필자는 배아 줄기세포로 만든 이식 조직을 이용한 실험에 관심이 많다. 배아 줄기세포는 25년 전 체외수정 시술 후 남은 인간 배아에서 처음 채취한 이후로 가끔씩 논란의 중심이 되고 있는 세포다. 이러한 배아 줄기세포는 어떤 종류의 세포로도 분화할 수 있다는 점에서 의학적인 잠재력이 있다.

그러나 어떤 면에서 줄기세포는 매우 실망스럽다고도 할 수 있다. 잠재력이 있는 것은 분명하지만, 아직까지 줄기세포를 이용해서 승인된 치료법이 만들어진 적이 없기 때문이다. 바이엘(Bayer)의 자회사 블루록(BlueRock)이 진행한 파킨슨병 연구는 안전성 검증을 위한 가장 초기 단계인 임상 1상을 막 통과했을 뿐이다. 연구진은 아직 이식에 효과가 있는지 알지 못한다.

지금까지 배아 줄기세포에 얼마나 많은 연구비가 투입됐는지 정확히 모른다. 분명 수십억 달러에 달러가 투입됐을 것이다. 게다가 세포 이식에 효과가 있을지도 모른다는 최초의 개념증명(proof of principle)은 사실 수십 년 전에 진행된 실험들을 바탕으로 할 수도 있다. 이러한 실험 중에는 예를 들어 사체의 췌장 세포를 이식하면 당뇨병이 치료될 수도 있다는 걸 보여준 1990년대의 실험들이 있다.

인간 사체나 때로는 낙태아의 조직에서 추출한 세포로는 품질이 균등하지 않은 결과물이 만들어질 수 있다. 그러나 오늘날 줄기세포 연구 기업들은 정밀한 사양에 맞춘 세포를 제조해서 실제 제품으로 성공할 가능성을 높이는 것을 목표로 한다.

이는 실제로 쉽지 않은 일이며, 연구가 지연되는 가장 큰 이유이기도 하다. 마크 코터(Mark Kotter)는 줄기세포 연구와 관련해서 “어떤 결과물도 없는 이유는 제조상의 문제 때문”이라고 말한 바 있다. 마크 코터는 연구자들이 줄기세포를 이용해서 원하는 세포를 만들 수 있는 새로운 방법을 개발하는 스타트업 비트바이오(Bit Bio)의 설립자다.

아직 배아 줄기세포로 만들어낸 치료제는 없지만 생물학 연구실을 둘러보면 줄기세포는 어디에나 있다. 이번 여름에 MIT 캠퍼스에 있는 화이트헤드 연구소(Whitehead Institute)의 세포 배양실에 방문했을 때 박사 후 연구원인 줄리아 정(Julia Joung)이 줄기세포 배양 플레이트를 꺼내서 현미경을 통해 은빛 윤곽을 보여줬다.

전도유망한 젊은 과학자인 정은 배아 줄기세포를 제어할 새로운 방법을 연구하고 있다. 놀랍게도 정이 보여준 세포는 1998년에 배양된 최초의 배아 줄기세포를 이용해 배양한 세포였다. 여기서 볼 수 있듯이 배아 줄기세포의 흥미로운 특성 중 하나는 배아 줄기세포가 영원히 분열을 계속하는 불멸의 세포라는 점이다.

정은 이에 대해 “이것이 원본”이라고 말했다.

이러한 재현성이야말로 줄기세포가 단순한 과학 프로젝트가 아닌 기술의 일부인 이유이다. 게다가 배아 줄기세포는 대단히 멋진 기술이다. 인터넷에 세상의 모든 정보가 있듯이, 단세포 배아 하나에는 인체 전체를 만들 수 있는 정보가 들어있다.

이러한 이유로 필자는 이를 ‘배아 기술(embryo tech)’이라고 부르기 시작했다. ‘배아 기술’이란 유전자 검사나 유전자 편집처럼 배아에 사용하는 기술이 아니라 배아 연구를 통해 연구원들이 확보할 수 있는 강력한 기술을 의미한다. 배아 기술에는 체외수정(IVF)을 통한 새로운 생식 방법과 줄기세포 등이 포함된다. 배아 기술은 젊음을 되돌리는 진정한 노화 방지 과학의 실마리가 될 수도 있다.

