사람 냉동보존, 정말 가능할까?

냉동인간 이야기 ①

OYLA 욜라

2020.11.16. 08:0051,820 읽음 비밀글

〈퓨처라마〉, 〈에이리언〉같이 미래를 다룬 영화 또는 티비 프로그램에서는 사람들이 쉽게 냉동인간이나 수면상태로 접어든 채 항성간 여행을 떠나지요. 이런 기술은 아직 만들어진 이야기 속에서나 가능해요. 하지만 지구 어딘가에는 수백 명의 냉동인간이 다시 발견될 그 날을 기다리고 있답니다. 냉동인간은 어떻게 만들 수 있을까요? 이들이 언젠가 삶을 되찾을 수 있을까요?

사람을 냉동시키려는 이유는 아주 많아요. 예를 들어 누군가 지금은 치료할 수 없는 질병에 걸렸는데, 치료법은 앞으로 20년 후 에 나온다고 생각해 보세요. 환자의 몸은 지금도 병 때문에 망가 지고 있고요. 만약 의사가 이 질병을 치료해서 환자를 구할 수 있을 때까지 환자의 삶을 멈출 수 있다면 어떨까요?

과학자들은 오래전부터 액체질소를 이용해서 세포와 조직을 보관해 왔지만 몸 전체를 냉동시키는 일은 쉽지 않아요. 세포는 수많은 다양한 분자로 만들어진 수프 같아서 전체가 고르게 얼지 않아요. 온도가 0℃ 이하로 내려가면 물은 세포와 세포 사이에서 결정을 만들고 세포는 쪼글쪼글해져요. 이 세포를 원래 상태로 되돌리려면 아주 힘들어요. 얼음 결정은 아주 날카로워서 큰 결정은 혈관을 터뜨릴 수 있고 작은 결정은 세포를 파괴할 수 도 있어요. 그래서 전체를 냉동시키는 작업은 대상이 아주 작을 때, 예를 들어 세포 하나일 때만 잘 된답니다.

 

우리가 할 수 있는 일

동결보존은 보통 생식세포를 보존하는 방법이에요. 냉동 과정이 상당히 안전하다고 알려졌어요. 무려 50년이나 액체질소 통에 보관된 오스트레일리아산 메리노 품종 양의 정자는 지금도 번식을 위해 사용된답니다.

난자를 냉동하는 방법도 알려졌어요. 난자를 냉동하면 아주 유용하지요. 젊을 때 건강한 난자를 보관했다가 충분히 나이 들었을 때 아이를 낳을 수 있거든요. 호르몬으로 자극하면 성숙한 난자 여러 개가 한꺼번에 몸속에 배출되어요. 그러면 이 난자들을 채집해서 동결 보존했다 가 몇 년 뒤, 해동해서 인공 수정시키지요. 드물기는 하지만 암 환자라면 미성숙 한 난자를 냉동하기도 해요. 암 환자가 방사선 치료를 받으면 난자가 죽을 수도 있거든요. 동결보존한 난자는 나중에 환자의 암이 나으면 해동해서 난소에 다시 넣어줘요. 아니면 환자의 몸 바깥인 연구실에서 난자를 키울 수도 있지요.

배아의 경우는 더 복잡해요. 난자를 몸 밖에서 수정시킬 때는 많은 수의 예비 난자를 채집해요. 모든 배아가 정상적으로 발달하거나 자궁에 착상하지는 않거든요. 게다가 처음에 임신하지 못하고 두 번째 시도를 하게 되면, 이때 사용할 수 있는 ‘예비 배아’가 필요해요. 그러려면 배아도 냉동시켜야겠지요. 예전에는 천천히 냉동시키는 방법을 썼어요. 액체의 점도를 높이고 결정이 커지지 않게 하는 동결보호제에 배아를 담가 속까지 스며들게 해요. 보통 동결보호제는 두 종류를 함께 사용하는데, 하나는 글리세롤처럼 세포 속으로 스며들고 다른 하나는 수크로스처럼 세포 사이에서 작용하지요. 그 뒤에 배아를 천천히 액체질소에 담가요.

