양막에서 채취한 세포만으로 태아의 위, 장, 폐 등 다양한 장기를 인공적으로 만드는 데 성공했다. 22주차 이상 임신 후반기에 접어든 태아의 장기 조직을 만든 건 이번이 처음이다. 윤리적 문제로 인해 연구가 어려웠던 선천성 기형의 원인을 밝히는 데 도움이 될 전망이다.

국민건강보험공단에 따르면 지난해 한국 출생율이 역대 최저치인 0.72명을 기록한 가운데 선천성 기형을 가진 출생아의 수는 늘어난 것으로 나타났다. 선천적 기형은 태어나면서부터 신체에 구조적 이상을 가진 경우다. 기형의 원인을 밝히려는 연구가 이어지고 있지만 유전적, 환경적 요인이 다양하기 때문에 특정짓기 어려웠다. 또 실제 태아에게서 얻은 장기를 활용하는 데도 한계가 있었다.

5일 파올로 데 코피 영국 유니버시티칼리지런던(UCL) 소아외과 교수 연구팀은 양막에서 채취한 세포로 인공 태아 조직을 만드는 데 성공했다고 국제 학술지 ‘네이처 메디신’에 발표했다. 이를 활용하면 임신 후기에 발생하는 선천성 기형의 원인을 규명할 수 있다. 또 임신중절로 얻은 태아의 줄기세포를 활용해 윤리적으로 논란을 일으켰던 기존 줄기세포 기술을 대체할 수 있다.

태아의 조직에서 얻은 줄기세포를 배양해 인간 태아 모델을 만드는 기술엔 윤리적·법적 문제가 뒤따른다. 국가에 따라 임신중절 자체가 불법인 경우가 있는데다 임신중절로 얻은 태아의 줄기세포를 연구에 활용하는 것이 윤리적으로 타당한가를 두고 이견이 좁혀지지 않았다. 태아에게서 얻은 줄기세포를 활용하더라도 임신 22주차 이전의 태아 줄기세포만 얻을 수 있어 임신 후기에 접어든 태아 발달에 관한 연구는 제한적이었다.

코피 교수 연구팀은 16주~34주에 접어든 임신부의 양막에서 얻은 상피세포를 배양해 인공 태아 조직을 만들었다. 양막은 태아를 둘러싸고 있는 얇은 막으로 양수로 가득 차 있다. 연구팀은 양막의 내부 표면을 덮고 있는 상피세포의 염기서열을 분석했다. 이를 통해 태아의 위, 장, 신장, 폐 등으로 성장할 상피세포를 구분한 뒤 각각 배양했다.

배양한 세포들은 2주에 걸쳐 증식해 점차 하나의 조직을 이뤘다. 연구팀은 세포들이 각각 태아의 소장, 신장, 폐를 형성한데다 각 장기에 따른 기능적 특징을 가진다는 사실을 확인했다. 이어 이 기술을 적용해 선천성횡격막탈장을 가진 태아의 인공 폐를 만들었다. 선천성횡격막탈장은 횡경막 부위에 이상이 생겨 위장 일부분이 횡격막 위쪽 흉부로 올라가는 선천성 질환이다. 그 결과 인공 폐에서도 선천성횡격막탈장에서 나타나는 증상이 나타남을 확인했다.

실제 태아가 아닌 양막에서 채취한 세포만으로 태아 조직과 유사한 기능을 하는 인공 장기(오가노이드)를 만든 것이다. 인공 장기를 활용하면 인간의 몸에 직접 손 대는 위험을 감수하지 않고도 다양한 치료법을 실험해볼 수 있다. 이를 통해 질병이나 신체적 특성에 맞는 맞춤형 치료법도 개발할 가능성이 있다.

연구팀은 “임신중절로 얻은 태아 줄기세포 없이도 태아의 장기를 생성할 수 있게 됐다”며 “윤리적 난제를 해결하고, 지금까지 이뤄지지 않았던 임신 후기 태아 발달에 대한 연구를 진행하는 데 도움이 될 것”이라고 연구의 의의를 밝혔다.

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