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▲ 세계 각지에서 진행 중인 배아줄기세포 관련 연구의 진행 현황이 공개됐다. (사진=DB)

 

[mdtoday=김영재 기자] 세계 각지에서 진행 중인 배아줄기세포 관련 연구의 진행 현황이 공개됐다.

이번 달, 이스라엘 연구진은 정자와 난자, 그리고 자궁을 사용하지 않고 완전히 인공적으로 생성된 쥐 배아 모델을 8.5일간 배양하는 데 성공했다. 이는 기존의 기록보다 약 이틀 더 길어진 수치다.

유전자 분석 결과, 해당 배아 모델의 구조와 세포 활동은 자연 생쥐 배아와 95% 유사하고 기능적인 것으로 나타났다.

배아와 관련된 연구는 그것의 분열과 착상, 발달 기전을 규명하기 위한 단초가 될 수 있다. 배아를 인공적으로 생산함으로써, 자연 배아를 이용함으로 인한 비용과 윤리 문제를 우회할 수 있다.

연구진은 이미 지난해 학술지 ‘네이처(Nature)’에 배아 모델의 자궁 외 배양과 관련된 세부 사항을 발표했던 바 있다. 그들의 시스템은 세포의 배양을 위한 액체로 채워진 병을 사용하며, 발달 단계에 따라 회전하거나 정지한 상태로 배양이 진행된다.

연구진은 인공적으로 생산된 배아들이 난황낭과 태반을 가진 완전한 배아이며, 태반과 난황낭 줄기세포를 사용하지 않고 온전히 유도 만능 줄기세포만으로 이뤄낸 결과임을 강조했다.

이전의 연구들은 완전한 배아 모델을 생산하기 위해 배아줄기세포와 세포영양막에서 추출된 줄기세포의 혼합물을 사용해 왔지만, 높은 실패율을 보였다.

이번 연구에서 생성된 배아 모델들은 스스로 자연 임신 과정에서 나타나는 구조들을 만들었을 뿐 아니라, 8.5일 뒤에는 심장박동과 혈액 줄기세포의 순환, 신경관과 내장의 형성 등을 관찰할 수 있을 정도로 성장했다.

한편, 배아 연구를 진행 중인 케임브리지 대학 연구진은 이번 주 두 편의 논문을 사전 인쇄 서버에 게재했다. 해당 논문은 배아 모델을 사용한 자체 연구에서 장기 구조의 형성을 관찰한 내용을 담고 있다.

그들은 배아 외 세포와 배아세포의 혼합물을 이용하여 배아와 비슷한 구조를 만드는 데 성공했다고 주장했다. 배아 외 세포는 태반, 난황낭, 양막 등 배아의 생존을 유지하는 데 필요한 구조를 구성한다.

연구진에 따르면, 배아 외 세포와 조직의 생성은 배아 모델이 실제 배아처럼 발달하고 자가 조립할 수 있도록 돕는 신호 전달의 시작으로 이어지기 때문에 매우 중요하다.

오스트리아 과학 아카데미 연구진의 경우 착상 전 단계에 관한 통찰을 얻기 위해 배아 모델을 개발하는 작업을 진행해 왔다. 

 

그들이 2018년도 네이처에 발표한 연구는 배아줄기세포와 영양막 줄기세포를 이용해 쥐의 자궁에 착상 가능한 배반포(blastoid)를 생성해 낸 과정을 담고 있다. 이후 그들은 2021년 12월, 네이처 지에 다시 한번 논문을 발표했다. 해당 연구는 인간 만능 줄기세포로 배반포 단계의 배아 모델을 생성해낸 과정을 담고 있다.

연구진은 배아 모델이 태반을 형성하는 데 실패한 것이 연구의 주요 제한점이었다고 언급했으며, 앞으로 배아가 자궁 세포와 결합하는 과정을 연구해 나갈 계획이라고 밝혔다.

배아 관련 연구에는 복잡한 윤리적, 제도적 문제들이 얽혀 있다. 인간 배아 연구에 관련된 규정과 지침은 국제줄기세포연구학회(ISSCR)에 의해 약 5년마다 발표되며, 마지막 지침은 작년에 발표됐다.

최근의 지침은 줄기세포 유래 배아 모델의 존재와, 인간을 비롯한 다양한 동물의 세포를 사용하여 생산될 수 있는 키메라 배아 모델의 가능성을 다뤘다.

 

 

메디컬투데이 김영재 ([email protected])

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