[세계] 난자의 '유전자 조작 아기' 논란

미토콘드리아 돌연변이 치료,
맞춤형 아기 향한 서곡인가?

[포퓰러사이언스] 2008-07-16 18:13:59

 

미토콘드리아(mitochondria)는 세포 소기관의 하나로 세포호흡에 관여한다. 모양은 생물종에 따라 각각 특징이 있고, 크기도 세포의 종류에 따라 다르지만 대략 너비 0.5㎛, 길이 2㎛ 정도 되는 것이 많다. 1개의 세포에 함유된 미토콘드리아의 수는 최소 1개에서 수 천 개에 달하는데, 이 같은 미토콘드리아가 돌연변이를 일으킬 확률은 8,000명 당 1명 이상이다. 최근 과학자들은 난자의 합성 등 유전자 조작을 통해 돌연변이 미토콘드리아로 인한 질환을 치료하려 하고 있다.하지만 이 같은 유전자 조작이 자칫 맞춤형 아기를 향한 서곡이 될 수도 있다는 우려가 제기되고 있다.

 

미토콘드리아 이상으로 초래되는 유전질환

영국 뉴캐슬 대학의 패트릭 쉬너리와 더글러스 턴불 연구팀은 최근 3명의 부모, 즉 한 명의 남성과 두 명의 여성 유전자를 가진 배아를 실험 중이다. 이 실험의 목표는 미토콘드리아(mitochondria) 이상으로 초래되는 유전 질환을 막는 것.

 

미토콘드리아는 세포 소기관의 하나로 세포호흡에 관여하며, 1개의 세포에는 최소 1개에서 수 천 개의 미토콘드리아가 들어 있다. 미토콘드리아는 세포 속에 들어 있는 소기관임에도 자체적인 DNA를 보유하고 있으며, 이 미토콘드리아 DNA가 돌연변이를 일으켜 질환이 생길 확률은 인구 8,000명당 1명 이상이다.

 

미토콘드리아 돌연변이로 인해 생길 수 있는 대표적인 질환은 리씨 증후군, 레베르 유전성 시신경 위축증, 그리고 유전성 신경질환(MELAS) 등이다. 리씨 증후군은 2세 이하의 아이들에게서 많이 나타나는데, 환자는 움직임장애·섭식장애·호흡 장애를 겪는다. 증세는 간헐적으로 나타나지만 계속 악화되며, 수개월 또는 수년 내에 정신장애·뇌졸중·사망에 이른다.

 

레베르 유전성 시신경 위축증의 경우 청소년 환자를 실명시키며, 유전성 신경질환은 소화기장애·청각장애·당뇨병·뇌졸중·심장마비 등을 일으킨다. 하지만 현재까지 이 같은 질환에 대한 치료법은 없는 상태다.

 

특이하게도 미토콘드리아는 항상 모계(母系)로 유전된다는 특성이 있다. 각 정자의 꼬리에는 미토콘드리아가 100여개 정도 붙어서 정자를 움직이게 한다. 하지만 정자가 미토콘드리아를 10만 개 이상이나 보유한 난자와 만나면 정자 속의 미토콘드리아는 파괴돼 버린다. 따라서 미토콘드리아의 DNA는 항상 난자에서 난자로, 즉 어머니에서 딸로 유전되는 것이다. 이 때문에 미토콘드리아 유전 질환을 치료하려면 인간의 난자를 대상으로 유전자 조작을 시도해야 한다.

 

난자 합성을 통한 3부모 배아

쉬너리와 턴불 연구팀의 방법은 지난 1990년대 미국 성 바라바 재생의학연구소의 자크 코헨이 불임여성을 치료하기 위해 사용한 난자 원형질 이식이라는 요법에서 그 기원을 찾을 수 있다. 이 요법은 건강한 여성의 난자 일부를 불임여성 난자에 이식해 불임난자를 활성화하고, 번식력을 높이는 것이다. 사실상 가장 초보적인 유전자 조작 인간을 만들어낸 것이다.

