영장류 배아 줄기세포의 발달 잠재력 '만능성' 이해하는 실마리
인공배양된 줄기세포를 주입…키메라 원숭이의 신체장기로 발달

중국 연구진이 출산시킨 키메라 원숭이의 생후 3일째 모습. 눈동자, 손 끝 등에서 실험 성공 확인용으로 처리한 형광 신호가 나타나고 있다. (크레딧 Cell/Cao et al.) 2023.11.10 /뉴스1

(서울=뉴스1) 윤주영 기자 = 중국의 국립 연구소가 '키메라 원숭이'를 만들어 출산시키는 것까지 성공했다. 이번 연구는 영장류의 줄기세포를 이해하는 실마리가 될 전망이다.

줄기세포는 분화가 덜 된 세포다. 그래서 어떤 유형의 세포 혹은 장기로 발달이 가능하다. 줄기세포가 발달하는 과정을 이해하게 되면 난치병 치료나 대체 장기 생산, 역노화 등 사회 전반에 막대한 영향을 끼칠 것으로 보인다.

중국과학원(CAS)은 원숭이 배아에 다른 원숭이의 '줄기세포'를 심는 방식으로 키메라 배아를 만들었다고 저명 국제학술지 셀(Cell)에 10일 발표했다.

생명공학에서 키메라 기술은 하나의 생물 개체가 유전적으로 다른 여러 종류의 세포를 가지도록 조작하는 것이다.

사람은 하나의 수정체가 세포 분열·분화를 거쳐 발달한다. 따라서 모든 세포의 유전형질이 동일하다. 반대로 키메라 생물은 신체 각 부위의 세포의 유전 정보가 다르다.

돼지 A, B와 사람을 원본으로 만든 키메라가 좋은 사례다.

이 키메라는 돼지 A 세포를 기본으로 머리 쪽 세포는 돼지 B의 유전형질을 가진다. 또 콩팥은 사람의 장기와 같다.

실제 지난달 중국에서 돼지 배아에 인간 줄기세포를 도입한 키메라 배아를 만들었다. 이 배아는 전체적으로는 돼지지만 콩팥은 사람으로 발달한다.

이번 CAS 연구진은 같은 종의 원숭이 A, B를 원본으로 하는 키메라 배아를 만들어 어미 원숭이에 주입 후 출산까지 성공했다.

연구진은 원숭이 초기 배아에서 추출한 세포를 이용해 줄기세포주를 만들었다. 배아 단계에 존재하는 줄기세포는 다양한 신체 장기로 분화할 수 있는 '만능성'의 특징을 지녔다.

쉽게 말해 운동 선수 유전자를 베이스로 뇌만 천재 과학자의 세포로 구성하는 일이 가능하다는 의미다.

연구진은 배양된 줄기세포주를 다른 원숭이 배아에 주입해 키메라 배아를 만들었다. 키메라 배아는 암컷 원숭이에 12회 이식됐다.

12번의 시도 중 6번이 출산으로 이어졌으며 이중 2마리에서 키메라 실험이 성공한 것이 확인됐다.

연구진은 키메라 합성을 확인하려고 줄기세포를 형광 단백질로 처리했다. 키메라 원숭이의 일부는 형광 신호를 나타냈다.

이외에도 염기서열 분석 등을 거쳐 한 마리의 원숭이에서 두 마리의 유전형질이 고스란히 보존돼 공존하는 것이 확인됐다.

연구진에 따르면 탄생한 원숭이의 뇌·신장·간·위장 등 26개 신체조직에서 줄기세포 쪽의 세포가 평균 67%가량 분포하고 있었다.

특히 주입된 줄기세포는 생식세포인 정자세포로까지 발달했다.

이번 연구는 영장류의 줄기세포가 지닌 발달 잠재력을 깊이 이해하는 실마리가 될 것으로 보인다.

젠 리우 CAS 선임 연구자는 "이번 연구는 인간을 포함한 영장류의 줄기세포 만능성을 이해하는 걸 넘어서 유전공학과 종 보존에도 응용이 가능한 부분이 있다"고 전망했다.

연구진은 향후 배아줄기 세포주의 배양 조건을 최적화하고 자궁에 주입된 배아의 생존 가능성을 높이는 방향으로 연구를 개량할 계획이다.