뇌와 심장도 재생하는 우파루파 재생 유전자 밝혀

- 예일대 연구팀, 유전자 가위 이용해 2개 유전자 찾아

▲눈, 난소, 폐, 척수, 심장, 뇌의 일부도 재생할 수 있는 놀라운 능력을 지닌 우파루파(axolotl). [출처:pixabay]

멕시코에 사는 걷는 물고기로 알려진 '우파루파(axolotl)'는 네 다리뿐만 아니라 꼬리와 눈, 난소, 폐, 척수, 심장, 뇌의 일부도 재생할 수 있는 놀라운 능력을 지녔다. 그런 우파루파의 재생 능력 유전자를 예일대학 연구팀이 밝혀냈다.

실제로는 물고기가 아닌 양서류인 우파루파는 죽지 않을 정도의 부상이라면 거의 모든 기관을 재생할 수 있다. 따라서 이번 연구 결과는 앞으로 인간의 신체 재생 능력 및 복제 연구에 도움이 될 것으로 보인다.

연구 결과는 영국 과학 저널 ‘이라이프(eLife)’에 논문명 ‘단수 사지 재생에 있어서 다중 CRISPR/Cas 스크린(Multiplex CRISPR/Cas screen in regenerating haploid limbs of chimeric Axolotls)’으로 1월 28일(현지 시각) 게재됐다.

▲반수형-배수체 놀라운 생성 및 계통 분석. [출처: 이라이프(eLife)]

멕시코 중부 지역 호히밀코 호나 할코 호에 서식하는 점박이도롱뇽과의 일종으로 수명은 10년 정도다. 

특히 번식 능력과 재생 능력이 탁월하고 심지어 다른 우파루파의 장기를 이식받아도 거부반응이 전혀 없다. 이런 우파루파는 유전자 발현, 발생학, 신경생물학 및 재생의학 연구에 사용되고 있다.

우파루파의 전체 유전자 분석은 2018년에 완성됐으며 매우 방대한 양이다. 우파루파의 전체 유전자는 인간 유전자의 약 10배의 크기다.

연구팀은 기존 해석된 우파루파의 전체 유전자를 바탕으로 재생 능력에 관한 유전자를 중점적으로 연구했다. 

유전자 가위 편집 기술인 ‘CRISPR-Cas9’을 이용해 우파루파의 사지에 유전자 변이를 일으키고 신체 재생에 관여하고 있다고 생각되는 25개의 유전자를 추적하는 기술을 개발했다.

재생 능력에 관련된다고 생각되는 유전자를 추적한 결과 우파루파 배반포에서 2개의 유전자가 우파루파의 꼬리 재생에 관여하고 있음을 확인했다.

또한 표적에 대한 돌연변이 유발과 계통 추적을 결합해 재생 능력을 조절하는 미지의 요소를 식별하는 새로운 검사 플랫폼을 개발했다. 이 방법을 사용해 유전자가 사지나 꼬리 부위를 재생하려면 카탈라아제(catalase)라는 효소와 페투인B(fetuin-b)라는 단백질이 필요하다는 것도 발견했다.

현재 이런 종류의 연구는 아직 초기 단계다. 연구팀도 더 많은 유전자가 재생에 관여하고 있는 것으로 추정하고 있다. 그럼에도 언젠가는 인간이 우파루파처럼 신체 일부를 복제할 수 있는 기술 개발 연구의 밑바탕임이 틀림없다. 

김민중 기자 science@