두 마리 수컷 쥐로부터 새끼 출산 성공

두 마리 수컷 쥐로부터 난자를 생성해 새끼 쥐를 낳는 것에 성공했다

일본 오사카대학 카츠히코 하야시(Katsuhiko Hayashi) 교수팀이 3월 8일에 런던에서 개최된 인간게놈편집 국제학술회의에서 불임 치료의 가능성을 높이는 기술의 초기 개념 실증으로서 수컷 쥐의 세포로부터 난자를 만들어 수정하고 나서 암컷 쥐에 이식해 새끼 쥐를 낳는 데 성공했다고 발표했다.

연구팀은 630개의 배아를 배양해 총 7마리의 새끼 쥐를 얻었다. 실험실 배아 성공률은 약 1%로 정상적인 암컷 난자 배아의 효율인 5%보다는 떨어진다. 하지만, 수컷의 유전자로만 태어난 7마리의 새끼 쥐들은 건강하고 평균 수명을 누렸으며 생식도 가능했다.

인간은 하나의 세포핵 안에 23쌍(46개)의 염색체를 가지고 있다. 이 중 1쌍은 성염색체이며, 암컷의 경우 XX, 수컷의 경우 XY라는 조합을 가지고 있다. 그리고 난자나 정자는 생성 과정에서 감수분열을 하기 때문에 핵상은 단상이 된다. 즉, 난자에 포함된 성염색체는 반드시 X, 정자에 포함된 성염색체는 X 또는 Y가 됩니다. 즉, 아이의 성별은 정자의 성염색체에 의해 결정되는 것이다.

 

 

수컷과 수컷의 배아를 만들려는 시도는 이미 오래전부터 연구되어 왔다. 2018년에는 배아 줄기세포(ES)를 이용해 암컷과 수컷의 배아를 만들어 강아지를 탄생시키는 데 성공했다. (논문명: Healthy mice from same-sex parents have their own pups, 네이처)

하지만 암컷끼리 태어난 강아지는 성견이 될 때까지 성장하고 번식력도 있었지만, 수컷끼리 태어난 강아지는 단 며칠밖에 살지 못했다.

이 연구는 원래 불임 치료법을 찾으려는 목적으로 시작됐다. 정상적인 난자 발달에 필요한 'XX 염색체'를 만들 수 있는지 확인을 위해 진행됐다.

연구팀은 우선 수컷 쥐의 피부 세포로부터 분화가 가능한 유도 만능 줄기세포(iPS)를 만들었다. 이 과정에서 세포의 일부가 자연적으로 Y 염색체를 잃을 때까지 배양을 계속했다. 그다음 Y염색체가 없는 것을 골라내 X염색체를 대체한 뒤 XX 염색체를 가진 세포를 배양해 만든 난자를 수컷 정자와 수정시키고 암컷 쥐 자궁에 이식된 배아에서 정상적인 새끼 쥐가 태어났다. 

이는 수컷의 세포로 생식이 가능한 난모세포(XX 염색체)를 배양해낼 수 있다는 의미다. 만약 이 연구가 사람에게도 적용될 수 있다면, 염색체 이상으로 난소의 기능 장애가 생기는 '터너 증후군'의 치료뿐만 아니라 동성 부부의 생물학적 아이를 갖는 것까지 가능하다.

한편 후성유전학은 개체 발생이나 세포 분화 과정 등 중요한 생명현상에 필수적인 메커니즘이다. 연구팀은 “쥐와 인간 사이에는 큰 차이가 있어 이번 연구와 같은 방법을 인간 세포에 적용할 수 없을 수도 있다”고 말했다. 

이번 연구 방법으로 인간 세포에서 난자를 만들려고 하면 배양에 상당한 시간이 걸릴 수 있다. 특히 배양 기간이 길어지면 유전적 이상이나 후성유전학적 변화도 축적될 수 있기 때문이다.

다만 카즈히코 교수는 인간 세포로 성숙한 난자를 생산하려면 아직 넘어야 할 산이 많으며, 사회적인 문제도 발생할 수 있다고 말했다. 그러면서도 과학기술 발전으로 10년 안에 남성 세포(XY 염색체)로 인간 난자를 만드는 것이 가능하며, 언젠가 남성 동성 부부가 자녀를 갖는 것도 가능할 수 있다고 내다봤다.