반려동물을 복제하는 사람들

1996년 7월 5일 양 한 마리가 태어났다. 이후 이 양은 산업계를 고무시키고, 과학자들에게 멸종 위기에 처한 종을 도울 새로운 방법을 제공하는 한편, 당시에는 거의 상상하기 힘들었던 방식으로 의학을 바꿔놓았다.

이 양은 평범하게 태어난 양이 아니다. 스코틀랜드 미들로디언에 있는 로슬린 연구소에서 다른 양의 젖샘에서 채취한 세포를 복제해 만들어낸 것.

연구진은 이 양에 가수 '돌리 파톤'의 이름을 따 돌리라는 이름을 붙였다.

유전적으로 동일한 생물을 만드는 동물 복제에 대한 과학자들의 뜨거운 관심은 영국의 생물학자 존 거든이 개구리를 복제하는 방법을 찾아낸 1950년대부터 시작됐다. 하지만 많은 시도에도 불구하고, 돌리가 태어나던 당시엔 포유동물 복제는 거의 불가능하다는 인식이 주류였다.

많은 과학적 도약들처럼, 돌리도 일종의 요행을 통해 태어났다. 당시 로슬린 연구소 연구진은 '핵 이입'이라 불리는 과정을 써서 양을 복제하려 했었다. 전기를 이용해 젖샘 세포의 핵을 다른 양의 난자로 옮기는 것.

그렇게 만들어진 이 난자 세포는 돌리의 엄마 양의 모든 DNA를 가지고 있었고, 실험실에서 배아 세포로 발전했다.

당시에는 그 누구도 성인 양의 세포에서 추출한 DNA로 새로운 배아 세포를 만들 수 있다고 생각하지 않았다. 로슬린 연구소가 배아로 실험을 하기 전까지는, 모든 실험이 이러한 기술의 가능성을 테스트하는 단계였다.

프랜시스 크릭 연구소에서 줄기세포 생물학 및 발달 유전학 연구소장을 맡고 있는 로빈 러벨-배지는 "돌리의 복제는 성인 세포의 핵에 있는 모든 DNA를 재프로그래밍하는 것과 그 세포가 다시 새로운 동물을 만들어내는 배아 세포 역할을 할 수 있다는 것을 전 세계에 보여줬다"고 말했다.

예기치 않게 배아를 만든 로슬린 연구소 연구진은 이 배아를 다른 양에게 집어넣었다. 그리고 그 양은 훗날 돌리를 낳았다. 당시 이 실험은 일반 대중 및 세계 언론을 놀래키고 당황시켰다.

실험이 알려지자, 인간 복제에 초점을 맞춘 불길한 예언들이 쏟아졌다. 복제를 통해 잃은 아이들을 대체할 수 있다고 주장하는 이들도 있었고, 타임지는 "또 다른 당신이 있을 수 있을까?"라는 자극적 제목을 단 표지로 돌리의 탄생을 환영했다.

그러는 사이, 지구 반대편 일본에선 한 줄기세포 학자가 스코틀랜드에서 벌어진 일들을 관심있게 지켜보고 있었다.

재생의료의 부상

1996년 신이 야마나카는 자신의 커리어를 고민하고 있었다. 동료들이 수술실에만 오래 있다는 이유로 그를 장애물을 뜻하는 '자마나카'라고 부를 정도로 빡빡한 삶을 살고 있었기 때문이다.

당시 야마나카의 일상은 오사카 시립 의대에서 실험용 쥐를 관리하는 등 지루함으로 점철돼 있었다. 그러던 중 과학자들이 양을 복제하는 데 성공했다는 것을 알게 됐다.

성체 세포가 이런 식으로 재프로그래밍될 수 있다는 사실에 매료된 그는 전사인자(타겟 유전자 근처 DNA에 결합해 타겟 유전자를 키고 끄는 스위치 역할의 단백질)를 추가하면 모든 성인 세포를 배아와 같은 상태로 되돌릴 수 있을지 궁금해졌다.

10년간의 연구 끝에, 야마나카는 쥐와 인간 세포에서 목표를 달성했다. 피부 세포나 혈액 세포에 4가지 전사 인자 조합을 첨가해 어떤 세포로도 발달이 가능한 다능성 상태를 만들어 내는 기술이었다. 획기적인 성과로, 야마나카는 2012년 노벨 생리의학상을 수상했다.

야마나카가 주목받은 이유는 환자의 혈액 샘플을 채취해 체내의 세포와 똑같이 반응하는 작은 유기체를 실험실에서도 만들 수 있게 됐기 때문이다. 이러한 기술은 신약이나 백신을 시험하거나 인간의 발달을 이해하는 데 사용될 수 있다.

이는 유전적 질병을 가진 환자들을 치료하는 데도 응용될 수 있었다. 러벨-배지는 "이 기술은 환자의 세포를 추출해 유전적 결함을 수정하고 그 세포를 사용해 환자의 손상된 조직을 회복시킬 가능성을 갖고 있다"고 말했다. "분명 매우 중요한 발견이었습니다."

