체세포 핵치환 수정란을 세계최초로 체외배양에 성공한 허경태 국립축산과학원 동물바이오공학과 수의연구관

배반포 자궁이식으로 복제견 생산율 향상 계기마련
국내개발 복제견·검역탐지견으로 인천공항 활동중

◇ 배반포 성공으로 개 복제생산 신기원 개척

‘특수목적견’은 특별한 감각능력을 활용해 인명구조부터 동식물 검역, 폭발물과 마약탐지 현장 등을 누비며 전문적인 역할을 하는 개를 말한다. 일반견을 특수목적견으로 육성할 경우 훈련 합격률은 20%∼30%에 그치는 반면, 체세포 복제견 훈련 합격률은 85% 이상이어서 보다 효율적인 특수목적견을 양성할 수 있다.

복제란은 핵을 제거한 일반 개의 난자에 우수한 개의 체세포를 주입하고 전기자극을 통해 체세포를 난자와 융합시키는 과정을 거친다. 하지만, 개는 소, 돼지 등 다른 동물과 다르게 이식가능한 배반포 단계에 이르는 경우가 드물어, 개 복제란의 초기 배 발생에 관한 연구에 어려움을 겪어왔다. 세포배양기 조건(38.5℃)에서 개의 체세포 핵치환 수정란을 7일간 배양한 결과, 세계 최초로 배반포를 발생시키는데 성공했다. 이 결과는 개 복제생산 효율을 높이는데 크게 기여할 것이다.

◇ 개 체세포 핵치환 수정란 체외배양 성공

국립축산과학원은 2011년 농림축산식품부(농림축산검역본부), 국방부(육군, 공군), 관세청(관세국경관리연수원), 경찰청, 국민안전처(중앙119구조본부)와 ‘정부 특수목적견의 효율적인 운용을 위한 업무협약’을 맺고, 체세포 복제 기술로 특수목적견을 보급하고 있다. 아울러, 국가 특수목적견 복제생산과 보급, 정상성 검사와 행동특성분석, 생산효율향상, 유전체연구, 맞춤형사료 개발연구를 추진하고 있다.

지난해 연구과정에서 복제견 생산율이 저조한 문제를 해결할 수 있는 실마리를 찾았다. 복제견을 생산할 때 사용하는 체세포 핵치환(SCNT) 수정란을 세계최초로 배반포단계까지 체외배양하는데 성공했다. 참고로 배반포는 수정란이 자궁벽에 착상할 때의 형태로써 할구분할이 끝난 세포덩어리의 형태를 말한다.

체세포 핵치환(SCNT) 수정란은 정자와 난자가 만나 생성되는 일반적인 수정란과 달리 수정란 미세조작이라는 생명공학적 방법을 통해 만든다. 복제견의 경우, 핵을 없앤 일반 개의 난자에 우수한 개의 체세포를 주입하고 전기자극을 통해 체세포를 난자와 융합하는 과정을 거친다. 하지만 개의 체세포 핵치환(SCNT) 수정란은 체외배양 시 소, 돼지 등 다른 동물과 다르게 배반포 단계에 이르는 경우가 드물어, 체세포 핵치환 수정란의 초기 배 수정이후 첫 할구분할부터 완전한 개체가 형성되기까지의 수정란 초기발생에 관한 연구에 어려움을 겪어왔다.

국립축산과학원은 총 3개의 배양액(mSOF, PZM-3, G1/G2)에서 개의 체온과 비슷한 38.5℃의 세포배양기 조건에서 체세포 핵치환 수정란을 7일간 배양했다. 그 결과 G1/G2 배양액에서 총 115개의 체세포 핵치환 수정란 중 9개(7.8%)의 배반포를 발생시키는데 성공했다. 일반적인 수정란에 비해 낮은 수치이지만 개의 체세포 핵치환(SCNT) 수정란의 경우 기존에는 배반포 배양이 전혀 되지 않았다는 점을 고려할 때, 이 결과는 세계최초로 개의 체세포 핵치환 수정란을 체외에서 배반포에 이르게 했다는 점에서 의미가 크다.

◇ 개 복제연구 한 단계 발전 이끌 듯

이번 연구결과를 활용하면, 실험실에서 체세포 핵치환 수정란의 1세포기부터 배반포까지 초기 배 발생과정 전체를 관찰하는 것이 가능해져 체세포 핵치환 수정란의 제작과 이식에 관련된 다양한 연구가 급물살을 탈 것으로 보인다. 국립축산과학원은 복제견 임신율 30%를 목표로 1세포기 체세포 핵치환 수정란을 대리모 난관에 이식하는 기존방법 대신, 배반포 달성율을 더욱 향상시켜 배반포를 직접 대리모의 자궁에 이식함으로써 복제견 생산율을 높이는 방법을 개발할 계획이다.

한편 국립축산과학원이 보급한 복제 특수목적견은 폭발물탐지, 마약탐지, 검역탐지 등 여러 분야에서 활약하고 있다. 한 예로 농림축산검역본부의 검역탐지견의 경우 사람보다 수만 배 이상 발달한 후각을 이용해 해외여행자 가방 등에서 휴대품이나 국제우편물 등을 통해 불법으로 들여오는 동·식물류를 찾아내 해외로부터 동·식물 매게 전염병의 국내유입을 차단하는 역할을 한다. 총 42마리의 검역탐지견 중 인천공항지역본부에서 14마리를 운용 중이다. 특히, ‘카이저’(비글 종) 복제자견의 현장활동 합격률은 100%로, 2016년 현재 인천공항지역본부에서 활동하는 검역탐지견 14마리 중 8마리가 ‘카이저’의 복제견으로 대체 운용되고 있다.

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