[명경재 칼럼] 맞춤형, 정밀 의학을 가능하게 하는 과학의 발전:실험동물

개개인의 유전 정보의 차이에 기초해 치료를 하려는 의생물학 분야의 맞춤형 의학 (Personalized medicine) 혹은 정밀 의학 (Precision medicine)이 무엇인지, 그리고 이를 위해 어떠한 노력들이 이뤄져야 하는지, 그리고 지난 달부터는 이러한 새로운 의학의 발전을 위해서 생물 의학 연구에 사용되어지는 연구과정을 소개하고 있다. 지난달엔 유전자의 조작을 가능하게 하는 유전자 가위 기술을 소개했다. 이번 달에는 유전자 가위 기술등을 사용하여 맞춤형 의학등을 시작하기 전에 꼭 있어야 할 선행 연구인 실험 동물의 사용에 대해 이야기 할까 한다.

실험 동물, 혹은 식물의 사용은 아주 오래전부터 생물학의 발전을 위해서 사용되어져 왔다. 초창기 생명체의 신비를 밝히려는 노력은 각기 다른 생물을 관찰하고 그 차이를 연구하는 분류학적 연구에서 출발했다. 이러한 연구에서 동식물을 사용했지만, 이런 연구들은 실험 동물을 이용했다기 보다는 생명체의 각기 다른 차이 분석을 통하여 생명체의 다양성을 연구했다고 할 수있다. 멘델의 유전학 기초 연구에서 사용되어진 완두콩의 사용이 실험 생물체의 연구, 특히 유전학의 연구에 사용된 실험동물의 시초라고 할 수 있다. 이후, 유전학자들은 유전적으로 거의 동일한 실험 동물을 만들었다. 초창기에는 미생물인 박테리아, 효모 등으로 시작하여, 점차적으로 사람에 가까운 초파리, 개구리, 쥐와 같은 실험 동물 모델을 만들었다. 이러한 실험 동물들은 오랜 시간동안의 여교잡 (戾交雜; Backcrossing)이라는 과정을 거쳐, 유전적으로 거의 유사하게 만들어진 종이다. 따라서, 약간의 유전적 변형을 주었을 때, 그 변형이 없는 경우와 비교를 해서 어떤 형질이 나타나는지를 정확하게 알 수 있다.

▲ 울산매일 iusm@iusm.co.kr

최근 들어, 유전을 결정하는 청사진인 게놈 (genome)의 염기서열을 결정하는 노력이 진행되고 있다. 특정 질병이 걸릴 가능성과 게놈 상의 염기서열의 차이를 많은 사람의 유전자 분석을 통해 그 상관관계를 알아내는 노력이 진행되고 있다. 이러한 노력을 통해 최근엔 그동안 알지 못했던 각종 질병과 유전적 연관성이 밝혀지고 있다. 하지만, 이러한 연구는 그 연관성만을 밝혔을 뿐, 실제로 그러한 게놈 염기서열의 차이가 질병을 일으키는 확실한 이유인 것은 증명을 한 것은 아니다. 상관관계를 실제의 이유로 증명하는 일은 실험 동물을 사용해 사람에게서 나타나는 질병의 표현형이 게놈 염기서열을 바꾸었을 때 실제로 나타나는지를 통해 가능하다. 여기서 실험 동물의 중요성이 대두된다. 얼마나 사람과 가까운 실험 동물을 사용하는지, 얼마나 사람에서 나타나는 질병의 표현형을 나타낼 수 있는 실험 동물을 사용하는지 등의 고려가 중요하다.

최근들어 가능해진 유전자 가위 기술을 사용해  쥐, 지브라 피시 (zebra fish)등과 같은 실험 동물의 게놈 염기서열을 변형한 뒤, 사람에게서 나타나는 질병 현상을 관찰하는 학계 보고가 늘고 있다. 실험 동물 없이는 그동안 쌓여온 게놈분석 결과와 질병과의 상관관계를 증명하는 일이 상당히 더뎌졌을 것이다. 이러한 증명과정 동안 만들어진 실험 동물들은 이후에 이러한 질병을 연구하는 동물 모델로 사용이 되어질 수있다. 가능한 약물이나 치료 방법들을 만들어진 질병 모델에서 먼저 테스트하고, 나온 결과를 바탕으로 환자에게 투여할 치료 방법이나 약물을 개발하게 된다.

전에 연구하던 연구소의 포스터에 “Mice saved more lives than 911”이란 문구가 있었다. 실제로 쥐를 사용한 연구를 통해서 구한 사람의 숫자가 911 응급전화 (한국은 119)를 통해서 구한 사람 수 보다 많다고 한다. 최근들어 동물애호 단체등에서 실험 동물의 사용에 대해 부정적인 시각을 표하기도 한다. 하지만, 앞으로 줄기세포의 연구나 다른 대체 모델이 만들어 지기 전까지는, 질병연구에 있어서 실험동물의 사용은 필요악으로 없어서는 안되는 중요한 과정이다.

명경재 UNIST 특훈교수/ IBS 유전체 항상성 연구단장

<본 칼럼은 2016년 8월 17일 울산매일신문 16면에 ‘[명경재 칼럼] 맞춤형, 정밀 의학을 가능하게 하는 과학의 발전:실험동물’이라는 제목으로 실린 것입니다.>