농촌진흥청(청장 이승돈)은 이종이식 과정에서 발생하는 면역 거부반응을 줄이기 위해, 유전자 작동 시점을 조절하는 '이중 프로모터 기반 유전자 제어 기술'을 개발했다고 밝혔다.
이종이식에서는 몸이 이식 장기를 '자기 것이 아닌 것'으로 인식해 공격하는 경우가 많아 이식 장기가 유지되지 못하는 문제가 발생한다.
이를 줄이기 위해 그동안 유전자를 이용한 방법을 연구했지만, 유전자가 계속 작동하면 오히려 세포에 부담을 주고 독성을 일으킬 수 있다는 한계가 있었다.
이에 연구진은 유전자 작동 시점을 조절하는 이중 유전자 제어(프로모터) 전략을 적용했다. 연구진은 세포를 보호하는 유전자(HO1)는 필요할 때만 작동하도록 설계했다. 반면 면역 회피 반응을 하는 유전자(CD47)는 지속적으로 작동하도록 설계했다.
연구진은 유전자 가위(CRISPR/Cas9)를 이용해 거부반응 유전자(GGTA1)를 제거하고, 면역조절 유전자(HO1, CD47)를 특정 위치(CMAH)에 정밀 삽입하는 데 성공했다.
이렇게 만든 세포를 이용해 형질전환 돼지를 생산했으며, 분석 결과 세포 보호 유전자(HO1)는 간과 폐에서 필요할 때만 선택적으로 작동했다. 면역 회피 유전자(CD47)는 몸 전체에서 안정적으로 작동하는 것을 확인했다.
또한, 사람 혈청을 이용해 실험한 결과, 형질전환 돼지의 세포는 일반 돼지 세포보다 덜 손상되고 더 오래 살아남는 것으로 확인됐다. 이는 사람 몸에서도 공격을 덜 받아 이식 성공 가능성을 높일 수 있음을 보여준다.
이번 연구 결과는 이식 분야 국제학술지인 「제노이식(Xenotransplantation)」에 게재*됐다.
*이종이식을 위한 GGTA1 결손 돼지에서 유도형 헴옥시게나제-1과 상시 발현 CD47의 CMAH 표적 삽입(26년 3월, IF 4.1)
농촌진흥청 국립축산과학원 동물바이오유전체과장 이경태 과장은 "이번 연구는 단순히 유전자를 추가하는 수준을 넘어, 몸 상태에 따라 필요한 유전자만 작동하도록 조절했다는 점에서 의미가 크다."라며 "앞으로 사람에게 이식할 수 있는 돼지 장기 개발의 중요한 기반이 될 것으로 기대한다."라고 밝혔다.
