[농어촌이 미래다-그린 라이프] 의학·약학용 소재로 부상하는 가축… 새 블루오션으로

사람의 장기 이식과 관련해 가장 많이 등장하는 동물은 돼지다. 원숭이나 침팬지 등이 인간과 가장 가까운 동물이지만, 장기 이식에서는 대체로 돼지를 이용한다. 침팬지나 원숭이는 장기 크기가 작고, 임신 기간이 길면서 새끼도 적게 낳아 장기를 키워 이식하는 데 효율성이 떨어지기 때문이다. 또 O형 혈액형이 거의 없으며 영장류의 전염병이 인간에 전이될 여지도 존재한다. 반면, 돼지는 생리적 구조와 장기의 크기가 사람과 가장 유사하고 1년에 20마리 정도 새끼를 낳아 사육이 용이하다. 무균화도 쉬워 장기를 이식한 사람이 병에 걸릴 위험이 다른 동물에 비해 작은 편이다. 인류가 안정된 식량을 얻고 여러 노동을 대신할 목적으로 가축화한 동물들이 최근 들어 의학과 약학용 소재로 부상하고 있다. 축산업이 단순히 육류 생산에만 머무르지 않고, 고부가가치 생명산업으로 진화하고 있는 것이다. 앞으로 발전 전망이 큰 동물 생명공학 분야에 대한 우리나라의 연구 수준은 선진국에 비해 많이 뒤처져 있고, 투자액도 적어 학계, 산업계, 정부의 종합적인 노력이 절실하다.

농촌진흥청이 개발한 장기 이식 관련 면역 거부 반응을 줄인 형질 전환된 복제 미니돼지 ‘믿음이’.
농촌진흥청 제공

◆의약소재로 사용된 가축들

18일 농촌진흥청 등에 따르면 가축들은 인류의 식량 공급 외에도 당뇨병, 수두, 홍역, 풍진, 장티푸스, 일본 뇌염 등에 쓰이는 의약소재 개발에 많은 기여를 하고 있다.

영국의 에드워드 제너가 18세기 말 소를 이용한 우두법으로 천연두 예방 백신을 개발한 이후 소와 돼지 등은 백신 개발과 생산의 핵심이 되고 있다.

파스퇴르는 광견병에 걸린 개로부터 얻은 광견병균을 약화시켜 광견병 예방백신 개발에 성공했다.

병균을 약화시킨 예방법 개발에 성공한 과학자들은 이후 어떤 질병에 걸렸는지 진단할 수 있는 항혈청 개발 및 신약 개발에 동물을 이용했다. 1922년에는 개의 췌장에서 채취한 인슐린으로 당뇨병 퇴치의 길을 열었으며 이후 대량 생산을 위해 돼지, 소 등이 이용되고 있다. 수두, 홍역, 풍진, 장티푸스, 일본 뇌염 등 어린이와 노약자들이 의무적으로 맞는 백신은 닭의 유정란을 활용해 생산되고 있다.

새로 개발된 기능성 소재, 의약 후보물질 등의 위험성을 미리 검증하는 데도 동물들이 이용되고 있다. 돼지 등 일부 동물은 사람의 질병이 걸리도록 유전자를 조작해 질병의 원인, 진행과정, 상태를 파악하는 데 활용된다. 이런 질환 모델 동물의 세계시장 규모는 2013년 11억달러(1조2853억원)에서 2018년 18억달러로 성장할 것으로 예상된다.

농촌진흥청이 우수한 능력을 인정받은 검역탐지견의 체세포를 활용해 복제한 복제견들.
농촌진흥청 제공

◆활용도 확대되는 동물 생명공학

축산업은 최근 들어 생명공학과 접목돼 바이오 신약 개발, 유용한 인체단백질 생산, 장기이식 연구, 복제 동물 생산 등으로 활용도가 확대되고 있다.

가장 주목받고 있는 분야는 유전자 조작으로 가축을 형질 전환시켜 신약이나 유용한 단백질을 생산하는 것이다. 가축을 이용한 유용한 단백질 생산은 다른 방법에 비해 저렴하게 대량 생산이 가능하다.

대표적으로 유전자 조작으로 형질전환된 염소의 우유로부터 혈액 응고에 관여하는 ‘안티트롬빈(AT Ⅲ)’을 생산하는 것이다. 미국 식품의약국(FDA)은 이를 활용한 바이오 의약품 ‘아트린’ 판매를 허용해 해당 업체는 4000만∼5000만달러의 로열티를 받게 될 전망이다.

우리나라 역시 형질 전환한 가축을 활용한 치료제 등을 개발하고 있지만 아직 활성화되지는 않고 있다. 농진청 등은 2004년 혈우병 치료제로 쓰이는 ‘vWF(폰빌리브란트 인자)’를 젖에서 생산하는 돼지를 개발했고, 2006년에는 빈혈치료제의 원료인 ‘에리스로포에틴(EPO)’을 생산하는 돼지 ‘새롬이’를 육성해 관련기술을 민간에 이전한 바 있다. 또 급성 폐경색과 급성 심부정맥 혈전증의 치료에 쓰이는 ‘tPA(정맥혈전용해제)’를 생산하는 돼지도 개발했지만 아직 실용화 단계에는 이르지 못했다.

장기 이식 연구 역시 활발하다. 우리나라의 장기 이식 대기자는 지난해 기준 2만4600여명에 달하나 실제 기증이 이뤄지는 경우는 10%에 불과하다. 환자의 생명 연장을 위한 대체 장기로서, 장기 생산용 동물에 대한 연구가 진행 중이다. 특히 급성 혈관성 거부, 세포 거부, 그리고 만성 거부 반응 등 면역 거부의 원인을 제거하거나 반응을 억제하기 위한 기술 개발에 역량을 쏟고 있다. 농진청 등에서는 각종 면역 거부 반응을 줄인 돼지 ‘지노’, ‘소망이’, ‘믿음이’ 등을 개발해 원숭이 등을 대상으로 실험을 진행 중이다.

농진청 관계자는 “가축 등 동물이 생명공학과 접목해 사람의 생명에 직접 영향을 미치는 의료 소재 산업으로 변모하고 있다”며 “형질전환 가축을 전문적으로 키우고 관리하는 시설과 자격을 가진 협동조합, 전문기업 등을 육성하고, 지원해야 할 것”이라고 말했다.

이귀전 기자 [e-mail]