바이오 인공장기의 미래 2017년 기술영향평가 결과보고

이종장기 이식의 최종 목표는 돼지의 심장, 신장과 같은 고형장기를 사람에게 거부반응 없이 통째로 이식하는 것이다. 그러나 최첨단 면역 억제 기술이 모두 동원된 형질전환 돼지의 탄생에도 불구하고 간이나 폐의 이종 이식은 더디게 발전하고 있다. 항체 중심의 거부반응과 혈액 응고가 심한 장기의 특성을 극복할 수 있는 기술이 아직 개발되지 않았기 때문이다. 현재 이종장기 이식 기술 개발의 또 다른 숙제는 이종 간 감염병 우려를 극복하는 것이다. 예를 들어 돼지 장기를 인체에 이식하면 돼지들이 지니고 있는 레트로바이러스(PERV, porcine endogenous retrovirus)를 옮길지도 모른다. 이 바이러스가 돌연변이를 일으키면 침팬지로부터 퍼진 에이즈(AIDS)처럼 인류를 위협하는 심각한 감염병이 발생할 수 있다는 것이다. 실제로 기존의 이종 이식 사례 가운데 유인원의 장기를 이식받은 사람의 몸에서 유인원에게만 발견되는 바이러스가 검출된 적이 있다. 이 때문에 종을 뛰어넘는 감염병 확산에 대한 우려가 존재한다. 2017년 1월 미국과 일본 연구진은 쥐(rat)의 몸에서 생쥐(mouse)의 췌장을 자라게 한 뒤, 그 췌도를 당뇨병에 걸린 생쥐에게 이식하는 데 성공했다. 췌장을 만들지 못하는 쥐의 배아에 생쥐의 유도만능줄기세포를 주입하는 방법을 사용했다. 이처럼 유전자를 변형시켜 어떤 동물의 몸에 다른 종(種)인 동물의 장기가 자라게 하는 것을 키메라(chimera) 장기라고 한다. 키메라 장기를 이식 받은 생쥐는 당뇨병이 완치되어 1년 이상 생존했다. 쥐와 생쥐는 언뜻 비슷해 보이지만 사람과 침팬지보다 유전적 차이가 클 정도로 전혀 다른 종이다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 머지않아 원숭이나 돼지의 몸에서 사람의 장기를 키워 각종 질병을 근본적으로 치료하는 일도 가능할 것으로 기대된다. 한편 미국국립보건원(NIH)은 윤리 논란이 일면서 인간-돼지 키메라 연구를 금지했지만, 2016년 8월 장기 이식을 위한 연구에 한해 정부 지원을 확대하겠다고 밝혔다. 한국은 현재 다른 동물의 수정란에 인간의 줄기세포를 넣는 연구를 금지하고 있다. 바이오 인공장기를 연구·개발하는 과정에서 유전자 조작으로 동물의 형질전환을 시도할 경우, 생태계에 좋지 않은 영향을 미칠 가능성도 우려된다. 형질전환 동물이 실험실이나 연구실 밖으로 나가 실험동물이 아닌 동물과 교배나 번식을 하면, 또 다른 변종 동물이 나타나는 등 예측하지 못한 부작용이 발생할지도 모른다. 키메라 장기 개발이 환경에 나쁜 영향을 미칠 수 있다는 우려도 있다. 우리나라에서는 윤리적인 이유로 금지되어 있지만, 미국 등 키메라 장기 개발 연구가 진행되고 있는 나라도 있다. 키메라란 그리스 신화에서 사자의 머리와 양의 몸통에 뱀의 꼬리를 한 괴물의 이름에서 따온 용어로, 서로 다른 종의 유전자가 뒤섞인 종을 일컫는다. 키메라 장기는 다른 동물 배아에 인간의 줄기세포를 주입해 인간의 장기를 자라게 한 뒤 이식에 활용하는 식으로 연구되고 있다. 바이오 인공장기에도 비슷한 논란이 제기될 수 있는 기술이 존재한다. 바로 이종장기 기술이다. 사람에게 이식할 수 있는 장기를 생산하기 위해서는 다수의 동물을 희생할 수밖에 없다. 또, 형질전환 동물을 생산하기 위해 시도하다가 의도치 않은 돌연변이가 만들어질 수도 있다. 