3차원 구조로 다양한 돌연변이 확인
벼ㆍ줄기세포ㆍ해양 미세조류ㆍ김치유산균 등 배양
항암효능 규명ㆍ유전자 발현ㆍ의약품 개발 밑거름
복제인간을 다루는 영화 `아일랜드'는 격리된 곳에 수용된 복제인간들이 자신도 모르게 새로운 장기를 필요로 하는 고객에게 심장, 폐, 신장, 간 등 신체 일부를 제공한 후 폐기처분된다는 내용을 담고 있다.
이처럼 복제인간을 만들지 않고 신체 기관들만 떼어내 배양시킬 수는 없었을까? 현재의 기술로는 장기나 신체에서 떼어낸 작은 세포 조각을 체외에서 배양한 후 생체에 다시 이식하는 기술이 쉽지 않다.
아무리 유전적인 특징을 밝히고 줄기세포를 확립했다 하더라도 세포를 성공적으로 배양할 수 없다면 실용화는 불가능해지고 만다. 특히 신장이나 간장의 경우, 세포를 떼어내 외부에서 배양하면 세포가 중력의 영향을 받아 넓게 퍼져 배양이 쉽지 않다.
과학자들은 이 문제에 대한 해결책을 우주공간에서 찾았다. 우리나라 최초의 우주인이 올라가게 될 국제우주정거장(ISS)은 지상에서 약 354㎞ 떨어져 있다. 이 정도 높이에선 지구 중력을 거의 받지 않는다. 국제우주정거장은 지상에 비해 1/1000~1/1만 정도에 해당하는 미세 중력이 작용하기 때문에 지구상에서 하지 못하는 다양한 실험을 수행할 수 있다.
이런 이유로 우리나라 최초 우주인도 국제우주정거장에 머물면서 미세 중력 환경에서 소형 생물배양기인 바이오트론이란 장비를 통해 세포 배양실험을 하게 된다.
이런 미세 중력 환경은 세포를 3차원 구조로 키우는데 가장 적당하다. 그러나 이 실험을 성공적으로 진행하기 위해서는 실험장비가 초소형이어야 하고 조작이 간단해야 한다. 그래서 미국과 러시아는 과학실험 대부분을 밀폐된 과학실험 키트 안에서 진행한다. 즉 우주인이 과학실험 키트 외부 버튼을 누르면 자동으로 실험이 진행되는 방식을 통해 이뤄지는 것이다. 다만 중간에 과학실험 키트가 오작동을 할 때에는 우주인이 지상과 교신하며 적절한 조치를 취하게 된다.
우리나라 최초 우주인도 무게 3㎏의 세포배양용 소형 생물배양기를 우주로 가지고 올라간다. 이 배양기에는 3차원 구조로 돼 있는 지지체(scaffolders)가 들어 있으며 세포가 양분을 제대로 흡수하고 호흡할 수 있도록 설계돼 있다. 한국 우주인은 이 생물배양기를 통해 한국 고유 미생물과 줄기세포, 벼 세포, 해양 미세조류, 김치유산균 등을 배양할 예정이다.
해양 미세조류는 높은 광합성 효율과 강한 산소 배출기능을 갖고 있어 타 생물체로부터 배출된 이산화탄소에서 영양물질을 생성하는 특성을 갖고 있다. 이에 따라 장거리 우주여행을 할 경우 우주선 내에서 배출되는 폐기물을 물, 영양식품, 산소로 전환하는데 도움이 될 수 있다. 또 항암효과가 있는 김치 유산균의 효능을 규명하는 실마리를 제공할 것으로 기대하고 있다.
연구팀은 우주방사선이 내리쬐는 우주에서의 세포배양을 통해 다양한 돌연변이를 확인하는 한편 지상에서 보지 못했던 줄기세포의 변화를 관찰해 유전자 발현과 새로운 치료제 등을 만들 수 있을 것으로 예상하고 있다. 이렇게 된다면 우리나라 생명공학기술을 한 단계 끌어올리는 기회로 작용하게 될 것이다.
