천다위안(陈大元): 팬더복제를 위한 ‘마지막 승부수’

팬더복제 계획이 수립된 후부터 지금까지 18년이 흘렀다. 경비를 다 쓰자 83세의 과학자 천자위안(陈大元)은 성과를 거두고자 자신의 장학금을 연구경비로 사용해 프로젝트를 이어갔다.
온라인팀 news@inewschina.co.kr | 2016-03-16 10:47:36
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기자/왕산(王珊)


“보세요. 여기가 머리, 여기가 몸통, 여기가 꼬리에요.” 83세의 천다위안(陈大元)이 오래된 사진 한 장을 가리키며 말했다. 자궁에 착상된 곰의 조기태아가 있는 반달가슴곰의 자궁 단층사진으로 원목색깔의 액자에 들어있었다. 


이는 이종(异种)간 복제실험으로 태아의 모체는 신체가 건장하고 번식능력이 있는 반달가슴곰이다. 모든 것이 순조롭게 진행된다면 이 어미 곰은 아기 곰 한 마리를 낳게 된다. 그러나 안타깝게도 태아 곰은 결국 네모난 액자 안에 놓였다. 발육이 멈춰 자세히 판독하지 않으면 모양도 잘 알아보기 힘들 정도이다.


천다위안은 ‘이종간 팬더복제’라는 이름의 이 프로젝트의 책임자이다. 80이 넘은 나이의 그는 회색 니트를 입고 금 태 안경을 낀 눈빛이 살아있다. 1998년 그가 중국과학원 동물연구소의 수석과학자이자 동물복제와 수정생물학과의 리더로서 팬더복제를 처음으로 공식 제안할 후 지금까지 18년이 흘렀다. 


기존에 신청한 국가사업이 만기되어 이 사업은 처음에 ‘놀라운 일’이라 여겨지며 경비 문제로 작업이 한동안 잠시 중단되기도 했다. 현재 이 사업은 경비를 자체적으로 유치하는 형식으로 재개되었다. 천다위안에는 못다 이룬 바람이다. 


인공수정만으로는 부족해

 

▲ (자료사진) 오늘날 팬더 복제는 '가술'과 '경비' 의 두 가지 난제에 직면해 있다. 
천다위안은 중국에서 최초로 이종간 팬더복제를 시행한 사람이다. 그가 복제분야에 발을 들일 당시의 나이가 이미 63세였다. 

 

그는 과학 최전방에 대한 예민한 후각으로 1995년부터 ‘동물체세포복제’ 과학기술플랫폼을 마련해 체세포복제연구에 착수했다. 그는 기존에 알던 현미조작기술을 이용해 복제할 수 있다는 사실을 발견했다. 중국과학원 상하이(上海) 생물과학원 세포생물학 및 생물화학연구소의 리진숭(李劲松) 연구원은 <중국신문주간(中国新闻周刊)>과의 인터뷰에서 천다위안 연구의 매력에 매우 전율을 느낀다며 동물체세포복제는 새로운 선도분야로서 엄두를 내지 못하는 사람이 많다고 전했다.


1997년 복제 양 ‘돌리’의 탄생소식을 듣고 천다웨이는 연구결심을 더욱 굳혔다. 


복제생물체는 기증자의 세포핵을 세포핵을 제거한 성숙한 난모세포에 이식해 개체를 ‘복제’해 얻은 후대를 말하는 것으로 그 유전적인 성질이 기증자의 세포와 같다. 핵 이식에 분화 전 줄기세포를 사용하면 ‘줄기세포복제’, 분화된 체세포를 사용하는 경우는 ‘체세포복제’라 한다.


복제양 돌리가 바로 체세포를 통한 방식으로 태어났다. 이 방식은 개체의 생명체를 얻는 새로운 방식으로 전에 판타지소설에 나오는 미친 독재자가 자신을 복제한다는 생각이 완전히 실현될 수 있다는 의미까지 담고 있다. 


천다위안은 위자에 기대어 가끔 한 두 가지 손동작을 하는 것 외에는 자세를 거의 바꾸지 않는다. 그는 <중국신문주간>과의 인터뷰에서 ‘복제는 무성번식’이라 밝혔다. 수정분야에서 복제로 전향하는 것은 매우 자연스러우며 국제과학기술발전의 흐름이기도 하다. 


