복제양 돌리와 복제의 과학

1996년 7월, 에든버러 외곽의 한 조용한 연구 건물에서 겉보기에는 지극히 평범한 새끼 양 한 마리가 태어났다. 하얀 얼굴에, 다리는 살짝 휘청거렸고, 스코틀랜드 언덕 농장의 여느 갓 태어난 새끼처럼 젖을 빨고 잠을 잤다. 그러나 이 특별한 동물은 비밀을 품고 있었고, 몇 달 뒤 그 사실이 발표되자 그 비밀은 모든 대륙의 신문, 의회, 그리고 교회 강단으로 물결처럼 퍼져 나갔다. 그 양에게는 아버지가 없었다. 또한 어떤 의미에서는 어머니도 없었다, 적어도 생물학이 늘 요구해 온 방식의 어머니는 없었다. 그 양은 한 다 자란 암양의 젖통에서 떼어낸 단 하나의 세포로부터 길러졌으며, 그 암양은 새끼 양이 태어났을 무렵에는 이미 죽은 상태였다.

그 양의 이름은 돌리였고, 다 자란 체세포로부터 복제된 최초의 포유류였다. 돌리를 만들어 낸 로슬린 연구소의 과학자들은 장난기 어린 마음으로 이 이름을 골랐다. 세포가 유선에서 왔으니, 컨트리 가수 돌리 파튼의 유선보다 더 유명한 유선은 떠올릴 수 없었던 것이다. 이 농담 뒤에는 20세기 가장 중대한 생물학 실험 중 하나가 자리하고 있었다. 일방통행이라 여겨졌던 세포 발생의 길이, 충분한 독창성만 있다면 거꾸로 되돌려질 수 있음을 보여 준 실험이었다.

복제가 실제로 의미하는 것

"복제"라는 단어는 느슨하게 쓰이는 경우가 많으니, 정확히 짚어 두는 것이 도움이 된다. 클론이란 단지 다른 개체와 유전적으로 동일한 생물체일 뿐이다. 그 정의대로라면 클론은 전혀 이국적인 존재가 아니다. 일란성 쌍둥이는 서로의 자연 클론으로, 하나의 수정란이 둘로 갈라질 때 생겨난다. 정원사들은 건강한 줄기에서 가지를 잘라 뿌리를 내려 유전적 복제본을 만들며 식물을 끊임없이 복제한다. 박테리아는 분열할 때마다 스스로를 복제한다.

돌리를 비범하게 만든 것은 돌리가 클론이라는 사실이 아니라 어떻게 만들어졌는가였다. 돌리는 체세포 핵 이식이라는 기법으로 만들어졌으며, 흔히 SCNT로 줄여 부른다. 체세포란 난자나 정자 같은 생식세포와는 달리, 피부세포, 근육세포, 젖통세포 같은 모든 평범한 몸의 세포를 가리킨다. "핵 이식"이란 부분은 세포의 DNA를 담고 있는 작은 구획인 핵을 한 세포에서 다른 세포로 옮기는 것을 뜻한다.

SCNT가 다룬 깊은 수수께끼는 이것이다. 신경세포부터 간세포까지, 당신 몸의 모든 세포는 똑같이 완전한 유전 명령 한 벌을 지니고 있다. 그런데도 간세포는 신경세포와 전혀 다르게 행동하는데, 이는 각 세포 유형이 필요한 유전자만 켜고 나머지는 침묵시키기 때문이다. 20세기 대부분 동안 과학자들은 일단 어떤 세포가, 가령 젖통세포가 되기로 정해지고 나면 그 결정은 영구적이고 되돌릴 수 없다고 가정했다. 돌리는 그렇지 않음을 증명했다.

돌리는 어떻게 만들어졌나

이 절차는 단계별로 묘사하면 거의 기계적으로 들리지만, 각 단계는 수년에 걸친 정교화의 결과였다. 첫째, 공여 세포. 연구진은 여섯 살 된 핀 도싯 종 암양의 유선에서 세포를 채취해 실험실에서 배양한 뒤, 영양분을 끊어 휴면하고 잠잠한 상태로 유도했다. 둘째, 빈 난자. 그들은 다른 품종인 스코티시 블랙페이스 양에게서 수정되지 않은 난자를 가져와 그 자체의 핵을 제거했고, 그렇게 해서 초기 발생의 분자 기구는 풍부하지만 유전 명령은 벗겨진 세포를 남겼다.

셋째, 융합. 그들은 전기 펄스를 사용해 휴면 상태의 젖통세포를 핵을 비운 난자와 융합시켰다. 그러자 난자의 내부 환경이 놀라운 일을 해냈다. 다 자란 핵을 재프로그래밍하여, 자신이 한때 젖통세포였다는 사실을 잊고 갓 수정된 난자의 핵처럼 행동하도록 구슬린 것이다. 넷째, 임신. 재구성된 배아는 또 다른 세 번째 양, 곧 대리모의 자궁에 이식되었고, 그곳에서 발생하여 마침내 태어났다.

