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  1. 2017.07.17 영화 ‘가타카’ 속 의학기술 ‘유전자 가위’




1997년 개봉한 영화 ‘가타카’는 SF 영화의 고전으로 불리는 작품이다. 유전자로 신분이 결정되는 가상의 미래사회에서 열성인자를 가지고 태어난 주인공이 유전인자로 신분을 위장해 우주항공사의 꿈을 이루는 내용을 그리고 있다. 영화 제목인 ‘가타카(Gattaca)’는 DNA의 염기서열인 아데닌(Adenine), 티민(Thymine), 구아닌(Guanine), 시토닌(Citonin)을 조합해 만든 단어다. 


영화 속 미래사회는 출생 과정에 따라 인간을 두 계급으로 분류한다. 성관계를 통한 자연 출생자는 열성인자를 가진 ‘부적격자’이고, 인공수정으로 태어난 아이는 우성인자를 가진 ‘적격자’로 구분된다. 영화 속 미래사회에서는 태아의 유전자를 분석해 예상 수명과 미래의 질병, 성격 등을 출생 전에 미리 파악할 수 있다. 또한 의학기술을 이용해 인공수정으로 부정적인 유전자를 미리 제거할 수 있다. 



부모의 자연임신으로 태어난 주인공 빈센트(에단 호크)는 선천적으로 심장이 약하고, 근시와 정신질환을 앓게 될 확률이 높으며, 예상 수명은 서른 살이라는 판정을 받는다. 이런 이유로 어릴 때부터 꿈이었던 우주항공사 시험에서 탈락한다. 열성인자를 가진 부적격자가 얻을 수 있는 직업은 청소나 경비 같은 단순노동직 뿐이다. 


하지만 꿈을 포기할 수 없었던 빈센트는 유전자 브로커를 찾아가고, 그를 통해 우성인자를 가진 제롬(주드 롬)을 만난다. 전직 수영선수인 제롬은 완벽한 유전자를 가졌지만 사고로 하반신이 마비됐다. 빈센트는 제롬의 도움으로 다시 우주항공사에 도전한다. 제롬의 혈액과 타액, 지문, 머리카락, 소변 등은 물론이고, 왼손잡이 연습과 키를 늘리는 수술까지 감행하며 완벽하게 제롬으로 신분을 위장한다. 


우주항공사가 되려면 유전자 관문을 반드시 통과해야 한다. 하지만 토성의 위성 타이탄을 탐사하는 임무는 단순히 유전자만으로 결정되지 않는다. 오랜 우주비행을 견뎌낼 강인한 체력과 의지, 위기상황에 대처하는 능력 등이 필수적으로 요구된다. 



빈센트는 비록 다른 사람의 유전자를 빌려 우주항공사가 됐지만, 타이탄 탐사를 앞두고 모든 테스트에서 합격점을 받는다. 영화 ‘가타카’는 열성인자를 타고났지만 우주항공사의 꿈을 이루는 빈센트를 통해 타고난 유전자가 아닌 의지와 노력으로 운명을 바꿀 수 있다는 메시지를 전한다. 


영화 ‘가타카’ 속 미래기술은 20년 전만 해도 허무맹랑한 공상으로 치부됐다. 하지만 최근 들어 유전자 기술이 점차 현실로 다가오고 있다. 유전자 정보를 활용한 개인 맞춤형 의약품 개발부터, 인공적으로 유전자를 자르고 붙일 수 있는 ‘유전자 가위’ 기술에 이르기까지, 미래를 바꿀 첨단기술로 주목받고 있는 유전자 기술에 대해 알아보도록 하자. 




지난 2006년 문을 연 ‘23앤드미(23andMe)’는 미국의 개인 유전정보 검사 업체다. 2013년 타액 샘플과 99달러(약 11만 원)만 내면 각종 질병과 약물 순응도 등 약 240여개의 유전정보를 제공하는 서비스를 내놔 주목받았다. 


