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  •  ‘미니 장기’가 실험용 생쥐를 살린다!… 오가노이드란?
  • 장진희 기자
  • 2023-03-15 13:48:00
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동물실험 대체하는 오가노이드란?

새로운 약을 개발하면 사람에게 판매하기 전에 동물실험을 거치는 것이 일반적이지요. 그런데 최근 동물실험 과정에서 동물이 병을 얻거나 죽음에 이르게 되어 윤리적으로 적절하지 않다는 의견이 제시되면서 동물실험을 대체할 수 있는 방안이 논의되고 있어요.

최근 미국 식품의약국(FDA)이 동물실험 의무화 조항을 80여 년 만에 삭제하면서 세계적으로 동물실험을 대체할 수단을 찾는 추세라고 미국 일간신문 뉴욕타임스(NYT)가 보도했어요. 우리나라의 동물실험 현황과 함께 대안으로 주목받는 ‘오가노이드’ 실험에 대해 알아보아요.


생쥐를 이용해 실험을 진행 중인 모습. 동물자유연대 제공



실험동물 절반이 극심한 고통받아


우리나라에서는 약 488만 마리(2021년 기준)의 동물이 각종 실험에 동원되고 있는 것으로 지난해 조사됐어요. 농림축산검역본부의 ‘2021년 동물실험윤리위원회 운영 및 동물실험 실태조사’에 따르면 실험에 가장 많이 동원된 종은 설치류 353만 7771마리로 이 중에서도 생쥐가 가장 큰 비중을 차지했어요. 생쥐는 대표적 실험동물로 인간과 유전자가 80%가량 일치하는 동물로 알려졌어요.


주의 깊게 봐야할 점은 실험동물 가운데 절반가량이 실험 과정에서 극심한 고통을 받고 있다는 것. 동물실험은 동물이 겪는 고통을 기준으로 가장 약한 A등급부터 가장 심한 E등급으로 나뉘는데 2021년 기준 E등급에 해당하는 실험에 218만 1207마리(약 44.7%)가 동원된 것으로 나타났어요. E등급 동물들은 실험 과정에서 심하게 고통을 받거나 피할 수 없는 스트레스를 받는 안타까운 상황이라고 해요.



미국 동부 볼티모어에 있는 존스홉킨스병원의 실험실에서 뇌를 본뜬 오가노이드를 제작한 모습. 뉴욕타임스 홈페이지 캡처



‘미니 장기’ 오가노이드가 동물 구해요


동물실험을 대체할 수단으로 ‘오가노이드’를 제작하여 실험하는 것이 떠오르고 있다고 NYT는 전했어요. 오가노이드는 줄기세포(여러 종류의 세포로 분화할 수 있는 세포)를 길러서 장이나 간, 위와 같은 장기(내장의 여러 기관)처럼 만든 입체적 세포를 말해요. 인체(사람의 몸)의 장기와 비슷한 기능과 구조를 갖췄으나 크기가 수 밀리미터(㎜) 수준으로 실제 장기에 비해 훨씬 작은 편이라 ‘미니 장기’라고도 불려요.


미니 장기를 활용하면 동물이나 사람을 대상으로 직접 실험을 하지 않아도 치료 약물의 효과 등을 평가할 수 있어요. 우리나라에서는 한국생명공학연구원 줄기세포연구센터의 손미영 박사팀이 지난 2018년 사람의 소장(작은창자)과 비슷한 성능을 가진 오가노이드를 국내 최초로 개발하는 데 성공한 바 있지요.



3D 바이오 프린팅 기술로 오가노이드를 제작하는 모습



최근에는 3D(입체) 바이오 프린팅 기술을 활용해 오가노이드를 대량으로 생산하는 기술도 상용화(일상적으로 쓰이게 됨)되는 추세예요. 바이오 프린팅은 세포 같은 생체 재료가 들어 있는 바이오 잉크를 프린터에 넣어 3차원의 조직 및 기관을 만드는 기술을 말해요. 국내 연구기관과 대학에서도 관련 연구가 활발하게 진행 중. 한국생명공학연구원의 손 박사님은 “바이오 프린팅을 적용하면 뛰어난 기능을 갖춘 오가노이드를 일정하게 생산할 수 있다는 장점이 있다”고 설명했어요.



오가노이드 여러 개를 칩 위에 올려 연결한 모습. 네이처 제공



오가노이드를 칩 위에 옮기는 이유는?


개별적으로 생산된 오가노이드에 직접 실험을 시행할 수도 있지만 칩으로 옮겨서 실험을 진행하는 것이 더 효과적이라고 과학계는 보고 있어요. 특히 여러 종류의 오가노이드를 플라스틱 칩 위로 옮긴 뒤에 각 칩들을 미세한 회로로 연결시키는 방식이 유용하게 쓰일 것으로 보여요. 예를 들어 인간의 장과 간, 심장, 신장 등을 본떠 만든 오가노이드를 칩 위에 올려놓고 연결한 다음에 각종 실험을 진행하면 각 오가노이드의 유기적 반응을 측정할 수 있는 것이지요.


오가노이드를 활용한 약물 실험이 현실화되고 있기는 하지만 오가노이드는 혈관이 없고, 면역계도 갖추고 있지 않아요. 인간의 몸에 있는 각종 미생물도 오가노이드에는 살지 않기 때문에 “인간의 장기와 좀 더 유사한 오가노이드를 개발하는 것이 가장 큰 과제”라고 손 박사님은 말했습니다.


▶어린이동아 장진희 기자 cjh0629@donga.com

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