 

그런데 문제가 생겼다. 건강한 여성의 난자 세포 중 5% 미만이 불임여성 난자에 이식됐지만 이 요법으로 출생한 아이 30명 중 2명의 혈액세포를 검사한 결과 미토콘드리아 중 무려 3분의 1이 기증받은 난자의 것이었다. 두 여성의 미토콘드리아가 섞인 이 아이들은 아직까지 별다른 유전 질환을 앓고 있지는 않다. 하지만 두 명의 여성 중 한명의 미토콘드리아에 문제가 있다면 앞으로 질환이 발생하지 말라는 보장이 없다. 이에 따라 미토콘드리아 관련 유전병의 무서움을 알고 있는 많은 사람들은 이 기술의 안전성에 대해 우려를 표시하고 있다.

 

하지만 뉴캐슬 대학의 연구팀은 이 같은 요법의 이면에 숨겨진 가능성에 주목했다. 즉 뉴캐슬 대학의 연구팀은 이 요법을 기반으로 한 가지 변형을 가했는데, 그것은 지난 1980년대 미토콘드리아 연구의 선구자였던 더그 월레스가 주창한 방식이다. 미토콘드리아가 포함된 난자 세포 대신 난자 세포핵을 이식하는 방법이다.

즉 미토콘드리아 이상이 있는 불임여성의 난자 세포에서 난자 세포핵만 떼어내 건강한 여성의 난자에 이식하는 것이다. 이렇게 하면 원래의 부모에게서 받은 핵 유전자와 건강한 여성의 미토콘드리아 DNA를 보유한 배아가 만들어지는 것이다.

 

턴불은 쥐를 대상으로 한 실험에서 이 방식으로 장애 및 사망을 일으키는 유전 질환을 차단하는데 성공했다고 밝혔다. 이제 남은 것은 이것이 인간을 대상으로도 안전하고 효과적인 치료인지를 밝히는 것이다.

(2008 . 7 기 사)

 

'맞춤아기' 또 다시 논란
[서울경제] 2009/05/06 17:28:45 수정시간 : 2009/05/06 17:33:23

 

美의사 "2010년이면 성별· 눈색깔 마음대로 선택할 수 있다"

최근 아기의 성별은 물론 눈 색깔까지 마음대로 결정할 수 있다는 한 미국 의사의 발언으로 맞춤아기 논란에 다시 불이 붙었다. 물론 과거에도 희귀 유전질환이나 혈액질환을 앓고 있는 자녀를 치료하기 위해 유전형질이 같은 맞춤아기를 만들어낸 적이 있다. 하지만 유전형질을 마음대로 조작할 수 있다는 이 의사의 발언을 확대 해석해보면 아인슈타인의 두뇌와 아널드 슈워제네거의 근육, 그리고 장동건의 얼굴을 가진 슈퍼 베이비의 출산도 가능하다는 것이다. 과연 가능한 얘기일까?

 

미국의 인공수정 전문의 제프리 스타인버그 박사는 지난 3월 "내년이 되면 태어나는 아기의 성별을 100% 결정할 수 있으며 눈 색깔은 80%의 정확성으로 결정할 수 있을 것"이라고 주장했다. 진정한 의미의 맞춤아기가 가능하다는 것. 사실 맞춤아기란 정식 학술용어가 아니다. 이는 대중과학 및 생명윤리 관련 문건에서 주로 사용하는 말로 유전자 기술을 사용, 원하는 대로 선택 및 재조합된 유전형질을 지닌 아기를 말한다.

 

■  치료 목적에서 출발한 맞춤아기

스타인버그 박사의 언급으로 재차 조명을 받고 있기는 하지만 맞춤아기로 볼 수 있는 최초의 아기가 태어난 것은 의외로 오래전 일이다. 2000년 미국에서 태어난 남자 아기 '아담'이 주인공.

