“실제 태아로는 할 수 없는 각종 ‘생체실험’ 가능해졌다”

정자·난자 없이 실험실서 ‘인간 배아’ 키워내
배아줄기세포로 3가지 배엽 가진 배아 형성
배아발달 연구로 초기 유산 원인 규명 기대

2021년 9월 일본 오사카에서 줄기세포 추출을 통해 태어난 지 4주 된 쥐들의 모습이 올해 3월 네이처 지에 최초로 게재되었다. 이스라엘 와이즈만연구소는 인체 줄기세포를 이용한 인간 태아의 배아 모델을 만들어 각종 생체실험에 성공했다고 9월6일 ‘사이언스’지를 통해 밝혔다. AP 뉴시스

과학자들이 정자와 난자, 자궁이 없이도 실험실에서 줄기세포를 이용해 초기 인간 배아를 만들어냈다.

와이즈만과학연구소(WIS)연구팀은 7일(한국시간) 이스라엘의 줄기세포 연구진이 인간 태아의 배아의 인공 모델을 만들고 이를 14일 동안 자궁 밖에서 배양하는 데 성공했다고 공식 발표했다.

‘사이언스’지 최근호에 발표된 이 새로운 연구과정에서 연구자들은 줄기세포를 가지고 태아의 배아 모델들을 같은 발달 단계의 실물과 똑같이 제작해 사용했다.

배아의 모든 형질과 똑같은 복제는 물론, 태반과 난황낭, 난포막, 배아의 성장과 움직임에 필수적인 도움을 주는 외부막 조직들까지도 똑같이 만들었다.

실험실에서 만들어낸 초기 배아는 조기유산과 선천적 장애 등의 원인을 밝히는 데 도움을 줄 전망이다.

연구팀은 이 모델이 구조적으로 정상적인 배아와 유사하지만 배아와 동일하지는 않다고 밝혔다. 또 이 연구 결과가 이전에는 접근이 불가능했던 인간 배아의 착상 후 초기 발달 단계에 대한 실험적 연구를 가능하게 해줄 것이라고 했다.

“무분별한 배아 합성 규제할 가이드라인 필요”

배아 연구는 법적, 윤리적, 기술적으로 많은 어려움이 있는 분야다.

생명윤리 이슈로 인해 이를 과학적으로 연구하는 것에 대해서도 많은 논란이 있다. 이에 과학자들은 정자와 난자, 자궁이 없이 실험실에서 자연 배아 발달을 모방하는 연구에 공을 들이고 있다.

이 연구는 초기 배아에서 나타나는 모든 주요 구조를 모방한 최초의 완전한 배아 모델이라는 게 이스라엘 연구팀의 설명이다.

연구팀은 정자와 난자 대신 신체의 모든 조직으로 분화될 수 있는 배아줄기세포를 사용했다. 그 다음 화학물질을 사용해 이 줄기세포를 인간 배아의 초기 단계에서 발견되는 네 가지 유형의 세포로 만들었다.

네 가지 세포는 배아(또는 태아)가 되는 배반포세포, 태반이 되는 영양막 세포, 초기 배아에 영양을 공급하는 난황 주머니가 되는 내배엽 세포, 배아외 중배엽 세포다.

총 120개의 세포가 정확한 비율로 혼합된 후 과학자들은 이후에 어떤 일이 일어나는지 지켜봤다.

그러자 혼합물 중 약 1%가 인간 배아와 유사하지만 동일하지는 않은 구조로 자발적으로 조립되기 시작했다.

수정 14일째에 해당하는 줄기세포 유래 인간 배아 모델. 실제 인간 배아처럼 난황주머니(노란색)와 양막(파란색)이 붙어 있고, 태반(분홍색)이 될 세포로 둘러싸여 있다. 이스라엘 와이즈만 연구소

배아 모델을 이용하면 과학자들이 다양한 유형의 세포가 어떻게 출현하는지 설명하고, 신체 장기가 형성되는 초기 단계를 관찰할 수 있다.

유전질환을 이해하는 데도 도움을 줄 수 있을 전망이다. 임신 중 의약품 복용의 안전성 여부를 확인하거나 체외 수정 성공률을 높이는 데도 기여할 수 있다.

다만 법적으로 배아와 구분되지만 배아 모델을 활용한 연구에 대한 윤리성 논란은 계속될 전망이다.

배아모델은 수정 후 14일이 지나 배아와 비슷해질 때까지 성장하고 발달했다. 많은 국가에서 이 시점이 정상적인 배아 연구를 위한 법적 한계 기간이다. 이후 연구는 금지된 국가가 대부분이다.

우리나라도 인공 수정 시술 후 남은 배아를 난치병 치료 등을 위한 배아줄기세포 연구에 사용할 수 있도록 허용하지만, 수정 후 14일이 지난 배아는 이용이 금지돼 있다.

줄기세포로 만들어진 합성 배아에 대한 법적 기준은 아직 없다.

와이즈만연구소 연구진은 이러한 배아 모델을 이용한 임신 시도는 비윤리적이고 불법이며 실제로 불가능하다고 강조했다.

김채현 기자

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