(He Jiankui가 직접 유전자 조작 아기를 소개하는 영상 )

"다른 유전자는 변하지 않았습니다. 에이즈 바이러스가 감염되는 데 중요한 유전자를 제외하고는 말이죠."
"아버지인 Mark는 에이즈 환자입니다. 그는 아이를 낳을 수 있을 것이라 생각하지 못했죠."
"두 딸의 아버지로서, 이들 부부처럼 아이를 낳을 수 있는 기회를 주는 것 보다 더 큰 기쁨은 없습니다."
"시험관 아기가 세상에 처음 소개 되었을 때 언론들이 얼마나 많은 비난을 했습니까. 하지만 지금은 수 많은 부부들에게 큰 기쁨을 주고 있죠."
"제 일이 큰 논란을 낳을 것을 잘 알고 있습니다. 하지만 이 기술이 필요한 부부들이 많습니다. 저는 기꺼이 그 비난들을 수용할 것입니다."

본 글에서는 윤리적 논란보단 He Jiankui가 홍콩에서 열린 공개 강연에서 발표한 자료를 바탕으로 He의 주장을 과학적 관점에서 논하고자 합니다. ()

유전자 조작을 평가하는 기준은 크게 3가지로 볼 수 있습니다.
* 표적 유전자가 제 기능을 수행하지 못하는가? 즉 유전자가 조작 되었는가? On-target issue
* 다른 유전자를 변하게 하지는 않았는가? Off-target issue
* 조작된 표적 유전자가 원래 기능을 하지 못하는가? Functional assay

1. 표적 유전자가 잘 조작 되었는가? On-target issue
조작을 목표로 한 유전자는 CCR5 라는 유전자로, 에이즈 바이러스가 인체를 감염시킬 때 통로로 사용합니다. 북유럽 사람들 중 일부는 CCR5 유전자에 이상이 생겨서 선천적으로 에이즈 바이러스에 걸리지 않는다고 알려져 있습니다. 이러한 사람들의 유전자를 CCR5 delta 32라 부릅니다. CCR5 유전자에서 32개의 DNA가 없기 때문에 붙여진 이름입니다. He의 목표는 태어날 아기들이 CCR5 delta 32와 같은 형태의 유전자를 가져서 에이즈 바이러스에 걸리지 않게 만드는 것이죠.

이 목표를 달성하기 위해 He는 최신 유전자 조작 기술인 CRISPR/Cas9을(이하 유전자 가위) 이용했습니다. 유전자 가위는 특정한 유전자(DNA) 부분을 자르는 단백질입니다. 유전자 가위에 의해 DNA가 잘리면 세포는 잘라진 부위를 최대한 빠르게 봉합하는데, 이 때는 봉합하는 속도에 치중하기 때문에 봉합의 정확도가 낮은 편입니다. 그래서 봉합 후의 DNA 서열은 원래 서열과 달라지는 경우가 많습니다. 피부에 큰 상처가 난 후에 생기는 흉터와 같이, 비슷하지만 같지는 않은 DNA 서열이 되는 것이죠. DNA 서열이 달라지면 유전자의 최종 결과물인 단백질이 제 기능을 수행하지 못할 수 있습니다.

사람은 엄마에게서 온 유전자와 아빠에게서 온 유전자, 즉 하나의 유전자마다 두 개의 사본을 가지기 때문에 두 개의 유전자 사본이 다 변형되어야 유전자가 조작되었다고 말할 수 있습니다. He는 CCR5를 자를 수 있도록 유전자 가위와 보조 준비물들을 준비한 후, 정자와 난자가 만나서 수정란이 된 직후에 유전자 가위와 보조 준비물을 수정란에 넣어주었습니다. 이렇게 만들어진 수정란(정확히는 포배기 상태의 세포)을 확인하였더니, Lulu의 CCR5 유전자 사본 2개 중 1개의 사본은 전혀 변형되지 않았고, 다른 사본 하나에는 DNA 15개가 제거되었습니다. Nana의 경우 CCR5 유전자 2개의 사본 중 하나의 사본에서는 4개의 DNA가 제거되었고, 다른 하나의 사본에서는 1개의 DNA가 추가되었습니다. 그렇다면 Lulu와 Nana의 CCR5 유전자가 조작된 것일까요? 조금 더 깊게 들어가봅시다.

