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과학 생명과학을 통해 본 21세기 3- 생명과학 기술의 약속 = 시장의 창출!

페이지 정보

작성자 이 정 모 이름으로 검색 조회 6,495회 작성일 02-03-14 19:43

본문

작성일 : 2000/03/10



■생명과학을 통해 본 21세기  



0. 클론 : 시장의 창출 혹은 창조의 연속?

1. 클론 : 돌리의 탄생

2. 생명과학 기술의 약속 = 시장의 창출!

3. 인간은 복제될 것인가 - Clone = creatio continua?







◆ 생명과학 기술의 약속 = 시장의 창출!



▶ 유전자 재조합 기술의 다섯 가지 약속



지금까지의 생식 과학의 역사를 살펴보면 동물 실험은 가까운 시간 안에 인체 실험으로 이어졌고 큰 어려움 없이 성공한 것을 볼 수 있다. 이 실험들은 매 단계마다 윤리학적이거나 종교적인 논쟁에 봉착하였지만 윤리와 종교의 벽은 쉽게 무너지고 말았다. 시험관 아기가 처음 탄생하였을 때도 하나님의 창조영역의 신성불가침성이 주장되었고 과학에 대한 경고가 있었지만 이제 시험관 아기는 불임 부부가 임신하는 가장 쉬운 방법이 되었으며 심지어 가톨릭 계통의 병원에서도 별다른 무리 없이 수행되고 있다. 한국에서만 매년 2000명의 시험관 아기가 태어난다. 초기의 강력한 저항에도 불구하고 인공적인 수정과 생식 기술이 계속 발전할 수 있는 이유는 무엇일까? 그것은 바로 윤리의 장벽보다도 인간에게 주는 경제적 또는 심리적 이익이 더 크기 때문이다. 새로운 기술은 인간에게 두려움을 주기보다는 더 큰 기대를 가져다준다.



이제 유전자 재조합이나 개체 복제를 통하여 우리가 얻을 수 있는 이익이 어떤 것이 있는지 살펴보도록 하자.



1. 유전자 진단법



인체의 경우 23쌍의 염색체 위에 신체구성을 위한 약 10만개의 유전자가 코딩되어 있다. 이중 특정한 유전자의 결함이 많은 질병의 원인이다. 유전자 재조합 기술을 통하여 지금까지는 조기 진단이 불가능하였던 질병을 조기에 또는 탄생 전에 진단할 수 있으며, 경우에 따라서는 산모의 혈액을 이용할 수 있는데 양수검사 보다 안전하기도 하다.



2. 유전자 치료법



암, 고혈압, 당뇨와 정신분열증과 같은 유전 질병이 유전자 치료법을 통하여 치유될 수 있다. 유전자 치료법은 주로 면역 체계를 강화시키는 방법을 사용하고 있는데, 1990년 여름부터 1998년까지 말까지 유전자 치료법을 통하여 생명을 연장하거나 구한 사람은 전세계적으로 약 3000명 정도로 추산되고 있다. 현재까지는 단일 유전자의 손상으로 생기는 혈액과 혈관 질병의 치료 수준에 머무르고 있지만 인간 게놈 프로젝트(HUGO)가 완성되는 2001∼2년경부터는 암, 에이즈와 파킨스씨 병으로까지 치료범위가 확장될 것으로 여겨지고 있다. 유전자 치료법에서 가장 큰 논란은 생식세포의 조작 가능성에 관한 것이다. 이 경우에는 체세포의 손상된 유전자가 아니라 정자 혹은 난자의 손상된 유전자가 수선되는 것이다. 이 방법을 사용하면 예를 들어, 한 가족이 어떤 유전병으로부터 완전히 해방될 수 있다. 하지만 정상적인 사람의 특징인 눈과 머리카락의 색깔조차도 바꿀 수가 있다. 1990년부터 독일에서는 인간의 생식세포를 변조하는 행위는 형사처벌을 받게 되어 있다. 하지만 최근 들어서 생식세포의 유전자 치료를 금기시하는 것이 과연 옳은 것인가라는 의문을 공개적으로 제기하는 과학자들이 증가하고 있다.