천다위안이 팬더를 복제대상으로 선택한 데는 두 가지 이유가 있다. 첫 번째는 팬더가 멸종위기의 보호동물로 유성번식수단으로는 종족확대의 목적을 완전히 달성할 수 없기 때문이다. 둘 째는 ‘팬더 사육기지’와의 협력으로 16년간 팬더의 유성번식을 진행해 왔고, 이를 통해 팬더의 습성 및 생식법칙을 잘 어느 정도 알기 때문이다. 


1964년 베이징(北京)동물원에 인공수정으로 번식한 최초의 팬더가 태어나면서 팬더의 인공수정이 한때 ‘대세’가 되었다. 그러나 당시 기술이 발달하지 못해 많은 사람들이 인공수정의 원리를 정확히 알지 못하던 때라 팬더가 인공수정에 성공하고도 출산으로는 이어지지 않았다. 쓰촨(四川) 팬더기지의 경우 3년연속 한 마리도 태어나지 않는 ‘임신공백’현상이 이어지고 있다. 


인공수정과정에서 정자를 채취하면 얼음으로 만들어 냉동보관 해야 한다. 천다위안은 얼음이 녹으면 많은 정자가 죽는다는 것을 발견했다. “정상인 정자는 현미경으로 보면 움직이고 우수한 정자는 직선으로 움직인다.” 


팬더의 출산을 돕기 위해 그는 팀을 인솔해 쓰촨 팬더기지에서 팬더의 수정원리를 연구했다. 16년간의 이 합동연구를 동해 인공수정에 존재하는 여러 문제점을 해결했을 뿐만 아니라 암컷팬더에게 외부의 성선자극호르몬(GSH)을 보충해주어 난자성숙과 발정, 배란을 촉진시켰다. “6년동안 기지에서 쌍둥이 7쌍과 9명의 태아가 태어났다.” 이것은 천다위안이 자랑스러워 하는 성과이다. 이 몇 넌 간의 경험을 통해 그는 단순히 이런 방법만으로 멸종위기의 팬더를 구하기는 부족하다는 것을 알게 되었다. 


“복제는 아주 좋은 보호수단이 될 것입니다.” 천다위안은 돌리의 탄생에서 희망의 빛을 보았다. 그러나 문제가 생겼다. 당시는 팬더가 ‘국보’라 팬더 몸에서 난모세포를 채취할 수 없었고 ‘대리모’로 사용한다는 것은 더더욱 불가능했다. 중국에 남아있는 팬더는 천 마리도 되지 않는데 발정기는 일년에 한번뿐이라 “동종복제실험은 절대 불가능했다.”


이러한 상황을 고려해 천다위안이 계획한 방법은 돌리실험과 크게 달랐다. 돌리의 경우 기증자와수용체가 같은 동종복제에 속하지만, 그가 계획한 팬더는 다른 종에서 채취한 동물세포 핵을 이식하는 이종복제에 속한다. 


리진숭은 당시 자신이 놀라움과 걱정을 아직도 기억한다. 당시 세계적으로도 포유류이종복제의 성공사례가 없던 상황에서 미국의 과학연구팀이 소의 난세포에서 핵을 제거한 후 양, 돼지, 쥐, 개의 세포핵을 이식하는 데 성공한 것이다.


당시 팬더를 복제하는 것은 아무도 생각하지 못한 일이다. 소련대학의 장옌(姜岩)교수는 <중국신문주간>과의 인터뷰에서 “과학최전선에 대한 이해가 상당히 정확하다”라며 지금까지도 이종복제는 생명과학의 최전선분야라 밝혔다. 


찬다위안의 과감함은 그의 스승 중국의 유명한 배아실험학자 퉁디저우(童第周)에게 이어받은 것이다. 퉁디저우는 중국 생물체복제의 선구자로 1960대에 ‘발육 전능성’을 가진 복제물고기를 얻어내는 데 성공한 인물이다.


천다위안은 “일찍부터 체세포복제를 강의하시고 양파의 세포를 물고기 난자에 이식해 양파의 세포핵이 물고기 속에서 자라나는지 까지 관찰하실 정도로 매우 앞선 생각을 가진 분이셨다.”고 회고했다. 


