연구실소개.  Biotechnology.  주목받은사례
생명과학을 모르는 누구더라도 한번쯤은 들어봤을 이름 `돌리' 1996년 7월5일 오후 5시. 영국 스코틀랜드 에든버러에서 11㎞ 떨어진 로슬린 연구소의 한 작은 막사에서 `매엠∼' 울음소리와 함께 `세기의 탄생'이 이뤄졌다. 6년생 암양의 냉동 유방세포에서 복제된 돌리(이 이름은 가슴이 큰 미국의 여가수 돌리 파튼에서 유래했다 ^^;)가 암수를 통한 자손번식이라는 `신의 법칙'을 무시하고 세상에 첫발을 내디딘 것이다.
그로부터 7개월이 지난 97년 2월 복제양 돌리를 탄생시킨 이언 윌머트, 키스 캠벨 박사의 논문이 `네이처'지를 통해 세상에 공개됐다. 전 세계는 경악과 혼돈에 휩싸였다. 사람들의 연상은 돌리를 넘어 복제 인간의 제조 가능성으로 급속히 확장됐고 이는 금세기 최대의 윤리논쟁을 촉발했다.
복제양 돌리가 사상 유례없는 논란의 대상이 된 이유는 크게 두 가지. 하나는 복제기술을 인간에게 적용할 경우 특정인과 똑같은 유전자를 가진 복제인간을 수도 없이 만들어낼 수 있다는 이론적 귀결. 또 다른 하나는 수컷(남자)없이도 암컷(여자)끼리 얼마든지 자손을 증식할 수 있다는 실례를 보여줘 수컷의 존재가치를 부인한 것이다.
돌리 탄생의 이론을 인간에게 적용하면 다음과 같은 등식이 성립한다. A라는 여성의 신체에서 세포 하나를 추출해 영양분 공급을 중단시켜 가사(假死)상태로 만든다. B라는 여성의 난자에서 유전자(핵)를 제거, A의 세포와 전기충격을 통해 결합시킨 뒤 대리모인 C의 자궁에 이식시키면 A와 유전자가 똑같은 A′가 탄생하는 것이다. 따라서 A는 남성과의 접촉 없이도 자신의 유전자를 가진 A′를 얻을 수 있다.
돌리의 탄생은 `다 자란 체세포로는 복제가 불가능하다'는 당시까지의 상식을 뒤집는 코페르니쿠스적 발상의 전환이었다.
미국 매사추세츠주 산학 합동 연구진은 유전적으로 변화된 염소 3마리를 복제, 심장마비 및 발작 환자들의 치료에 쓰일 단백질이 포함된 우유를 생산하였다. 이 복제 방법은 단백질의 일종인 `항트롬빈Ⅲ'을 더 빠르고 보다 저렴하게 생산할 수 있는 방법으로서 항트롬빈Ⅲ은 심장마비및 발작을 치료하고 혈병(血餠)을 예방하는데 쓰일 수 있는 현재 임상실험이 진행되고 있는 단백질이다. 현재 의학용 인체 단백질 생성은 효모를 통해 배양하거나 혼주(混住) 혈액에서 채취하는 방법을 주로 사용하고 있지만 모두 고비용이고 위험부담이 큰데다 생산성도 낮다.
'트랜스제닉스'란 유전자를 한 종에서 다른 종의 DNA로 이식하는 과정을 말하며 사람 유전자를 동물에 옮긴후 인간 질병 발달을 연구하는데 응용된다.
우리가 살고 있는 지구는 한정된 면적에 인구는 폭발적으로 늘어나고 있는 추세이다. 이렇게 가면 앞으로 몇 년 지나지 않아 전 인류는 식량부족이라는 사상초유의 사태를 겪게 될지도 모른다. 어차피 재배면적은 급속한 산업화와 도시화로 인하여 더 이상 늘어날 수 없는 상태이므로 재배작물의 높은 생산성에 기대를 거는 방법밖에는 없다. 유전공학적 기술을 이용하여 작물의 광합성 효율증진, 비료를 덜 쓰는 작물의 개발, 종자, 곡식, 채소 등의 질적 향상, 해충, 염분, 건조 및 고온에 내성을 지니는 작물의 개발 등을 추진하고 있다.
