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줄기세포와 생명 복제기술. 무엇이 문제일까?, 희귀난치병 치료술의 희망, 줄기세포 연구에 남은 과제, 황신영 저자(글), 동아엠앤비 · 2022년 05월 25일

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줄기세포로 암과 난치병을 치료할 수 있을까

줄기세포 연구의 궁극적인 목적은 난치병 등을 치료하는 것이라고 할 수 있다. 예를 들어, 백혈병을 치료하는 방법에는 글리벡, 슈펙트 같은 표적 항암제를 사용하거나 조혈모세포 등이 있는데, 이 조혈모세포 이식은 줄기세포를 이용한 치료 방법이다. 팔다리나 골반 등의 뼛속에 들어 있는 골수에서 혈액세포를 만들어낸다. 우리 몸에서 매일 만들어내는 세포 중에 조혈모세포를 이식하면 난치병을 정복할 날도 올 것이다. 현재 가장 빠르게 발전하고 있는 연구는 신경계 질병 관련 연구라고 한다. 현대의학으로는 완치가 불가능하다고 생각하는 파킨슨병이나 척수손상, 뇌졸중 등의 신경성 질병들을 줄기세포를 이용해 손상된 신경조직을 교체할 수 있다면 근본적인 치료가 가능해질 수 있다. 우리나라 줄기세포 기술력은 세계적으로 평가받고 있고 전 세계에서 판매 허가된 줄기세포 치료제 10개 중 4개의 줄기세포 치료제를 확보하고 있어 난치병 치료에 희망을 걸어볼 수 있을 것이다.

줄기세포로 할 수 있는 일과 해서는 안 되는 일

줄기세포 연구는 계속 발전해 탈모나 노화로 인한 관절염, 피부 노화, 혈관기능의 노화 등을 늦출 수 있는 치료제도 개발되고 있고, 암과 같은 난치병의 치료제도 개발되어 희망이 보이고 있다. 이처럼 줄기세포 연구는 노화 예방이나 생명 연장에 도움을 주는 생명과학으로 각광받고 있다. 그러나 줄기세포 연구 중 배아줄기세포 연구에는 생명윤리의 문제가 있다. 2005년 한국 천주교 주교회의는 인간의 배아를 대상으로 줄기세포 연구를 하는 것은 인간 생명의 존엄성을 파괴하는 것이기 때문에 반대한다는 성명을 발표했으며, 성균관에서도 유교가 인간에 대한 믿음을 기초로 하는 만큼 배아줄기세포 연구는 자연의 법칙을 깨뜨리는 일이므로 반대한다는 입장을 보였다. 이렇듯 줄기세포 연구에는 아직 해결하지 못한 윤리적인 문제가 남아 있다.

복제인간은 정말 만들어질 수 있을까

1996년 코틀랜드 에든버러에서 한 마리의 건강한 양이 태어났다. 돌리라는 이름을 가진 이 양이 유명해진 건 다 자란 양의 체세포를 이용해 태어난 완전한 의미의 복제양이었기 때문이다. 복제양 돌리가 세상에 나왔을 때 복제 연구에 대한 찬반 논란이 거세게 일어났다. 돌리뿐만 아니라 소, 원숭이, 개 등 여러 동물의 복제에 성공했기 때문에 언젠가는 복제인간이 만들어질 수도 있다는 우려가 커졌기 때문이다. 그러나 과학자들은 현재의 기술로는 복제인간을 만드는 것은 쉽지 않다고 한다. 만약 복제 인간이나 복제 동물들이 만들어진다고 해도 그 인간이나 동물은 그전의 똑같은 인간이나 동물일 수 있을까. 반려동물을 복제했다고 해서 이전에 나와 함께 살아왔던 그 동물일까. 모습은 같아도 그 동물은 나와 함께 했던 추억을 공유할 수는 없을 것이다. 그런 복제 동물을 다시 갖는다고 해도 그건 절반의 성공일 것이다.

저자(글) 황신영

인물정보

과학/건축칼럼니스트

황신영

이화여자대학교 과학교육과를 졸업하고, 동대학원에서 박사 학위를 받았습니다. 현재 이화여자대학교 사범대학부설 영재교육원에서 근무하며, 대학생을 가르치고 있습니다. 집필한 책으로 《멘델이 들려주는 유전 이야기》, 《윌머트가 들려주는 복제 이야기》, 《초등과학 개념사전》, 《초등학생이 꼭 알아야 할 미생물 이야기 33가지》 등이 있으며, 번역한 책으로는 《천재들의 과학노트: 과학사 밖으로 뛰쳐나온 생물학자들》, 《현대 과학의 이정표》가 있습니다.