3. 유전자 약품



2insulin.jpg ◁ 유전자 재조합 기술을 사용한 의약품의 예 (1997년)



유전자 재조합 기술을 통하여 생산되는 인간 인슐린: 유전자 재조합 기술을 사용하면 더 우수하고 순도가 높은 의약품을 싸게 생산할 수가 있다. 이미 1980년대부터 유전자 재조합 기술을 통하여 생산되고 있는 약품의 수는 꾸준히 증가하고 있는데 1990년 한 해에만 900가지 이상의 새로운 약품이 시험되었다. 현재 당뇨병, 혈우병, 심장마비, 여러 가지 바이러스 질병, 빈혈, 류머티스 관절염과 몇 가지가 암 치료제가 시중에 나와 있다. 이러한 의약품은 이미 매년 300억 마르크 이상의 매상을 올리고 있으며 미국에서만 120개의 회사가 이러한 형태의 의약품을 임상실험 중에 있다. 유전자 재조합 기술이 없었다면 에리트로포이에틴과 인터페론의 수요를 충당하는 것은 불가능했을 것이다. 인슐린은 이전에는 돼지의 췌장에서 체취 되었지만 요즘은 유전자 재조합 기술을 이용하여 새롭게 프로그램 된 E. coli 박테리아(대장균)에서 얻어지고 있으며 이것은 인간의 인슐린과 똑같다. 최근에는 B형 간염(Hapatitis B)의 예방 백신과 Mukoviszidose 환자를 위한 점막 용해 약품인 풀모자임(Pulmozyme) 그리고 복합적인 경화증의 발병을 지연시키는 β-인터페론이 개발되었다(높은 매출액을 보이고 있는 기타 유전자-의약품은 표를 참조). 날이 갈수록 사람들은 유전자 재조합 기술을 이용하여 개발된 의약품을 더 많이 사용하게 될 것이다.



특정한 동물의 유전자를 이용하여 사람의 질병을 치료하는 의약품을 개발하는 것이 인간의 존엄성을 상하게 하지 않을까 하는 의문이 생기기도 하였다. 이 문제에 대하여 콘라드 아데나워 재단은 다음과 같은 결론을 내렸다. "유전자 재조합 기술의 의약품에의 응용에 대하여 어떠한 윤리적인 의심도 없다." 이 연구는 이어서 "이와 같은 생물 의약품은 기존의 화학적으로 합성된 의약품보다도 더 가격 경쟁력을 가진다."고 덧붙였다. 이것은 산업체에게는 대단한 충동이었다. 왜냐하면 이 말은 적은 자본과 인력으로 더 높은 이윤을 얻을 수 있다는 것을 의미하기 때문이다. 하지만 유전자 재조합 기술 덕분에 의약품의 가격이 내려갔다는 얘기는 아직 없다. 왜냐하면 몇 가지 중병을 다스리는 데는 이 방법을 사용한 의약품 외에는 어떠한 대체 수단도 없기 때문에 가격 경쟁력이 아무런 의미를 갖지 못하기 때문이다. 의약품 제조 회사의 사회 연대 의식 없이 의료수가가 내려가기를 원하는 것은 헛된 꿈일 뿐이다.



