일본 연구팀이 영하의 동결 상태에서 보관한 생쥐 체세포를 이용해 생쥐 복제에 성공하며 생물다양성 보존과 멸종위기종 보호에 대한 새로운 가능성을 제시했다.

일본 야마나시대학 와카야마 테루히코·와카야마 사야카 박사 연구팀은 6일 과학 저널 '네이처 커뮤니케이션'(Nature Communications)에 발표한 논문에서 동결 건조한 생쥐 체세포를 영하 30℃에서 최장 9개월간 보관한 뒤 이를 활용해 체세포 복제 생쥐 75마리를 생산하는 데 성공했다고 밝혔다.

새로운 유전물질 저장 방식 제시

현재 동물 복제에 사용되는 생물자원 은행 시스템은 영하 196℃ 이하의 액체 질소를 이용한 극저온 보관 방식에 의존하고 있다. 하지만 이 방식은 비용이 높고 정전 등의 사고에 취약하다는 문제가 있었다. 이에 반해 연구팀이 제안한 동결 건조 체세포 보관 방식은 보다 안정적이고 경제적인 대안이 될 수 있다.

기존에는 생식세포인 정자 세포의 유전물질을 동결 건조하여 저장하는 기술이 개발된 바 있다. 하지만 정자 세포를 확보할 수 없는 상황에서는 이 방법을 적용하기 어려웠다. 이번 연구는 체세포를 활용한 동결 건조 기술이 유전물질 저장에 현실적인 대안을 제공할 수 있음을 시사한다.

체세포 복제 생쥐 75마리 탄생

연구팀은 다양한 생쥐 종의 난구세포와 꼬리 부분의 섬유아세포를 동결 건조한 후 이를 영하 30℃에서 1주일에서 9개월간 보관하며 체세포 복제 연구를 진행했다. 실험 결과, 동결 건조 과정에서 세포 자체는 죽었으며 핵 속 유전물질도 상당 부분 손상되는 것으로 나타났다. 이에 따라 기존 체세포 복제 방법을 그대로 적용할 경우 성공률이 극히 낮았다.

이에 연구팀은 2단계 핵치환 방식을 도입했다. 먼저 동결 건조 체세포에서 복제 배반포를 만든 뒤, 이를 이용해 핵치환 배아줄기세포주(ntES)를 배양했다. 이후 이 줄기세포주를 난자에 주입하는 방식으로 체세포 복제를 진행한 결과, 성공률을 0.2~5.4%까지 높이는 데 성공했다. 이를 통해 총 75마리의 체세포 복제 생쥐가 태어났다.

복제 생쥐의 정상적인 생식 능력 확인

복제 생쥐의 생식 능력을 검증하기 위해 연구팀은 암컷 9마리와 수컷 3마리를 무작위로 선택해 일반 생쥐와 짝짓기를 시켰다. 그 결과, 암컷 9마리 모두 정상적으로 새끼를 출산했으며, 복제 생쥐들이 정상적인 생식 능력을 갖춘 것으로 확인됐다.

특히 가장 먼저 복제된 암컷 생쥐 '도라미'(Dorami)는 성장한 뒤 새끼를 낳았으며, 1년 9개월(676일) 동안 건강하게 생존했다.

유전물질 저장 기술의 새로운 전환점

연구팀은 이번 연구를 통해 동결 건조가 기존의 극저온 보관 방식보다 DNA 손상을 더 많이 유발하지만, 체세포를 이용한 복제 성공률을 고려할 때 이는 충분히 실용적인 대안이 될 수 있다고 설명했다. 또한, 체세포가 동물 복제에 활용될 수 있는 유전물질 공급원이 될 가능성을 제시하며, 유전 자원 보존을 위한 새로운 길을 열었다.

이번 연구가 향후 멸종위기 동물 보존 및 생물다양성 유지에 기여할 수 있을지 귀추가 주목된다.