23andMe DNA 검사 키트 ⓒ2008. tara hunt @flickr


영화 ‘가타카’처럼 타액만으로 유전자 정보를 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 의사를 거치지 않고도 편리하고 저렴하게 자신의 유전자 정보를 알 수 있도록 한 것이다. 종전에는 의료기관을 통해 고액의 진료비를 지불해야 유전자 검사가 가능했다. 


하지만 23앤드미의 유전자 검사 서비스는 오래가지 못했다. 미국 식품의약국(FDA)이 민간 기업의 유전자 검사 정확도가 검증되지 않았고, 소비자가 검사 결과를 이해하기 어렵다는 이유로 서비스를 금지시켰기 때문이다. 그러나 지난 4월 미국 FDA는 파킨슨병과 알츠하이머성 치매 등 10가지 질병의 DTC 검사를 23앤드미에 허용했다. FDA가 병원이 아닌 민간 업체에 유전자 검사를 승인한 최초의 사례다. 


DTC 검사란 의료기관을 거치지 않고 개인이 직접 유전자 검사 서비스를 의뢰하는 것을 말한다. 이에 따라 소비자들은 인터넷이나 편의점에서 199달러(약 22만 원)를 내고 유전자 검사 키트를 구매해 타액을 보내면 6~8주 뒤에 검사 결과를 받아볼 수 있게 됐다. 우리나라의 경우 지난해 6월 민간 업체의 유전자 검사 서비스가 허용됐지만, 혈당이나 혈압, 체질량지수 등 기본적인 신체조건 분석만 가능한 상황이다. 




유전자 검사 대중화는 적극적인 질병 관리에 활용되고 있다. 배우 안젤리나 졸리가 대표적이다. 2013년 유전자 검사를 받은 그는 유방암 원인 유전자인 브라카(BRCA1)의 돌연변이로 유방암에 걸릴 확률이 87퍼센트임을 확인하고 유방을 미리 절제해 암 발병률을 5퍼센트대로 낮췄다. 


유전자 검사가 대중화되면 더 많은 사람들이 저렴한 비용으로 자신의 미래 질환을 알게 되고, 미리 생활습관이나 식습관 등을 바꿔 발병률을 낮출 수 있게 될 전망이다. 또한 환자의 유전자 정보를 분석해 유전자 변이에 다른 맞춤형 치료와 치료제 개발도 가능해질 것으로 보인다.  




최근 의학계에서 가장 주목하고 있는 첨단기술은 일명 ‘유전자 가위’로 불리는 ‘크리스퍼’ 기술이다. 크리스퍼(CRISPR, Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)는 DNA의 특정 염기서열을 인지해 해당 부위의 DNA를 절단하는 제한효소를 말한다. 마치 가위처럼 원하는 곳의 DNA를 정교하게 잘라낼 수 있다. 


크리스퍼 기술의 적용 범위는 무궁무진하다. 그중 하나는 멸종위기에 놓였거나 이미 멸종된 생물을 복원하는 것이다. 미국 하버드의대 연구진은 더운 나라 인도에 사는 코끼리의 DNA를 변형해 극한의 추위에도 견딜 수 있도록 바꾸는 연구를 진행 중이다. 미국 캘리포니아 대학 연구진은 크리스퍼 기술을 이용해 19세기에 멸종한 여행비둘기를 되살릴 방법을 알아내고 있다. 


이와 반대로 말라리아를 옮기는 모기 등 인간에게 해로운 생물이 더는 번식하지 못하도록 유전자를 변형하는 기술이나, 광우병을 유발하는 주요 원인으로 알려진 프리온 단백질 유전자를 제거하는 기술 등도 연구되고 있다. 



동식물 품종 개량에도 크리스퍼 기술은 유용한 도구로 쓰인다. 필수 미네랄과 단백질의 흡수를 떨어뜨리는 피트산(phytic acid) 함량을 낮춘 옥수수, 정자나 난자 어느 쪽으로도 변할 수 있는 미성숙 세포인 닭의 원시생식세포를 변형해 알레르기를 없앤 달걀, 근육 발달을 막는 마이오스타틴(Myostatin) 유전자를 제거해 단백질 함량은 높이고 지방은 낮춘 돼지 등이 대표적이다.  


