해외언론동향
해외언론동향 내용 담당 : 배아정책연구팀 02-737-8452
게재 일자 : 2020-05-19 
키워드 : 하이브리드배아, hybrid embryos, 키메라, chimeras, 생쥐의 배아, mouse embryo, 인간의 세포, human cells, 줄기세포, stem cells, 배아줄기세포, embryonic stem cells, 다능성 줄기세포, pluripotent stem cells, hPSCs, 생식, reproduce, 장기 생성, organ generation, 이식용 장기, organs for transplants, 게놈, genome, 윤리적인 함의, ethical implications, Science Advances 

과학자들은 대부분이 생쥐이지만 일부는 인간인 배아를 만듦. 공상과학영화의 줄거리처럼 보이지만, 과학자들은 두 종의 다른 동물의 유전적인 구성요소들을 성공적으로 혼합한 것임.

 

연구자들은 인간의 줄기세포가 약간의 도움만 있으면 성장하는 생쥐의 배아 내에서 스스로를 밀접하게 결합시켜서(knitted) , 심장, 망막, 혈액을 발달시킬 수 있다고 513일 저널(Science Advances)에 보고함.

 

미국 버팔로대(University at Buffalo) 신경과학자이자 줄기세포생물학자인 Jian Feng 교신저자는 이 연구를 생쥐의 배아를 이용하여 인간의 발달을 더 잘 이해할 수 있도록 하는 근본적인 연구라고 말함.

 

세밀한(Finicky) 인간의 세포는 다른 동물에서 잘 자라지 않는 경향이 있음. 그러나 새로운 생쥐 배아 중 하나에서 세포의 4%가 인간이었고, 지금까지 알려진 수치 중 가장 높았음.

 

솔크생물학연구소(Salk Institute for Biological Studies) 생물학자 Juan Carlos Izpisua Belmonte는 그 수준의 통합(integration)매우 눈에 띈다고 밝힘. 만약 다른 과학자들이 그 결과를 재현할 수 있다면 그것은 잠재적으로 중대한 진보를 나타낼 수 있다고 평가함.

 

그러한 키메라들은 하나의 세포가 어떻게 전체 유기체(organism)를 발생시킬 수 있는지를 드러내는데 도움을 줄 수 있음. 키메라는 여러 동물의 세포를 갖도록 설계된 유기체를 말함. 둘 이상의 개체의 세포로 이루어진 단일 유기체로, 두 개의 분리된 유기체를 만들기 위한 코드를 가진 두 세트의 DNA를 포함함.

 

더 인간에 가까운(humanized) 동물은 다른 동물보다 사람들에게 더 많은 영향을 미치는 말라리아나 코로나19와 같은 질병을 연구하는데 가치가 있음. 그리고 더 진보하면 키메라들은 궁극적으로 인간 장기의 공급원(source)이 될 수 있음.

 

많은 과학자들은 돼지나 소, 생쥐나 다른 동물에서 인간의 줄기세포를 성장시키는데 어려움을 겪음. 텍사스대 부속병원(University of Texas Southwestern Medical Center) 생물학자 Jun Wu우리는 수천 개의 배아를 분석했지만, 12일이 지나도 인간의 줄기세포가 생쥐의 배아에 강력하게 혼합되는데 기여하는 것을 본 적이 없다고 밝힘.

 

인간의 줄기세포는 원시적인(naïve) 생쥐의 배아줄기세포에 비하여 더 발전적으로 진보된 전성기(primed)’ 단계이며, 세포의 각기 다른 발달단계 사이의 이 차이는 둘이 결합할 때 발생하는 세포 사망의 원인이라고 생각됨.

 

Feng새로운 방법의 성공이 타이밍(timing)에 따라 결정된다면서 기본적으로 인간의 세포를 뒤로 밀어낼 필요가 있다고 말함. 생쥐의 배아에서 자라고 성장하기 위해서는 인간의 줄기세포의 발달과 관련된 시계를 원시적인 단계라고 부르는 초기단계로 되돌려야 함.