4. 유전자 조작 식품 (GM-Food)



유전자 재조합 기술은 식용식물을 최적화 시킴으로써 지금보다 환경을 덜 오염시키면서도 세계의 기아를 감소시키는데 기여할 수 있다. 이러한 식품을 몇 년 전만 해도 Gen-Food 혹은 Novel-Food등으로 표현하는데 요즘은 GM Food(genetic modified food)가 표준용어로 자리잡았다. 미국에서는 아주 활발히 연구되고 실용화되고 있으나 유럽에서는 아직 반대가 심한 상태이다. 식품 산업계는 2000년에 이르면 유전자 재조합 기술에 의한 가공식품의 매출이 전체의 30%에 이를 것으로 추정하고 있다. 이 중에서 제빵 및 발효 첨가물과 같은 보조물과 기타 첨가물이 가장 큰 부분을 차지할 것이다. 이미 50종 이상의 식용식물이 유전자 재조합 기술로 변형되어서 재배되고 있다. 대표적인 것이 유럽시장에 공급되고 있는 담배와 토마토이다. 미국의 모산토(Mosanto)사의 E322는 유전자 조작된 콩으로서 식용유, 마가린 그리고 서양요리의 소스 형태로 일상적으로 사용되고 있다.



이들은 제초제에 강한 저항성을 갖는 비루스나 박테리아의 유전자를 가고 있는 것이 제일 많으며 질병과 건조 그리고 해충을 염두에 둔 유전자 조작이 그 두 번째 자리를 차지하고 있다. 유전자 전이를 통하여 함유물을 변화시키면 농토의 10분의 1로도 원하는 물질을 얻을 수 있다.



소비자로서의 큰 이점은 지방산, 아미노산, 비타민, 당분 등의 함량이 높아진 식품을 먹을 수 있다는 것이다. 하지만 이것은 미래의 이야기이다. 이와 같이 조작된 유전자 과일과 채소 등은 아직 없다. 지금까지의 유전자 식품은 기존의 것보다 더 영양가가 있지도 않으며 맛있지도 않을 뿐더러 보존 가능성이 높지도 못하다. 미국 칼진 사의 『Anti-Match 토마토』는 유전자 조작 식품의 시장에서 성공 가능성에 대한 하나의 리트머스라고 할 수 있다. 이 토마토는 숙성 유전자가 억제되어 있어서 여러 주가 지난 후에도 반질반질하고 빨간 표면 상태를 유지할 수 있다.



또한 생산 과정을 단축하는 데에도 유전자 재조합 기술이 사용된다. 젖산 박테리아의 유전자를 조작함으로써 치즈의 숙성 기간을 삼분의 일로 줄이는데 성공하였다. 하지만 현대적인 생산방법이 꼭 생산비를 절감시키는 것만은 아니다. 현재 유전자 재조합을 통하여 새로운 효소를 개발하는 데는 약 250억 원 정도가 소요되고 있다. 따라서 아직까지는 전래적인 방법으로 효소를 획득하는 것이 유전자 재조합 기술보다는 더 경쟁력을 가지고 있다. 이런 현상이 변할는지의 여부는 소비자들에게 달려 있다. 독일에서 수행된 한 소비자 여론조사에 따르면 소비자의 80% 이상이 유전자 재조합 기술로 생산된 제품을 구입하지 않겠다고 대답하였다. 현재 소비자들은 유전자 식품에 대한 표식의 의무가 없는 각종 첨가물에 대하여 우려를 하고 있으며, 특히 각종 알레르기에 시달리고 있는 현대인들은 이 새로운 식품에 의한 또 다른 알레르기에 대해 걱정하고 있다. 세계에서 가장 강력한 환경보호 단체인 그린피스는 모산토 사의 콩에 들어 있는 비루스와 박테리아의 유전자가 이미 다른 식물로 전이되고 있다고 주장하고 있다. 이들은 이 유전자 전이를 다른 식용식물이나 잡초들도 제초제에 대한 강력한 저항성을 갖게 될 것을 경고하고 있다.



