실험실에서 탄생한 태아의 씨앗 '배반포'

[표지로 읽는 과학]

2021.03.27 00:00

국제학술지 ‘네이처’ 25일 표지 기사로 ‘인간 배반포 유사체’ 연구가 선정됐다. 네이처 제공

 

사람의 생식세포인 난자와 정자가 만나면 수정란이 만들어진다. 수정란은 자궁에 착상하기 전 약 수 백개의 세포로 분열해 공 모양의 세포 덩어리인 '배반포'가 된다. 배반포는 신체를 구성하는 각종 세포로 분화하는 일종의 '씨앗'이므로 실험실에서 배반포를 기를 수 있으면 불임이나 배아나 태아가 사망하는 임신 손실의 원인을 알아내는 연구에 활용될 수 있다. 국제학술지 '네이처'는 25일 서로 다른 두 세포를 이용해 배반포와 유사한 조직을 만든 두 연구를 표지 기사로 선정했다.

 

우 준 미국 텍사스대 분자생물학과 교수팀은 미국립보건원(NIH)에 등록된 ‘인간다능성줄기세포(hPSCs)’를 특수한 환경에서 배양한 후 각 세포를 3차원으로 쌓아올려서 배반포랑 유사한 조직을 만들었다. 연구팀은 이 조직의 형태, 크기, 세포, 구성 등이 실제 사람의 배반포와 유사다는 것을 확인했고 단일 세포 RNA 시퀀싱을 이용해 이 조직을 분석한 결과 RNA 성분도 비슷하다는 사실을 확인했다.

 

호세 폴로 호주 모나시대 발달생물학및해부학부 교수팀은 세포의 유전자를 조절하는 재프로그래밍 기술을 이용해 섬유성 결합조직을 이루는 세포인 섬유아세포를 영양막줄기세포로 재프로그래밍했다. 연구팀은 3주가 지나자 이 세포 중 6~18%가 사람의 배반포와 비슷한 조직으로 분화하는 것을 발견했다.

 

수정란이 형성된 후 5~6일이 지나면 배반포가 만들어지는 동시에 자궁에 착상하게 된다. 배반포의 외벽은 태아가 자랄 때 태아를 보호해주는 태반 성분이 되기도 한다. 이 때문에 배반포에 문제가 생기면 태아에 장애가 생기거나 배아가 자궁에 착상하지 못해 유산의 원인이 되기도 한다. 이 때문에 배반포는 유산이나 임신 손실 등 태아의 발달 초기에 일어나는 현상 연구에 유용하게 활용될 수 있다.

 

지금까지 과학자들은 사람의 발달 초기 단계를 연구할 때 주로 몇몇 체외수정으로 만들어진 배아를 기증받아 활용했다. 하지만 이는 윤리적인 문제가 있다는 비판을 받아왔고 법적으로 14일이 되지 않은 배아만 실험에 이용할 수 있어 연구에 한계가 있었다. 만약 배반포를 인공적으로 만들 수 있다면 유산이나 선천적 기형의 원인을 밝힐 수 있다.

 

하지만 두 연구팀이 만든 조직이 사람의 배반포와 완전히 같지는 않고 대량 생산하는 데도 아직 한계가 있다. 자넷 로산트 캐나다 토론토대 분자유전학과 교수는 "사람의 배반포를 구성하는 원시 내배엽이 잘 형성되지 않는 것 같고 다른 세포도 섞여 있다"며 "배반포를 만드는 효율이 매우 낮다"고 지적했다.

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