서울대 수의대팀이 복제한 개들. 보나, 피스, 호프(왼쪽부터).
동물복제 방법은 생식세포 복제법과 체세포 복제법으로 구분할 수 있다. 생식세포 복제법은 수정란 분할법과 생식세포 핵이식법으로 나뉜다. 수정란 분할법은 수정란의 분할과정에 있는 난세포(할구)를 분할하거나 분리하는 방법이다. 수정란이 4세포기 또는 8세포기 등으로 발육했을 때 예리한 도구를 이용해 물리적으로 2등분 혹은 4등분하거나, 수정란 속의 할구들을 효소를 이용해 화학적으로 분리한 뒤 이를 체외배양해 정상적으로 발육했을 때 대리모에 이식하여 임신시키면 동일한 유전형질을 지닌 동물이 태어난다.
생식세포 핵이식법은 수정란에서 핵을 분리한 후 미리 핵을 제거한 난자에 이식하는 방법이다. 복제과정은 ①수핵세포질(난자) 준비 ②공여핵 세포의 준비와 핵이식 ③난자 활성화와 리프로그래밍 ④복제수정란 배양, 대리모 이식 단계를 거친다.
체세포 복제법은 생명체의 몸을 구성하는 체세포를 떼어내 이를 공여핵 세포로 이용하는 방법이다. 이와 같은 체세포 복제는 정자와 난자가 결합하는 수정과정 없이도 생명체를 탄생시킬 수 있다. 이 방법에 의한 복제는 1997년 영국의 윌머(Wilmur)가 양의 유방세포에서 분리한 핵을 이용해 복제양 돌리를 탄생시킨 것을 시작으로 국내에서는 99년 복제젖소, 복제한우가 만들어졌다. 체세포 복제법의 일반적인 과정은 생식세포 핵이식 방법과 같지만 공여핵 세포로 생식세포가 아닌 체세포에서 얻은 핵을 이용하는 점이 다르다.
문제) 동물복제 기술이 생물의약, 생물농업 분야에 어떻게 응용되는지 서술하시오.
해설) 첫 번째로 유전적으로 유사한 동물을 증식하고 개량할 수 있다. 우수한 동물개체를 선발해 복제하면 이론적으로는 우수한 개체를 단시간에 대량 생산할 수 있다. 유량이 많은 젖소, 고품질의 육우, 양질의 양모를 생산하는 면양의 개량과 같은 예가 있다.
두 번째로 동물 생체반응기(animal bioreactor)의 개발이다. 의약용 단백질은 상당히 비싼 동물의 체액에서 정제하거나 세균, 효모를 이용해 대량 생산된다. 그러나 전자의 경우 체액이 유해 성분에 오염될 가능성이 있으며, 후자는 생성된 단백질의 정제가 쉽지 않다. 체세포 복제기술로 만들어낸 형질전환 동물을 단백질 생산용 생체반응기로 이용하면 동물의 젖, 소변, 혈액 등에서 의약용 단백질을 대량 생산할 수 있다. 이를테면 체세포에 유용한 유전자를 도입해 형질전환을 시킨 뒤 체세포의 성을 미리 판별하여 암컷 젖소만 생산함으로써 조기에 대량의 유용단백질을 얻을 수 있다.
세 번째로 인체질환 모델을 개발할 수 있다. 인체질환 모델이란 인간에게 발생하는 질환에 대한 연구를 위해 사용되는 동물을 말한다. 생쥐나 토끼 같은 동물은 해부 및 생리학적 측면에서 인체와 구조적으로 다르기 때문에 인체질환 연구를 위한 모델로는 적합하지 않다. 그러나 세포단위에서 유전자 조작으로 특정한 유전형질을 보유한 개체를 체세포 복제방식을 이용해 대량 복제하면 인체질환 모델 실험동물을 생산할 수 있게 된다. 이는 인간의 의료기술 발전에도 크게 기여할 뿐만 아니라 실험의 질적 향상과 부가가치의 창출까지 가능하게 한다.
네 번째로 대체장기 생산용 동물을 개발할 수 있다. 형질전환 동물로 대체장기를 생산하기 위해서는 면역학적 거부 반응, 종특이성과 같은 해결해야 할 문제가 있다. 그러나 유전자 조작기술을 이용해 돼지를 인체 장기와 해부학적 유사성, 생리학적 적합성 등의 조건에 맞는 동물로 복제할 수 있게 되었다. 돼지의 세포에 인간의 면역체계를 삽입해 형질전환된 돼지를 복제하면 인간에게 알맞은 장기 제공용 돼지를 대량 생산할 수 있을 것이다.