식물 생명공학 연구의 주된 목적은 유용한 형질을 지닌 작물의 새로운 종을 만들어 내는 데 있다. 이러한 유전공학적인 방법은 농부들이 식량자원을 생산하는 비용을 절감시켜 줄 수 있을 뿐만 아니라, 살충제나 비료에 의한 환경오염을 줄일 수 있는 일석이조의 효과가 있다. 크게 세가지로 나누어 볼 수 있는데 해충저항성 형질전환식물, 바이러스 저항성식물, 제초제 저항성 식물 등이다.
1987년 8월4일 , 라이딘대학에서 식물세포에 특정유전자를 삽입하여 식물의 특성(제초제 저항성)을 변화시키는 기술이 세계 최초로 개발 되면서 여타의 형질전환식물이 연구ㆍ개발되어 현재 국내에 수입되고 있는 농작물의 약 30% 정도가 형질전환식물이다.
서울대 수의학과 황우석 박사 연구팀은 1999년 2월 19일 경기도 화성의 한 목장에서 암수의 교배없이 체세포를 복제해 암컷 젖소 `영롱이'를 출산하였다고 발표하였다.
또한 3월 27일 체세포 복제법으로 수태시킨 한우 암송아지가 출생하였다.
이름은 `진이' 로 명명 되었으며 복제한우는 체중, 육질, 내병성, 번식성 등이 뛰어난 초우량 한우를 복제한 것이다. 2월에 태어난 복제젖소 `영롱이'는 자궁세포를 이용했으나 `진이'는 귀세포를 떼어내 복제했다.
황 교수는 "앞으로 3년 내에 2000개의 복제 한우 수정란을 전국 농가의 대리모 소에 이식해 줄 계획"이라며 "체세포 복제기술을 앞으로 축산개량과 인간질병의 해결을 위한 기초연구에 활용할 계획"이라고 말했다.
에이즈바이러스(HIV)의 인체세포 침투메커니즘을 최초로 밝혀낸 재미 한인 과학자 피터 김(한국명 김성배·42)박사가 HIV가 정상세포에 침투하는 것을 원천적으로 차단할 수 있는 단백질을 합성하는 데 성공했다. 미국 매사추세츠공대(MIT) 화이트헤드 생의학연구소에서 연구 중인김 박사는 미국의 과학권위지 사이언스에 발표한 연구보고서에서 "HIV가 정상세포를 감염시키기 위해 정상세포 안으로 침투하는 과정을 차단, HIV의 증식을 막을 수 있는 단백질 `5-헬릭스'를 합성했다"고 밝혔다.
획기적인 에이즈치료제 후보로 주목받고 있는 김 박사의 이번 연구성과는 3년전 그가 규명해 낸 HIV의 인체침투 메커니즘을 한단계 발전시킨 것이다.
HIV에 감염되려면 HIV 세포막에 있는 작살모양의 단백질(gp-41)이정상 세포막에 침투해 U자형으로 결합한 뒤 하나의 세포막으로 변형해야 한다.김 박사는 gp-41에 알맞게 틀어 박혀 그 기능을 차단할 수있는 모양을 갖도록 유전자를 배열시킨 DNA를 만든 뒤 이 DNA를 박테리아에 주입, 박테리아로 하여금 합성단백질 5-헬릭스를 생산해 내게했다고 설명했다.
기존의 에이즈 치료제가 세포에 침투한 HIV를 죽이는 데 비해 이 단백질 분자는 바이러스가 세포속으로 침투하지 못하도록 근본적으로차단,바이러스가 몸 전체로 확산되는 것을 막을 수 있다. 5-헬릭스의이같은 기능은 HIV의 일반적인 변종 모두에 효과가 있는 것으로 밝혀져 더욱 주목받고 있다.
김 박사는 "HIV 치료제에 내성을 보이는 에이즈환자나 바이러스성치료에 부작용을 보이는 에이즈환자들의 치료도 가능할 것으로 기대한다"며 "곧 원숭이를 대상으로 동물실험이 실시될 것"이라고 밝혔다.그는 “박테리아에 있는 유전자를 조작해서 만들어진 이 단백질분자는 매우 안정적인 구조를 갖고 있는 것이 특징”이라고 강조했다.
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