목차

작가의 말 · 4

1부 세포에서부터 사람의 성장과 노화까지

1장 우리 몸을 이루는 기본 단위, 세포 · 12

2장 생물의 고유한 특징, 염색체 · 20

3장 부모에게서 물려받은 특징, 유전자 · 25

4장 자손을 남기기 위한 활동, 생식 · 30

5장 아기는 어떻게 탄생할까 · 37

6장 진시황도 피할 수 없는, 노화 · 43

꼭꼭 씹어 생각 정리하기 · 47

2부 줄기세포의 명과 암

1장 미분화된 세포, 줄기세포 · 52

2장 만능 세포, 배아줄기세포 · 55

3장 배아줄기세포를 만드는 방법 · 60

4장 성체줄기세포의 종류와 장단점 · 66

5장 생체 시계를 거꾸로 돌리는, 역분화 줄기세포 · 75

꼭꼭 씹어 생각 정리하기 · 81

3부 줄기세포로 할 수 있는 일

1장 줄기세포 치료의 역사 86

2장 줄기세포를 이용한 재생의 역사 95

3장 줄기세포로 치료가능한 질병 102

4장 줄기세포 치료제 개발 109

5장 줄기세포 치료제가 의약품으로 인정받기 위한 과정 114

6장 줄기세포 치료술 121

7장 성장하는 항노화 산업 125

8장 줄기세포 연구의 미래 130

꼭꼭 씹어 생각 정리하기 135

1장 정자, 난자 기씹어 생각 정리하기 · 205줄3부 줄기세포로 할 수 있는 일

4부 복제인간의 현실 가능성

1장 복제연구의 역사 · 140

2장 복제양 돌리의 탄생 · 146

3장 복제로 할 수 있는 일 · 151

4장 인간복제, 가능할까? · 162

5장 복제의 문제점 · 167

꼭꼭 씹어 생각 정리하기 · 173

5부 줄기세포, 복제연구와 생명윤리

1장 정자, 난자 기증자의 윤리적 문제 178

2장 배아는 생명일까? 183

3장 복제기술과 생명윤리 190

4장 줄기세포 관련 정책과 연구 현황 196

꼭꼭 씹어 생각 정리하기 205

책 속으로

줄기세포에 대해 이해하기 위해서는 먼저 세포에 대해 알아야 한다. 세포는 사람을 비롯한 모든 생물의 몸을 이루는 기본 단위로, 1665년 영국의 과학자 로버트 훅(Robert Hooke, 1635~1703)이 《마이크로그라피아(Micrographia)》라는 자신의 저서에서 처음 사용한 용어이다. 훅은 나무로 만들어진 코르크 조각을 얇게 잘라 현미경으로 관찰했는데, 그 결과 수많은 작은 구멍으로 이루어진 것을 발견했다. 그는 이것에 ‘세포(cell)’라는 이름을 붙였다.

p12 우리 몸을 이루는 기본 단위, 세포

세포에서 생명 활동을 담당하는 것은 핵에 들어 있는 유전물질이다. 유전물질은 DNA라는 가는 실 모양의 구조물로 되어 있는데, 히스톤이라는 단백질을 감싸고 있는 형태이다. 히스톤 단백질을 DNA로 감싸고 있는 구슬 모양의 구조물을 뉴클레오솜이라고하며, 염색사는 수많은 뉴클레오솜이 연결된 상태를 의미한다.

p20 생물의 고유한 특징, 염색체

외모, 혈액형, 체질 등 여러 가지 특징들은 모두 부모에게서 물려받은 것이다. 이렇게 생물은 저마다의 특징을 가지고 있으며, 이런 특징은 후손에게 전달되어 조상과 비슷한 모습으로 태어난다. 부모에게서 물려받은 머리카락 색깔이나 곱슬거리는 정도, 혈액형, 쌍꺼풀 같은 특징을 ‘형질’이라고 부른다.

p25 부모에게서 물려받은 특징, 유전자

성숙한 난자는 여성의 난소에서 수란관으로 배란되며, 여기서 남성의 정자와 만나 수정이 일어나게 된다. 수정란이 수란관을 따라 이동하다가 자궁벽에 파묻히는 착상을 거쳐야 태아로 자랄 수 있다. 그러나 여러 가지 이유로 수란관이 막혀 있을 경우에는 자연적으로 임신이 되는 것이 쉽지 않다. 이에 많은 연구 끝에 정자와 난자를 몸 밖에서 수정시킨 후 수정란을 자궁에 넣어 임신시키는 방법이 개발되었는데, 이를 ‘시험관아기 시술’이라고 하며, 이

