교육과학기술부는 국내 연구팀이 장기가 손상된 환자에게 돼지의 장기를 이식 가능케 하는 면역거부반응이 거의 없는 「형질전환 복제미니돼지'지노'(xeno 수컷)」를 지난 4월3일 개발‧생산하는데 성공함으로써 향후 세계 이종장기 시장 개척의 발판이 될 것으로 기대되는 연구성과를 거두었다고 밝혔다.
동 연구성과는 교육과학기술부 바이오신약장기사업(단장 임교빈)의 지원을 받아 한국생명공학연구원(故 이경광), 국립축산과학원(박수봉), 단국대학교(심호섭), 건국대학교(김진회) 및 전남대학교(강만종) 연구팀에 의해 이루어졌으며 국내 최초로 생산된 이 '지노'는 농촌진흥청 국립축산과학원에서 현재까지 건강한 상태를 유지하고 있는 것으로 알려졌다.
이번 '지노'의 개발‧생산은 인체 이용을 염두에 두고 미니돼지를 활용해 돼지의 장기를 인체에 이식할 때 인체의 면역시스템에 의해 이식된 장기가 괴사되는 ‘초급성 면역거부반응’ 문제를 해결한 것으로써 이종장기 이식이 현실화될 수 있는 기반을 마련하는 획기적인 연구성과로 평가되고 있다.
지난 2005년에 미국 하버드대 연구팀이 면역거부반응을 초래하는 인자인 '알파갈'이 제거된 미니돼지의 심장을 바분원숭이에 이식해 6개월간 생명이 유지된 보고가 있었고 이번 연구는 국가별로 세계에서 2번째로 인체 이용을 염두에 두고 미니돼지로부터 '지노'를 생산했다는 점에서 세계적 기술 수준과 동등한 성과로 볼 수 있다.
인체의 장기가 손상되어 치료 또는 회복이 불가능한 경우 장기 이식이 유일한 해결책이지만, 장기 공여자가 극히 부족할 뿐만 아니라 장기 공여자와 수용자 사이의 유전적‧면역학적 불일치에 따른 거부반응 등 극복해야 할 문제들이 많다.
이와 관련 미니돼지는 장기를 필요로 하는 환자들에게 원하는 장기를 원하는 시간에 자유롭게 공급할 수 있다는 점에서 훌륭한 장기 공급원이지만 이종장기 이식 시 면역 거부반응이 사람 장기 이식의 경우보다 심하다는 단점이 있어 초급성 면역 거부반응의 해결이 최우선 과제였다.
돼지 장기 이식 직후, 돼지의 장기 표면에 존재하고 사람 세포에는 없는 항원(αlpha 1, 3-galactose; 이하 ‘알파갈’)이 인체의 면역 시스템에 의해 공격받아 수분~수시간 내에 이식된 장기가 괴사하게 되는데, 이를 ‘초급성 면역거부반응’이라 한다.
연구팀은 미니돼지 체세포에 존재하는 알파갈 전이 효소(α1,3-Galactosyltransferase) 유전자 두 개 중 하나를 제거하고 이 체세포의 핵을 핵이 제거된 난자에 주입하여 형질전환 복제돼지를 생산하는 데 성공하였으며 향후 이 형질전환 복제돼지의 교배를 통해 두 유전자가 모두 파괴되어 ‘초급성 면역거부반응’의 원인인 알파갈이 제거된 형질전환 복제미니돼지를 대량 생산할 수 있게 됐다.
앞으로 교육과학기술부는 형질전환 복제돼지를 이용해 이식용 췌도, 심장판막, 심장 등을 실용화하는 연구를 보건복지가족부와 공동으로 진행할 계획이며 농진청과 공동으로 형질전환 복제돼지의 안정적 대량 생산에 관련된 연구를 진행할 예정이다.
특히 2011년에는 원숭이를 대상으로 연구실험을 할 예정이며 2012년에는 전임상실험을 할 예정이다.
이번 연구결과를 바탕으로 국내에서 이종장기 이식을 현실화 할 수 있는 기반기술이 확보된 것으로 보여 추후 알파갈 적중 형질전환 복제돼지를 활용한 면역제어 연구가 더욱 촉진됨으로써 이종장기 분야에서의 국제적 기술 우위 확보가 예상되고 있다.
한편 관련 연구의 중과제책임자로써 이번 연구를 주도한 한국생명공학연구원 故 이경광(李景廣) 박사는 수퍼마우스 생산(1988), 복제양 메디 생산(1997) 등을 선도했고 1996년에는 인간 락토페린을 생산하는 젖소 ‘보람이’를 탄생시키는 등 한국 첨단 동물생명공학분야의 발전에 지대한 공헌을 하였으며 이번 연구에 매진하던 중 연구성과가 나오기 직전인 지난 3월 1일 지병으로 운명하셨다.

■ 이종간 장기이식 (Xenotransplantation)
세포, 조직 및 기관을 한 종에서 다른 종으로 이식하는 것으로 인간의 장기만으로 그 수요를 충족시킬 수 없어 인간 이외의 동물 (돼지, 원숭이 등) 장기를 이용함.
■ 면역 거부반응
인간의 몸에는 자신의 조직이 아닌 외부의 이물질이 들어올 경우 이를 식별해 제거하거나 공격하는 방어 시스템인 면역계가 있으며, 이들 면역계가 인체에 들어온 이물질(이종장기)을 침입자로 여겨 받아들이지 않고 공격하는 현상.
■ 알파갈 (α-gal)
α1,3-Galactosyltransferase 합성효소로부터 만들어 지는 당단백질로써 영장류를 제외한 다른 포유류에 존재하며 인체에는 알파갈에 대한 항체가 있어 돼지의 장기를 인체에 이식하면 사람의 항체가 돼지의 알파갈을 이물질로 인식하여, 면역거부반응을 초래함.
■ 체세포복제
핵이 제거된 난자에 체세포의 핵을 주입하여 복제배아를 제작하고 자궁에 착상시키면 체세포와 유전적으로 동일한 개체가 탄생함.
■ 미니돼지 (minipig)
일반돼지는 다 자랄 경우 300Kg 에 육박하고, 인체 장기의 크기보다 훨씬 큰 장기를 가지고 있어서 장기 이식이 불가능함. 미니돼지는 성체의 크기가 평균 80 Kg 로 인체 중량과 비슷하고 장기 크기도 비슷해서 실제로 이식에 활용할 수 있음.

이혜선 기자

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