[시사뉴스 조아라 기자] 최근 3명의 유전자가 결합돼 태어난 아기에 대한 소식이 전해지면서 유전자 교정 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 유전자 교정 기술은 핵심 도구인 유전자 가위가 날이 갈수록 정확성을 더해가면서 유전질환을 없앨 수 있는 날이 머지않았다는 기대감을 심어주고 있다.
세계 최초로 3명의 부모를 둔 아기가 미국에서 태어나 전 세계를 깜짝 놀라게 했다. 아브라힘 하산이라는 이름을 가진 이 아기는 요르단 출신의 친부모, 그리고 난자 제공자까지 총 3명의 유전자를 결합한 시술로 출생했다. 이 같은 체외 수정 방식에 대해 논란이 일자 미 식품의약국(FDA)는 실험을 중지시켰고, 이번 시술은 미국이 아닌 멕시코에서 이뤄졌다.
친모는 뇌, 척수 등 중추신경계를 악화시키는 신경대사장애의 일종인 ‘리 증후군’을 앓고 있었다. 이 증후군은 자녀에게 유전되는 유전성 질환으로, 부부는 앞서 2명의 아이를 잃은 아픈 기억을 가지고 있었다. 아기가 3명의 유전자를 물려받게 된 것은 친모의 리 증후군을 유전시키지 않기 위해서였던 것이다.
존 장 박사가 이끄는 연구진은 친모의 난자에서 필수적인 DNA들을 추출해 난자 제공자의 건강한 미토콘드리아와 결합한 뒤 친부의 정자와 수정시켰고 수정란을 친모의 자궁에 착상시켰다. 연구진이 하산의 리 증후군 발생 가능성을 살펴본 결과, 리 증후군을 유발하는 미토콘드리아 변이가 발생할 가능성은 0.1%뿐인 것으로 알려졌다. 유전학 전문가인 켄트 대학의 대런 그리핀 박사는 “착상 전 유전자 연구 분야에 새로운 길을 열었다”며 “유전 질환을 자녀에 옮길 가능성이 있는 부모들에게 희망을 줄 것으로 보인다”고 말했다.
유전자 교정 기술의 핵심, ‘크리스퍼’
현재 세계적으로 가장 주목 받는 혁신 생명과학 기술인 ‘유전자 교정’은 세포 내의 유전정보를 자유롭게 조정하는 기술이다. ‘크리스퍼(CRISPR)’는 유전자 교정의 핵심 도구인 ‘유전자 가위’다. 유전자 가위는 유전체 내의 특정 염기 서열을 찾아내 절단하는 효소를 의미하며, 크리스퍼는 기존 유전자 가위 기술보다 제작이 용이하고 정확성과 효율성이 높은 것으로 알려져 있다.
유전자 교정 기술 및 유전자 가위가 과학계에서 각광을 받는 이유는 유전질환의 원인이 되는 돌연변이를 교정하거나 부작용 없는 항암세포 치료제를 개발하는 데에 큰 도움이 될 것으로 기대되고 있기 때문이다. 이 기술은 유전자·세포치료제, 기초연구, 의약품 개발, 종자개량 등 생명과학 전반에 걸쳐 다양하게 응용될 수 있을 것으로 전망된다.
중국·영국서 인간배아 대상 실험 성공
지난해 4월 중국 연구진이 크리스퍼 기술을 이용해 사상 최초로 인간배아(수정 후 2주에서 8주까지의 개체)의 유전자를 조작했다고 발표해 세계를 충격에 빠뜨렸다. 중국 중산(中山)대학교 연구진은 유전자 조작을 실시, 71개의 인간 배아 가운데 28개의 유전자를 교체하는데 성공했다. 1년 후인 지난 4월에는 광저우(廣州) 의대 연구진이 두 번째 유전체 수정을 실시했다. 연구진은 “26개 배아 가운데 4개에서만 CCR5 유전자의 변이를 일으키는데 성공했다”며 “당초 연구진이 의도하지 않았던 변이가 발생한 경우도 있었다”고 밝혔다.