이종복제의 세가지 고비


천다위안이 지금도 생생히 기억하는 이종복제의 세 가지 고비는 다른 두 종의 핵질(核质)이 융합될 수 있는가, 아기주머니가 성공적으로 착상할 수 있을 것인가, 배아가 성공적으로 발육할 수 있을 것인가 이다. 그는 “고비 두 개 반은 넘겼는데 태아발육에서 넘어가지 못하고 있다.”고 말했다. 


천다위안의 첫 번째 자금출처는 중국과학원 생물국이었다. 10만위안밖에 되지 않는 적은 액수인데다 사업계획이 정식으로 수립된 것도 아니었다. 그는 “리더들도 내가 해보기를 원했고 돈은 주로 무균배양실 짓는데 썼다.”고 말했다. 


첫 번째 고비는 다른 두 종의 핵질이 융합될 수 있느냐 이다. 즉, 팬더의 체세포 핵을 다른 동물의 난세포에 넣었을 때 기본적인 아기주머니로 자라날 수 있느냐이다. 이 실험의 첫 번째 난제는 팬더의 체세포를 구하는 것이었다. 팬더가 국보이다 보니 팬더가 죽은 직후 세포의 활성이 남아있는 상태에서 체세포를 채취할 수 밖에 없었다. 천다위안에 따르면 “국가가 살아있는 상태에서 체세포를 채취하는 것을 금하고 있었다.” 


첫 번째 체세포는 푸졘(福建) 팬더의 것을 채취했다. 당시 이 일로도 바쁘던 천다위안이 푸저우(福州)팬더연구센터의 갑작스러운 전화를 받았다. 팬더가 곧 죽으려 하니 어서 와서 체세포샘플을 채취해 가라는 전보처럼 간단한 내용의 전화였다. 천다위안은 “죽은 지 몇 분 밖에 되지 않은 팬더였다.”고 회고했다. 


팬더의 체세포를 구한 후 천다위안과 연구팀은 세포핵을 제거한 집토끼의 난모세포에 팬더의 세포핵을 이식했다. 대조를 위해 천다위안은 팬더 몸의 골격근과 자궁상피, 유방조직의 체세포를 선택했다. 실험을 통해 이식된 세 가지 체세포 모두 아기주머니로 자라났는데, 그 확률은 유방세포가 가장 높고 골격근세포가 가장 낮다는 것을 발견했다. 이는 다른 두 종의 핵질이 융합되는 문제가 신속히 해결되었으며 팬더 이종복제의 첫 번째 고비를 넘겼음을 보여준다. 


논문의 성과는 <차이나 사이언스(China Science)>와 <네이처(Natuer)> 잡지에 발표되었고 1999년에는 중국과학원과 중국기술원이 선정하는 ‘중국 10대 과학성과’에도 들었다. 


첫 단계를 성공하면 이들 아기주머니에 알맞은 ‘대리모’를 선택해야 한다. 천다위안은 대리모로 고양이를 선택했다. 구하기 쉽고 생식규칙도 팬더와 비슷하기 때문이다. 고양이의 임신기간은 보통 2개월인데, 팬더는 임신기간이 길지만 임신 중 한동안은 배아가 수란관에 있기 때문에 실제로 자궁에서 자라는 기간은 두어 달을 넘지 않는다. 또한, 리진숭이 <중국신문주간>과의 인터뷰에서 말했듯 “둘 다 새끼가 태어날 때 손바닥크기 정도밖에 되지 않는다.” 


팬더는 유산이 쉽게 된다. 에에 천다위안은 다른 종의 아기주머니를 팬더 자궁에 이식하면서 팬더 자신의 수정배아도 동시에 이식함으로써 팬더의 아기주머니가 고양이자궁에서 정상적으로 자라도록 ‘유도’하도록 하는 방법을 생각해 냈다. 


마침내 고양이 두 마리가 임신했다. 천다위안은 테스트를 통해 그 중 한 마리의 자궁에 있는 여섯 마리 중 두 마리의 유전물질이 팬더로부터 온 것임을 발견했다. 이는 팬더복제가 두 번째 고비를 넘겼음—다른 종류인 팬더의 아기주머니가 집 고양이 자궁에 착상할 수 있음을 보여준다.