 

최초 맞춤아기 2000년 美서 치료목적 태어났지만
"우수한 두뇌·근육 슈퍼 베이비도 가능" 파문 확산

콜로라도주 잉글우드에 사는 내시 부부는 1999년 딸 몰리가 선천성 골수 결핍증인 팬코니 빈혈증에 걸렸다는 사실을 알았다. 이 질환을 치료하려면 유전형질이 정확하게 일치하는 골수를 이식 받아야 한다. 그렇지 못하면 8~9세가 되면 죽는다.

 

내시 부부는 자신들의 골수나 줄기세포를 이식하려고 했지만 유전형질이 맞지 않았다. 딸의 치료를 위한 아기를 얻기 위해 일반적인 출산을 하려고 해도 같은 질병을 가진 아기를 출산할 확률이 25%나 됐다. 결국 이들은 이 질환에 걸리지 않고 딸의 세포조직이 거부반응을 일으키지 않을 유전형질을 지닌 배아를 선택, 출산하기로 결심했다.

 

이 부부는 아내, 즉 몰리 어머니의 난자 12개를 시험관에서 수정시킨 다음 여기서 얻은 배아 가운데 딸과 동일한 유전형질을 가진 건강한 배아를 골라 임신, 2000년 8월29일 아담을 출산했다. 그리고 아담의 탯줄에서 줄기세포를 추출, 몰리의 골수에 주입했다. 아담의 줄기세포는 몰리의 골수에 이식된 지 3주일 만에 혈소판과 백혈구를 만들어내기 시작했다. 몰리의 생명을 구하게 된 것. 이처럼 맞춤아기는 원래 희귀 유전질환이나 혈액질환을 앓고 있는 자녀를 치료하는 것이 목적이었다. 즉 자녀의 세포조직과 완전히 일치하지만 질병 유전자가 없는 배아를 골라 임신, 줄기세포를 제공할 아기를 낳는 것.

 

하지만 스타인버그 박사는 단순히 질병 없는 아기뿐 아니라 부모가 원하는 성별, 더 나아가 이런저런 외모적 특성을 가진 아기까지 골라 낳을 수 있다고 말한 것이다. 이는 받아들이기에 따라 아인슈타인의 두뇌와 아널드 슈워제네거의 근육, 그리고 장동건의 얼굴을 가진 슈퍼 베이비를 낳을 수도 있다는 뜻으로 확대 해석될 수 있기에 적지 않은 파문을 몰고 왔다.

 

■ 착상 전 유전자 진단법의 용도
2000년 맞춤아기를 만들어낸 핵심기술은 착상 전 유전자 진단법(PGD)이었다. 스타인버그 박사도 PGD를 기반으로 성별은 물론 눈 색깔까지 마음대로 조절할 수 있다고 주장한 것이다. PGD란 정자와 난자를 체외 수정시켜 얻은 수정란을 자궁에 착상시키기 전 유전자 정보를 검사하는 기술. 수정란을 3일 정도 배양해 배아세포가 6~10개에 이르렀을 때 1~2개를 떼어내 유전자 정보를 검사, 수정란에 난치성 유전질환이 있는지 여부를 알아낸 후 건강한 수정란만 착상시키는 것.

 

PGD는 1990년대 초반 미국 세인트존스대학 출신의 생물학자이자 화학자인 마크 휴즈 박사가 낭포성 섬유증, 뒤센 근위축증, 선종성 폴립증 등의 난치성 유전질환 전이를 막기 위해 개발한 것이다. 이에 따라 주로 염색체 이상이 있는 부부, 유전질환이 있는 가계, 그리고 습관성 유산 여성 등에게 선택적으로 시행됐다.