돌리의 유전 물질은 전적으로 핀 도싯 종 공여체에게서 왔기 때문에, 돌리는 그 동물의 유전적 복제본이었고 난자를 제공한 스코티시 블랙페이스나 자신을 품은 대리모와는 전혀 닮지 않았다. 효율은 잔인할 만큼 낮았다. 연구팀은 재구성된 배아 277개에서 돌리를 만들어 냈으니, 수백 번의 시도 중 단 한 번의 성공이었다. 이 비효율성은 복제에서 거듭 등장하는 주제이자, 심각한 실용적, 윤리적 장애물이 되었다.

돌리는 비교적 평범한 삶을 살았고, 자연스럽게 교미했으며, 여느 양처럼 여섯 마리의 새끼 양을 낳았다. 돌리는 관절염과 양에게 흔한 전염성 폐 질환에 걸렸고, 2003년 여섯 살의 나이에 안락사되었는데, 그 품종으로서는 다소 이른 나이였다. 여러 해 동안 사람들은 복제가 조기 노화를 일으켰다고 추측했지만, 이후 돌리와 같은 세포주에서 복제된 네 마리를 포함한 다른 복제 양들에 대한 연구에서 그들이 정상적으로 나이 들고 있음이 밝혀졌다. 그래서 돌리의 짧은 생애가 복제 그 자체를 반영하는 것인지의 문제는 결론이 났다기보다는 여전히 논쟁 중에 있다.

줄기세포가 들어맞는 지점

복제된 양이라는 신기함을 넘어 돌리가 왜 그토록 중요했는지를 이해하려면 줄기세포를 이해해야 한다. 줄기세포란 아직 단 하나의 특화된 역할로 정해지지 않은 채, 분열하고 다른 세포 유형이 될 수 있는 능력을 간직하고 있는 세포다. 그중에서도 가장 유연한 것은 아주 초기 배아의 세포들로, 원리상 몸의 모든 조직을 만들어 낼 수 있다. 이런 세포를 "많은 것을 할 수 있는"이라는 뜻의 만능 세포(pluripotent)라고 부른다.

돌리의 탄생은 깜짝 놀랄 만한 함의를 지니고 있었다. 만약 난자의 환경이 다 자란 핵을 배아 상태로까지 완전히 되돌릴 수 있다면, 발생의 시계는 일방향 톱니바퀴가 아니었던 것이다. 이 발상은 치료 복제의 희망에 불을 지폈다. 치료 복제에서는 SCNT가 새끼 동물을 만드는 데가 아니라, 특정 환자와 유전적으로 일치하는 배아 줄기세포를 생성하는 데 쓰인다. 이론상 그 세포들은 대체 조직으로, 곧 심장 근육 한 조각, 당뇨병을 위한 인슐린 생산 세포, 파킨슨병을 위한 신경세포로 길러질 수 있으며, 일반적인 이식을 괴롭히는 면역 거부 반응도 없을 것이었다.

가장 영향력 있는 후속 연구는 2006년에 나왔는데, 그때 일본 과학자 야마나카 신야는 난자나 배아를 전혀 쓰지 않고도, 그저 소수의 유전자 한 묶음을 켜는 것만으로 다 자란 세포를 만능 상태로 재프로그래밍할 수 있음을 보여 주었다. 이 유도만능줄기세포, 곧 iPS 세포는 야마나카에게 2012년 노벨상의 한몫을 안겼고, 배아를 둘러싼 윤리 논란의 상당 부분을 비켜 갔다. 돌리는 그 연구의 결정적인 개념적 조상이었다. 돌리는 재프로그래밍이 아예 가능하다는 것을 증명했고, 그 뒤 다른 이들이 그것을 더 깔끔하게 해내는 방법을 찾아낸 것이다.

돌리가 강제로 열어젖힌 윤리적 질문들

살아 있는 기억 속에서 어떤 생물학 실험도 이보다 빠른 도덕적 성찰을 불러일으키지는 못했다. 1997년 발표가 있은 지 몇 달 만에 각국 정부는 법을 만들려 분주했고, 윤리 위원회가 소집되었으며, "인간 복제"라는 말이 공상과학에서 진지한 공적 논쟁으로 옮겨 갔다. 질문들은 대략 두 진영으로 나뉘었다.

생식 복제, 곧 완전히 새로운 한 개체를 만드는 일은 인간에게 적용될 때 거의 보편적인 경각심을 불러일으켰다. 그 이유는 실용적이면서 동시에 철학적이었다. 실용적으로 이 기법은 위험하고 비효율적이다. 동물 복제에서 나타난 수백 개의 실패한 배아와 높은 기형 발생률은 인간에게 이를 시도하려는 전망을 무모한 것으로 만들었다. 철학적으로 사람들은 인간의 존엄성을, 한 사람을 제조된 복제본으로 취급하는 일을, 그리고 다른 누군가의 유전적 대역으로 태어난 아이를 걱정했다. 많은 나라가 인간 생식 복제를 전면 금지했고, 주요 과학 단체들도 이를 규탄했다.