예를 들어, 샌디에이고의 한 연구실에서는 줄기세포를 사용해서 태아 단계의 뇌세포 다발인 ‘뇌 오가노이드(brain organoid)’를 배양하고 있다. 이곳의 과학자들은 이 오가노이드를 로봇에 부착해서 미로를 통과하도록 학습시킬 계획이다. 터무니없는 계획처럼 들리지만, 일부 연구자들은 미래의 휴대폰에는 심지어 뇌의 일부 같은 생물학적 구성 요소가 탑재될 수 있다고 생각한다.

배아 기술의 가능성을 보여주는 최근의 또 다른 사례는 장수 과학 분야에서 찾아볼 수 있다. 이제 연구자들은 모든 세포를 전사인자(transcription factor)라는 단백질에 노출시켜 줄기세포로 만드는 방법을 알고 있다. 이 방법을 사용하면 윤리적으로 논란의 여지가 있는 배아를 연구의 출발점으로 삼을 필요가 없어진다.

생명공학 분야에서 화제가 되고 있는 한 가지 생각은 사람에게 이러한 전사인자를 약간 주입하면 신체 부위의 젊음을 실제로 되돌릴 수 있다는 것이다. 최근까지는 과학적으로 인간의 삶이 오직 앞으로만 나아갈 수 있다고 여겨졌다. 그러나 이제 위의 생각에 따르면, 시계를 되돌릴 수 있다. 세포를 배아 시절의 방향으로 약간만 되돌리면 되는 것이다.

이에 관해 연구하는 기업 중 하나인 턴바이오(Turn Bio)는 피부에 전사인자를 주입해서 주름을 없앨 수 있다고 생각한다. 또 다른 회사인 알토스랩스(Altos Labs)는 이러한 현상에 대해 과학적으로 심층 연구를 진행하겠다며 30억 달러(약 4조 원)에 달하는 연구비를 모금하기도 했다.

마지막으로, 줄기세포에 대한 또 다른 대단한 발견은 올바른 신호가 주어지면 줄기세포가 배아처럼 보이는 모양으로 자기조직화를 시도한다는 것이다. 합성배아(synthetic embryo) 또는 배아모델(embryo model)이라고도 하는 이러한 개체는 새로운 피임약 개발을 목표로 하는 연구를 포함해 다양한 연구에서 유용하게 활용될 수 있다. 또한 합성배아는 피부 세포를 비롯해서 모든 세포가 새로운 사람 하나를 만들 수 있는 본질적인 능력을 갖추고 있음을 보여주는 놀라운 사례이기도 하다.

이 모든 것이 필자의 눈에는 배아 기술의 예시이다. 그러나 이러한 기술은 본질적으로 우리의 감성에 충격을 줄 수 있다. 흔히 생식, 번식, 새로운 생명의 탄생 같은 것들은 어딘가 비밀스럽고 신성하기까지 한 일로 여겨진다. 따라서 실험실에서 생명의 불꽃을 가지고 만지작거리는 것은 장난삼아 프랑켄슈타인을 만들고자 하는 행위처럼 보일 수 있다. 실제로 파킨슨병 치료법에 대해 취재하면서 바이엘이 여전히 배아 기술에 대해 걱정하고 있다는 것을 알게 되었다. 바이엘사 직원들은 아예 ‘배아’라는 단어 사용을 피하려고 노력한다. 이는 자국 내에서 연구를 위해 배아를 파괴하는 행위를 금지하는 매우 엄격한 독일의 법 때문이다.

그렇다면 앞으로 배아 기술은 어떤 방향으로 나아갈까? 필자는 인간 배아 줄기세포에 관한 진전을 계속 추적할 예정이다. 현재 충격, 경외감, 영감을 가져올 몇 가지 대단한 기사를 준비하고 있으니 독자 여러분들은 MIT 테크놀로지 리뷰를 계속 관심을 갖고 지켜봐 주기를 바란다.