정리=이준기기자 bongchu@
벼ㆍ줄기세포ㆍ해양 미세조류ㆍ김치유산균 등 배양
항암효능 규명ㆍ유전자 발현ㆍ의약품 개발 밑거름
복제인간을 다루는 영화 `아일랜드'는 격리된 곳에 수용된 복제인간들이 자신도 모르게 새로운 장기를 필요로 하는 고객에게 심장, 폐, 신장, 간 등 신체 일부를 제공한 후 폐기처분된다는 내용을 담고 있다.
이처럼 복제인간을 만들지 않고 신체 기관들만 떼어내 배양시킬 수는 없었을까? 현재의 기술로는 장기나 신체에서 떼어낸 작은 세포 조각을 체외에서 배양한 후 생체에 다시 이식하는 기술이 쉽지 않다.
아무리 유전적인 특징을 밝히고 줄기세포를 확립했다 하더라도 세포를 성공적으로 배양할 수 없다면 실용화는 불가능해지고 만다. 특히 신장이나 간장의 경우, 세포를 떼어내 외부에서 배양하면 세포가 중력의 영향을 받아 넓게 퍼져 배양이 쉽지 않다.
과학자들은 이 문제에 대한 해결책을 우주공간에서 찾았다. 우리나라 최초의 우주인이 올라가게 될 국제우주정거장(ISS)은 지상에서 약 354㎞ 떨어져 있다. 이 정도 높이에선 지구 중력을 거의 받지 않는다. 국제우주정거장은 지상에 비해 1/1000~1/1만 정도에 해당하는 미세 중력이 작용하기 때문에 지구상에서 하지 못하는 다양한 실험을 수행할 수 있다.
이런 이유로 우리나라 최초 우주인도 국제우주정거장에 머물면서 미세 중력 환경에서 소형 생물배양기인 바이오트론이란 장비를 통해 세포 배양실험을 하게 된다.
이런 미세 중력 환경은 세포를 3차원 구조로 키우는데 가장 적당하다. 그러나 이 실험을 성공적으로 진행하기 위해서는 실험장비가 초소형이어야 하고 조작이 간단해야 한다. 그래서 미국과 러시아는 과학실험 대부분을 밀폐된 과학실험 키트 안에서 진행한다. 즉 우주인이 과학실험 키트 외부 버튼을 누르면 자동으로 실험이 진행되는 방식을 통해 이뤄지는 것이다. 다만 중간에 과학실험 키트가 오작동을 할 때에는 우주인이 지상과 교신하며 적절한 조치를 취하게 된다.
우리나라 최초 우주인도 무게 3㎏의 세포배양용 소형 생물배양기를 우주로 가지고 올라간다. 이 배양기에는 3차원 구조로 돼 있는 지지체(scaffolders)가 들어 있으며 세포가 양분을 제대로 흡수하고 호흡할 수 있도록 설계돼 있다. 한국 우주인은 이 생물배양기를 통해 한국 고유 미생물과 줄기세포, 벼 세포, 해양 미세조류, 김치유산균 등을 배양할 예정이다.
해양 미세조류는 높은 광합성 효율과 강한 산소 배출기능을 갖고 있어 타 생물체로부터 배출된 이산화탄소에서 영양물질을 생성하는 특성을 갖고 있다. 이에 따라 장거리 우주여행을 할 경우 우주선 내에서 배출되는 폐기물을 물, 영양식품, 산소로 전환하는데 도움이 될 수 있다. 또 항암효과가 있는 김치 유산균의 효능을 규명하는 실마리를 제공할 것으로 기대하고 있다.
연구팀은 우주방사선이 내리쬐는 우주에서의 세포배양을 통해 다양한 돌연변이를 확인하는 한편 지상에서 보지 못했던 줄기세포의 변화를 관찰해 유전자 발현과 새로운 치료제 등을 만들 수 있을 것으로 예상하고 있다. 이렇게 된다면 우리나라 생명공학기술을 한 단계 끌어올리는 기회로 작용하게 될 것이다.
정리=이준기기자 bongchu@
