농촌진흥청(청장 이승돈)이 이종이식 과정에서 발생하는 면역 거부반응을 획기적으로 줄일 수 있는 기술을 개발했다. 이른바 ‘이중 프로모터 기반 유전자 제어 기술’로, 유전자가 작동하는 시점을 조절해 이식 장기에 대한 면역 공격을 효과적으로 제어하는 방식이다.
이종이식은 돼지 같은 동물의 장기를 사람에게 이식하는 의료 기술이다. 그러나 문제는 사람의 면역 체계가 이식된 장기를 ‘자기 것이 아닌 것’으로 인식해 공격하면서 장기가 제 기능을 유지하지 못하는 경우가 많다는 점이다. 기존에는 유전자를 추가해 이 문제를 해결하려 했지만, 유전자가 계속 작동하면 오히려 세포에 부담을 주거나 독성을 일으킬 수 있다는 한계가 있었다.
연구진은 이 문제를 해결하기 위해 유전자 기능에 따라 작동 방식을 달리하는 전략을 도입했다. 세포를 보호하는 유전자(HO1)는 필요할 때만 잠깐 작동하도록 설계하고, 면역 회피 반응을 담당하는 유전자(CD47)는 지속적으로 작동하도록 설계한 것이다. 이는 몸 상태에 따라 필요한 유전자만 선택적으로 작동하게 해 효율성을 높인 기술이다.
구체적으로 연구진은 유전자 가위(CRISPR/Cas9)를 이용해 거부반응을 일으키는 유전자(GGTA1)를 제거하고, 면역 조절 유전자(HO1과 CD47)를 돼지 유전체의 특정 위치(CMAH)에 정밀하게 삽입하는 데 성공했다. 이렇게 만든 세포로 형질전환 돼지를 생산한 결과, 세포 보호 유전자는 간과 폐에서 필요할 때만 선택적으로 작동하고, 면역 회피 유전자는 몸 전체에서 안정적으로 작동하는 것이 확인됐다.
이러한 효과는 실제 실험을 통해 입증됐다. 사람 혈청을 이용해 실험한 결과, 형질전환 돼지의 세포는 일반 돼지의 세포보다 손상이 덜하고 더 오래 생존하는 것으로 나타났다. 이는 사람 몸속에서도 이식된 장기가 면역 공격을 덜 받아 이식 성공 가능성이 높아질 수 있음을 의미한다.
이번 연구 결과는 이식 분야 국제학술지인 ‘제노이식(Xenotransplantation)’ 3월호에 게재됐다. 이 기술은 단순히 유전자를 추가하는 수준을 넘어 몸 상태에 따라 유전자 작동을 조절했다는 점에서 학계의 주목을 받고 있다.
농촌진흥청 국립축산과학원 동물바이오유전체과장 이경태 과장은 “이번 연구는 단순히 유전자를 추가하는 수준을 넘어, 몸 상태에 따라 필요한 유전자만 작동하도록 조절했다는 점에서 의미가 크다”며 “앞으로 사람에게 이식할 수 있는 돼지 장기 개발의 중요한 기반이 될 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 기술의 핵심은 기존 돼지 유전자에서 거부반응을 일으키는 부분을 제거하고, 대신 면역 반응을 줄이는 유전자를 정밀하게 넣는 것이다. 필요한 유전자는 유지하면서 문제가 되는 유전자만 선택적으로 바꾸는 이 기술은 사람으로의 이식을 위한 안전하고 효과적인 장기 생산에 기여할 전망이다.