가장 주목을 끄는 것은 장기이식 기술과 난치성 질환 치료다. 하버드 의대 연구팀은 2015년 10월 크리스퍼 기술을 이용해 인간에게 이식했을 때 거부반응을 일으키는 돼지의 62개 DNA 조각을 제거하는데 성공했다. 연구팀은 수정란 단계에서 거부반응 유전자를 제거한 후 성체로 키우면 돼지와 인간의 장기이식 가능성이 높아질 것이란 전망을 내놨다.


우리나라 기초과학연구원 유전체 교정 연구팀은 지난 2월 ‘크리스퍼 염기서열’ 기술을 통해 특정 DNA 염기를 교체하는 실험에 성공했다. 기존의 크리스퍼 기술이 원하는 부위의 유전자를 잘라내는 것이었다면, 국내 연구진이 개발한 염기서열 기술은 비정상 DNA 염기를 정상 DNA 염기로 교체하는 기술이다. 난치성 유전 질환을 유발하는 DNA 염기를 정상으로 바꿀 수 있어 난치성 질환 치료에 획기적인 교두보를 마련했다는 평가다. 


>> DNA 염기 하나만 바꾸는 유전자가위로 첫 동물실험 성공 기사 읽기 <<




크리스퍼 기술은 멸종 생물 복원, 동식물 품종 개량, 동물 장기이식, 난치성 유전 질환 치료 등 광범위한 영역에서 날로 진화해가고 있다. 


특히 지난해에는 중국 광저우 의대 연구팀이 에이즈를 발생시키는 HIV바이러스에 내성을 갖는 배아를 만드는 실험에 성공했다. 유전자 기술이 신의 영역으로 분류되던 불치병 치료에까지 바짝 다가서고 있는 것이다. 



실제로 과학 학술지 ‘사이언스’는 2015년 ‘획기적인 혁신기술’로 크리스퍼를 선정했고, 기술 전문지 ‘MIT 테크놀로지 리뷰’는 2016년 ‘세상을 바꿀 10대 기술’ 중 생명과학 분야 두 가지 모두를 크리스퍼 기술로 꼽았다. 


크리스퍼 기술을 개발한 에마뉘엘 샤르팡티에 스웨덴 우메오대 교수와 제니퍼 두드너 미국 UC 하워드휴즈의학연구소 연구원은 노벨 과학상 0순위로 거론되고 있다. 


하지만 윤리적인 문제도 끊임없이 대두되고 있다. 논란은 2015년 4월 중국 중산대학교 연구진이 크리스퍼 기술로 인간 배아(수정란)에서 ‘베타지중해성 빈혈’에 관여하는 유전자를 잘라내는데 성공했다고 발표하면서 정점에 올랐다. 착상 전 인간의 배아에도 크리스퍼 기술의 적용이 가능하다는 것이 확인되면서 ‘맞춤형 아기’에 대한 논란이 불거진 것이다. 



중국 중산대 연구진의 실험 성공에서 보듯이 기술이 조금만 더 진보하면 영화 ‘가타카’처럼 인공수정 단계에서 원하는 유전자를 잘라 내거나 교체하는 것이 가능해질 전망이다. 유전자 검사를 통해 난치성 질환을 가졌다고 판단될 경우 수정 단계에서 해당 유전자를 제거하는 것이 막대한 비용과 고통이 따르는 사후적인 치료보다 나을 수 있다. 


하지만 자유의지가 없는 인간 배아를 대상으로 특정 유전자를 의도적으로 빼거나 넣는 것은 윤리적으로 논란의 여지가 많다는 지적이다. 또한 애초 목적인 질병 치료가 아닌, 영화 ‘가타카’처럼 우성인자를 가진 맞춤형 아기를 출산하기 위해 악용될 가능성도 있다. 


빈부 격차에 따라 유전자도 격차가 생겨 영화처럼 유전자에 따른 새로운 신분 질서가 생길 수 있다는 우려도 높다. 




Posted by 국민건강보험공단

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