바이오테크
유전자 편집으로 만든 다이어울프형 새끼, 탈멸종 논쟁을 다시 열다
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과학적 부활
문명이 등장하기 전부터 많은 종이 멸종했다. 빙하기 말의 기후 변화, 먹잇감 감소, 사냥, 초기 인류와의 경쟁 등이 복합적으로 작용한 것으로 여겨진다.
일부 멸종은 약 1만 년 전에 일어났기 때문에 추운 지역에서 발견된 유해에는 연구 가능한 DNA 조각이 남아 있을 수 있다. Jurassic Park처럼 온전한 공룡 DNA를 찾는 일은 현실성이 낮지만, 비교적 최근에 사라진 종의 유전자 변이는 확인하고 비교할 수 있다.
생명공학 기업 Colossal Biosciences은 멸종한 다이어울프의 특징을 이런 방식으로 재현했다고 주장한다.
다이어울프는 약 1만 2,500년 전에 멸종했다. 조지 R. R. 마틴의 판타지 소설과 HBO 드라마 Game of Thrones를 통해 대중에게도 널리 알려졌다.
Colossal은 새로 만든 새끼 늑대를 마틴과 함께 촬영하고 한 마리에게 소설 속 인물의 이름을 붙이며 대중적 관심을 활용했다.
“다이어울프와 비슷한 특징을 가진 새끼 세 마리를 만들었습니다. Romulus와 Remus는 생후 5개월이고 몸무게는 약 80파운드입니다.
Khaleesi는 생후 6주가 조금 넘은 첫 암컷입니다.”
그러나 이 동물들이 생물학적으로 정말 다이어울프일까? 이 프로젝트는 야생동물 보전과 털매머드를 닮은 동물을 만들려는 Colossal의 계획에 어떤 의미가 있을까?
다이어울프의 분류
다이어울프는 현대 회색늑대와 같은 속에 속하지 않는다. 둘 다 Canidae 과 Canina 분류군에 포함되지만 다이어울프는 독립된 속인 Aenocyon 에 속한다. 이 이름은 “무서운 개”라는 뜻이다. 현대 늑대는 Canis 속에 속한다.
출처: Thallaso Atrox
다이어울프는 가장 큰 현대 회색늑대와 비슷하거나 조금 더 컸다. 상대적으로 큰 머리, 강한 턱, 작은 발을 지녔으며 당시 대형 동물을 사냥하는 데 적응한 특징으로 추정된다.
두개골과 치아 형태를 바탕으로 보면 물어뜯는 힘은 많은 현대 늑대와 개보다 강했을 것으로 추정된다.
출처: The Armory
정확한 멸종 원인은 논쟁 중이다. 빙하기 말의 환경 변화, 대형 먹잇감 감소, 다른 포식자와 인간과의 경쟁이 함께 영향을 미쳤을 가능성이 크다.
Colossal의 이른바 탈멸종 과정
프로젝트의 목표
다이어울프와 비슷한 동물을 만드는 일은 Colossal의 첫 유전공학 프로젝트가 아니다.
한 달 전에는 이른바 “털쥐”를 공개했다. 이 실험쥐에는 털매머드의 털과 추위 적응 특성을 흉내 내기 위한 여러 유전자 변이가 도입됐다.
출처: IFL Science
변화는 털의 외형뿐 아니라 추위 내성과 지방 대사에도 영향을 주도록 설계됐다. 따뜻한 기후에 적응한 코끼리로부터 북극 환경에 맞는 매머드 유사 동물을 만들려면 이런 특성이 필요하다.
출처: IFL Science
Colossal은 이전에 노스캐롤라이나 북동부에 소수만 남은 붉은늑대 보전 사업에도 참여했다. 그러나 이 동물들은 코요테와 붉은늑대의 혼합 조상을 지녀 원래 붉은늑대와 같은 개체로 단정하기 어렵다는 논쟁이 있다.
어떻게 진행되는가?
기본 원리는 멸종종에서 얻은 DNA를 분석하고 가까운 현생종의 유전체와 비교하는 것이다.
“Colossal은 다이어울프의 특징을 되살렸다고 말합니다. 약 1만 3,000년 된 이빨과 7만 4,000년 된 두개골을 분석했고, 같은 기술 일부를 붉은늑대 보전에도 활용했습니다.”
회사는 이 과정을 세 가지 목표의 결합으로 설명한다.
- 멸종종의 고유한 특성과 관련된 핵심 유전자 변이를 재현한다.
- 추가 유전자 변이로 현재 환경에 적응하도록 돕는다.
- 질병과 다른 위협에 대한 저항성을 높여 생존 가능성을 높인다.
출처: Colossal
CRISPR-Cas9이 Colossal의 핵심 도구이지만 이 작업에는 유전자 편집 이상의 기술이 필요하다.
회사는 대규모 생물학 데이터를 처리하기 위해 인공지능과 기계학습을 사용하며 이 도구를 다른 분야에도 적용하려 한다.
변형된 배아를 대리모에게 이식하려면 배아 발생에 대한 전문성도 필요하다. 이는 늑대와 코끼리 프로젝트 모두에 해당한다.
정말 멸종을 되돌린 것인가?
생물학자와 보전 전문가들은 Colossal이 실제로 멸종종을 되살린 것인지, 보전에 어떤 가치가 있는지를 놓고 논쟁한다.
논쟁의 핵심은 종의 정의다. 겉모습이 비슷하다는 사실만으로 화석에서 알려진 종과 같은 종이라고 입증할 수는 없다.