5. 생물학적 원료



유전자 조작을 통하여 최적화된 생물학적 원료는 아직 이렇다 할 만한 것이 없다. 가장 많이 진척된 분야인 자연기름과 화석기름에 대해서는 사용자들의 수용이 적은 상태이다. 세척제인 텐시드(Tenside)는 남아시아에서 재배된 기름야자에서 얻어진다. 이 기름야자는 원래 탄소 사슬 길이 12∼14의 지방산을 가지고 있다. 미국의 유전자 회사인 칼진(Calgene)은 탄소 18개 대신 12개 짜리 지방산을 갖는 유채를 만들었다. 미국 록키빌 소재의 응용 바이오테크놀로지 센터에서는 Bacillus amyloliquefaciens 박테리아를 개량된 세척제 생산에 사용하고 있다. 이 연구소의 유전학자들은 프록터(Procter)사와 갬블(Gamble)사의 지원을 받아서 섭틸리신(Subtilisin) 효소의 유전자 11개를 조작하였다. 이들의 연구 성과는 표백제 S88로 나타났다. 이 표백제는 온도와 상관 없이 강력한 세척 및 표백효과를 나타낸다.



핀란드의 경쟁사 게넨코르(Genencor)의 토마스(Thomas) 박사는 "S88은 다른 모든 세척제를 못 쓰게 만들 것이다. 왜냐하면 이것이 다른 혼합물의 생물학적 구성요소를 모두 파괴할 것이기 때문이다."라고 말하였다. 게넨코르사는 인디고(Indigo)를 위한 새로운 생산과정을 만들었다. 인디고는 블루진을 만들 때 사용하는 염색제로서 이전에는 아닐린과 염산을 이용하여 만들었다. 이 회사의 연구진은 설탕을 원료로 사용하고 박테리아를 이용하여 인디고를 만들었다. 이 방법은 환경보존에 아주 좋은 효과를 나타내고 있으나 아직 가격이 너무 비싼 게 흠이다.



단백질을 포함하고 있는 빨래에 단백질 가수분해 효소를 생산하는 박테리아를 세척제로써 사용하면 환경 피해를 줄일 수 있다. 유전자 재조합 기술을 이용하여 생산된 단백질 가수 분해 효소는 적은 양으로 많은 세척 효과를 나타낸다. 헨켈(Henkel)사는 단백질 분해 효소를 첨가한 세척제를 연간 4,000톤 생산하고 있는데, 이 제품에 의하여 환경파괴를 약 60% 줄일 수 있었다.



유전자 재조합 감자의 경우에도 경제 및 환경적인 이점을 보여 주고 있다. 이 감자는 생물학적으로 분해 가능한 플라스틱을 생산하기 위한 전분을 제공한다. 이 감자의 전분에는 물에 대한 용해성이 작아 산업적인 이용에 장애가 되는 아밀로제(amylose)의 함량이 적다. 네덜란드에서는 이런 감자가 3가지나 허가되어 800헥타르에서 재배되고 있다. 아밀로제 함량이 감소된 전분의 연간 수요는 전세계적으로 약 50만 톤 정도 되는 것으로 추정되고 있다.



clon-table.jpg

유전자 재조합 기술을 사용한 의약품의 예 (1997년)





▶ 체세포 복제 기술의 약속



앞에서 살펴본 단순한 유전자 재조합 기술만으로도 가능한 일은 상당히 많다. 그리고 이 기술은 별다른 윤리적 저항을 받지 않으면서, 오히려 사회의 기대를 받으면서 개발되고 있다. 그런데 돌리와 같은 방식의 생명복제는 전혀 다른 가능성을 우리에게 열어 놓고 있다.



