콜로설, 3D 인공 난각서 병아리 배양… ‘인공 자궁’ 현실화되나

미국 생명공학 기업 콜로설 바이오사이언스가 3D 프린팅 인공 난각 안에서 병아리를 성장시키는 데 성공했다고 밝혔다. 회사는 이 기술이 멸종 조류 복원과 인공 자궁 개발로 이어질 수 있을 것으로 기대하고 있다.

새끼 병아리들이 몸부림치며 부화를 시도하고 있었다. 하지만 진짜 달걀 속에서 그런 건 아니었다.

대신 이 병아리들은 콜로설 바이오사이언스의 댈러스 본사에 있는 플라스틱 컵 안에서 자라고 있었다. 이 투명한 컵은 3D 프린팅으로 제작된 것이었다.

붉은늑대 복제설로 세상을 떠들썩하게 만들었던 이 생명공학 기업은 도도새와 거대 모아 같은 멸종 조류 종을 복원하려는 노력의 일환으로 ‘완전 인공 알’을 개발했다고 주장했다.

하지만 이 발명품은 ‘인공 난각(알껍질)’이라고 부르는 편이 더 적절하다. 타원형으로 프린팅된 격자 구조물 내부에는 실제 난각처럼 산소를 통과시키는 특수 실리콘 기반 막이 코팅돼 있다.

콜로설은 새를 탄생시키기 위해 갓 낳은 달걀의 내용물을 인공 난각 안으로 조심스럽게 옮겨 담았고, 배아는 그 안에서 계속 성장했다. 연구원들은 상단에 달린 작은 창을 통해 내부를 들여다볼 수 있다.

앤드류 파스크(Andrew Pask) 콜로설 최고생물학책임자(CBO)는 “인공 알 안에서 병아리들이 움직이는 모습을 보는 것은 정말 놀라운 경험이었다”면서 “자궁 밖에서도 생명을 키울 수 있다는 사실을 실감하게 됐다”고 말했다.

콜로설은 털매머드를 비롯한 멸종 동물을 복원하기 위해 유전자 편집 및 생식 기술을 활용하겠다는 목표로 2021년 설립됐다. 이후 회사는 현재 ‘확장 가능하고 통제 가능한 동물 창조’ 프로젝트를 위해 8억 달러(약 1조 2,000억 원) 이상의 자금을 조달했다.

파스크에 따르면 이 인공 난각 기술은 멸종 위기 조류를 보존하는 데 도움이 될 수 있다. 또한 한때 뉴질랜드에 서식했던 거대 조류 모아를 복원하는 프로젝트에도 활용될 가능성이 있다. 날지 못했던 모아는 키가 약 3.6m에 달했고, 현존 조류 가운데 가장 큰 알보다도 큰 4리터짜리 알을 낳았다.

콜로설은 이미 거대한 3D 프린팅 시제품 달걀 사진도 공개했다. 크기가 워낙 커 직원들은 이를 ‘야채 탈수기(salad spinner)’라고 부르고 있다.

모아는 약 750년 전 마오리족 조상들이 뉴질랜드 남섬에 도착한 뒤 멸종했다. 고고학 유적지에서는 모아의 뼈와 함께 석기 도구가 발견됐으며, 이는 인간에 의해 사냥당했다는 명확한 증거로 여겨진다.

다만 콜로설이 실제로 모아를 복원하는 단계에 가까워진 것은 아니다. 이를 위해서는 오래된 모아 뼈에서 DNA 데이터를 확보한 뒤 기존 조류 게놈에 수천 개 수준의 유전적 변이를 삽입해야 하는데, 이는 인공 난각 유무와 관계없이 여전히 기술적으로 매우 어려운 작업이다.

일부 과학자들은 콜로설이 인공 난각 기술에 대해 지나치게 과장된 홍보를 하고 있다고 지적한다. 회사는 화제가 된 유튜브 영상을 통해 “닭이 먼저냐 달걀이 먼저냐는 불가능한 난제를 해결했다”고 주장했다.

이 영상은 흥미 위주의 할리우드식 연출로 재미있고 흥미진진하게 보이도록 제작됐다. 하지만 콜로설은 허위 또는 과장된 주장으로 과학계의 반발을 산 전례가 있다. 지난해에도 멸종된 디어 울프를 복원했다고 주장했으나, 전문가들로부터 광범위하게 반박됐다.

