생명공학 발전으로 강화된 보전 노력 – 백코뿔소가 최신 수혜자

전체 종을 구하는 생명공학

Conservation of endangered species just got a sudden boost thanks to biotechnologies. The scientists and conservationists consortium ‘BioRescues’ has recently achieved the world’s first pregnancy of a rhinoceros after an embryo transfer.

이것은 특히 코뿔소와 같은 대형 동물에서 흔히 나타나는 낮은 번식률을 가진 종들의 보전 환경을 완전히 바꾸어 놓습니다. BioRescue는 Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research와 협력하여 수십 년에 걸친 연구 끝에 코뿔소 배아를 이식하는 방법을 개발했습니다. 이 돌파구는 남부 백코뿔소 암컷을 대상으로 성공했으며, 말이나 소와 같은 가축에서는 흔하지만 코뿔소에 대해서는 최근에야 숙달된 기술입니다.

하지만 주요 목표는 현재 살아 있는 암컷 개체가 2마리뿐인 북부 백코뿔소입니다. 일반적으로 이는 케냐 서식지에서 밤낮으로 보호하더라도 종의 필연적인 멸종을 의미했을 것입니다.

출처: BioRescue

하지만 BioRescue는 액체 질소에 보관된 12마리의 북부 백코뿔소 세포와 30개의 북부 백코뿔소 배아를 생산·보존했습니다. 남부 백코뿔소에 대한 배아 이식 성공 이후, 이 30개의 북부 배아를 동물원에 있는 남부 대리 어미에게 이식할 수 있습니다.

불행한 지연 & 희망적인 전망

증명 개념으로 사용된 대리 어미는 이식된 배아로 성공적으로 임신하여 70일째까지 임신 상태를 유지했습니다. 그러나 코뿔소 우리에 내린 폭우로 인해 클로스트리디아 세균 포자가 발생, 임신한 코뿔소가 사망했습니다. 사후 검증 결과 임신은 95% 확률로 만삭에 이를 수 있었으며, 사망 원인은 배아 이식과 무관한 것으로 밝혀졌습니다.

이는 BioRescue가 최소 1년 앞당겨 새로운 북부 백코뿔소 새끼를 탄생시킬 수 있음을 의미합니다. 또한 현재 야생에 남아 있는 두 마리 개체가 젊은 개체들에게 사회적 행동을 가르칠 수 있게 됩니다.

“우리는 새끼가 Najin과 Fatu와 함께 수년간 살아가며 그 종의 사회적 행동을 배웠으면 합니다.”

따라서 대리 어미의 사망은 비극이지만, 북부 백코뿔소를 멸종 위기에서 구하려는 긴급한 노력에 방해가 되어서는 안 됩니다.

보전 노력 확대

세포 생명공학의 진보는 멸종 위기 종을 위한 바이오뱅크 구축을 보전 노력의 핵심 요소로 만들었습니다. 앞서 본 바와 같이 이는 백코뿔소와 같은 개체군을 멸종으로부터 구하는 데 활용될 수 있습니다. 또한 유전적 다양성을 보존하여 미래 개체군의 근친 교배와 질병 취약성을 감소시키는 데에도 사용할 수 있습니다.

상황에 따라 간단히 냉동 정자를 보관하는 대형 바이오뱅크일 수도 있고, 난자·배아·기타 조직을 보관하는 보다 복잡한 바이오뱅크일 수도 있습니다. 샘플이 복잡할수록 과정도 복잡해지며, 냉동 정자는 인공 수정만 필요하지만 난자와 배아는 각 종에 맞는 효율적인 IVF 및 배아 이식 프로토콜을 이해해야 합니다.

생식 치료는 기존 개체군이 더 빠른 속도로 증식하도록 하는 핵심 요소가 될 수 있습니다. 안타깝게도 “예를 들어, 전 세계 40 000종의 척추동물 중 약 0.25%만이 생식 생물학적으로 충분히 이해되고 있습니다”. 따라서 특히 고우선 순위 멸종 위기 종에 대한 이해를 높이는 노력이 필요합니다.

(이 기술들과 그 한계에 대한 상세한 종합은 “Biotechnologies for wildlife fertility preservation” 기사에서 확인할 수 있습니다.)

종 복원

과학자들은 더 나아가 멸종된 종을 부활시키는 방안을 고민하고 있습니다.

BioRescue는 2019년에 마지막 개체가 사망한 수마트라 코뿔소를 대상으로 같은 시도를 검토하고 있습니다. 2022년 베를린의 Max Delbrück Center는 그의 피부 세포에서 줄기세포와 미니뇌를 성공적으로 배양했습니다.

이 연구의 목표는 샘플을 진정한 줄기세포로 전환하는 것입니다. 이후 이를 정자와 난자로 분화시켜 체외수정에 활용할 수 있습니다. 실험실에서 배양된 배아는 다른 종의 대리 코뿔소 어미에게 이식되어 수마트라 코뿔소를 “부활”시킬 수 있습니다.