때문에 바이오 인공장기 기술의 발전은 동물과 관련된 다양한 윤리적 논란을 가져올 수도 있다. 현재 많은 나라에서 동물실험의 조건을 매우 까다롭게 정해놓고 있다. ‘인류 복지’ 혹은 ‘과학 발전’이라는 명분 아래 동물을 무분별하게 희생시키는 것을 막기 위해서다. 우리나라에서도 2008년부터 동물실험을 하기 위해서는 2년 마다 동물실험 윤리교육을 이수하고, 생명윤리위원회와 동물윤리위원회의 승인을 받아야 한다. 동물실험 윤리로 대표적인 것은 동물실험 대체(Replacement), 실험동물 수 감소(Reduction), 고통 최소화(Refinement)를 나타내는 ‘3R 원칙’이다. 바이오 인공장기의 개발 과정과 기술 확산 과정에서도 동물실험의 경우처럼 동물권 존중과 생명윤리에 관한 교육과 법적 체계가 정비돼야 할 것으로 보인다. 2017년 개봉한 봉준호 감독의 영화 <옥자>는 유전자 조작을 통해 탄생한 ‘슈퍼돼지’와 한 소녀의 우정을 그린 영화다. 슈퍼돼지 옥자는 오직 좋은 고기를 많이 얻기 위해 만들어진 생명체다. 영화는 인간의 이익을 위해 또 다른 종의 생물을 창조하고 희생시키는 것이 과연 옳은가에 대한 질문을 던지고 있다. 오스트레일리아 출신의 철학자 피터 싱어(Peter Singer)는 이 질문에 단호히 답한다. 인간을 위한 동물의 희생을 당연히 여기는 태도는 성차별이나 인종차별과 다를 바 없는 ‘종차별주의’라는 것이다. 그는 종차별주의를 ‘자신이 속한 종의 이익을 위해 다른 종의 이익을 배척하는 편견 또는 왜곡된 태도’라고 정의한다. 종과 상관없이 지구상의 모든 생명체의 이익을 동등하게 고려해야 하며, 동물학대는 인간 중심의 비윤리적 행위라고 비판하고 있는 것이다. 국내 약 25만 명의 척수 손상 환자와 약 21만 명의 절단 환자들(2011년 기준)에게 희망적인 소식도 있다. 최첨단 전자 기술을 이용한 인공의수나 의족 같은 인공보철도 발전을 거듭하고 있는 것이다. 1940년대부터 개발이 시작된 인공의수는 현재 초기에 비해 크기나 무게, 착용감 면에서 상당 부분 개선됐다. 2010년대에 들어서부터는 로봇 기술을 이용한 인공의수·의족 기술은 물론, 감각 신경신호를 감지할 수 있는 바이오닉 림(bionic-limb) 기술로 발전하고 있다. 2007년 영국의 터치 바이오닉스(Touch Bionics) 사는 최초의 판매용 전자공학 인공의수 아이 림(I-LIMB)을 개발했고, 최근에는 손가락 끝부분의 압력을 측정할 수 있는 최첨단 센서가 붙어있는 아이 림 핸드(I-LIMB HAND)를 출시했다. 현재 남아있는 최초의 인공보철은 기원전 1,000년 경 지어진 것으로 보이는 이집트 피라미드에서 발견됐다. 2000년 독일 뮌헨에 있는 루드비히-막시밀 리안 대학의 안드레아스 네를리히(Andreas Nerlich) 교수 연구팀이 이집트 피라미드 묘실에서 발견한 여성 미라에는 생전에 절단된 것으로 보이는 오른 엄지발가락 자리에 나무로 깎아 만든 발가락 모형이 끼워져 있었다. 2011년 영국 맨체스터 대학 재클린 핀치(Jacqueline Finch) 교수는 엄지발가락을 사고로 잃은 실험자들에게 똑같은 형태의 나무 발가락을 착용하고 걸어보게 한 결과, 맨발로 걸었을 때보다 훨씬 자연스럽게, 힘을 덜 들이고 걸을 수 있음을 알아냈다. 이로써 고대 이집트의 나무 발가락은 당시 최고의 생체공학 기술을 총동원해 설계한, 현존하는 가장 오래된 인공보철임이 증명됐다.