위로 꼽히고 있다.

그러나 문제는 영장류를 제외한 다른 포유동물에 존재하는 '알파 1, 3 갈락토스(α 1,3-galactose: 알파갈)'라는 당단백질이다.

인체에는 알파갈에 대한 항체가 있어 돼지 장기를 인체에 이식하면 면역체계가 알파갈을 이물질로 인식, 초급성 면역거부반응이 일어나면서 이식된 장기가 수분~수시간 안에 괴사하고 만다.

연구진은 이 문제를 해결하기 위해 서울대 무균 미니돼지에서 체세포(간엽줄기세포)를 체취, 유전자를 조작해 알파갈 전이효소의 유전자 두 개 중 하나를 제거했다.

다음에는 체세포 핵이식 복제방식에 따라 알파갈 전이효소 유전자가 없는 체세포를 핵이 제거된 돼지 난자에 주입해 수정란을 만들고, 이를 대리모 돼지에 이식, 형질전환 복제 미니돼지 '지노'가 태어난 것이다.

면역거부반응 인자가 없는 미니돼지 탄생은 국가로는 미국에 이어 2번째, 연구팀으로는 5번째다. 미국 하버드대 연구진은 2005년 면역거부반응 인자가 제거된 미니돼지의 심장을 배분원숭이에 이식, 6개월간 생존했다고 보고한 바 있다.

◇형질전환 복제돼지, 이식용 장기부족 해법 될까 = 각종 질병으로 장기가 손상돼 치료나 회복이 불가능할 경우 유일한 해결책은 장기이식이다.

하지만 장기이식은 장기 공여자가 매우 부족할 뿐 아니라 공여자와 수용자의 유전적, 면역학적 불일치에 따른 거부반응 등 극복해야 할 문제가 많다.

이식용 장기 부족은 세계 공통의 문제로 미국의 경우 4만여명이 심장이식을 기다리고 있으나 3분의1 정도가 대기 중 사망하는 것으로 알려져 있으며, 2017년에는 세계 장기이식 대기자가 210만명에 이를 것으로 예상되고 있다.

이런 이식용 장기 부족 문제의 해법으로 떠오른 것이 미니돼지를 이용한 이식용 장기 생산이다. 하지만 여기에도 극복해야 할 과제가 산적해 있기는 마찬가지이다.

이번에 태어난 지노는 알파갈 전이효소 유전자 2개 중 1개만 제거됐기 때문에 장기를 사람에게 이식하면 급성 면역거부반응이 일어난다.

연구진은 앞으로 알파갈 유전자가 하나 제거된 암컷을 생산해 지노와 교배시킴으로써 알파갈 전이효소 유전자 2개가 모두 파괴된 형질전환 복제 미니돼지를 만들어낼 계획이다.

이런 과정을 통해 알파갈 전이효소 유전자가 전혀 없는 미니돼지 암컷과 수컷이 생산되면 이들 간의 교배를 통해 형질전환 미니돼지를 대량생산 할 수 있게 된다.

연구진은 우선 형질전환 미니돼지를 통해 인슐린을 만들어내는 췌장 도세포와 심장판막을 생산해 영장류인 원숭이에 이식하는 전임상 시험을 2011년까지 마치고 2012년에는 사람을 대상으로 한 임상시험에 돌입한다는 계획이다.

임교빈 교수는 그러나 "미니돼지 장기 이식에는 초급성 면역거부반응 외에도 다른 거부반응과 돼지 고유의 바이러스나 물질에 의한 부작용 가능성 등 해결 과제가 많아 상용화는 2017년께나 가능할 것"이라며 "이 연구는 국내에서 이종 장기 이식을 실현할 수 있는 기반기술을 확보했다는 데 의미가 있다"며고 말했다.

(서울=연합뉴스)