치료 복제와 배아 줄기세포 연구는 더 까다로웠다. 그 이익, 곧 끔찍한 질병들에 대한 잠재적 치료법은 실재하고 설득력이 있었다. 그러나 그 방법은 초기 인간 배아를 만들고 그것을 해체해 세포를 채취하는 것을 수반했으며, 많은 사람이 이를 막 시작된 인간 생명의 파괴로 여긴다. 이는 고통의 경감을, 한 인간의 생명이 언제부터 보호받을 자격이 있는가에 대한 깊이 품은 신념과 맞부딪치게 했고, 합리적인 사람들이 정반대 편에 섰다. iPS 세포의 등장은 이 특정한 긴장을 완전히 해소하지는 못했지만 누그러뜨렸는데, 그 세포들은 배아 없이도 만들 수 있기 때문이다.

동물 복제는 그 나름의 질문들을 제기했다. 복제된 가축과 반려동물은 이제 상업적 현실이며, 사랑받던 사역견과 우승 경주마의 복제도 마찬가지다. 비판자들은 낮은 성공률 뒤에 숨겨진 동물의 고통과, 동물을 재생산 가능한 제품으로 취급하는 일의 윤리적 기이함을 지적하는 반면, 옹호자들은 보전과 농업에서의 활용을 부각한다.

복제가 이뤄 낸 것과 이뤄 내지 못한 것

결과에 대해서는 냉철하게 보는 것이 좋은데, 1997년의 약속과 오늘의 현실 사이의 간극이 시사하는 바가 크기 때문이다. 포유류의 생식 복제는 많은 종에 걸쳐 실현 가능한 것으로 드러났다. 돌리 이후 복제된 쥐, 소, 돼지, 고양이, 개, 말이 나왔고, 2018년에는 최초의 복제 영장류, 곧 중국에서 복제된 두 마리의 긴꼬리원숭이가 등장하여 이 기법을 인간에 한 발 더 가깝게 끌어당기며 윤리 논쟁을 다시 불붙였다.

그러나 더 원대한 의학적 꿈들은 한때 헤드라인이 시사했던 것보다 더디게 나아갔다. 인간의 치료 복제는 기술적으로 어렵고 윤리적으로 골치 아픈 것으로 드러났으며, 이 분야의 에너지 상당 부분은 iPS 세포와 다른 접근법 쪽으로 옮겨 갔다. 복제는 보전 분야에서 견고한 자리를 찾았는데, 그곳에서 복제는 멸종 위기종의 개체 수를 늘리는 도구를 제공한다. 수십 년 전에 냉동된 세포로부터 미국에서 복제된, 엘리자베스 앤이라는 이름의 검은발족제비는 사라진 유전적 다양성을 위기에 처한 개체군에 다시 주입하기 위해 복제를 활용한 주목할 만한 사례가 되었다.

돌리의 가장 깊은 유산은 상업적이라기보다 개념적이다. 돌리는 생명이 어떻게 발생하는가에 대한 오래된 가정을 뒤엎었고, 세포의 정체성이 누구도 믿었던 것보다 훨씬 더 유연함을 보여 주었으며, 오늘날 재생 의학을 떠받치는 세포 재프로그래밍이라는 분야 전체로 가는 문을 열었다. 박제된 돌리는 오늘날 에든버러의 스코틀랜드 국립박물관에 서 있다, 유리 너머의 작고 하얀 양 한 마리로, 생물학의 한 장을 다시 쓴 동물치고는 의외로 평범한 모습을 하고서.

핵심 요점

1996년에 태어나 1997년에 세상에 발표된 복제양 돌리는 다 자란 체세포로부터 복제된 최초의 포유류로, 평범한 젖통세포의 핵을 비운 난자에 집어넣어 배아 상태로 재프로그래밍하는 체세포 핵 이식을 통해 만들어졌다. 돌리의 탄생은 특화된 세포가 자신의 운명을 결코 되돌릴 수 없다는 가정을 산산조각 냈고, 줄기세포 과학을 위한, 그리고 마침내는 난자나 배아 없이 세포를 재프로그래밍하게 해 준 유도만능줄기세포를 위한 개념적 토대를 놓았다. 돌리는 또한 전 지구적 윤리 성찰을 강제하여, 인간에게는 널리 금지된 생식 복제와 일치하는 대체 조직을 길러 내는 것을 목표로 한 치료적 활용 사이의 구분을 더 또렷하게 했다. 수십 년이 지난 지금도 복제는 여전히 기술적으로 까다롭고 비효율적이며 그 가장 원대한 의학적 약속들도 일부만 실현되었지만, 그 진정한 중요성은 돌리가 드러낸 것에 있다. 곧, 살아 있는 세포의 발생 시계는 적절한 조건에서라면 거꾸로 되돌려질 수 있다는 사실이다.