렇게 태어난 아기를 ‘시험관아기’라고 한다.

p41 아기는 어떻게 탄생할까

줄기세포(stem cell)는 1908년 러시아의 과학자인 알렉산더 막시모프에 의해 만들어진 용어로, 여러 종류의 신체조직으로 분화할 수 있는 능력을 가진 세포를 말한다. 우리 몸은 피부세포, 심장세포, 뇌세포, 근육세포 등 다양한 모습과 기능을 가진 세포들로 구성되어 있다. 수정란 상태일 때는 하나의 세포였으나 세포분열을 통해 많은 세포가 되고, 각각의 세포들이 또 각각 다른 역할을 하는 세포로 분화되면서 사람의 모습을 갖추게 된다. 이처럼 배아상태의 줄기세포를 ‘배아줄기세포’라고 부른다.

p52 미분화된 세포, 줄기세포

줄기세포의 유용성에도 불구하고, 몇 가지 기술적인 문제가 있어 사용이 제한된다. 앞에서도 말했지만 배아줄기세포는 이론적으로 220가지의 조직으로 분화할 수 있기 때문에 만능 세포로 불린다. 그러나 이제까지의 연구에 따르면 30~40여 종의 세포 분화에만 성공했기 때문에 줄기세포 연구를 반대하는 사람들은 생명체가 될 수 있는 배아를 파괴해서까지 연구할 필요는 없다고 말한다. 또한 성체줄기세포에 비해 분화과정이 쉽고 결과를 빨리 알 수 있지만, 분화에 대한 조절이 어렵고, 안정적으로 줄기세포를 얻을 수 있을지에 대해서는 아직 검증이 되지 않았다.

p63 배아줄기세포를 만드는 방법

백혈병을 치료하는 방법에는 글리벡, 슈펙트 같은 표적 항암제를 사용하거나 조혈모세포 이식(골수 이식) 등이 있다. 이중 조혈모세포 이식은 줄기세포를 이용한 치료 방법이다. 팔다리에 있는 긴뼈나 골반에 있는 큰 뼛속에는 골수가 들어 있는데, 이 골수에서 혈액세포를 만든다. 우리 몸에서는 매일 수백만 개의 혈액세포가 죽어서 분해되지만 골수가 혈액세포를 계속 만들어내기 때문에 균형이 유지된다. 이는 골수가 성체줄기세포를 보유하고 있어서 가

능한 일이며, 이 성체줄기세포를 ‘조혈모세포’라고 부른다.

p88 줄기세포 치료의 역사

현재 줄기세포 연구 중 가장 빠르게 발전하고 있는 분야가 신경계 질병 관련 연구이다. 그간 파킨슨병, 척수손상, 뇌졸중, 루게릭병 같은 신경성 질병은 현대의학으로는 완치가 불가능하다는 인식이 대부분이었다. 이들 질병 중에서는 발병 원인이 밝혀지지 않은 것도 있어, 현재는 근본적인 치료보다 약물이나 운동 요법 등을 사용하여 병의 진행을 늦추는 방식의 치료가 이루어지고 있다. 만일 줄기세포를 이용해 손상된 신경조직을 교체할 수 있다면 보다 근본적인 치료가 가능해지게 된다.

p103 줄기세포로 치료 가능한 질병

줄기세포를 연구하는 궁극적 목적은 난치병 등의 치료를 위한 치료제 개발이라고 할 수 있다. 난치병과 만성질환을 가지고 있는 사람은 전 세계적으로 약 16억 명으로 추산되는데, 세계의 줄기세포 시장 전망은 매우 밝다. 줄기세포 치료제는 줄기세포의 양을 늘리는 증식과정을 거치거나 특정한 질병에 치료가 가능하도록 줄기세포의 성질을 변형시키고 가공하여 의약품으로 만든 약이다. 이에 약사법에 따라 식품의약품안전처에서 승인을 받은 경우에만 판매할 수 있다. 우리나라 줄기세포 기술력은 초일류 수준으로 평가받고 있는데, 전 세계에서 판매 허가된 줄기세포 치료제 10개 중 가장 많은 4개의 줄기세포 치료제를 확보하고 있다.

