▲ 다중 유전 제어 돼지 믿음이와 장기를 이식 받은 후 회복된 원숭이     © 농촌진흥청

농촌진흥청은 국내 최초로 거부반응 두 가지를 모두 억제한 형질전환 돼지의 장기 중 심장을 원숭이에게 이식하는데 성공했다.

이번에 이식한 돼지는 초급성과 급성 거부반응(GalT KO + MCP)을 조절한 ‘믿음이’다.

* GalT(초급성면역거부반응 유발 유전자) KO(특정 유전자의 기능을 하지 못하도록 하는 유전자 조작 기법): 이종 장기 이식 시 초급성 거부 반응을 유발하는 유전자를 제어하는 것.

*MCP:보체 반응에 의한 급성 거부 반응 억제인자

‘믿음이’는 초급성 거부반응 조절 돼지 지노(GalT KO)보다 1가지 유전자가 더 조절된 2단계 장기이식용 돼지다.

농촌진흥청은 2010년 8월 형질전환동물복제를 통해 두 쌍의 염색체 중 한 곳만 변형된 돼지 ‘믿음이’를 생산했다. 이후 자연 교배로 두 쌍의 염색체가 모두 변형된 안정화된 개체를 생산했다.

최근에는 총 9마리의 후대 증식에 성공함으로서 국내 바이오장기 연구를 세계 수준으로 끌어올리는 발판을 마련했다.

인간은 외부 물질이 몸에 들어올 경우 초급성, 급성, 혈관성, 만성의 순서로 거부반응을 일으킨다. 다른 동물이나 타인의 장기를 이식할 때 이를 세균으로 여겨 공격하는 면역 방어 시스템 때문이다.

돼지장기를 영장류에 이식할 때도 마찬가지다. 영장류에는 없지만 돼지 장기표면에 존재하는 알파갈 물질에 의해 몇 초 또는 몇 분 안에 초급성 거부반응을 일으킨다.

또, 알파갈이 제어됐다 해도 다른 물질에 의해 보체(신선한 혈청 속에서 각종 면역 반응이나 감염 방어 등에 관여하는 약 20여 종의 단백질의 총칭)가 활성화되면서 며칠이 지나면 급성 거부반응이 일어난다.

‘믿음이’는 거부반응을 없애기 위해 알파갈 물질을 제거함과 동시에 보체 활성화를 억제할 수 있는 물질(MCP)이 더 나오도록 조절한 바이오장기용 돼지다.

2단계 장기 이식연구에 해당하는 이번 이식은 지난 10월 6일 진행했다. 다중 형질전환 돼지 ‘믿음이’의 심장을 원숭이에게 이식했다.

심장을 이식받은 원숭이는 현재까지 살아있으며, 건강이 양호한 상태다.

국립축산과학원은 2세대 바이오장기 연구에 이어 3개 이상의 유전자를 제어한 3세대 바이오장기용 돼지의 연구·개발을 추진하고 있다.

농촌진흥청 국립축산과학원 이상재 축산생명환경부장은 “바이오장기 연구 등 서로 다른 기술 간의 융복합 연구를 더욱 강화해 축산업이 국가 차세대 성장 동력원으로서 일익을 담당할 수 있도록 최선을 다하겠다.”라며, “초급성, 급성, 혈관성 거부반응까지 극복한 바이오장기용 돼지(3세대)를 개발해 영장류 이식에 성공하면 인간을 대상으로 한 임상실험에도 한 발 더 가까워질 것이다.”라고 전했다.

한편, 이번 연구는 ‘농촌진흥청 차세대바이오그린21사업 바이오신약·장기개발사업(단장 김남형)’으로 추진됐다.

바이오장기용 돼지(믿음이) 개발과 공급은 국립축산과학원(동물바이오공학과)에서, 장기 이식수술은 건국대학교 윤익진 교수팀이, 이식 전후 면역 모니터링과 이식 후 원숭이의 건강관리는 서울대학교 안규리 교수팀이 실시했다.

장기 이식에 사용한 원숭이의 제공과 실험 관리는 영장류 공급업체인 ㈜오리엔트바이오(회장 장재진)에서 맡고 있다.