돼지의 줄기세포를 조작해 최초로 만들어진 인간 신장의 윤리적 문제

최근 과학자들은 돼지로부터 초기 단계의 인간 신장을 형성하기 위해 인간 줄기세포를 조작했습니다. 이는 다른 동물에서 인간 장기가 생성된 최초의 사례입니다. 줄기세포 연구자들은 이러한 발전이 돼지에서 자란 인간 장기를 현실에 더 가깝게 만들어 이식 대기자 명단에 있는 많은 사람들에게 새로운 해결책을 제공할 수 있다고 전망했습니다.

 

알토스 과학 연구소의 발달 생물학자인 후안 카를로스 이즈피수아 벨몬테는 "이것은 이 분야에서 큰 진전"이라고 평가했습니다. 이즈피수아 벨몬테의 팀은 다른 종에서 인간 줄기세포를 성장시키는 실험을 했지만, 이번 연구에는 참여하지 않았습니다. 과학자들이 생성한 신장은 환자에게 이식하기 위한 것이 아니었지만, 이즈피수아 벨몬테는 "새로운 연구는 다른 포유류에서 인간 장기를 개발하려는 궁극적인 목표가 가능할 수 있음을 암시한다"라고 의의를 강조했습니다.

 

인간 장기의 부족 문제를 해결하려는 이식 외과 의사들은 실험 절차를 통해 이미 몇몇 뇌사자와 말기 환자에게 돼지 신장과 심장을 이식했습니다. 이것은 인간 수용자에 의한 즉각적인 거부를 피하기 위해 유전자 변형 돼지에서 나온 것이었습니다. 면역 억제 약물을 통한 이 전략은 여전히 평생 치료가 필요할 가능성이 높습니다. 돼지에서 인간 장기를 성장시키는 것은 이식의 매력적인 대안이 됐습니다. 과학자들은 "환자는 자신의 줄기세포에서 추출한 장기를 받을 수 있기 때문에 면역 공격을 촉발해서는 안 된다"라고 설명했습니다.

 

이즈피수아 벨몬테와 다른 연구자들은 이 목표를 향한 몇 가지 진전을 이뤘습니다. 미네소타 대학의 재생 세포 생물학자인 마리 개리와 팀원들은 특정 조직의 성장을 방지하기 위해 유전적으로 변형된 초기 돼지 배아에 인간 줄기세포를 삽입했습니다. 대리모 돼지에 이식된 배아는 인간 세포를 사용하여 스스로 생성할 수 없는 일부 조직을 만들었습니다. 연구자들은 지금까지 이 돼지 배아가 인간의 근육과 혈관 내벽을 성장시킬 수 있다는 것을 보여줬습니다. 그러나 어느 누구도 이러한 배아를 유도하여 다양한 세포 유형을 포함하는 장기를 만들 수는 없습니다.

 

광저우 생물의학 및 보건 연구소의 줄기세포 생물학자들이 이끈 연구팀은 인간 줄기세포가 약하고 돼지 세포 이웃과 일치하지 않는 이유를 알고 있다고 생각했습니다. 이 첫 번째 문제를 해결하기 위해 연구자들은 인간 세포를 유전적으로 조작하여 두 유전자의 활동을 증가시켰습니다. 배아의 세포는 서로 경쟁하며, 이러한 변화는 인간 세포가 돼지 세포와 경쟁하는 능력을 강화하고 인간 세포의 자살을 억제합니다. 두 번째 문제는 인간 세포가 돼지 세포보다 발달 측면에서 앞서 있었기 때문에 발생했습니다. 이러한 장애물을 극복하기 위해 과학자들은 인간의 세포를 초기 발달 단계로 되돌리는 새로 고안된 배양 배지에서 인간 세포를 성장시켰습니다. 그 결과 인간 세포는 인접한 돼지 세포와 더 잘 통합될 수 있었습니다.

 

이후 과학자들은 신장 성장 능력이 부족하도록 유전적으로 변형된 돼지 배아에 업그레이드된 인간 줄기세포를 삽입했습니다. 연구진은 배아를 대리모 돼지에 이식한 뒤 약 한 달 동안 발달시켰습니다. 이후 연구원들은 분석을 위해 그것을 떼어냈습니다. 연구에 참여한 한 구성원은 "돼지 배아 중 일부에는 원시 인간 신장이 포함되어 있다"라고 보고했습니다. 이들 기관에 있는 세포의 최대 65%는 인간이었고, 이는 줄기세포가 돼지 주변에서 신장 세포를 생성했음을 시사합니다.

 

이 신장은 실험실에 있지만, 과학자들은 환자에게 이식할 준비가 된 장기를 만들기 전에 해야 할 일이 많습니다. 연구팀은 약 한 달 만에 배아의 진행을 중단했기 때문에 발달 초기 몇 주 동안만 작동하는 임시 신장을 키웠습니다. 또 다른 신장 세트는 나중에 생겨서 남은 생애 동안 기능하며 이것은 이식에 필요한 기관입니다. 이제 과학자들은 장기에서 인간 세포의 비율을 늘리기를 원하고 있습니다. 과학자들은 "돼지 세포가 들어 있는 신장을 환자 몸에 삽입하면 면역 공격이 일어날 수 있다"라고 말했습니다.

 

그러나 돼지에서 인간 장기를 키우는 것은 윤리적 문제를 야기합니다. 인간 세포는 동물의 뇌나 생식 기관에 들어가 잠재적으로 정신 능력을 변화시키거나 인간 유전자를 가진 정자나 난자를 생성할 수도 있습니다. 과학자들은 배아의 뇌와 척수에서 일부 인간 유래 세포를 발견했지만, 생식 기관에서는 아무것도 발견하지 못했습니다. 이식 전략을 발전시키고 이러한 침투를 방지하기 위해 연구원들은 인간 줄기세포에 추가적인 유전적 변형을 가해야 할 수도 있습니다. 배아에 삽입되기 전, 연구팀이 줄기세포를 강화하기 위해 취한 접근 방식은 매우 타당한 것이라는 평가를 받았습니다.

 

그러나 배아에 있는 인간 신장 세포에 대해서는 여전히 의문이 남아 있는 상황, 줄기세포 생물학자인 중웨이 리는 "그들은 좋은 신장 세포인가?"라는 질문을 던진 뒤 "우리에겐 증거가 없다"라고 지적했습니다. 리는 "가장 큰 문제는 연구자들이 성인 단계의 신장을 만들 수 있는지 여부"라고 덧붙였습니다. 돼지에서 인간 장기를 생산하려는 회사를 공동 창립한 개리는 연구자들이 인간 줄기세포에 가한 유전적 변형이 암을 유발할 수 있다고 경고했습니다.

 

개리는 "신장에 있는 인간 세포와 장기 기능에 대한 추가 분석을 보고 싶다. 발달 중인 신장이 인간의 것인지, 이 돼지들이 태어날 때까지 그리고 그 이후까지 살아남는지를 증명하는 것이 필수적"이라고 강조했습니다. 연구자들은 성인 단계의 신장이 형성되는지를 결정하기 위해 인간 줄기세포가 있는 유사한 배아를 더 오랫동안 발달시킬 계획이라고 밝혔습니다. 한 연구원은 "이식 가능한 장기를 생산하는 시간표가 불확실하다"라면서도 "10년 안에 이것이 현실이 될 것이라고 생각한다"라며 낙관적인 모습을 보였습니다.