액체질소가 있으면 배양세포, 배아, 조직 조각을 빠르게 냉동시킬 수 있다. 냉동된 표본은 단열 구조로 된 극저온 보온병인 듀어병 속에 보관한다.

하지만 이 방법은 그다지 믿을 만하지 않았어요. 자꾸 얼음 결정이 생겼거든요. 이때 새로운 방법인 유리화 동결법이 나타났어요. 액체질소에 빠르게 담그기 전에 배아에 주입하는 동결보 호제 양을 늘리는 것이 중요한 비법이었지요. 이렇게 하면 세포 내용물의 점성이 높아지면서 결정이 생기지는 않지만 단단해지면서 생명 과정이 멈춰요. 조직이 실제로 유리처럼 변하는 거예요.

어쨌든 서서히 냉동하는 방법과 유리화 동결법 모두 꽤 안전해요. 이미 세상에는 배아 상태로 액체질소 속에서 20년을 기다리다가 태어난 어린이들이 있어요. 이 어린이들은 태어난 후의 삶에 아무런 영향을 받지 않았답니다.

우리가 할 수 없는 일

배아처럼 수십 개의 세포를 얼리는 수준이 아니라 장기나 조직 전체를 냉동하려면 일이 더 복잡해져요. 동결보호제가 기관 구석구석까지 스며들지 않는다면 냉동하는 과정에서 기관이 망가질 거예요. 반대로 조직이 동결보호제에 너무 많이 노출되어도 좋지 않아요. 동결보호제 농도가 너무 높으면 세포에 독성을 나타낼 수도 있거든요.

‘물곰’으로 잘 알려져 있는 완보동물은 ‘시간을 멈출’ 수 있어서 무중력 상태나 방사선이 있는 곳, 온도 변화가 극심한 곳에서도 살아남을 수 있다. 이들은 냉동이 아니라 건조되는 방법을 선택한다.

이런 이유로 커다란 대상을 동결보존하는 일은 아직도 힘들어요. 과학자들은 이미 쥐나 토끼처럼 작은 동물의 피부나 샘 같은 각각의 장기는 냉동시킬 수 있어요. 최근에는 신장을 냉동시킨 뒤 해동했더니 신장이 정상적으로 움직였어요. 하지만 사람을 대상으로는 아직 해 본 적이 없어요. 사람에 한해서는 지금까지 난소 조직만 동결보존되었을 뿐이에요. 영장류의 고환 조직을 냉동하는 일은 이제 막 연구를 시작했어요. 더 복잡한 기관인 심장이나 뇌는 말할 필요도 없겠지요.

그런데도 세계 곳곳에는 사망한 사람들의 몸, 또는 머리만 동결보존하는 회사들이 50년 넘게 운영 중이에요. 냉동된 수백 구의 시신들은 액체 질소에 저장된 채 과학자들이 냉동 상태에서 꺼내주기를 기다리고 있어요. 해동하면서 몸에 일어날 손상과 사망 원인인 상해나 질병도 해결해 주기를 바라면서요. 이것이 가능한지는 아직 과학적으로 확인되지 않았어요. 아직 포유류는 완전히 동결보존되었다가 다시 살아난 경우가 없지요. 하지만 인체 냉동보존술 지지자들은 이런 정도로는 기가 꺾이지 않아요. 각각의 조직을 얼렸다가 녹일 수 있으니까, 머지않아 사람도 소생시킬 수 있다고 믿어요. 이 사람들이 생각할 때 가장 중요한 것은 세포가 액체질소에서 생존할 수 있다는 점이에요. 심지어 뇌세포도 살아 있지요. 몇몇 연구 결과에 따르면 해동된 신경세포는 뇌와 심장에 가장 중요한 요소인 전기적 활성이 남아 있다고 해요.

* 이 글은 17호 '냉동인간' 기사에서 발췌했습니다.
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