“우리 연구팀은 돼지의 세포에서 병균이 침입했을 때 면역시스템을 활성화하는 유전자 Rag-2를 제거하고, 핵을 없앤 돼지의 난자와 융합해 수정란을 만든 뒤 어미 돼지에 이식했습니다. 그 결과 어미 돼지가 낳은 새끼들은 생체의 초기 면역기전에 중요 역할을 하는 흉선의 발달이 완전히 억제되었고, 비장 발달 또한 저해되어 면역기능을 담당하는 성숙 T세포와 B세포가 생체내에 존재하지 않았습니다. 즉, 면역기능이 결핍하도록 조작된 유전자를 그대로 지니고 있었던 것이죠.”
지금까지의 연구는 생쥐를 모델로 하는 면역결핍 동물을 사용해 왔다. 하지만 생쥐는 인간의 장기조직과 생리현상이 너무 다르기 때문에 기초연구 결과와 임상연구 결과가 크게 상이해 활용가치가 크지 않았다. 이에 새로운 모델 동물 개발의 필요성이 제기되면서 주목한 동물이 바로 돼지였다.
면역결핍 돼지의 생산은 일본 연구진이 IL2rg유전자를 소실시킴으로서 성공한 바 있다. 그러나 이들 돼지의 경우 B세포가 생체 내에 존재해 완전한 면역결핍이 일어나지 않아 이식한 사람 조직이나 세포를 수용하지 못해 완전한 면역결핍에는 실패했다. 미국에서도 노스캐롤라이나대, 아이오와대 등 5개 연구팀이 경쟁적으로 면역결핍 돼지를 만들고 있지만 번번이 돼지가 죽어 아직까지 성공하지 못한 상황이다.
반면, 김진회 교수 연구팀은 이번 연구에서 처음으로 사람의 유도 줄기세포를 이식, 3배체로 분화가 가능한 테라토마 형성에 성공했다. 이들 테라토마는 인간의 각 장기로 분화가 가능한 외배엽, 중배엽, 내배엽을 형성했을 뿐 아니라 돼지 유래의 태반 줄기세포를 이식했을 때에도 동일한 효과를 나타내 연구팀이 생산한 돼지가 진정한 의미에서의 면역결핍 돼지라고 할 수 있다.

또한 이종간 장기이식 실용화에 가장 큰 걸림돌이었던 돼지 장기에 대한 인간의 면역거부반응을 제어하는 연구에 활용이 가능해 동물의 장기를 난치병 환자에게 이식, 환자의 생명을 연장시키는 이종간 장기이식에도 그 활용성이 크게 기대된다.
더불어 면역결핍 돼지는 인간의 암 또는 바이러스를 치료하는 연구에도 지금까지 볼 수 없었던 혁신적인 도구로 활용될 수 있다. 이식된 인간의 암세포가 연구팀이 개발한 면역결핍 돼지에서는 면역거부반응 없이 지속적으로 성장이 가능하기 때문에 암세포의 발달과 다른 기관으로의 전이가 어떠한 기전으로 이루어지는지를 파악할 수 있어 암 치료 연구에 활용이 가능하다.
특히 Rag-2 유전자가 소실된 일부 면역결핍 돼지에서 사람에게서 드물게 일어나는 Omenn 징후를 보이고 있다는 점 역시 주목할 점이다. 전 세계의 많은 사람들이 고통 받고 있는 선천성·후천성 면역결핍 질환의 치료용 약물 시험, 면역세포 이식 시험 등의 관련 연구에 폭 넓게 활용될 수 있어 면역결핍 질환 극복에 새로운 희망을 줄 것으로 기대를 모은다.

“우리가 개발한 면역결핍 돼지가 줄기세포를 이용한 세포치료, 동물의 장기를 난치병 환자에게 이식하는 이종간 장기이식, AIDS와 같은 인간면역결핍질환의 치료, 암 발달 기전 규명 연구 등 다양한 측면에서 인류의 난치병 치료에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대합니다. 앞으로 더욱 다양한 종류의 형질전환 복제동물을 개발함으로써 인류 질병 극복에 기여하고 싶습니다.”
한편, 이번 연구는 농촌진흥청의 ‘우장춘 프로젝트(연구책임자:건국대 김진회 교수)’와 ‘차세대 바이오그린21사업(단장:충북대 김남형 교수)’의 지원으로 미국 미주리대학 연구팀과 공동연구로 진행되었다. 연구결과는 ‘미국국립과학회보’ 온라인판에 지난 5월 6일 게재되었으며, 세계적으로 큰 주목을 받았다.

이번 면역결핍 돼지 개발로 생명공학 연구에 한 획을 그은 김진회 교수의 향후 계획은 ‘인간화된 돼지’를 만드는 것이라고 할 수 있다. 정확하게는 돼지에서 다중유전자 적중기술을 이용해 환자 맞춤형 장기를 생산하는 것이 최종 목표라는 설명이다.
“돼지를 인간화 시켜서 환자들의 고통을 줄이고, 부작용 적은 시스템을 만드는 것이 목표입니다. 환자 맞춤형 장기를 돼지에서 직접 생산해 이식하는 한편 인간화된 돼지를 임상시험에 활용함으로써 질환 치료의 실마리를 찾는 것이죠. 이러한 시스템이 구축된다면 돼지가 하나의 제약회사로서의 기능을 갖추는 것은 물론 모두가 궁극적으로 바라는 생명연장의 꿈을 이룰 수 있을 것이라고 기대합니다.”
김진회 교수는 확고한 믿음으로 흔들림 없이 밀고 나가면 반드시 성과를 낼 수 있을 것이라는 신념을 가지고 생명공학이라는 외길을 걸어왔다. 그리고 뚝심 있게 걸어온 그의 걸음걸음에는 언제나 인간을 향한 짙은 애정과 진심의 무게가 담겨 있었다. 오직 인류의 질병 극복만을 위해 달려온 김진회 교수, 그의 순수한 열정은 오늘도 희망이라는 바람을 타고 더 높은 곳을 향해 날아오르고 있다.