동물 복제 관련 기술은 의학에서 보다 직접적으로 응용되고 있다. 오리건 보건 과학 대학 배아 세포 및 유전자 치료 센터의 연구자들은 희귀성 미토콘드리아 질병을 가진 여성의 자녀들에게 질병 유전이 나타나는 것을 막기 위해 돌리의 복제를 응용했다.

어머니 난자의 핵을 다른 여성의 건강한 난자 세포에 이식함으로써 손상된 미토콘드리아의 대부분 또는 전부를 배제한 것. 이 기술에는 '3인의 아기(three-person baby)'라는 이름이 붙었다.

반려동물 복제

돌리를 만든 과학자들에게 연구의 가장 즉각적인 유산은 연구 센터의 생존이었다. 1996년 로슬린 연구소는 재정이 불안정했고 정부의 예산 삭감 위기에 직면해 있었다.

이때 돌리가 한 줄기 빛이 됐다. 과학계와 미디어 열기는 1998년 텍사스 소재 기업 '비아젠'의 복제 기술의 지적 재산권을 매입으로 이어졌다. 이를 통해 연구소는 새로운 자금을 조달할 때까지 생존할 수 있는 충분한 자금을 확보할 수 있었다.

이 회사가 가졌던 초기 주된 목표는 동물 복제를 통해 가축 사육을 개선하는 것이었다.

이는 특히 황소와 같은 고부가가치 가축 등에서 이러한 시도를 했다. 이와 함께 정상적인 번식에서 나타날 수 있는 유전적 돌연변이를 피하고, 바람직한 유전적 변화를 실험실에서 만들어 세대간에 전달하기 위해서도 동물 복제를 사용했다.

일부 연구진들은 박테리아 감염 결핵과 살모넬라증 같은 질병에 내성을 가진 동물들을 만들기 위해 동물 복제와 게놈 편집의 결합을 시도했다.

그러다 지난 6년새 새로운 산업이 등장했다. 2015년 비아젠은 사랑하는 고양이와 개를 복제하고 싶어하는 반려동물 주인들을 위한 서비스를 시작했다.

고양이 복제에 3만5000달러와 개 복제에 5만달러가 들지만, 수요가 있었다. 비아젠은 공식적으로 지금까지 복제한 반려동물의 숫자를 공개하지 않는다. 하지만 비아젠의 고객 서비스 매니저인 멜레인 로드리게스는 그 숫자가 수백 마리라고 말했다.

로드리게스는 "처음 시작한 이래로 반려동물 복제는 많이 성장했고, 매년 점점 더 많은 반려동물이 복제되고 있다"고 말했다. "우리는 매주 강아지들을 탄생시키고 있습니다. 광고를 많이 하지 않지만, 입소문을 타고 있습니다."

로드리게스는 고객의 90%가 향후 복제를 위해 1600달러를 들여 반려동물의 세포를 보존하려 한다고 설명했다. 그 과정이 복잡하기 때문에 비용도 많이 든다. 개의 경우 전체 과정이 8개월, 고양이는 1년이 걸린다.

로드리게스는 "사람들이 '왜 이렇게 비싸느냐?'라고 물으면 이 과정 전체가 너무 복잡하기 때문이라고 말한다"고 했다. "반려동물을 복제하려는 고객에게는 분명 감정적인 이유가 있어요. 그들은 애완동물과 맺어온 강한 감정적 유대감을 지속할 수 있기를 원합니다."

이 산업은 세계의 다른 곳에서도 확대되고 있다. 한국의 수암바이오텍과 중국의 시노진 등이 개 복제를 사업화하려 하고 있다.

하지만 동물 복제의 전제를 불편해하는 과학자들도 많다. 러벨-배지는 복제된 동물이 유전적으로는 동일하지만 그 동물이 동일한 행동과 성격을 갖지는 않을 것이라고 보고 있다. 모든 생물은 유전자와 환경의 산물이기 때문이다. 그래서 그는 반려동물 복제가 "명분"이 없다고 주장한다.

하버드 의대 유전학 교수인 조지 처치는 "사람들이 진정으로 원하는 것은 자신을 알아주고 그간의 경험을 통해 특정한 요령을 이해하는 반려동물"이라고 말했다. "그런 의미에서 이런 산업은 어느 정도는 사람들의 슬픔을 이용하는 것입니다."

멸종된 종의 부활

돌리의 복제 이후 몇 년간 가장 중요한 문제는 과학자들이 이 기술을 인간으로 확장시킬 것인지와 그로 인해 도덕과 윤리의 문제가 생겨날 것인지였다.

인간 배아 복제는 2013년 성공했지만, 대중의 항의로 인해 인간을 창조하는 과정은 시도된 적이 없다. 중국 과학자들은 2018년 1월 첫 번째 영장류인 긴꼬리원숭이 '종중'과 '화화'를 복제했다. 하지만 이 연구가 다른 영장류의 복제로 이어질 것이라는 계획은 아직 없다.