미국 캘리포니아 대학 어바인 캠퍼스의 피터 도노반 교수는 광저우 의대 연구진의 결과에 대해 “위안이 되는 면과 당혹스러운 면 두 가지를 모두 갖고 있다”며 “지난해 첫 유전자 조작 때와 마찬가지로 이번에도 높은 실패율을 기록했다는 사실은, 인간배아에 대한 유전자 교정이 이뤄지기까지 아직 알아야 할 점이 많고 오랜 시간이 걸리는 일이라는 것을 보여준다”고 말했다. 크리스퍼 기술이 유전자 조작의 정확성을 높여주기는 했지만 이를 인간배아를 대상으로 하기에는 아직 부족하다는 설명이다.
올해 초 영국에서는 인간배아 관련 연구 계획서가 제출되면서 관련 논의가 뜨겁게 벌어졌다. 지난 1월 인디펜던트, BBC 등 외신들은 영국에서 수주 내에 유전자 변형 인간배아가 만들어질 예정이라고 보도했다. 프랜시스 크릭 연구소가 영국의 불임 관련 규제 당국인 인간생식배아관리국(HFEA)에 유전자 변형 인간배아 관련 연구 계획서를 제출한 것이다. HFEA는 얼마 후 시험관 수정 과정에서 남는 배아인 잉여배아를 가지고 유전자를 편집하는 이 연구 실험을 허락했다.
지난 5월 텔레그래프 인터넷판과 메디컬 뉴스 투데이에 따르면 영국 케임브리지 대학 발달생물학교수 막달레나 제르니카-괴츠 박사 연구팀은 7일된 체외수정 인간배아를 자궁의 조건과 유사한 특수 배양액이 담긴 시험관에서 13일까지 키워내는데 성공했다. 13일까지만 배양한 이유는 영국이 14일부터는 배아의 개체성이 인정된다는 이유로 13일까지만 연구용 배아를 배양할 수 있도록 규제하고 있기 때문이다. 이 실험의 성공으로 영국에서는 배아를 배양할 수 있는 제한 기간을 더 연장해야 한다는 주장이 제기되기도 했다.
인간배아에 대한 유전자 교정은 윤리성 논란이 끊임없이 제기되고 있지만 과학계는 ‘그럼에도 불구하고 연구가 필요하다’는 입장이다. 지난해 11월 개최된 한 학술회의에 참석한 중국 미국 영국 과학자들은 유전자 교정을 거친 배아가 인간으로 성장하는 일이 있어서는 안 되지만, 인간배아를 이용한 연구는 계속돼야 한다는 입장을 밝힌 바 있다.
한국기업, 유전자 가위 원천기술 특허 등록
국내에서도 유전자 가위에 대한 관심이 뜨겁다. 지난 6월 기초과학연구원(IBS) 유전체 교정연구단은 새로운 절단효소 ‘Cpf1’을 장착한 신형 유전자 가위 ‘크리스퍼 Cpf1’의 정확성을 세계 최초로 입증해냈다. 기존 과학계에서 가장 많이 활용되는 ‘크리스퍼 Cas9’에 비해 크리스퍼 Cpf1이 유전자 교정 정확성이 뛰어나다는 사실을 자체 개발한 실험방법으로 입증한 것이다. 교정연구단장인 김진수 서울대 교수는 “크리스퍼 Cpf1은 크리스퍼 Cas9에 비해 비표적 위치에서 작동할 확률이 낮아 정확성이 높기 때문에 생명공학 및 분자의학의 여러 분야에서 널리 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.
또한 지난 9월 유전체교정 전문기업 툴젠은 크리스퍼 원천기술에 대한 특허 2건을 국내에 등록했다. 이번에 등록된 툴젠의 특허는 크리스퍼를 유전자 교정 분야에서 활용하기 위해 필수적인 원천기술과 크리스퍼의 정확도를 높이는 기술을 포함한다. 현재 툴젠의 크리스퍼 원천특허는 미국, 유럽을 비롯한 9개국에서 추가로 출원 및 심사가 이루어지고 있다. 김석중 툴젠 연구소장은 “이번에 등록된 특허는 크리스퍼 유전자 가위를 이용한 유전자 교정 기술 활용에 폭넓고 필수적인 권리를 포함하고 있어 원천특허로서의 가치가 매우 높다”고 말했다.
