- 최근 유전자 조작된 갈색 소가 우유에서 인간 인슐린을 생산하며 역사를 만들었습니다.
- 이 당뇨병 돌파구는 인슐린 생산을 증가시킬 수 있는 길을 열 수 있지만, 유전자 변형 소를 사용하여 인간 인슐린을 생산하는 것에 대한 추가 연구가 필요합니다.
- 인슐린은 당뇨병 관리의 중요한 요소이지만, 비싸고 항상 접근할 수 있는 것은 아닙니다.
당뇨병은 신체가 인슐린을 제대로 생산하거나 사용하지 못할 때 발생하며, 혈당 수치의 불균형을 초래합니다.
많은 당뇨병 환자들이 인슐린을 복용하는데, 이는 음식에서 나오는 포도당이 신체 세포에 들어가 에너지로 전환되는 것을 돕습니다.
전 세계적으로 인슐린에 대한 수요가 매우 높고 인슐린이 비싸기 때문에, 사람들이 당뇨병 관리를 위해 필요한 인슐린을 구하는 것이 종종 어려운 상황입니다. 연구자들은 인슐린 생산을 증가시켜 보다 쉽게 구할 수 있도록 하는 방법을 모색하고 있습니다.
브라질의 과학자들이 처음으로 갈색 소를 유전자 조작하여 이 “유전자 변형” 소의 우유에서 인간 인슐린과 인슐린 전구체인 프리 인슐린을 발견했습니다.
3월 12일 생명공학 저널에 발표된 이 결과는 대량 생산된 인슐린을 위한 잠재적 해결책을 제시하지만, 이러한 발견을 확증하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다. 유전자 조작 동물을 인간 약리학에 활용하는 것에 대한 주의도 필요합니다.
크리스티아나케어의 유전자 편집 연구소에서 주 연구자이자 발견 연구의 책임자인 브렛 M. 샌스버리 박사는 이 연구의 잠재적 의미에 대해 다음과 같이 언급했습니다:
“유전자 공학은 우리가 질병을 이해하고 진단하며 치료하는 방식에서 중요한 진전을 이룰 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이 연구는 인간 건강 개선을 위한 응용 가능성을 보여줍니다. 연구자들은 이 개념 증명 연구에서 겪은 실질적인 도전을 설명하고 있지만, 필수 약물 공급을 증가시킬 수 있으며, 매우 두드러진 질병으로 고통 받고 있는 더 넓은 인구에게 더 접근 가능하게 만들 수 있다는 점은 매우 영향력이 있을 수 있습니다.”
유전자 조작 소가 인간 인슐린을 생산하다
이 연구에서 연구자들은 특정 유전자 변형이 소의 우유에서 프리 인슐린을 생산할 수 있는지를 조사했습니다.
연구자들은 특정 단백질을 생성하기 위해 다른 동물의 유전자 변형이 과거의 다른 연구 분야에서 성공적이었다고 언급했습니다.
소는 오랜 시간 동안 많은 양의 우유를 생성할 수 있어 생산량 증가에 도움이 될 수 있습니다.
연구자들은 체세포 핵 이식이라는 과정을 사용하여 특수한 배아를 생성했습니다. 궁극적인 목표는 결과적으로 태어나는 새끼의 유선(젖샘)을 조작하여 우유에서 특정 단백질을 생성하도록 만드는 것이었습니다.
연구자들은 매우 특이한 유전자 변형 배아를 생산하는데 성공하였고, 해당 배아를 소에 이식하여 한 마리의 유전자 변형 소를 성공적으로 만들었습니다.
연구자들은 다음으로 유전자 변형 소를 임신시키려 했으나, 이 시도는 실패했습니다. 결국 이 소에 호르몬을 주입하여 우유를 생산하도록 유도했습니다.
21일 동안 젖을 먹인 후, 연구자들은 다음 30일 간 우유를 수집하였습니다. 그 후, 그들은 우유 속 단백질을 평가하기 위해 웨스턴 블롯(Western blotting) 및 질량 분석(mass spectrometry) 테스트를 수행하였고, 결과를 비유전자 변형 우유와 비교하였습니다.
