(5분 읽기)
- 원숭이와 인간으로 부터 키메라 배아 만들어, 원숭이 배반포의 인간 줄기 세포
- 인간 세포는 이러한 혼합 배아 중 132개에서 성장했으며 다음날 활성화 돼
- 의학의 기회? 윤리적 문제?

원숭이와 인간 키메라 배아
연구원들은 원숭이와 인간 세포로 배아 잡종 생물을 만들었다.

윤리적으로 의문스러운 돌파구 :
연구자들이 처음으로 원숭이와 인간으로부터 키메라 배아(두 종의 잡종 생물)를 만들었다.
이를 위해 그들은 긴꼬리 원숭이의 배반포에 인간 줄기세포를 주입하고 19일 동안 그들의 발달을 추적했다. 두 종의 세포가 증식하고 분화하는 혼합 배아가 발생했다. 연구팀이 그러한 키메라의 가능성을 전면에 내세우는 동안, 그러한 하이브리드 존재는 근본적인 윤리적 질문을 제기한다. 

▲ 색깔로 표시된 이 초기 단계의 배아는 인간과 원숭이 세포로 구성e된다. © Weizhi Ji / Kunming University of Science and Technology; Tunatura, Tomwang 112

키메라는 두 종의 세포와 유전자를 포함하는 잡종 존재다.
예외적인 경우에만 자연에서 가능한 것이지만, 인간은 1970년대부터 실험실에서 창조하려고 노력해 왔다. 생쥐, 양, 소, 돼지는 이미 인간 세포 또는 기관으로 생산되었다.

과학자들은 인간의 뇌세포를 동물에 이식하기도 했다. 2012년에는 영장류로부터 배아 키메라를 만드는 데 사용할 수 있는 기술을 개발할 수 있었다.

특히 원숭이-인간 하이브리드 존재에 대한 연구는 윤리적으로 극도로 논쟁의 여지가 있으며 일부 국가에서는 금지되어 있다. 독일 윤리위원회는 2011년 초에 그러한 키메라를 비윤리적인 것으로 분류했다. 키메라 배아가 원숭이와 인간으로부터 만들어지면 더이상 동물인지 인간인지 구별할 수없는 잡종 존재가 발생할 수 있기 때문이다.

그러나 다른 국가에서는 이러한 혼합 배아의 생성에 대한 연구가 수년 동안 수행되었다.

원숭이 배반포의 인간 줄기 세포

중국의 생물 의학 영장류 연구를 위해 주립 연구소의 타오 탄(Tao Tan)이 이끄는 연구팀이 원숭이(Macaca fascicularis)와 인간으로부터 키메라 배아를 만들었다. 이에 대한 기초는 원숭이 배아의 초기 단계인 배반포였으며, 수정 후 6일 후에 25개의 인간 다능성 줄기세포가 주입되었다.

줄기세포는 추가 발달과 증식을 추적 할 수 있도록 형광 유전자로 표시되었다.
인간 세포는 이러한 혼합 배아 중 132개에서 성장했으며 다음날 활성화된 것으로 밝혀졌다. 하이브리드 존재는 다음 며칠 동안 계속 성장했다.

이것에 포함된 인간 세포는 계속해서 발달하고 배아 조직 분화의 첫 번째 단계에서 역할을 했다. 어떤 경우에는 두 가지 유형의 세포 혼합물이 생성됐지만, 어떤 경우에는 연구자들이 보고한 것처럼 인간 세포도 그룹으로 수집됐다. 

▲ 그래프 개략도 출처: 관련논문 Chimeric contribution of human extended pluripotent stem cells to monkey embryos ex vivo

새로운 신호 경로

자세히 분석한 결과 혼합된 배아의 세포가 순수한 원숭이 나 인간 배아보다 다소 느리게 발달 한 것으로 나타났다. 동시에 연구자들은 두 종의 세포 사이에 새로운 유형의 상호 작용을 확인했다.