Colossal의 유전자 편집은 새끼들에게 다이어울프와 비슷한 특징을 만들 수 있지만 유전체의 대부분은 여전히 회색늑대에서 왔다. 따라서 많은 연구자는 이를 복원된 다이어울프가 아니라 다이어울프형 특징을 지닌 유전자 편집 회색늑대라고 설명한다.
“고대 DNA는 신선한 DNA를 매우 뜨거운 오븐에 밤새 넣은 것처럼 잘게 부서져 있습니다. 조각을 재구성하고 비교할 수는 있지만 복제에 바로 쓸 수 있는 온전한 유전체는 아닙니다.”
“이 동물들은 유전자 변형 회색늑대입니다. 큰 두개골과 흰 털처럼 다이어울프와 비슷한 일부 특징을 지녔습니다.”
논쟁과 별개로 한 동물에서 여러 특성을 동시에 바꾸는 능력은 다른 분야에도 활용될 수 있는 기술적 성과다.
왜 이런 프로젝트를 추진하는가?
Colossal은 이 작업을 Apollo 프로그램에 비유하며 탈멸종 프로젝트가 더 광범위한 유전공학 기술을 개발하는 수단이라고 주장한다.
“Apollo 프로그램처럼 Colossal의 연구도 과학계에 도구와 지식을 제공합니다. 생물다양성과 환경 건강에 도움이 될 수 있는 기술을 개발하는 것이 목표입니다.”
그러나 새 동물을 어떻게 다룰지는 별개의 문제다. 야생 방사는 생태계에 이익이나 위험을 줄 수 있으며 외형만으로 그 영향을 판단할 수 없다.
“고대 DNA 분석, 특성 비교, 다중 유전자 편집, 복제 같은 방법은 사라진 유전적 변이를 보전하거나 재현하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 다이어울프형 동물은 이런 작업의 초기 사례입니다.”
향후 응용 분야
멸종종의 특성 재현
Colossal의 대표 목표는 털매머드를 닮은 동물을 만드는 것이다.
회사는 털매머드, 콜럼비아매머드, 스텝매머드의 유전체 수십 개를 분석하고 코끼리 유전체와 비교했다. 추위 적응과 외형에 관련된 유전자 변이를 찾는 것이 목적이다.
관광과 같은 상업적 활용도 거론되지만 아직은 추측에 불과하며 동물복지와 보전 목적에 관한 질문을 낳는다.
출처: Colossal
계획 중인 다른 종으로는 도도새와 태즈메이니아호랑이라고도 하는 틸라신.
다이어울프와 매머드 프로젝트는 기술 학습의 장이면서 Colossal의 능력을 보여주는 공개 사례이기도 하다.
회사의 연구는 유전체 분석, DNA 라이브러리, 유전자 편집, 줄기세포 공학의 선구자인 조지 처치가 이끈다.
현생종의 특성 변경
같은 방법은 가축이나 작물의 생산성 또는 환경 스트레스 내성을 바꾸는 데 사용될 수 있다. 각 응용의 이익, 생태 위험, 윤리 문제를 따로 평가해야 한다.
Colossal의 연구소는 정밀 축산과 지속 가능한 농업 기술도 연구한다.
출처: Colossal
장기적으로 유전공학은 생물체가 새로운 소재나 의약 분자를 만들도록 설계하는 데 쓰일 수 있다. 그러나 실현 가능성은 응용마다 다르며 많은 구상은 연구 단계에 있다.
환경 정화를 위한 생명공학
Colossal은 식물과 미생물을 이용해 오염을 줄이는 방법도 연구한다. 연구소에서 분사한 기업인 Breaking은 플라스틱 폐기물 분해를 돕는 미생물을 개발하고 있다.
Breaking은 Harvard Wyss Institute와 함께 여러 플라스틱 종류의 분해를 빠르게 하는 것을 목표로 MICROBE X-32™를 개발했다.
생명공학 연구 도구
다이어울프와 매머드 프로젝트에는 대규모 생물 데이터를 처리하고 해석하는 생물정보학 도구가 필요하다. 회사는 한 실험에서 많은 시료를 추적하는 DNA 바코드 다중화 기술도 개발한다.
의학과 계산 도구
Colossal은 CRISPR-Cas9으로 동물과 세포 배양에서 질병 모델을 만든다. 이런 모델은 질병 연구와 의약품 개발에 이용될 수 있다.
연구에는 AAV 바이러스를 전달체로 쓰는 유전자 치료 도구도 포함된다. 이 기술을 사업화하기 위해 설립된 기업은 FormBio. FormBio는 세포·유전자 치료 후보를 평가하기 위해 인공지능과 기계학습을 사용하고 AAV 기반 의약품 제조 설계를 지원한다.
이다.
배아학과 체외수정 연구도 조직공학, 줄기세포 연구, 장기이식에 활용될 수 있지만 응용별 개발 단계는 다르다.
결론
이 동물을 복원된 다이어울프로 부르든 유전자 편집 회색늑대로 부르든, Colossal이 한 동물에서 여러 유전적 특성을 바꿀 수 있음을 보여준 사례다.
다이어울프형 새끼와 “털쥐”는 여러 유전체 위치를 동시에 편집해 대사와 신체 구조를 바꿀 수 있음을 보여준다.
이 기술은 축산과 농업에 응용될 수 있지만 이익과 위험은 용도별로 검증해야 한다.
동물뿐 아니라 식물, 미생물, 다른 생물도 편집해 플라스틱 오염 같은 특정 문제를 다루는 데 활용할 수 있다.
이 과정에서 Colossal은 바이러스 전달체, 생물정보학, 인공지능, 기계학습, 세포 조작 도구를 개발했다. 후속 연구가 안전성과 효용을 입증한다면 유전자 치료, 질병 모델, 재생의학에 활용될 수 있다.
