"최초로 JAK3 유전자 제거한 중증복합면역결핍 모델 생산"

JAK3 녹아웃 미니돼지 개발

[한국생명공학연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]

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(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 한국생명공학연구원은 김선욱 박사 연구팀이 유전자 편집과 형질전환 기술을 이용해 안전한 혈액 공급을 위한 면역 결핍 미니돼지를 개발했다고 29일 밝혔다.

2019년 기준 전 세계 196개국 가운데 119개국이 혈액 부족 사태(미국 워싱턴대 조사 결과)를 겪을 정도로 혈액 공급이 전 지구적인 문제로 떠오르고 있다.

특히 저출생과 고령화가 급속히 진행 중인 한국은 혈액 수급 해결을 위해 인공혈액 개발이 시급한 상황이다. 안전성을 충분히 확보하기 위해서는 생체 적합도를 높이는 기술이 관건이다.

미니돼지는 체격이 큰 중대형 실험동물(중대동물)로, 혈액량이 많고 생리학적 특징이 인간과 유사해 인간의 혈액을 재생시키기 위한 최적의 동물로 평가된다.

미니돼지에 인간 세포와 같은 외부 세포를 이식해 재생을 유도하려면 거부반응을 일으키지 않도록 면역결핍 상태로 만들어야 한다.

지난 10여년간 미국과 일본 등에서 인간의 유전질환인 '중증복합면역결핍'(SCID)의 원인 유전자 결손을 통해 면역결핍 미니 돼지를 개발하려는 연구가 시도돼 왔지만, 림프구(면역세포) 결핍 표현형만 보이는 단순 SCID 모델에 그쳐 한계가 있었다.

SCID는 T세포나 B세포, NK세포 등 림프구의 기능 이상으로 인해 감염에 무방비 상태가 되는 유전적 장애로, JAK3(주로 백혈구 등 면역세포에서 발현되는 티로신 키나아제) 등 12개 이상의 유전자 돌연변이에 의해 발생하는 것으로 알려져 있다.

연구팀은 유전체 교정 기술인 '크리스퍼 카스9 유전자가위'(CRISPR-Cas9)를 활용, 미니돼지 최초로 JAK3 유전자를 결손 시킨 녹아웃(Knock-Out·제거) SCID 모델을 생산하는 데 성공했다.

JAK3 유전자가 결손된 형질전환 미니돼지

[한국생명공학연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]

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기존 미니돼지와 달리 림프구 결핍은 물론 단핵구 감소·대식세포(외부 병원체를 잡아먹는 면역세포) 기능 저하와 같은 골수종 세포의 이상과 흉선 결손, 장 면역 손상 등 광범위하게 고도화된 면역결핍 특성을 나타냈다.

SCID와 같은 희귀 난치질환 치료는 물론 고도의 면역결핍을 통해 세포·조직의 인간화가 가능한 생체 재생공장으로서의 미니돼지 모델 가능성을 제시했다.

김선욱 박사는 "사람의 혈액을 중대 동물의 생체 내에서 재생시키는 인공혈액 개발에 기여할 것"이라며 "면역결핍 미니돼지를 안정적으로 유지관리하고 활용할 수 있는 인프라 구축 등 후속 연구를 진행할 계획"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '저널 오브 어드밴스드 리서치'(Journal of Advanced Research) 지난달 23일 자 온라인판에 실렸다.

김선욱 박사 [한국생명공학연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]

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jyoung@yna.co.kr