중국 서남부 윈난성의 성도 쿤밍시는 얼마 전까지 야자수, 청명한 하늘, 느긋한 사람들, 주변 산과 멋진 경치를 감상하러 배낭여행을 온 외국인들로 알려진 도시였다. 그러나 쿤밍시가 한적한 지방 도시라는 인식은 이제 빠르게 변하고 있다. 10년 전만 해도 황무지이던 시 외곽의 작은 땅에는 현재 게놈 연구소 하나가 자리 잡고 있다. 바로 이곳에서 최근 놀랄만한 실험이 실시됐다. 정밀한 유전자 변이로 짧은꼬리원숭이 한 쌍을 탄생시킨 것이다.
지난해 11월 암컷 쌍둥이 원숭이 ‘밍밍’과 ‘링링’이 쿤밍시 생명의학국제연구소와 그 연계 기관인 영장류생명의학연구소 윈난성 중점실험실에서 탄생했다. 먼저 체외수정한 수정란을 크리스퍼(CRISPR)라는 새로운 유전공학 기술로 유전자 세 개를 편집해 변형한 후 짧은꼬리원숭이 대리모의 자궁에 착상시켰다. 쌍둥이는 건강하게 태어났고, 이는 크리스퍼로 영장류의 특정 유전자 변형에 성공한 최초의 사례가 됐다. 원숭이를 대상으로 복잡한 질병의 모델링과 연구를 할 수 있는 새로운 시대가 도래한 것이다.
크리스퍼는 미국의 UC버클리, 하버드대, 매사추세츠공대(MIT)를 비롯한 여러 기관의 연구자들이 지난 수년 간 개발한 기술로서 유전공학에 대한 과학계의 생각을 빠르게 변화시키고 있다. 크리스퍼를 사용하면 게놈에 좀 더 쉽게 정밀한 변형을 가할 수 있기 때문이다. 이번 실험의 설계에 참여한 지웨이즈 연구원의 설명에 따르면 쿤밍시에서 수행한 실험은 크리스퍼로 다중 변이 영장류를 탄생시킬 수 있음을 확인하는 것을 목표로 했다.
지 연구원은 1982년 정부 연계 기관인 쿤밍시 동물학연구소에서 연구자로서 첫발을 내디뎠다. 담당 분야는 영장류의 번식이었다. 그는 당시 중국이 ‘매우 가난한 나라’였다고 회상했다. 지 연구원은 “연구 자금 지원이 충분치 않았다. 영장류의 영양 개선과 같은 단순한 일만 했다”고 말했다. 하지만 이후 중국은 과학 분야에 확고한 의지를 보였다. 쿤밍시의 연구소 캠퍼스에는 원숭이들이 생활하는 넓은 시설이 마련돼 있다. 집 75채에 영장류 4000여 마리가 살고, 상당수는 공중에 매달린 사다리와 철망을 오르내리며 활기차게 움직인다. 훈련된 상근 동물보호원 60명이 푸른색 작업복을 착용하고 원숭이들을 돌본다.
실험실에는 미량주사 시스템이 갖춰져 있다. 페트리 접시를 향하고 있는 현미경과 정밀 주사바늘 두 개가 레버 및 다이얼로 조작된다. 이 장비는 정자를 난자에 주입하는 작업, DNA 절단 효소를 유전자로 유도하는 ‘가이드’ RNA를 사용해 유전자를 편집하는 작업에 이용된다. 필자가 방문했을 때는 젊은 연구원 한 명이 원숭이의 정자와 난자의 위치를 맞추느라 열심히 눈금을 조작하고 있었다. 정자를 주입하는 데는 불과 몇 초밖에 걸리지 않는다. 약 9시간 후, 배아가 아직 단일세포 단계일 때 이 장비를 사용해 크리스퍼의 분자를 배아에 주입한다. 역시 몇 초면 충분하다.
당시 2월 말에는 태어난 지 몇 개월 안 된 쌍둥이 원숭이 자매가 인큐베이터에 들어가 연구진의 세심한 관찰을 받고 있었다. 지 연구원과 동료들은 이 같은 앞서가는 유전자 편집으로 어떤 결과가 나타날지 파악하기 위해 자매를 계속해서 면밀히 관찰할 계획이다.
글 크리스티나 라슨 번역 이세현
●주요 연구자
- 윈난성 중점실험실
- 제니퍼 다우드너 UC 버클리 교수
- 장펑 매사추세츠공대 교수
- 조지 처치 하버드대 교수
●혁신 게놈 편집 도구를 사용해 특정한 유전자 변이를 지닌 원숭이 한 쌍을 만들었다.
●의의 영장류의 특정 유전자 변형이 가능해지면 인간의 질병 연구에 매우 유용하게 사용할 수 있다.
[유전자 연구] 1. THE EXPERIMENT
[유전자 연구] 2. THE IMPACT
[유전자 연구] 3. 국내 연구진, 유전자 가위 연구 역사 새로 쓴다.
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