대신 대부분의 자금은 멸종 위기에 처한 동물들을 살리기 위해 복제에 쓰이고 있다. 자이언트 팬더와 지구상에 단 두 마리만 남은 북부 흰코뿔소를 복제하려는 노력이 진행 중이다. 비아젠은 지난 2년 동안 멸종 위기에 처한 검은발족제비와 몽고말을 복제했다.

처치는 약 4000년 전에 멸종된 매머드를 되살리는 연구를 주도하고 있다. 그의 회사 컬라슬은 이를 위해 약 1450만달러의 기금을 마련했고, 아시아 코끼리의 피부 세포를 채취해 복제기술로 이 세포를 매머드의 DNA로 재프로그래밍 해 코끼리와 매머드의 혼종을 만드는 계획을 갖고 있다.

처치는 이를 통해 만들어질 동물이 "북극 코끼리"에 더 가깝다고 묘사한다.

그리고 이것이 북쪽 툰드라에 활력을 불어넣는데 도움을 줄 수 있다고 말했다. "현대 코끼리와 매머드의 가장 좋은 특성 일부를 가진 북극 코끼리를 왜 만들어내려 할까요? 저는 이게 기후 변화 및 북국 초원을 복원하는 것과 관련있다고 생각합니다."

하지만 여러 과제가 있다. 이 프로젝트는 아시아 코끼리의 피부 세포를 편집해 매머드 유전자를 운반할 수 있도록 하고, 어미 코끼리를 찾아서 배아를 새끼로 만들게 해야 한다.

러벨-배지는 "배아를 품은 모체로서 코끼리와 매머드는 정말 많이 다르다"고 말했다. "태어난 후에는 어떻게 될까요? 암컷 코끼리는 '도대체 내가 뭘 낳은 것일까?'라고 생각할까요? 아기 매머드는 어떻게 다른 코끼리와 상호작용할 수 있을까요?"

오늘날 많은 동물 종들이 생존과 관련된 어려움에 직면해 있다. 그런데 기후와 생태계가 근본적으로 21세기와 근본적으로 달랐던 시기에 살다가 멸종된 매머드를 복원하는 게 과연 적절한가라는 의문도 제기되고 있다.

러벨-배지는 매머드가 살 수 있는 환경을 조성하는 것은 물론 적절한 식생을 보장하는 게 어려울 수 있다고 지적했다. 그는 "'매머드를 다시 복원하면 멋지지 않을까요?'라는 질문은 매력적"이라고 말했다. "그런데 글쎄요. 그게 매머드한테도 좋은 걸까요?"

미래

향후 수십 년간 동물 복제는 뜨거운 관심을 받는 분야일 것이다.

지난 1월 메릴랜드 의대 의사들은 심장병 말기 환장에게 돼지 심장을 이식했다. 10가지 유전적 수정을 통해 장기가 거부될 가능성을 줄일 수 있으리라 기대한 것이다.

안타깝게도 환자는 두 달밖에 더 살지 못했다. 하지만 이 방법은 전 세계의 이식 장기 부족을 해결할 잠재적 해법으로 관심을 모았다.

유럽에서 장기 기증률이 가장 낮은 국가군에 속하는 독일 뮌헨의 혁신 의료 모델 센터 소장 에크하르트 볼프도 유전적으로 동일한 돼지를 복제하고 번식시키는 시도를 하고 있다.

쉽게 장기들을 채취하고 인간으로 '이종 이식'을 할 수 있는 적절한 집단을 확보하기 위해서다. 장기이식재단에 따르면, 현재 독일에는 약 8500명의 환자가 장기 부전 상태지만 이식 외에는 다른 치료법이 없는 상태라고 한다.

볼프는 "상황이 절박하다"며 과감한 조치가 필요하다고 말했다. "예를 들어 심장 이식 대기자 명단에 있는 환자 중 절반 정도만 이식을 받을 수 있습니다.

돼지는 장기 크기와 기능이 비교적 사람에게 잘 맞고, 돼지 유전공학이 많이 연구되어 있어요. 돼지를 사용하는 것이 인간이 아닌 영장류를 사용하는 것보다 윤리적으로 더 많이 용인되는 상황이죠."

볼프는 돼지의 배아를 복제하기 전에 실험을 통해 세포를 여러 번 수정하고 장기 거부반응과 감염 위험을 최소화하겠다는 목표를 갖고 있다. 모든 것이 순조롭게 진행된다면 그는 3년 안에 임상시험을 시작할 것이다.

하지만 이식 목적으로 동물을 사용하는 것을 모두가 그렇게 긍정적으로만 보진 않는다. 독일의 동물보호운동가들은 돼지들을 장기 공장으로 치부한다고 비판했고, 독일동물복지협회는 이 프로젝트가 윤리적으로 문제가 있다고 주장했다.

전 세계의 상상력을 사로잡은 복제 실험이 성공한 이후 25년이 지났다. 그럼에도 동물복제에 대한 논쟁은 돌리가 태어났을 때처럼, 여전히 중요한 의미를 가지면서도 뜨거운 감자다.