"우리는 완전히 새롭거나 키메라에서 훨씬 더 강렬한 다양한 세포 간 통신 경로를 발견했다"고 공동 저자 후안 카를로스 이즈피수아 벨몬트(Juan Carlos Izpisua Belmonte)는 보고했다. 그는 La Jolla에 있는 Salk Institute for Biological Studies 연구원이다. "이러한 신호는 아마도 그러한 키메라 배아에서 인간과 원숭이 세포의 독특한 발달 경로를 형성하는 데 도움이 될 것이다.“

13일에 배아가 배아로 분화하여 자궁에 이식되는 무렵인 인간 세포는 전체 배아의 약 7.8%를 차지했다. 그러나 키메라 배아는 단일 종 통제 접근법보다 더 느리게 발달했으며 19일이 되자 세 개만이 살아남았다. 연구원들은 윤리적인 이유로 실험을 종료했다.

의학의 기회일까?

윤리적 문제에도 불구하고 과학자들은 키메라에서 큰 돌파구를 본다.
이 단계까지의 하이브리드 존재의 성공적인 개발은 이러한 키메라 배아가 유인원과 인간으로부터 어떻게 생성될 수 있는지를 처음으로 증명했다.
연구진은 "우리의 결과는 인간 줄기세포가 원숭이 배반포에 도입된 후 다른 유형의 세포로 발전 할 수 있음을 보여준다"고 설명했다.

팀에 따르면 이러한 키메라에서 얻은 지식은 예를 들어 미래에 동물의 이식을 위해 인간 장기를 성장시키는 데 도움이 될 수 있다. Izpisua Belmonte는 “역사적으로 동물-인간 키메라의 생산은 효율성이 낮고 숙주 종에 인간 세포의 통합이 불충분했다. 돼지와 인간은 진화론적으로 더 떨어져 있기 때문에 돼지 실험은 실패했다”고 말했다.

그러나 원숭이와 인간과 같이 밀접하게 관련된 종의 키메라를 연구 할 수 있다면, 그것은 진화적 장벽에 대한 중요한 통찰력과 더 멀리 떨어진 혼합물에서도 이를 극복하는 방법에 대한 통찰력을 열어 준다고 연구원들은 설명한다. 이러한 키메라는 적절한 동물 모델이 없는 질병에 대한 연구에도 도움이 될 수 있다.

윤리적 딜레마

그러나 그러한 키메라가 가질 수 있는 모든 유용성에 대해 그들은 윤리적으로 매우 의문의 여지가 있다. 개별 인간 조직이나 기관이 동물에서 성장하는 실험과는 달리, 혼합 배아에서 인간 세포주의 발달은 통제할 수 없다.
이것은 부분적으로 인간의 뇌를 가지고 있거나 성기가 혼합된 동물-인간 생식 세포를 생산하는 존재를 만들 수 있다.

괴팅겐에 있는 독일 영장류 센터의 뤼디거 배르(Rüdiger Behr)는 "키메라 유인원-인간 배아가 자궁으로 옮겨진 후 어떻게 발달할지는 아직 알려지지 않았다"고 말한다. "여기에는 뇌와 고환 및 난소를 포함하여 모든 장기가 원숭이와 인간 세포로 구성된 실제 잡종 존재가 나타날 가능성이 있다.”

금지되지 않았지만 의심스럽다

그러나 독일에서는 Tan과 그의 팀이 사용한 방법으로 원숭이-인간 키메라를 만드는 것은 금지되지 않았을 것이다. 왜야하면 인간 배아가 사용되지 않고 원숭이 배반포와 줄기세포가 배아에서 나온 것이 아니기때문에 이러한 실험은 이론적으로도 독일에서 함께 수행하는 것으로 간주된다. “그러나 그것은 배아 보호법의 정신과 분명히 모순된다"고 Behr는 강조했다.
스탠포드 대학의 헨리 그릴리(Henry Greely)와 듀크 대학의 니타 파라하니(Nita Farahany)도 논의가 필요하다는 견해다. “원숭이 배반포의 인간 세포가 생존하고 사소하지 않은 숫자로 발달한다는 발견은 사회가 현재 논의해야 하는 새로운 윤리적 질문을 제기한다” 고 코멘트주를 주석에 달았다.

한편으로 그러한 키메라는 인간의 고통을 연구하기 위한 더 나은 모델을 만들지만, 다른 한편으로는 그러한 실험의 허용 가능성에 의문을 던지는 것은 바로 이 사람과의 유사성 때문이다.
(Cell , 2021; doi : 10.1016 / j.cell.2021.03.020)
출처 : Cell Press, Salk Institute

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]