외국에는 비슷한 실험의 선례가 없다. 많은 세부적인 부분을 꼼꼼히 처리해야 하는데, 천다위안은 이 과정을 항상 직접 헸다. 장옌은 “천(陈)선생은 손이 매우 정교해서 꿰맨 상처를 보면 감탄이 절로 나온다.”고 말했다. 


학생들은 천다위안의 관찰력에도 탄복한다. 학생들은 실험 전에 실험실 밖에서 신발을 갈아 신어야 하는데 천다위안은 학생들이 신발이 놓인 모양과 각도로 누가 일찍 오고 늦게 왔는지 판단해 일찍 온 사람에게는 일찍 들어가 쉬라고 분부한다. 


우연히 무단장(牡丹江)의 한 반달가슴곰 사육장과 협력할 기회가 있었다. 천다웨이는 팬더가 반달슴곰의 생식규칙과 더 비슷해 성공가능성이 더 크다고 생각했다.


그러나 반달가슴곰 역시 쉽지 않았다. 사납고 몸집이 크며 지방이 두꺼워 마취를 하면 젊은 장정 네 명이 달려들어야 들 수 있었다. 실험은 생각보다 순조롭지 않았다. 리진숭이 기억하는 일화가 있다. 한번은 초음파검사로 반달가슴곰이 임신했음을 발견했는데 한달 후 다시 검사를 해보니 아니었다. 3년정도의 시간이 흐른 후 마침내 한 마리가 임신했고 초음파로도 조기의 태아를 볼 수 있었으나 안타깝게도 그마저 발육이 멈췄다. 


천다위안은 지금까지도 무슨 이유로 발육이 멈춘 것인지 이유를 밝히지 못했다. “저도 모자란 반걸음이 도대체 무엇이었는지 경험과 교훈을 정리 중입니다.” 생각이라도 하듯 그는 천천히 눈을 감았다. 


“3분의2는 반대한다”


천다위안이 생각하지 못한 것이 있다. 전사회의 큰 관심과 반대가 실험만큼이나 어렵다는 사실이다. 이종 팬더의 조작된 배아를 아기주머니로 발육시키는 데 성공한 후 천다위안은 과학기술부에 프로젝트등반을 신청해 더 많은 지원을 얻고자 했다. 바로 그때 매체의 비판이 쏟아졌다. 하루에 20개의 매체를 상대할 때도 있었다. ‘세 가지 고비’ 이론만도 수십 번을 설명했다. 입이 마르고 단내가 났지만 그는 인내심을 발휘해 매체의 모든 질문에 피하지 않고 대답했다. 


뒷면의 파도와 같은 반대에 비하면 이것은 아무 것도 아니다. “토끼의 난자와 팬더의 체세포를 합쳐 어떻게 발육시키냐” “복제팬더로 살 수 있나? 팬더는 가치로 매길 수 없는 국보고 한 마리에 얼만데……”


가장 큰 반대의 소리는 단연 ‘팬더의 아버지’라 불리는 베이징대학의 판원스(潘文石) 교수의 주장이었다. 판교수는 1980년부터 워룽(卧龙)과 친링(秦岭)의 들판에서 팬더에 대한 야외연구를 진행하며 팬더가 멸종위기에 처한 진짜 원인을 찾았다. 그는 “돈은 가장 중요한 곳에 써야 한다. 팬더의 생태를 연구하거나 팬더를 보호하는데 써야 한다.” 또한, 팬더를 복제하면 종의 다양성이 훼손될 것이라며 팬더복제에 강력히 반대했다. 


더불어 ‘우리가 팬더복제에 반대하는 이유’라는 글을 발표해 천다위안을 직접 비판하기도 했다. 그러나 상황을 더 혼란스럽게 만든 것은 많은 기관에서 천다위안의 성과를 보고 구미가 당겨 팬더복제사업 신청 준비에 들어간 것이다. 이에 중국과학기술부는 설명회를 가졌다. 


