돼지 장기를 사람에 이식할 때 발생하는 면역거부와 염증·혈전 반응을 줄일 수 있는 형질전환 세포주가 국내 연구진에 의해 개발돼 주목된다.
농촌진흥청은 이러한 형질전환 돼지 생산용 세포주를 개발해 국내외 특허 출원을 마쳤다고 3일 밝혔다.
돼지 장기는 크기와 기능이 사람 장기와 비슷해 사람에 이를 이식하는 연구가 세계 각지에서 이뤄지고 있다. 하지만 사람 면역체계가 돼지 장기를 이물질로 인식해 공격하는 사례가 이어지고 있다. 이식이 완료된 상황에서 면역거부반응과 혈전, 염증 등이 발생해 이식 장기의 기능을 유지하기 어렵기 때문이다.
농진청 국립축산과학원이 면역거부반응을 일으키는 돼지 유전자의 기능을 없애고 사람 유래 면역 조절 유전자를 도입하는 연구를 진행해온 배경이다.
농진청 축산원은 돼지의 면역거부반응 유발 유전자 중 하나인 'B4GALNT2'의 기능을 없애는 동시에 그 자리에 사람 유래 면역 조절 유전자 'CD39'와 'CD73'을 삽입한 형질전환 세포주를 구축했다.
연구진은 유전자가 정확히 삽입됐는지 확인하고서 단백질 발현과 기능도 검증했다. 세포별 단백질 발현을 측정하는 유세포 분석을 한 결과, CD39 단백질은 94.8%, CD73 단백질은 99.0%의 세포에서 확인됐다. 단백질 발현량은 대조군보다 각각 최대 25배, 73배 높아 두 유전자가 대부분의 세포에서 안정적으로 발현되는 것으로 나타났다.
기능 분석에서도 염증반응을 촉진하는 세포 밖 ‘아데노신삼인산’이 빠르게 감소한 것으로 파악됐다. 면역·염증 반응을 완화하는 ‘아데노신’은 대조군보다 최대 26배 늘었다. 연구진은 CD39와 CD73이 단순히 발현되는 걸 넘어 염증 관련 신호를 실제 조절 기능을 수행한다는 것을 확인했다.
농진청은 이 기술의 원천 권리를 확보하고자 지난해 6월 국내 특허 출원을 마친데 이어 올해 5월 특허협력조약(PCT)에 따라 국제 특허 출원도 마무리했다. 이경태 농진청 축산원 동물바이오유전체과장은 “앞으로 형질전환 돼지를 생산해 개체 수준에서 기능을 검증하고 후속 이종 이식 연구로 이어가겠다”고 밝혔다.
박하늘 기자 sky@nongmin.com