호르몬 없이 정자 생성…코넬대 연구팀, 남성 피임 새 기전 첫 입증

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[헤럴드경제=장윤우 기자] 호르몬을 건드리지 않고 정자 생성 자체를 일시적으로 멈추는 남성 피임 기술이 등장했다. 약물 투여를 중단하면 6주 내 정자 생성이 회복되고 다음 세대에도 이상이 없었다. 비호르몬·가역적 피임법에 한 걸음 다가선 연구라는 평가가 나온다.

8일 학계와 외신 등에 따르면 미국 코넬대 수의과대학 유전학과 폴라 코헨 교수 연구팀은 감수분열(meiosis) 과정을 일시적으로 차단해 정자 생성을 멈추는 기전을 확인했다.

관련 논문은 지난 7일 국제학술지 ‘미국 국립과학원 회보’(PNAS)에 ‘Meiotic prophase I disruption as a strategy for nonhormonal male contraception using small-molecule inhibitor JQ1’이라는 제목으로 게재됐다. 연구는 6년에 걸쳐 진행됐다.

남성 피임약 개발이 지지부진했던 핵심 이유는 호르몬 부작용이었다. 테스토스테론 수치를 인위적으로 낮추면 여드름, 체중 증가, 성욕 감퇴, 감정 기복 등이 나타날 수 있다. 여성 호르몬 피임제가 위험성을 입증한 탓에 연구자들은 남성 호르몬 피임제 개발에도 소극적이었다.

코헨 교수 연구팀은 호르몬 대신 감수분열의 특정 단계를 표적으로 삼았다. 정자는 세 단계로 생성된다. 줄기세포에서 출발해 감수분열을 거친 뒤 정자로 성숙하는 정자형성(spermiogenesis) 단계까지 이어진다.

줄기세포를 손상하면 가임력이 영구적으로 사라진다. 정자형성 단계는 이미 일부 정자가 살아남아 난자를 수정할 수 있다. 연구팀이 중간 단계인 감수분열을 표적으로 정한 이유다. 코헨 교수는 “줄기세포에 영향을 주고 싶지 않았다. 줄기세포를 죽이면 남성은 영원히 가임력을 회복하지 못한다”고 했다.

연구팀은 원래 암과 염증성 질환 연구용으로 개발된 저분자 화합물 ‘JQ1’을 활용했다. JQ1은 감수분열 1전기(prophase 1) 단계에서 정소 특이적 단백질 BRDT를 억제해 세포를 사멸시킨다. 이후 정자형성에 필요한 유전자 발현도 차단한다. 신체 전반의 호르몬 체계는 건드리지 않는다.

JQ1 자체는 신경학적 부작용이 있어 최종 피임제로 쓰기는 어렵다. 연구팀은 JQ1을 통해 감수분열을 안전하고 가역적으로 차단할 수 있다는 가능성을 최초로 입증하는 데 초점을 맞췄다.

수컷 쥐에게 JQ1을 3주간 투여한 결과 정자 생성이 완전히 멈췄다. 투여를 중단하자 6주 후 정자 생성이 정상으로 돌아왔다. 이후 태어난 개체에서 신체적·행동적 이상은 관찰되지 않았고 다음 세대의 번식 능력도 정상이었다. 코헨 교수는 “감수분열과 정자 기능이 완전히 회복됐고 더 중요하게는 새끼들도 완전히 정상이었다”고 했다.

연구팀은 JQ1보다 감수분열 초입 단계를 더 정밀하게 표적으로 삼는 새로운 후보 물질 3종을 추가로 시험하고 있다. 해당 물질들은 동물실험에서 감수분열을 완전히 차단하면서도 개체 건강에는 영향을 주지 않는 것으로 확인됐다.

코헨 교수는 “우리는 사실상 고환 내 피임 표적이 정자 생성을 막는 실현 가능한 방법이라는 아이디어를 밀고 있는 거의 유일한 연구팀”이라고 했다.

다만, 이번 연구는 동물실험 단계다. 인간 대상 임상 적용까지는 안전성 검증과 임상시험이 필요하다. 논문에는 “후보 약물에 대한 강력한 안전성 평가가 필요하다는 점을 인정하면서도 이번 연구는 새로운 피임 접근법 개발을 위한 청사진을 제공한다”고 명시됐다. 이번 연구는 빌 앤드 멀린다 게이츠 재단의 지원을 받았다.