 

염색체 이상이 있는 부부가 임신을 하게 되면 유산 확률이 높아 습관성 유산으로 이어지는 경우가 많고 임신이 진행돼도 기형아를 낳을 가능성이 높다. 유전질환 부부 역시 태아가 유전질환을 가질 가능성이 25∼50%나 돼 임신 중기에 유산을 시켜야 하는 어려움을 겪게 된다. 이 같은 상황에서 PGD를 통해 정상아를 임신하면 유산율을 낮출 수 있을 뿐 아니라 산모의 심리적 불안감도 줄일 수 있다. 다만 착상 전 배아상태 및 질환 유무를 진단하려면 반드시 체외수정을 해야 한다. 또한 특정 유전자의 돌연변이 유무만 검사하기 때문에 유전자 이외의 환경요인이나 원인불명으로 발생하는 기형아는 예방할 수 없다.

 

■ 맞춤아기를 낳기 위한 대전제
PGD를 통해 성별과 눈 색깔, 심지어는 지능이나 외모까지 선택한 맞춤아기를 낳으려면 다음과 같은 대전제를 해결해야 한다. 우선 인간 유전자에 대한 완벽한 분석과 이해가 선행돼야 한다. 즉 어떤 유전자가 어떤 방식으로 어떤 형질을 발현시키는지 완벽히 알아야 한다는 얘기다. 빌 클린턴 전 미국 대통령은 2000년 인간 게놈 해독이 거의 완료됐다고 선언했다. 하지만 이는 염기의 서열만 알게 된 것으로 유전자의 위치와 기능이 알려진 것은 많지 않다.

 

여러 가지 유전질환의 경우에도 원인 유전자가 알려진 것은 그리 많지 않다. 예를 들어 유전성이 30~50%로 알려진 고혈압 유전자도 아직 연구 단계일 뿐이다. 더욱이 피부색이나 눈 색깔 등의 유전형질, 더 나아가 지능이나 외모 등 복합적인 형질을 발현시키는 유전자는 더더욱 밝혀져 있지 않다. PGD가 난치성 유전질환을 막는 데 유효한 것도 원인 유전자가 어떤 것인지 일부 밝혀졌기 때문이지 유전자와의 관계가 밝혀지지 않은 유전질환이라면 막아낼 수 없다.

 

유전자 완벽한 이해·적은 난자 수 문제 등 선결 과제
도구적 차원'인간 생산' 윤리적 용납 여부도 미지수

진정한 의미의 맞춤아기를 낳으려면 여러 수정란 중에 원하는 유전형질을 모두 갖춘 수정란이 있어야 한다. 하지만 인간이 생산할 수 있는 난자의 수는 매우 적다. 이 같은 점을 감안한다면 수정란의 유전자를 조작하지 않는 한 까다로운 주문에 맞출 수 있는 수정란이 나올 확률은 낮아진다. 여기에 낮은 임신 성공률까지 더해지면 맞춤아기를 태어나게 할 확률은 더욱 줄어든다. 당장 맞춤아기가 아닌 어떠한 조건도 달지 않은 일반적인 시험관 아기의 경우만 하더라도 임신 성공률은 40% 정도에 불과하다.

 

■ 난자 세포핵 이식 요법의 함정
맞춤아기를 낳을 수 있는 기술은 또 있다. 바로 미토콘드리아 DNA 돌연변이로 인한 유전질환을 막기 위해 개발된 난자 세포핵 이식 요법. 일반적으로 미토콘드리아는 호흡과 에너지 생산에 관여하는 세포 소기관이며 인간의 경우 난자 세포질을 통해 모계로만 유전되는 특성이 있다. 따라서 미토콘드리아에 이상이 있는 여성의 난자 세포핵을 떼어내 건강한 미토콘드리아를 갖춘 여성의 난자 세포질에 이식해 수정시키면 이론상 건강한 미토콘드리아를 갖춘 수정란을 얻게 된다.