분석 결과, 연구자들은 유전자 변형 소의 우유에서 프리 인슐린과 인슐린을 발견하였습니다.
“우리는 소의 우유에서 생리활성 인간 인슐린을 생산할 수 있었습니다.” 이 연구의 저자이자 일리노이 대학교 어바나-샴페인에서 생명공학 및 발달 생물학 교수인 매튜 B. 휘틀러 박사는 설명했습니다.
“목적은 당뇨병 환자들을 위한 경제적인 인슐린 공급원을 생산하는 것이었습니다. 이 소는 우유에서 프리 인슐린과 인슐린을 모두 생성합니다.”
인슐린 생산 소에 대한 추가 연구 필요
이 발견의 함의는 인슐린을 보다 쉽게 이용할 수 있게 만들 수 있으며, 당뇨병 치료 개선을 위한 추가 연구의 문을 열 수 있습니다.
그러나 이 새로운 연구는 몇 가지 한계점이 있습니다.
첫째, 전체 유전자 변형 과정은 실제로 인슐린을 생산하는 한 마리의 소만을 생산했습니다. 연구자들은 또한 특정 단백질인 용해성 단백질이 포함된 부분만 분석했습니다. 연구자들은 또한 프리 인슐린이 인슐린으로 변환되는 과정에서 어떤 효소가 도움이 되는지를 명확히 해야 하며, 향후 연구에서 이를 탐구할 수도 있습니다.
“이 연구의 가장 큰 한계는 소들이 인슐린을 생산하기 위해서는 젖을 먹여야 했다는 점이며, 유전자 변형 동물들은 자연적이거나 인공적인 방법으로 임신하는 데 어려움을 겪는 경우가 많습니다.” Splenser 박사는 언급했습니다.
“연구자들은 소들이 젖을 먹이도록 호르몬 자극을 주어야 했고, 이는 소들이 인슐린이 포함된 소량의 우유를 생산하는 결과를 낳았습니다. 비록 저자들은 웨스턴 블롯팅과 질량 분광법을 사용하여 소의 우유에서 프리 인슐린과 인슐린의 징후를 확인했지만, 소에서 생산된 인슐린이 실제로 생리적으로 활성인지 in-vitro 또는 in-vivo를 검증하지는 않았습니다.” Splenser 박사는 덧붙였습니다.
유전자 변형 동물에 대한 윤리적 고려사항
일부 전문가들은 인슐린을 생산하기 위해 유전자 변형 동물에 의존하는 것이 필요하지 않을 수 있다고 말합니다.
“1970년대 후반부터 생합성 ‘인간 인슐린’은 주로 대장균과 효모에서 생산되어 왔습니다.” 휴스턴의 메모리얼 허먼에서 내분비학자인 안드레스 스플렌서 박사는 말했습니다.
“이 인슐린 생산 방법은 더 인도적이며, 배아나 유전자 변형 동물의 사용을 요구하지 않습니다.”
연구자들은 유전자 변형 소의 생산과 관련된 안전 문제에 대한 윤리적 우려를 균형 있게 고려해야 합니다. 인간 약리학을 위해 유전자 조작된 동물을 사용하는 것의 잠재적 위험은 잘 이해되지 않고 있습니다.
휘틀러 박사는 낙관적이지만 이 연구가 아직 갈 길이 멀다고 언급했습니다:
“언젠가는 우유를 인간 환자들을 위한 중요한 의료 단백질의 공급원으로 사용할 수 있을지도 모르며, 심지어 당뇨병 환자에게 주사 없이 인슐린을 제공하는 방법을 개발할 수도 있을 것입니다. 그러나 그것은 몇 년이 더 걸릴 것입니다. 이것은 출판된 개념 증명 연구입니다. 우리는 더 많은 동물을 생산하고 이들이 얼마나 많은 인슐린을 생산할 수 있으며 당뇨병 치료를 위한 그 인슐린의 효과성을 결정해야 합니다.”