1. 슈퍼 젖소



돌리 복제가 성공한 후 로슬린 연구소는 자신들의 양 복제는 인간에게 [신체 부품]을 제공하기 위한 복제 인간의 창조를 염두에 둔 것은 아니라고 밝힌 바 있다. 레즈비언들에게 정자은행을 찾지 않고도 친자(親子)를 낳을 수 있도록 돕기 위한 것도 물론 아니었다. 뛰어난 운동선수, 유능한 의사, 죽어 가는 자녀 등을 손쉽게 복제할 수 있도록 하기 위한 것은 더욱 아니었다. 그들이 생각하고 있던 것은 오로지 양이었다. 그들은 한 개의 양 세포로 우수한 양을 무수히 복제해 목축업자들에게 큰 이윤을 남겨주자는 생각뿐이라고 주장하였다. 물론 이것을 믿은 사람은 별로 없었을 것이다. 돌리가 탄생한 후 우리 나라에서도 황우석 젖소가 배아 복제 방식과 체세포 복제 방식을 병행하여 생산되고 있다. 우리 나라 젖소는 하루 우유 생산 능력이 평균 20 Kg밖에 되지 않는다. 그러나 젖소 가운데는 하루에 70kg의 우유를 생산하면서도 질병에는 강한 것들이 있다. 이 젖소의 수정란을 수입하는 데는 개당 4백만 원이 들지만 이 소를 복제하는데 두당 2만원이면 충분하다. 독일에서도 금년 봄에 젖소의 체세포 복제에 성공하였다.



2. 동물 = 공장?

2polly.jpg

◁인간 유전자를 갖고 태어난 양 폴리



2schwein.gif

◁인간 심장을 갖고 있는 돼지

 



로슬린 연구소는 돌리를 발표한지 6개월만에 폴리라는 더 귀엽게 생긴 양을 세상에 내어놓았다. 폴리는 돌리처럼 복제되었을 뿐만 아니라 사람의 유전자도 가지고 있었다. 이 연구소는 이와 같은 유전자 전이 동물로부터 사람에게 필요한 단백질을 얻어낼 목적이라고 말하였다. 박테리아의 유전자를 자르고 다시 붙이는 것을 성공한 것이 1973년이었다. 그때부터 사람의 유전자를 몸 속에 갖고 또 사람과 같은 단백질을 만들어 내는데 동물을 만드는데는 겨우 26년만 밖에 걸리지 않은 것이다. 98년 한국과학기술원이 염소를 복제한 데 이어 금년에는 같은 방법으로 미국에서는 혈우병 치료제로 쓰일 수 있는 안티트롬빈 III이라는 단백질을 코딩하고 있는 유전자를 젖과 함께 분비하는 염소를 세 마리 생산(?)해 내었다. 이 연구팀은 곧 거미줄을생산하는 염소를 만들겠다고 나섰다. 지금까지 체세포 복제에 성공한 동물은 양, 소, 쥐와 염소 4가지 동물이다. 현재 여러 나라에서 개, 원숭이, 돼지, 말에 대한 복제 연구가 진행되고 있으며 이것들은 늦어도 2001년까지는 성공할 것으로 전문가들은 내다보고 있다. 또 종족 보존이 힘든 야생동물의 복제를 추진하자는 과학자들도 있으나 아직 이들은 후원자를 못 찾고 있다.



3. 인간 장기 생산



2ohrmous.gif 인간의 쥐를 등에 갖고 태어난 털 없는 쥐▷



서울대 수의대의 황우석 교수는 "돼지를 이용해 인간 장기를 복제할 계획이다. 돼지는 생리학적으로 인간과 가장 비슷한 동물이기 때문에 돼지의 유전자에 인간의 특정 유전자를 삽입해 복제하면 인간 장기를 가진 돼지를 만들 수 있다. 현재 서울대 의대와 함께 연구 중이며 4∼5년 안에 성과가 나올 것이다"라고 주장한다.



인간의 장기를 만드는데 꼭 동물을 사용하여야 하는 것은 아니다. 윈스콘신 대학의 제임스 톰슨은 배아의 Stammzelle을 분리하여 각각 서로 다른 조직을 만드는 실험을 하고 있는데 이미 쥐에서 성공하였다.



이 정 모 (uzs924@uni-bonn.de)  ◀ ▲▶  

베를린천사5호 99.12


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