당시 경쟁에 참여한 사업신청자 하나는 실험실이 팬더를 복제할 능력을 갖추지는 못했다고 명확히 밝혔지만 이에 대한 지도자의 답은 “가서 돈을 되찾아와 다른 일을 하면 안됩니까? 우리 실험실을 무장해 다른 업무를 하자는 겁니다.”였다. 


설명회 당일 천다위안은 매우 빨리 도착해 입구에서 당시 중국과학기술부 쉬관화(徐冠华)부장을 만났다. “천선생. 오늘 오는 전문가들이 누군지 알아? 떨지 말게. 3분의2는 자네를 반대하는 사람들이야.” 


설명회에 참석한 전문가들은 20명 남짓으로 농업, 의료계. 교육계 및 중국과학기술원 등 5대부처의 전문가들이 포함되어 있었다. 천다위안은 매우 침착하게 이마를 긁적였다. 대답을 기대리던 학생들은 웃으며 만발의 준비를 했다. 


그의 예상대로 각자가 자신의 주장을 펼치는 가운데 반대의 목소리가 이어졌다. 천다위안은 경비설정과 사용을 포함한 모든 문제 하나하나에 자세히 대답했고, 전문가들은 말이 없어졌다. 결국 투표를 통해 천다위안은 과학기술부로부터 600만위안의 경비를 지원받았다. 


설명회에 참석한 사업신청자 중에는 전문가들의 질문에 말문이 막혀 아무 말도 하지 못한 사람도 있고, 전체 사업신청자 중 최고금액인 8천만위안을 신청한 대학교수도 있었다. 


“8천만위안을 어떻게 쓸려고 그럽니까? 팬더 사시려 그럽니까?”라는 전문가의 물음에 신청자는“예. 팬더를 몇 마리 사려면 경비가 많이 필요하죠.”라고 대답했다. “팬더는 값을 매길 수 없는 국보인데요.” 그러자 신청자는 “아니, 아니, 그게 아니라……”라고 얼버무리다 할말이 없어 설명회장을 떠났다. 


스트레스를 아무리 많이 받아도 천다이위안은 한 번도 그것을 학생들에게 풀지 않았다. 둥베이농업대학(东北农业大学)의 류중화(刘忠华) 교수는 <중국신문주간>과의 인터뷰에서 “천선생은 항상 차분하고 전처럼 즐겁게 실험을 이끌었다.”고 전했다. 


최초로 소를 복제하다


천다위안의 복제대상은 팬더뿐이 아니었다. 그는 중국에서 처음으로 체세포복제 소를 만들어 ‘중국에 체세포복제 소의 일인자’라 불리기도 한다. 1999년 팬더업무를 천천히 추진하면서 소 복제 연구를 동시에 진행하기 시작했다.


소를 복제하려면 좋은 기지가 있어야 한다. 천다위안은 협력할 수 있는 소 기지를 사방으로 수소문했다. 팬더를 복제할 때만큼은 아니었지만 중국이 체세포복제동물을 만들어낼 수 있을지에 대한 과학계의 논쟁은 여전했다. 


우여곡절 끝에 천다위안의 연구팀은 2001년 복제배아 270알을 암소 한 마리 당 두 알씩 135마리 암소의 자궁에 이식했다. 


2002년 1월 19일 중국최초의 복제 소 ‘웨이웨이(委委)’가 태어났다. 62kg의 웨이웨이는 모닥불 앞에 누워있었는데 몸이 좀 약했다. 머리와 등에 넓은 검은 얼룩이 있고 온 몸에 핏자국이 있어 십여 명의 당직자가 항상 돌봤다.


리진숭은 그때의 상황을 아직도 기억한다. 출산을 앞둔 암소들이 천막에 둘러 쌓여있고 50명이 넘는 기자들이 천막 위로 소들을 향해 카메라와 캠코더를 들이댔다. “사람이 많다는 생각뿐이었어요. 정말 정신 없었어요.” 


웨이웨이는 머리를 목 위로 당긴 체 가끔 가느다란 소리만 낼 뿐 꼼짝도 하려 하지 않더니 1시간이 되지 않아 숨을 거뒀다. 리진숭은 갑자기 당황해 허둥지둥 천다위안을 바라보았다.


