벨지언 블루는 수십 년간의 선별번식(selective breeding)을 통해 얻은 우락부락한 육우(肉牛)로, 질 좋은 살코기를 다량 제공하기로 유명하다. 이제 한국과 중국의 과학자들은 이보다 훨씬 더 빠른 방법으로 이에 필적하는 육돈(肉豚)을 만들었다고 발표했다.
이번에 개발된 이중근육 돼지(double-muscled pigs)는 단 하나의 유전자를 교정하여 만든 것으로, (여러 개의 유전자들을 종간(種間)에 이식하는) 전통적 유전자변형 방식에 비해 유전자변형 규모가 훨씬 더 작다. 따라서 개발자들은 보건당국의 승인을 받는데 한결 부담이 적을 것으로 기대하고 있다. 그럴 경우, 인간이 소비하도록 허용된 최초의 유전자변형 동물 중 하나로 기록될 것으로 보인다.
이번 연구를 지휘한 국립 서울대학교 김진수 교수(분자생물학)에 의하면, 연구진이 사용한 유전자교정은 - 최소한 이론적으로 - 좀 더 자연적인 경로를 통해 발생하는 과정을 가속화시킨 것에 불과하다고 한다. "우리는 육종을 통해서도 이 일을 할 수 있었지만, 그러려면 수십 년이 걸렸을 것"이라고 그는 말했다.
현재 세계 각국은 환경과 건강에 미치는 악영향을 우려하여, 사람이 먹을 수 있는 유전자변형 동물을 승인하지 않고 있다. 성장기간을 단축시킨 유전자변형 대서양연어의 경우, 미 FDA의 늑장행정으로 20년간 답보상태에 머물러 있는 실정이다(Nature 497, 17–18; 2013).
김 교수와 동료들은 `유전자교정을 통해 단일 유전자를 녹아웃시키는 방법으로, 기존의 유전자변형에 대한 거부감을 완화할 수 있다`고 생각하는 과학자 집단의 일원이다. 농업 분야의 연구자들은 이미 "유전자교정을 통해 `뿔없는 소`를 개발하는데 성공했다"고 보고한 바 있다(현재 농부들은 거추장스러운 뿔을 불로 지지는 등 고통스러운 방법으로 제거하고 있다). 그들은 또한 아프리카 돼지콜레라 바이러스에 면역력을 가진 돼지를 개발하기도 했다.
이번에 개발된 이중근육 돼지의 핵심은 마이오스타틴 유전자(MSTN)의 돌연변이라고 한다. MSTN은 근육세포의 성장을 억제하여 근육의 크기를 통제하는 역할을 하는데, 일부 소, 개, 인간의 경우 MSTN이 파괴되어 근육이 증식함으로써 비정상적 근섬유 덩어리가 생겨나기도 한다.
김 교수가 이끄는 연구진은 돼지의 MSTN 유전자에 돌연변이를 도입하기 위해, TALEN이라는 유전자교정 기술을 이용했다. TALEN은 `유전자가위 + DNA 결합단백질`의 형태로 구성되어 있는데, 단백질이 유전자가위를 특정 유전자(여기서는 MSTN)로 유도하면, 유전자가위가 해당 유전자를 절단하게 된다. 그러면 세포의 자연복구시스템이 나서서 절단된 부분을 수리하게 되는데, 이 과정에서 일부 염기가 종종 결실되거나 첨가되어 유전자가 결국 못쓰게 된다.
연구진은 이번 연구에서 돼지의 태아세포를 교정했다. 김 교수의 협력자인 중국 옌벤 대학교의 윤희준 교수(동물복제전문가)는 TALEN에 의해 2벌의 MSTN 유전자가 녹아웃된 세포를 선별한 다음, 난세포에 이식하여 32마리의 새끼돼지를 복제하는데 성공했다. 이번 연구결과는 아직 공식적으로 발표되지 않았지만, 독일 프리드리히 뢰플러 연구소의 하이너 니만 박사(돼지 유전자교정의 개척자)가 사진을 보고 확인한 바에 의하면, 이중근육 동물의 전형적 표현형을 나타내고 있다고 한다.
윤 교수에 의하면, "예비검사 결과, 이중근육 돼지는 이중근육 소의 이점(기름기 없는 살코기, 마리당 고기 양 증가)을 고스란히 보유하고 있는 것으로 밝혀졌다"고 한다. 그러나 이중근육 돼지는 이중근육 소의 문제점도 갖고 있어, 난산(難産)으로 인해 32마리 중 12마리만이 8개월 동안 생존했다고 한다. 그중에서 현재까지 살아 있는 것은 두 마리인데, 그중 한 마리만이 건강해 보인다고 한다.
김 교수와 윤 교수는 이 돼지들을 식용으로 공급하는 대신, 농부들에게 그 정자를 공급하여 일반 암컷 돼지와 수정시키도록 할 계획이다. 그 결과로 태어나는 새끼들은 하나의 MSTN 유전자만 파괴되어 있으므로, 근육량은 좀 적더라도 건강할 것으로 예상된다. 두 사람은 현재 CRISPR 기술을 이용하여 동일한 연구를 반복하고 있다. 작년 9월, 과학자들은 다른 유전자교정 기술을 이용하여 새로운 품종의 이중근육 소와 이중근육 양을 개발했다고 보고한 바 있다(C. Proudfoot et al. Transg. Res. 24, 147–153; 2015).
유전자교정 기술은 비교적 신기술이므로, 많은 국가들은 이제서야 규제방안을 강구하고 있는 실정이다. 현재의 분위기로 볼 때, 유전자교정은 전통적 유전자변형 방법보다 관대한 처분을 받을 것으로 기대된다. 미국과 독일의 보건당국은 이미 몇 가지 유전자교정 작물을 규제대상에서 제외했는데, 그 이유는 `새로운 DNA가 추가되지 않았다`는 것이다. 그러나 일본 홋카이도 대학교에서 국제 생명공학 관련 규제를 연구하는 이시 테츠야 박사에 의하면, "GM 규제의 경우와 비교해 보면, 유전자교정 기법이 동물에게로 확산됨에 따라 경계의 분위기가 높아질 것으로 보인다"고 한다.
김 교수는 이중근육 돼지의 정자가 중국의 농부들에게 판매될 수 있기를 희망하고 있다. 중국에서는 돼지고기 수요가 증가하고 있으며, 관계당국의 분위기도 호의적이기 때문이다. "중국은 유전자교정에 많은 자원을 투자하고 있으며, 역사적으로 볼 때 규제시스템이 느슨한 경향이 있다"고 이시 박사는 말했다. "각국의 당국자들은 유전자변형에 대해 경계의 눈초리를 보내고 있지만, 유전자이식이 수반되지 않는 기술에 대해서는 까다로운 규정을 적용하지 않을 수도 있다. 나는 중국이 그 첫 번째 국가가 될 거라고 생각한다"고 김 교수는 말했다.
