알레르기 유발 단백질을 제거한 유전자 편집 비글 '베일리'와 '알피'는 어떻게 탄생했나

유전자 편집 비글은 어떻게 만들어졌나

Kindred Companion Sciences의 연구진은 CRISPR-Cas9 유전자 가위 기술과 체세포 핵 이식(SCNT, Somatic Cell Nuclear Transfer)이라는 두 단계 과정을 결합했다. 체세포 핵 이식은 복제 양 '돌리(Dolly)'를 만드는 데 사용된 것과 동일한 기술이다 .

1단계: 세포 내 CRISPR 편집. 과학자들은 암컷 비글 태아의 피부 세포(섬유아세포)를 채취한 뒤, CRISPR-Cas9를 이용해 Can f 1 유전자의 첫 번째 엑손(exon)에 단일 염기 하나를 삽입했다. 이로 인해 '프레임시프트 변이(frameshift mutation)'가 일어나 Can f 1 단백질 생산이 완전히 차단되었다 .

2단계: 체세포 핵 이식(복제). 유전자가 편집된 세포 핵을 핵이 제거된 개의 난자에 주입했다. 이렇게 만들어진 Can f 1 유전자 결손 배아 25개 중 2개가 대리모 개의 자궁에서 정상적으로 자라 2024년 9월에 건강한 암컷 비글 쌍둥이, 베일리와 알피를 탄생시켰다 .

이 결과는 동료 검증 학술지 The CRISPR Journal에 게재되며, 표적 Can f 1 유전자 결손 개체가 성공적으로 탄생한 최초의 사례로 기록되었다 .

확인 검사 결과: 검출 가능한 알레르겐 제로(0)

연구진은 여러 실험실 분석을 통해 유전자 변형이 알레르겐을 완전히 제거했음을 확인했다:

• ELISA 및 웨스턴 블롯(Western blot) 검사: 강아지들의 침, 털, 비듬, 피부 추출물을 검사한 결과 Can f 1 단백질이 전혀 검출되지 않았다. 반면, 유전자 편집을 하지 않은 일반 개체에서는 풍부한 양의 Can f 1이 검출되었다 .
• 유전자 결손은 안정적이고 완전했다: 두 강아지의 모든 샘플에서 주요 개 알레르겐의 흔적이 단 한 점도 발견되지 않았다 .
• 예비 인체 노출 테스트도 진행되었다. 평소 개와 접촉하면 알레르기 반응을 보이는 한 사람이 베일리, 알피와 시간을 보냈지만 어떤 알레르기 증상도 보고되지 않았다. 이 사람의 알레르기 자체가 사라진 것은 아니지만, 이 특정 개들의 침과 털에는 알레르기를 유발하는 핵심 단백질이 없기 때문에 반응이 없었던 것이다 .
• 두 강아지는 현재까지 정기적인 수의학 검진을 통해 정상적인 성장과 발달을 보이며 건강에 이상이 없는 것으로 확인되었다 .
• Kindred 사는 전장 유전체 분석 결과 의도치 않은 오프-타겟(off-target) 편집도 발견되지 않았다고 밝혔다 .

한계: 이 개가 할 수 있는 것과 없는 것

Can f 1은 주요 개 알레르겐으로, 전체 개 알레르기의 약 60~70%를 차지한다. 하지만 개는 Can f 2부터 Can f 7까지 최소 6가지 이상의 다른 알레르겐도 생산한다. 따라서 Can f 1 이외의 알레르겐에 반응하는 사람들은 여전히 증상을 겪을 수 있으며, 전문가들은 어떤 개도 100% '저자극성(hypoallergenic)'이 될 수 없다고 경고한다 .

상용화 전 해결해야 할 과제들

규제 승인

미국 FDA는 유전자 편집 동물을 '의도적 유전체 변형(IGA, Intentional Genomic Alterations)'으로 분류하고 위험 기반 접근법으로 관리한다 . Kindred 사는 아직 FDA 승인을 받지 못했다. 이 동물들이 시장에 유통되기 위해서는 FDA가 동물 자체의 안전성과 유전자 편집의 안전성을 평가해야 한다 . 회사는 FDA와 논의를 시작했지만, 아직 정식 승인 신청이 들어간 상태는 아니다.

장기 건강 모니터링

현재 이 유전자 편집 개체는 단 두 마리뿐이며, 생후 2년밖에 되지 않았다. 전문가들은 Can f 1 단백질을 제거했을 때의 장기적인 건강 영향을 아직 알 수 없다고 지적한다. 개에게서 이 단백질의 정확한 생물학적 기능은 아직 완전히 밝혀지지 않았기 때문이다 . Kindred의 설립자는 쥐 실험 결과를 바탕으로 심각한 부작용은 없을 것이라고 자신감을 내비쳤지만, 개의 평생 동안 오프-타겟 효과가 없는지 철저히 검증되어야 한다 .

상업화의 현실적인 난관

• 대량 생산(확장성): SCNT 복제 기술은 비용이 많이 들고 효율성이 낮다. 회사는 유전자 편집된 개체들을 자연 교배시켜 Can f 1이 없는 혈통을 만들 계획이지만, 이를 검증하는 데는 여러 세대가 걸릴 것으로 보인다 .
• 품종 다양성: 지금까지는 비글 품종에만 편집이 적용되었다. 다른 품종이나, 나아가 고양이에까지 이 기술을 적용하려면 추가적인 연구개발과 새로운 배아 이식이 필요하다 .
• 비용: 유전자 편집 강아지는 최소 초기에는 일반 강아지보다 훨씬 비쌀 것으로 예상된다. 이는 많은 알레르기 환자들에게 가격 장벽이 될 수 있다 .

윤리적, 생태학적 우려

• 동물 복지: SCNT 복제 과정은 역사적으로 실패율이 높았으며, 대리모 동물과 배아 손실과 관련된 동물 복지 문제를 제기한다. 회사 측은 베일리와 알피가 건강하며 모든 절차가 동물 복지 규정을 준수했다고 밝혔지만, 인간의 편의를 위해 유전자 편집 반려동물을 만드는 광범위한 윤리적 문제는 여전히 논란의 대상이다 .
• 유기견 보호소에 미치는 영향: 뉴욕대학교 의과대학의 생명윤리학자 아서 캐플란(Arthur Caplan)은 유전자 조작으로 알레르기가 없는 개가 상용화되면 사람들이 길 잃은 개나 보호소의 유기견 입양을 꺼리게 될 수 있다고 경고했다 .
• 예상치 못한 생태계 영향: 유전자 편집 동물이 번식 개체군에 유입될 경우 장기적으로 예측 불가능한 결과를 초래할 수 있으며, 일부 윤리학자들은 알레르기 완화를 위한 '맞춤형' 반려동물 창조가 방어하기 어려운 다른 유전자 편집으로 이어질 수 있다고 우려한다 .

상용화까지의 시간

대부분의 전문가들은 추가 안전성 연구, FDA 검토, 번식 규모 확대 등을 위해 최소 몇 년, 길게는 5~10년이 더 걸릴 것으로 예상한다 . Kindred 사 역시 아직 상용화 가능 일정을 발표하지 않았다 .