 

미토콘드리아의 DNA는 노화 관련 질병, 당뇨병, 파킨슨병, 생식력, 심지어는 지능과 연관돼 있다는 사실이 알려지면서 일각에서는 난자 세포핵 이식을 통해 지능과 수명이 극대화되고 질환 발병 위험이 최소화된 맞춤아기를 낳을 수 있다는 기대를 불러일으켰다. 하지만 이 역시 실현되려면 난관이 많다. 그동안의 미토콘드리아 연구에 따르면 하나가 좋으면 반드시 하나가 나쁘다. 즉 열대지방 사람들의 미토콘드리아는 기후에 맞게 열을 덜 발산하지만 당뇨병 발병 위험이 높다. 또한 높은 지능에 관련된 미토콘드리아는 심장마비를 일으킬 확률이 높다. 모든 유전형질이 뛰어난 미토콘드리아는 존재하지 않는다는 얘기다.

 

특히 이식된 난자 세포핵 DNA 암호와 세포질의 미토콘드리아 DNA 암호가 호환되지 않을 경우 미토콘드리아 DNA 돌연변이가 일어날 확률은 오히려 20배나 높아진다. 바로 이 같은 상황에서 스타인버그 박사는 80%의 확률로 아기의 눈 색깔까지 결정할 수 있다고 말한 것이다. 물론 미래의 언젠가는 맞춤아기와 관련한 기술적 제약들이 모두 제거될 가능성이 있다. 하지만 처음부터 다른 인간을 위한 도구나 욕망으로서 최적화된 인간을 '생산'한다는 것이 윤리적으로 수용될 수 있을지는 미지수다. [이동훈 과학칼럼리스트 enitel@hanmail.net]

 

‘친부모 셋인 아기’ 탄생하나?…

영국 유전자 조작 허용키로
[한겨레] 2013.06.28 19:57 수정 : 2013.06.28 22:29

 

모계 유전적 질병 막는 시술법
난자핵 바꿔 유전자 일부 섞여
인간배아 파괴 등 윤리성 도마

영국 정부가 생식세포 유전자 조작을 통해 부모가 세 명인 아기가 탄생하는 것을 세계 최초로 허용하기로 해서 논란이 일고 있다. 영국 일간 <가디언>과 <인디펜던트>는 28일 “이런 시술을 허용하는 법안이 올 가을 제출돼 내년 말쯤 의회에서 승인될 수 있으며, 2년 안에 시술을 적용한 아기가 태어날 가능성이 있다”고 보도했다. 영국 의료 최고책임자인 샐리 데이비스는 27일(현지시각) 기자간담회를 열어 “법안이 통과되기를 희망한다”며 “그렇게 된다면 우리는 (시술을 법적으로 허용하는) 세계 최초의 나라가 된다”고 말했다.

 

이는 세포 소기관인 미토콘드리아가 지닌 유전자의 이상으로 근육·뇌·심장·간 등에 유전적 질병이 발생하는 것을 막으려는 것으로 ‘미토콘드리아 대체’ 시술로 불린다. 아이가 어머니한테서 미토콘드리아 유전자를 물려받기 때문에 모계 유전병과 관련돼 있다. 샐리 데이비스는 “6500명 가운데 한명 꼴로 미토콘드리아 유전자 이상을 안고 태어난다”며 “대개는 정도가 심하지 않지만 해마다 5~10명의 아기는 유전 질환이 치명적인 상태”라고 말했다.

 

하지만 이 시술의 법적 허용을 두고 인간 유전자 조작에 대한 거센 논란이 일고 있다. 이 시술을 통해 태어나는 아기는 유전적으로 세명의 부모를 갖게 된다. 미토콘드리아에 이상 유전자를 지닌 여성이 건강한 난자를 기증받아 난자 핵을 바꿔치기한 뒤 체외수정을 하거나, 체외수정을 한 배아의 핵을 빼내어 건강한 기증자의 난자 핵과 바꿔치기를 하는 시술을 쓰기 때문이다.