 

Feng의 연구팀은 mTOR이라고 불리는 단백질을 3시간동안 침묵시켜 줄기세포의 시계를 다시 설정함. 이 간단한 치료법은 세포가 원시적인 단계로 되돌아가도록 충격을 주었고, 아마도 신체 내의 어떤 세포로도 변할 수 있는 능력을 회복시켜줌.

 

연구팀은 더 젊은 인간의 줄기세포 10~12개 묶음(batches)을 생쥐의 세포가 60~80개 들어있는 생쥐의 배아에 주입한 후, 배아가 17일 동안 발달할 수 있도록 허용함.

 

겉으로 보기에는 이러한 배아들은 인간의 세포를 잠복시켰음에도 불구하고 정상적으로 성장함. 연구팀은 생쥐나 인간 중 어느 하나에 특정한 DNA를 집계하여 인간의 세포가 배아 내 전체 세포의 0.1~4%를 차지한다는 점을 확인함.

    

20200519.png

[그림설명] 인간의 세포(초록색)는 하이브리드배아 내에서 발달하는 생쥐의 눈(파랑색)을 가득 메움.

 

인간의 세포는 간, 심장, 골수, 혈액이 될 운명인 생쥐의 대부분의 발달된 조직으로 스스로를 밀접하게 결합시킴. 연구팀은 이러한 생쥐의 배아에 인간의 적혈구가 특히 풍부하다는 점을 확인함. 적은 수의 인간의 세포가 뇌를 형성할 조직 내에 나타남. 한 배아에는 빛을 감지하는데 도움을 주는 인간의 눈의 세포들(광수용체; photoreceptors)이 무리를 이루고 있었음.

 

연구팀이 말할 수 있는 한, 정자와 난자를 형성하기 시작하는 세포들 중에는 인간의 어떤 세포도 없었음. 키메라가 생식할 수 있는 능력은 과학자들이 여전히 이해하려고 시도하고 있는 유기체를 둘러싼 걱정스러운 윤리적인 질문 중 하나임.

 

일단 생쥐의 배아로 주입되자, 인간 세포의 정상적으로 느릿느릿한 발달 속도가 숙주와 일치하도록 더 빨라짐. 인간의 줄기세포는 보통 성숙한 광수용체, 간세포, 적혈구의 특정 유형으로 천천히 변하지만, 인간의 세포가 생쥐의 배아 안에 있으면 그렇지 않다고 Feng은 말함. “당신이 생쥐의 배아 안에 같은 인간의 세포를 넣으면, 세포들은 빨라진다면서 “17일 이내에 당신은 이러한 모든 성숙한 세포를 얻게 될 텐데, 그렇게 하지 않고 정상적인 인간의 배아 내에서 얻으려면 몇 달이 걸릴 일이라고 설명함.

 

다른 과학자들은 다른 연구실에서 그 결과를 재현할 필요가 있다고 강조함. 그러나 만약 그것이 작동한다면, 이는 큰 함의(implications)를 갖는다Wu는 말함.

 

이러한 연구를 수행하는 연구자들의 주된 이유는 이식이 필요한 사람들을 위하여 장기를 길러내는 방법을 찾는 것임. 캘리포니아대(University of California) 동물생식전문가 Pablo Ross동물 내에서 인간의 장기를 생성하기를 원한다면, 이는 훌륭하다고 말함. 양이나 돼지와 같은 큰 동물의 게놈을 수정하여 특정 장기를 발달시키지 못하게 하고, 유사한 접근법을 사용하면, 인간의 줄기세포가 이 동물 내에서 인간의 것과 같은 이식용 장기를 생성할 수 있음.

 

하지만 Feng은 이런 목적을 위한 산물이 인간의 장기와 충분히 유사하지 않을 수 있다는 우려를 제기함. 대신 그는 그의 시스템이 인큐베이터처럼 숙주 없이도 인간의 이식용 장기가 성장하도록 하는 방법의 발견으로 이어질 수 있다고 암시함.

 

윤리적인 함의는 이 영역에서 무엇을 달성할 수 있을지 결정하기 위해 논의될 필요가 있음.

 

기사 및 사진 : https://www.sciencenews.org/article/mouse-human-chimera-hybrid-embryos, https://www.bionews.org.uk/page_149685

저널 : https://advances.sciencemag.org/content/6/20/eaaz0298

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