p109 줄기세포 치료제 개발

1996년 7월 5일 늦은 오후, 스코틀랜드 에든버러에서 약간 떨어진 로슬린 연구소에서 한 마리의 건강한 양이 태어났다. 갓 태어난 돌리라는 이름의 양은 곧 전 세계적으로 유명해졌다. 돌리의 탄생이 특별했던 이유는 무엇일까? 돌리가 짝짓기를 통해 태어난 것이 아닌 다 자란 양의 체세포를 이용해 태어난 완전한 의미의 복제양이었기 때문이다.

p147 복제양 돌리의 탄생

복제양 돌리가 세상에 나왔을 때 복제 연구에 대한 찬반 논란이 거세게 일어났다. 돌리뿐만 아니라 소, 원숭이, 개 등 여러 동물의 복제에 성공했기 때문에 언젠가는 복제인간이 만들어질 수도 있다는 우려가 커졌기 때문이다. 그러나 과학자들은 복제인간을 만드는 것은 쉽지 않다고 한다. 현재로서는 복제배아를 만들어 줄기세포를 분화시키는 것도 어렵기 때문이다. 다른 동물과는 달리 사람의 난자는 표면이 매우 끈적끈적하다. 소나 양을 복제하는 경우에는 아주 가는 유리관을 난자에 찔러 핵을 빼내는데, 사람의 난자에 유리관을 찌르면 유리관과 난자가 들러붙거나 난자가 터져 버리기 때문에 수정란을 만드는 것은 어렵다.

p162 인간복제, 가능할까?

줄기세포 연구, 그중에서도 배아줄기세포 연구에는 생명윤리의 문제가 있다. 천주교와 기독교 등 종교 단체에서는 연구에 사용되는 배아를 생명으로 보기 때문에 배아를 파괴하여 얻는 배아줄기세포 연구를 반대한다. 2005년 한국 천주교 주교회의는 인간의 배아를 대상으로 줄기세포 연구를 하는 것은 인간 생명의 존엄성을 파괴하는 것이기 때문에 반대한다는 성명을 발표했으며, 성균관에서도 유교가 인간에 대한 믿음을 기초로 하는 만큼 배아줄기세포 연구는 자연의 법칙을 깨뜨리는 일이므로 반대한다는 입장을 보였다.

p183 배아는 생명일까?

출판사 서평

생명과학 기술의 혁신, 줄기세포 연구에 남은 과제

우리나라에도 줄기세포 연구에 바람이 분 적이 있었다. 때는 2004년, 황우석 교수팀이 줄기세포 배양에 성공했다는 소식이 전해졌다. 결국 사실이 아닌 것으로 드러나 온 국민에게 충격을 주었다. 그때는 줄기세포에 대해 잘 알지 못했다. 그렇지만 복제인간을 만들어낼 수도 있는 획기적인 생명과학 기술의 혁신이라는 것만은 알 수 있었다. 그 후 줄기세포에 대한 연구는 각 나라에서 계속 연구되어왔고, 복제양 돌리를 탄생시키는 결과를 낳기도 했다. 그러나 실제적으로 줄기세포를 이용한 의술은 아직 대중들에게 쓰일 만큼 상용화되지 않은 상태이다.

이렇듯 줄기세포는 아직도 과학계에 핫한 이슈를 몰고 다닌다. 그 이유는 희귀난치병 치료에 효과적이라는 희망 때문이다. 그러나 복제인간을 탄생시킬 수도 있는 이 과학기술은 계속 발전되어도 괜찮은 걸까. 인류는 복제인간을 만들어내도 되는 것일까란 의문이 남는다.

이 책에서는 줄기세포 연구의 역사와 개요에 대해 자세히 설명해놓았다. 우리 몸을 이루는 기본 세포에서부터 줄기세포의 종류와 우리는 왜 줄기세포 시술이 필요한지에 대해서도 언급한다. 또 줄기세포 치료제의 개발이 어느 단계에 있는지, 그 치료술의 미래는 어떤지에 대해 자세히 설명하고 있다. 더 나아가 복제연구의 역사와 복제양 돌리의 탄생에 얽힌 이야기도 재미있게 풀어낸다. 이제 그렇다면 줄기세포 연구의 윤리적인 문제에 대해 우리는 어떤 고민을 해야 할까. 배아는 생명일까, 아닐까 등의 논란부터 그 고민은 시작된다. 이 책은 포괄적이지만 자세하게 줄기세포와 복제기술에 대해 잘 알 수 있고 어떤 방향으로 나아가야 할지에 대해서도 함께 생각하게 한다.