이번에도 콜로설이 ‘세계 최초의 껍질 없는 부화 시스템’을 만들었다고 주장한 데 대해 수년간 관련 기술을 연구해 온 과학자들 사이에서 반발이 나오고 있다.

2024년 투명 플라스틱 필름 아래에서 병아리를 부화시키는 데 성공했던 일본 쓰쿠바대 오바라 카쓰야(Katsuya Obara) 교수는 “분명 과장된 표현”이라며 “기존 기술을 일부 개선한 수준에 가깝다”고 말했다.

실제로 오바라 교수는 인공 용기에서 조류를 키우는 기술 자체는 1998년 일본 연구진이 메추라기로 이미 성공한 바 있다고 지적했다.

다만 콜로설의 기술적 진전으로 평가받는 부분은 배아가 더 많은 산소를 공급받을 수 있도록 하는 특수 막이다. 기존 시스템에서는 연구자들이 산소를 별도로 공급해야 했고, 이 과정에서 일부 병아리가 부화하지 못하는 경우가 있었다.

인공 난각 연구는 콜로설의 외인성 발달 팀이 수행했다. 이 팀은 유대류를 시작으로 포유류용 인공 자궁 개발도 추진하고 있다. 유대류는 새끼를 아주 미숙한 상태로 낳은 뒤 배에 있는 주머니(육아낭) 안에서 키우는 포유류를 말한다.

파스크는 “우리는 포유류 임신 과정에서 일어나는 모든 현상을 분석해 이를 어떻게 재현할 수 있을지 연구하고 있다”고 설명했다.

이 팀에게 인공 난각은 비교적 빠르게 달성할 수 있는 기술적 성과였다. 닭은 원래도 자궁 밖에서 성장하는 생물이다. 달걀이 산란된 뒤 노른자 위의 작은 배아는 노른자와 흰자, 그리고 칼슘을 공급하는 껍질로부터 영양분을 흡수하며 성장한다. 콜로설은 인공 난각에도 분쇄한 칼슘을 추가한다고 밝혔다.

모아를 복원하려면 콜로설은 다른 조류의 유전자를 대규모로 편집해야 한다. 현재 유전자 조작이 가능한 조류는 사실상 닭뿐이며, 이는 난자와 정자를 생성하는 줄기세포를 편집하는 복잡한 과정을 통해 이루어진다. 연구자들은 해당 세포의 DNA를 수정한 뒤 이를 다시 알에 주입한다. 그렇게 태어난 새는 생식세포에 유전적 변이를 지니게 되고, 이를 후대에 전달할 수 있게 된다.

파스크는 충분한 유전자 편집을 통해 모아와 유사한 정자나 난자를 만들어낼 수 있을 것으로 기대한다. 다만 그렇게 되면 닭이 모아 배아가 담긴 알을 낳는 기이한 상황이 벌어질 수도 있다.

헬렌 상(Helen Sang) 영국 로슬린 연구소 명예교수는 진화적 차이를 고려할 때 모아 배아가 닭 달걀의 노른자만으로 생존할 수 있을지 확신하기 어렵다고 본다. 그는 “인공 난각에서 다른 종의 배아를 키우기 위해서는 극복해야 할 중대한 기술적 과제가 많다”고 전했다.

특히 가장 큰 문제 중 하나는 크기 차이다. 달걀 속 노른자 양만으로는 훨씬 큰 모아 새끼를 성장시키기 어렵다. 하지만 파스크는 바로 이 지점에서 인공 난각 기술이 활용될 수 있다고 설명한다. 그는 “가는 바늘을 이용해 50개의 노른자를 천천히 합쳐 훨씬 큰 노른자 덩어리를 만드는 것도 가능할 수 있다”고 말했다. 그러면서 “달걀만으로는 모아가 정상적으로 부화할 때까지 성장시키기에 충분하지 않겠지만, 이후 인공 난각 환경으로 옮겨 크기를 점차 확장할 수 있다”고 덧붙였다.

현재까지 인공 난각은 닭 실험에서 매우 잘 작동하고 있다고 한다. 파스크는 “우리는 이미 병아리 26마리를 부화시켰는데, CEO가 이제 속도를 좀 늦추라고 말했다”며 “사무실에 병아리가 너무 많이 돌아다니고 있다”고 말했다.

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