“다들 진정해. 실험은 실패하게 마련이니까.” 천다위안의 말에 리진숭은 기운을 차렸다. “우리 마음의 키처럼 항상 그 자리에 계셔요.” 


다행히 나흘 만에 나머지 송아지가 잇따라 태어났다. 14마리중 5마리가 살았다. 천다위안은 지금까지 그 다섯 마리와 함께 찍은 사진을 가지고 있다. 4마리는 얼룩암소, 1마리는 누런 수소이다. 지금까지 목장에서 얼룩소의 새끼들이 자라고 있다. 


“사실 잘 안 떨어요. 처음 하는 일은 실패와 성공이 있기 마련이니까. 뜻밖에 성공할 줄은 생각도 못했어요.” <중국신문주간>과의 인터뷰에서 천다위안이 즐거운 표정으로 말했다. 


그 후 송아지가 죽은 원인을 분석해 본 결과 천다위안은 이들 소에 체중이 높고 몸집이 큰 선천적인 발육불량현상이 있음을 발견했다. 이는 외국의 동물복제분야도 마찬가지로 직면해 있는 문이다. 분화된 세포인 체세포가 핵을 제거한 난모 세포에 이식된 후 유전물질이 재구성되는 과정이 불완전한 것이 복제 소가 사망한 주된 원인이었다. 


“성공여부 장담 못해”


소 복제에 성공한 경험을 통해 천다위안은 팬더 이종복제에 더욱 자신감을 가지게 되었다. 더불어 세계의 많은 과학자들이 복제기술을 멸종위기동물에 활용하기 시작했다. 


2001년 이탈리아 과학자가 사르데냐에서 죽은 암컷 무플론 두 마리의 몸에서 체세포 핵을 채취하고 세포 핵 안의 유전물질을 일반 양의 난세포로 옮겨 암컷 무플론 한 마리를 탄생시켰다. 


이것은 이종복제의 성공사례이다. 리진숭은 <중국신문주간>과의 인터뷰에서 “무플론과 일반 양은 다른 두 종속이지만 생리구조는 상당히 비슷하다”라며 이 같은 성공사례들에 비해 천다위안의 팬더 이종복제가 더 어렵다고 전했다. 


2005년 경비를 다 쓰자 당시 72세이던 천다위안은 또 다시 경비를 신청할 수가 없어 사업도 중단되었다. 그러나 천다위안의 연구작업은 멈추지 않았다. 2012년부터는 중국 국가자연과학상의 상금과 중국과학원에서 받은 상금 100만위안까지 박사교육과 팬더 복제업무에 썼다.


천다위안은 몇 번의 임용연장과 재임용을 거치며 80세가 되어서야 정식으로 퇴직을 했다. 당시 중국과학원 루용샹(路甬祥) 원장이 천다위안이 계속해서 일 하도록 특별히 허가했다. “천선생이 나가니까 수정과 복제에 관한 일을 주관할 사람이 없더라고요.” 천다위안 자신도 팬더 이종복제연구를 내려놓기가 아쉽던 차였다. 


천다위안은 2016년봄 푸졘을 방문해 푸저우 팬더연구센터와 연합으로 팬더이종복제실험을 이어갈 계획이다. 


반달가슴곰은 대리모비용이 비싸 천다위안 연구팀이 감당할 수 없다. 천다위안은 고양이로 실험을 이어가고 있다. 늦겨울에서 초봄은 곰의 발정기로 실험을 하기 가장 좋은 시기이다. 천다위안은 이 시기를 틈타 팬더의 이종복제배아를 고양이의 자궁에 이식할 것이다. 


많은 사람이 천다위안에게 묻곤 한다. “결국 성공하지 못하면 어떻겠느냐?”


천다위안은 “최소한 후배들에게 앞으로는 시행착오 하지 말라고는 이야기 해 줄 수 있겠죠. 과학수준이 문제였다면 후배들이 첨단과학기술로 해결하면 되고요.”라고 대답한다. 


많은 사람이 이것을 천다위안의 마지막 승부수라 생각하지만 그의 대답은 언제나 그랬듯 신중하다. “태어날 수 있을지, 태어난다면 살 수 있을지 장담할 수는 없어요.”

 

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