기원전 3세기 모든 길이 로마로 통했다면,21세기 줄기세포·장기이식·질병저항동물 등 생명공학 연구는 한국으로 집중되고 있다.‘바이오 신화’를 준비하는 서울대 황우석 교수팀이 흘리는 땀방울 하나하나가 결실을 맺어 성과로 이어지고 있다. 특히 ‘세계 최초’라는 수식어가 붙는 황 교수팀의 연구성과는 최근 국내 기업에서 경영 전략으로 떠오른 ‘블루오션’(남들이 도전하지 못한 새로운 영역을 개척, 성공한다는 개념)과도 일맥상통한다.



●배아줄기세포,‘병든 세포를 새 세포로’

황 교수팀은 지난 5월 세계 최초로 난치병 환자의 체세포 복제를 통해 치료용 배아줄기세포를 만드는 데 성공, 질병치료의 ‘신천지’를 열었다.

줄기세포는 포플러나무의 가지를 꺾어 흙에 심으면 뿌리가 내리듯이 신체 특정 부위에 이식하면 그에 걸맞은 새롭고 건강한 조직이나 장기로 발전할 수 있다. 즉 줄기세포는 피부와 각막, 근육, 뼈, 호흡기 등으로 분화할 수 있어 파킨슨병, 뇌졸중, 치매, 뇌척수손상, 관절염, 당뇨병 등 난치·불치병을 치료할 수 있는 ‘현대판 불로초’인 셈이다.

황 교수팀은 이미 지난해 2월 인간 체세포 복제를 통해 배아줄기세포를 만들었다. 당시에는 건강한 여성의 난자(생식세포)에서 핵을 제거한 뒤 이 여성의 체세포에서 추출한 핵을 이식해 배아줄기세포를 배양했다. 그러나 올해는 난자 기증자와 체세포 핵 추출자를 다르게 했으며, 특히 소아당뇨병환자 등 실제 난치병 환자의 체세포도 이용했다. 이를 통해 면역거부반응 문제를 해소했으며, 질병 치료의 폭도 넓혔다.

이제 남은 과제는 배아줄기세포가 췌장세포나 신경세포 등 원하는 방향으로 분화되는지, 분화과정에서 유해물질이 나오는지 등을 검증해야 한다. 또 배아줄기세포 배양에 반드시 필요한 여성 난자에서 유전자 일부가 섞여들어갈 수 있는 가능성도 차단해야 한다.

이같은 검증과정이 완료되면 원숭이 등 영장류를 대상으로 동물실험을 거치게 되며, 이를 통해 효능과 안전성을 입증받게 된다.

●장기이식용 무균돼지,‘차세대 히트상품’

장기 이식을 원하는 환자들은 많지만 대부분의 장기를 뇌사자나 한정된 장기 기증자에게 의존하고 있어 공급이 턱없이 부족한 실정이다. 여기에 동물을 이용한 이종간 장기이식의 필요성이 있다.

특히 돼지는 인간의 장기와 생리적으로 가장 흡사한 데다 무균 상태로 사육·번식이 가능하다.

일반 돼지의 장기를 인간에게 이식할 경우 레트로 바이러스 등 병원균에 의한 감염이나 인체의 면역시스템이 이식된 장기를 받아들이지 않는 거부반응이 생길 수 있다. 황 교수팀의 장기이식용 무균돼지는 미국 시카고대 의대 김윤범 교수로부터 30년 이상 무균 상태를 유지해 온 무균돼지를 기증받아 지난 2003년 체세포 복제방식을 통해 생산한 것이다. 특히 장기를 사람에게 이식해도 거부반응이 없도록 ‘인간면역유전자’(hDAF)가 포함돼 있어 외국 연구팀은 마리당 10억원을 주겠다고 할 만큼 값어치가 크다.

하지만 무균돼지의 장기를 사람에게 이식하기 위해서는 각종 면역거부반응을 없애는 것이 최대 걸림돌이다. 황 교수팀이 수시간에서 수일내에 발생하는 급성 면역거부반응은 이미 해결했지만, 몇 달 또는 몇 년에 걸쳐 나타나는 만성 면역거부반응은 여전히 풀어야 할 숙제로 남아 있다.

조만간 황 교수팀은 무균돼지에게서 추출한 인슐린을 분비하는 췌도세포를 당뇨병에 걸린 원숭이에 이식하는 실험에 착수한다는 방침이다. 이어 심장, 신장, 폐, 간 등에 대한 원숭이 이식실험을 통해 안전성과 효능을 검증한 뒤 사람에게 쓸 수 있도록 할 계획이다.

●광우병 내성소는 ‘블루오션’

지난 2003년 11월 경기도 이천시 장호원 목장에서 세계 최초로 광우병 내성 복제소 네마리가 황 교수팀에 의해 태어났다.

광우병은 소의 뇌세포가 죽어 스펀지처럼 구멍이 뚫리는 질환으로 이 병에 걸린 쇠고기를 먹은 사람도 비슷한 증상을 보이는 크로이츠펠트야코프병이 생기는 것으로 추정된다. 광우병은 뇌세포내 ‘프리온’이라는 단백질이 비정상적인 구조로 변해 발생한다고 알려져 있지만, 프리온의 기능은 아직 밝혀지지 않았다. 이에 따라 황 교수팀은 광우병을 일으키지 않도록 조작한 프리온 유전자를 포함한 체세포핵을 소의 난자 핵과 바꿔넣은 뒤 이를 대리모의 자궁에 착상시켜 광우병 내성소를 탄생시켰다. 특히 황 교수팀은 최근 광우병 내성소 네 마리 가운데 한 마리를 일본 쓰쿠바대학 동물위생고도연구시설로 보냈다. 실용화에 앞서 실제로 광우병에 내성이 있는지, 사람에게 해가 없는지 등을 검증하기 위해서다.

일본에서 검증을 마치고 광우병에 걸리지 않는 복제소를 생산하면 사람들이 광우병 걱정없이 쇠고기를 마음껏 먹을 수 있는 날이 올 것으로 기대된다. 물론 황 교수팀은 복제기술을 이미 국제특허로 출원한 상태여서 수십조원 규모의 관련 세계시장을 선점할 수 있을 것으로 예측된다.

장세훈기자 shjang@seoul.co.kr