개요
생식 공학(reproductive technology)은 정자·난자·배아를 몸 밖에서 다루거나 보존해 번식을 돕는 기술이에요. 가축 개량에서 시작해 사람의 불임 치료, 멸종위기종 보전, 의약품을 만드는 동물 생산까지 쓰임이 넓어요. 크게 유성생식을 돕는 기술(인공수정·체외수정)과 무성적으로 개체를 만드는 기술(복제)로 나눌 수 있어요.
인공수정과 동결 보존
인공수정(artificial insemination)은 수컷의 정액을 채취해 암컷의 생식기에 인위적으로 넣는 기술이에요. 18세기 이탈리아의 스팔란차니가 개에서 성공한 실험이 초기 사례로 알려져 있어요. 1949년 폴지·스미스·파크스는 글리세롤을 넣으면 정자를 얼렸다 녹여도 살아난다는 사실을 발견했고, 이후 정액을 오래 보관하고 멀리 운송할 수 있게 됐어요. 오늘날 젖소 개량에서는 우수한 씨수소 한 마리의 동결 정액으로 수많은 송아지를 얻어요.
체외수정과 수정란 이식
체외수정(IVF)은 난자와 정자를 몸 밖에서 수정시킨 뒤 배아를 자궁에 옮기는 기술이에요. 영국의 스텝토와 에드워즈가 1978년 7월 25일 세계 첫 체외수정아 루이스 브라운의 출생을 이끌었고, 에드워즈는 2010년 노벨 생리의학상을 받았어요. 가축에서는 우수한 암소에게 과배란을 유도해 얻은 여러 수정란을 다른 대리모 소에 옮기는 수정란 이식으로 우량 형질을 빠르게 늘려요. 정자를 난자 안에 직접 넣는 미세수정(ICSI), 배아 동결도 널리 쓰여요.
체세포 핵치환 복제
체세포 핵치환(somatic cell nuclear transfer)은 핵을 제거한 난자에 다른 개체의 체세포 핵을 넣고 전기 자극 등으로 발생을 시작시켜, 핵을 준 개체와 유전적으로 같은 개체를 만드는 기술이에요.
- 존 거든은 1962년 올챙이 장 상피세포의 핵을 개구리 난자에 옮겨 정상 올챙이를 얻어, 분화된 세포의 핵도 개체 전체를 만들 유전 정보를 잃지 않는다는 것을 보였어요. 그는 2012년 야마나카 신야와 함께 노벨상을 받았어요.
- 영국 로슬린 연구소의 이언 윌머트 연구팀은 다 자란 양의 젖샘 세포 핵을 이용해 1996년 7월 5일 복제양 돌리를 탄생시켰고 1997년 『네이처』에 발표했어요. 포유류 성체 체세포로 만든 첫 복제 동물이에요.
- 이후 소, 돼지, 개, 고양이 등 여러 동물이 복제됐고, 2005년 한국 연구팀은 복제개 스너피를 만들었어요.
복제 동물은 핵 유전자는 같지만 미토콘드리아 DNA와 자궁 환경이 달라 완전히 똑같지는 않으며, 이는 유전과 환경의 상호작용을 보여줘요. 복제 효율이 낮고 유산·기형·조기 노화 문제가 보고된 것도 한계예요.
형질전환
형질전환(transgenesis)은 수정란이나 배아에 외부 유전자를 넣어 새로운 형질을 가진 동물을 만드는 기술이에요. 사람의 단백질 의약품을 젖으로 분비하는 형질전환 가축, 질병 연구용 동물 모델이 대표적이에요. 체세포에 먼저 유전자를 넣고 핵치환하면 원하는 형질전환 동물을 더 효율적으로 얻을 수 있어요.
윤리와 법
생식 공학은 생명의 시작에 개입하므로 인간 복제, 배아의 지위, 대리모, 유전적 다양성 감소 같은 윤리 문제가 따라요. 한국은 2004년 1월 29일 제정되고 2005년 1월 1일 시행된 「생명윤리 및 안전에 관한 법률」로 체세포복제배아를 자궁에 착상시키거나 출산하게 하는 인간 복제를 금지하고, 배아 연구는 엄격한 승인 아래에서만 허용해요.
캠퍼스다운 자료실에는 이 이론을 다룬 자료도 있어요: 「생식세포를 이용한 가축 생산 기법 비교: 인공수정, 수정란이식, 복제동물, 형질전환의 유사점과 차이점」.
이 이론을 다룬 레포트·발표 자료는 캠퍼스다운 자료실의 '생식 공학' 레포트 검색에서 찾아볼 수 있어요.
참고문헌
- Polge, C., Smith, A. U., & Parkes, A. S. (1949). Revival of spermatozoa after vitrification and dehydration at low temperatures. Nature, 164(4172), 666.
- Gurdon, J. B. (1962). The developmental capacity of nuclei taken from intestinal epithelium cells of feeding tadpoles. Journal of Embryology and Experimental Morphology, 10(4), 622–640.
- Steptoe, P. C., & Edwards, R. G. (1978). Birth after the reimplantation of a human embryo. The Lancet, 312(8085), 366.
- Wilmut, I., Schnieke, A. E., McWhir, J., Kind, A. J., & Campbell, K. H. S. (1997). Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells. Nature, 385(6619), 810–813.
- 「생명윤리 및 안전에 관한 법률」 (법률 제7150호, 2004. 1. 29. 제정, 2005. 1. 1. 시행).