 

이럴 경우 기증자의 유전자가 1~2% 정도 섞여 들어간다. 영국 의료 당국은 난자 기증자는 법적인 부모로 인정되지 않으며, 태어난 아기도 기증자의 신상 정보를 알 권리가 없다고 밝혔다. 하지만 인간 유전자 조작 허용의 물꼬를 트게 한다는 우려와 동물 실험만 거친 시술의 안전성 문제를 두고 상당한 논란이 빚어질 것으로 보인다. 또 핵 치환 과정에서 이미 생명체로 볼 수 있는 인간 배아를 파괴하게 되는 기술적인 문제도 윤리적 쟁점이 될 수 있다.

 

옥스포드 대학의 기독교계 생물윤리학센터의 헬렌 와트는 “시술에 인간 배아를 예비 부품의 원천으로 쓴다는 의도가 포함돼 있다”며 “부모가 된다는 것은 아이에 대한 조건없는 환영이어야 하지 생산이나 통제가 아니다”라고 말했다. 그러나 이 시술 연구를 이끈 영국 뉴캐슬 대학의 앨리슨 머독 교수는 “이는 영국 과학계에 엄청난 소식이고 건강한 아기를 원하는 여성들에게 희망을 준다”며 “영국 정부는 도덕적인 결정을 내렸다”고 말했다. [정세라 기자seraj@hani.co.kr]

 

나의 친부모는 3명
[헬스코리아] 2012.10.25  15:38:24        
 

여성 2명의 난자와 남성 1명의 정자로 초기배아 만들어
여성 2명의 난자와 남성 1명의 정자를 수정시켜 초기배아를 만들어내는 실험이 성공했다. BBC, 교도통신을 비롯한 해외언론들은 미국 오리건대 연구팀이 21~32세의 건강한 여성 7명으로부터 기증받은 106개의 난자 가운데 64개에 염색체를 이식하는 조작을 실시해 수정시켰다고 보도했다.

 

수정란 44개 가운데 19개가 배반포로 불리는 단계까지 성장했다. 배반포는 모체로 되돌리면 태아가 될 수 있는 상태이다. 단, 이식을 실시한 난자의 절반에서 염색체 수가 정상보다 많아지는 등 이상이 발생했다. 붉은털 원숭이(アカゲザル) 실험에서는 이식을 실시한 거의 모든 난자에서 정상적인 수정란이 생겼으며 수정란을 모체로 되돌려 태어난 5마리의 새끼 원숭이는 이상 없이 성장했다.

 

    
▲ 사진은 특정기사와 무관함. (본지 자료사진)

 

인간 혼합배아를 만드는 기술은 어머니의 난자 핵 바깥에 존재하는 미토콘드리아에 결함이 있는 경우 이를 제3의 여성의 건강한 미토콘드리아로 대체하는 것이 목적이다. 인간의 특징을 결정하는 유전정보는 세포핵에만 존재하며, 여성의 난자에만 있는 미토콘드리아에는 이런 정보가 없다. 따라서 이렇게 만들어진 배아는 부모의 유전정보만을 물려받게 되며 배아의 전체 유전자 중 제3의 여성 DNA가 차지하는 비중은 1%가 안 된다.

 

윤리성을 둘러싼 논란을 촉발할 가능성이 있는 이번 연구성과가 인류의 미래에 어떤 영향을 가져 올지 짐작할 수 없지만 부모 3명의 유전자를 가진 아기 탄생이 멀지 않았다고 언론들은 법석을 떨었다. 지난 2009년 원숭이 4마리가 이번 기술과 동일한 방법으로 탄생했으며, 3살이 된 현재까지 건강한 상태다. 인간배아 실험에 성공한 사례가 학계에 보고되기는 이번이 처음이며 연구논문은 ‘네이처’ 최신호에 발표됐다. [주민우 기자 admin@hkn24.com] 

 

---

[미토콘드리아] 다른 인간을 위한 도구나 욕망으로서 최적화된 인간을 생산한다는 것이 윤리적으로 용납될 수 있을지 미지수다.