이 접근법은 최근 흥미를 끈 종들보다 훨씬 더 확장될 수 있습니다.

인류는 선사시대부터 수많은 동물 종의 멸종을 초래해 왔습니다. 과도한 사냥은 털복숭이 매머드와 같은 종 멸종의 주요 원인으로 꼽히며, 이러한 멸종은 툰드라나 호주와 같은 생태계를 영구적으로 손상시켜 남은 종이 빈 생태적 지위를 채우지 못하고 있습니다.

The company Colossal는 2억 2,500만 달러의 자금을 받아 “디-멸종” 개념을 현실화하려 하고 있습니다. 냉동 매머드 시신의 DNA와 CRISPR 유전자 편집 기술을 활용해 아시아 코끼리 유전체를 역사적 매머드와 유사하게 변형하려는 것이 목표입니다. 이 회사의 과학적 추진은 유전체 시퀀싱, 칩 기반 DNA 라이브러리, 유전체 편집, 줄기세포 공학 분야의 선구자 George Church가 이끌고 있어, 생각보다 멀리 있지는 않을 것으로 보입니다.

출처: Colossal

따라서 공룡 DNA가 없고 가까운 친척도 없기 때문에 “쥬라기 공원” 시나리오는 실현 가능성이 낮지만, 향후 수십 년 안에 “매머드 파크”는 현실이 될 수 있습니다. 그리고 다른 종들도, Colossal은 타스마니아 호랑이와 도도새에 대한 디-멸종 프로젝트도 검토하고 있습니다.

보전 투자

1. Rhino Bond

Also called the Wildlife Conservation Bond (WCB), this five-year, $150 million sustainable development bond is backed by the World Bank’s International Bank for Reconstruction and Development (IBRD). This bond is looking at boosting conservation efforts for the black rhinoceros in South Africa.

The returns on these bonds are tied to the success or failure of conservation efforts. If the rhino population stays flat or decreases, the investors will only receive back the principal at maturity. If it succeeds (the rhino population is growing by more than 4%), the interest will be paid by the Global Environment Facility (GEF).

출처: World Bank

The backing of the World Bank and the GEF, control by international agencies, and the issuance of the bond by Credit Suisse and Citi make the “rhino bond” a rather unique financial product. One where investors can look for safe (and moderate) returns, knowing that they also contribute to saving an endangered species. We could imagine a similar method for the white rhino.

Other types of “green bonds” focused on ecosystems and conservation also exist, with a good selection of them listed by the Green Finance Institute.

출처: Green Finance Institute

More speculatively, we could also imagine in the future a “for profit ownership” of endangered species or individual animals, where revenues from tourism and wildlife funds could be turned into a stable, bond-like income.

Some companies are moving in this direction. For example, the Nature Investment Group (NIP), investing in sustainable land-based economic models in Africa to improve the preservation of land and wildlife in lands nearby and invest in for-profit ventures in tourism, forestry, agriculture, carbon capture and other projects merging investment and nature conservation.

2. Ginkgo Bioworks

The company is producing on-demand organisms for specific applications. It has diversified its applications widely with many research programs and partnerships:

• Cannabinoids
• mRNA vaccine production and nucleic acid medicine
• Food proteins
• Biological fertilizer production in partnership with Bayer
• Programmable microbes for gut diseases
• Microplastics bioremediation
• Biosecurity and pathogens detection
• Recycling waste and contaminants

It generates money by being first paid upfront for the development process and then through royalties on the finished product.

The company has been at the forefront of innovation in engineering new organisms and developing techniques for new animals and plants. This puts it in a strong position to potentially contribute to conservation efforts and develop new methods for multiplying endangered species not only of large animals but also plants and even microbiomes.

3. Zoetis

Zoetis is a former subsidiary of Pfizer (PFE ) that has been spun off and focused on animal health. This gives them deep insight into the fertility and breeding of multiple animal species, especially farm animals.

The insights from livestock fertility research from companies like Zoetis are now used by conservationists to breed artificially wild animals like rhinos.

4. Elanco

Elanco is a veterinary products company that covers a wide range of animals, including pets, livestock, and fish. As for Zoetis, this makes Elanco a good partner for conservation efforts, with products that can be adapted for endangered species.

Other Biotech Companies

Some biotech companies are innovating quickly in the field of fertility, usually with a focus on women’s health. For example, Organon (OGN) or INVO Biosciences (INVO).

There are other relevant companies active in stem cell and/or gene editing technology, which, as we saw, might soon be used to revive dead species or provide extra genetic diversity to small populations of endangered species. This includes, for example, Lineage Cell Therapeutics (LCTX )  (LCTX), Editas Medicine (EDIT )  (EDIT), or CRISPR Therapeutics (CRSP )  (CRSP).