건국대학교(총장 송희영) 동물생명공학과 권득남, 박찬규, 김진회 교수 팀은 인간에게는 존재하지 않고 오직 동물에게만 존재해 이종간 장기 이식때 급성 이식 거부반응을 야기하는 물질인 Non-Gal antigen(비알파갈)의 주 원인 유전자인 Neu5Gc(글리콜뉴라민산)을 제거한 미니 복제돼지를 생산했다고 17일 밝혔다.
1단계 장벽이었던 초급성 면역거부반응 극복에 이어 2단계 급성 면역거부반응을 일으키는 유전자까지 두 개의 유전자를 완전히 제거한 돼지유래 장기는 이론상 면역억제제의 사용만으로도 심장, 신장, 간 등 환자에게 이식이 가능해 돼지 장기의 실용화를 가능하게 하는 중요한 전기를 마련한 것으로 평가된다
이번 연구는 전남대 강만종 교수, 차의과대 김재환 교수, 순천대 박광욱 교수와 미국 미주리대 이기호 박사, 프래더(Prather) 교수(알파갈 제거 최초 KO pig 생산) 연구팀과 공동으로 진행했다.
연구팀은 미니 돼지의 체세포에서 급성 면역 거부반응을 일으키는 ‘CMAH 전이 효소’ 유전자 2개를 완전히 없앤 다음, 동물 복제기술로 유전형질을 바꾼 미니 돼지를 생산했다. 급성 이식 거부반응을 야기하는 Non-Gal antigen(비알파갈)의 주 원인 유전자는 사람에게서는 비활성화 되어 있는 CMAH 효소에 의하여 생산된 Neu5Gc(글리콜뉴라민산)가 가장 대표적이다.
CMAH(CMP-Neu5Ac hydroxylase)는 Neu5Ac을 생체내에서 Neu5Gc로 전환하는데 필요한 효소로, 사람은 이 유전자에 돌연변이가 생겨 그 기능이 완전히 소실되었으나, 돼지와 같은 동물에서는 이 유전자가 활성화된 채 존재해 이종간 장기 이식시 돼지에 존재하는 비알파갈(non-gal: Neu5Gc)이 항원으로 작용하여 면역 거부반응을 야기한다.
돼지 장기는 사람의 장기와 비슷해 점점 늘고 있는 장기이식 수요자들을 위한 대체 장기로 주목받아 왔는데, 다른 동물 종(원숭이)에 이식한 직후에 치명적인 초급성과 급성 면역 거부를 일으켜 이를 극복하는 것이 급선무였다.
이번 연구프로젝트의 총괄 책임자인 김진회 건국대 교수는 "미국 연구팀이 알파갈 유전자 1개만을 없앤 복제돼지의 심장을 원숭이에 이식한 실험에서 6개월 생존 기록을 확인한 바 있어 알파갈이 제거된 돼지와 본 연구에서 생산된 돼지의 교미에 의하여 이들 두 개의 유전자를 제거한 돼지유래의 장기는 이론상 면역억제제의 사용만으로도 심장, 신장, 간 등 환자에게 이식 가능한 돼지 장기의 실용화가 가능할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
이번 연구결과는 세계적 과학저널인 ‘네이처’(Nature)의 자매지인 사이언티픽 리포트 'Scientific Reports' 온라인 판(6월 13일자)에 게재됐다.
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