배아줄기세포를 만들어 검증하기까지는 4∼5개월이 걸린다. 노성일 미즈메디병원 이사장이 황우석 서울대 교수가 올해 만들었다고 밝힌 줄기세포가 없다고 주장하는 이유 중의 하나도 이런 기간 때문이다.

노 이사장은 “줄기세포가 오염된 게 올 1월9일이라는 황 교수의 말을 인정해도 이후 줄기세포를 새로 만들어 3월15일 논문을 제출했다는 것은 시간적으로 불가능하다.”고 지적하고 있다.

황 교수팀은 배아줄기세포를 만들기 위해 우선 난자에서 핵을 제거한 뒤 난치병 환자에게서 채취한 체세포 핵을 난자에 주입했다. 핵이식 난자를 만든 다음에는 전기자극을 통해 세포 융합을 유도하는 과정을 거치게 된다.

배아줄기세포에 전기충격을 주는 이유는 핵이 없는 난자에 체세포 유전자가 들어가서 난할을 유도하기 위해서다. 즉, 정자가 들어와서 수정했다고 착각하게 만드는 이치다.

이어 핵이식 난자를 배반포(복제배아, 수정 후 4∼5일) 단계까지 발육시키게 된다. 이때 난자는 치료용 줄기세포를 추출할 수 있는 ‘공 모양의 세포덩어리’(내부세포덩어리)와 태반으로 발전하는 ‘영양배엽세포’로 갈라진다.

여기서 내부세포덩어리만 분리, 배아줄기세포를 확립할 수 있는 배반포 단계까지를 ‘치료용 복제’라고 한다. 배반포 단계의 난자를 여성의 자궁에 이식시키면 이는 ‘생식을 위한 인간 개체 복제’에 해당된다.

이후 분리된 내부세포덩어리는 다른 신체조직 등으로의 분화는 억제되고, 세포 개체수만 늘어날 수 있도록 하는 환경에서 배양이 시작된다. 이처럼 세포의 증식이 진행돼 적당한 크기와 밀도를 갖는 집합체가 형성되면 다시 좀 더 작은 세포 집합체들로 분리를 한다. 작은 집합체들은 다시 같은 조건의 새로운 배양접시로 옮겨져 배양된다.

세포를 떼어낸 다음 1차,2차,3차 등의 단계별 배양과정이 이뤄지는데, 이를 ‘계대배양’이라고 한다. 계대배양을 계속 반복하면 많은 양의 배아줄기세포를 만들 수 있게 된다. 황 교수팀의 경우 5∼6일마다 계대배양을 한 것으로 알려지고 있다.

하지만 여기서 배아줄기세포가 완성된 것은 아니다. 계대배양이 계속되는 과정에서 죽지 않는 ‘세포주’(Cell line)를 만들어야 하기 때문이다.

보통의 경우 일반 세포는 최대 50∼60회의 분열을 거치는 과정에서 염색체 말단의 노화 현상 때문에 죽는다. 반면 줄기세포는 염색체의 말단을 자꾸 복구시켜 줌으로써 ‘죽지 않는’ 세포주 형태로 배양된다. 이처럼 핵이 제거된 난자에 체세포 핵을 이식하는 첫 단계부터 세포주 형태를 만들기까지는 일반적으로 4∼6주가 걸린다.

이렇게 만들어진 배아줄기세포는 제대로 발현이 되는지,46개의 염색체가 있는지, 테라토마가 나타나는지 등 검증을 거친다.

예컨대 면역결핍증상을 유발한 쥐에 배아줄기세포를 주입하면 테라토마가 만들어져야 정상이다. 이같은 검증작업에는 보통 12주 정도가 걸린다.

따라서 체세포 복제부터 배아줄기세포를 만들어 검증까지 마치기 위해서는 4∼5개월 정도가 걸린다는 계산이 나온다. 이후 배아줄기세포의 특성이 확인된 세포들은 동결 보존한다.

김성수기자 sskim@seoul.co.kr