유전자 가위를 통한 유전자 조작의 성공과 실패는 추가되거나 제거된 DNA의 개수가 3의 배수냐, 아니냐로 판단하면 대략적으로 맞습니다. 다시 말해 추가되거나 제거된 DNA의 수가 3의 배수이면 유전자 조작은 대부분 실패라고 볼 수 있고, 3의 배수가 아니면 성공했을 가능성이 높습니다. DNA는 3개씩 묶여서 하나의 단어가 되기 때문입니다. 마치 한글의 초성, 중성, 종성과 같은 개념입니다 (받침이 없는 글자는 없습니다). Lulu의 DNA는 15개가 제거되었습니다. 번역하면 다섯 글자가 사라진 것이죠. CCR5의 글자 수는 352개입니다. 5글자가 사라졌다고 CCR5가 제 기능을 하지 못할까요? He는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이 다섯 글자가 CCR5의 기능에 중요하다고 주장하지만, 실험을 통해 증명하지 않는 한 이 주장이 인정을 받기는 어려울 것입니다. 넉넉한 마음으로 Lulu에서 사라진 다섯 글자가 중요하다고 칩시다. 하지만 Lulu가 가진 CCR5 유전자 사본 중 하나는 흠집도 나지 않았습니다. 이 멀쩡한 CCR5 유전자 사본이 있기 때문에 Lulu는 에이즈 바이러스에 감염될 가능성이 여전히 남아있는 것이죠. 반면 Nana는 4개의 DNA가 제거된 사본 하나, 1개의 DNA가 추가된 사본 하나를 가지고 있습니다. 즉 초성, 중성, 종성, 그리고 초성 하나가 사라진 사본 하나와 초성 하나가 더 추가된 사본을 가지고 있습니다. 이렇게되면 DNA가 변형된 부위부터는 모음부터 시작하는 단어가 나오게 되는, 마치 답안지 마킹할 때 밀려쓴것과 같은 현상이 나타납니다. CCR5 Delta 32도 DNA 32개가 사라져서, 다시 말해 10개의 글자는 제거되고 1 개의 글자는 초성, 중성이 사라져서 뜻을 알기 어려운 CCR5가 생성되고 이로 인해 에이즈 바이러스에 감염되지 않는 것입니다. Nana는 Delta 32와 비슷하게 제 기능을 수행하지 못하는 CCR5가 생성되기 때문에 에이즈 바이러스에 감염되지 않을 가능성이 매우 높다고 볼 수 있습니다.

2. 다른 부분은 변형하지 않았는가? Off-target issue
유전자 가위는 특정한 서열만 자르고, 그 특정한 서열을 과학자가 결정할 수 있습니다. 하지만 유전자 가위는 전혀 생각하지 못한 엉뚱한 곳을 자를 수도 있습니다. 이러한 실수를 할 확률이 매우 낮기는 하지만, 그리고 그 확률을 더 낮추기 위해 수 많은 연구가 진행되고 있지만, 유전자 가위는 실수를 합니다. 유전자 가위는 99.99%의 성공을 가져다주는 기술이기에 많은 각광을 받고 있지만, 여전히 0.01%의 오류가 존재합니다. 그리고 그 오류가 어떠한 치명적 결과를 낳는지는 말 그대로 '케바케'입니다. 그렇기 때문에 유전자 가위의 대가들 조차 유전자 가위를 사람에게 사용하기에는 아직 갈 길이 멀다고 하는 것이죠.

He는 Lulu와 Nana를 자궁에 착상시키기 전에, 그리고 임신 12주, 19주, 26주에 혈액/양수/융모막 검사에서 얻은 유전자 정보를 바탕으로 Lulu와 Nana가 CCR5 유전자 이외에 다른 유전자의 DNA가 달라지지 않았다고 주장하였습니다. 하지만 한 가지 짚고 넘어가야 하는 것이 있습니다. He가 발표한 자료를 보면, Lulu를 자궁에 착상하기 전에는 off-target 효과, 즉 CCR5 이외에 변화된 DNA 부위가 있었는데 임신 이후에 한 검사에서는 이 부위가 정상으로 돌아왔다고 합니다. DNA는 매우 중요한 정보기 때문에, 한 번 DNA 바뀌면 평생 그 바뀐 정보를 가지게 됩니다. 그런데 그 정보가 바뀌었다가, 또 바뀌었다니? 납득하기 어렵지만 낭낭한 마음으로 두 가지 가능한 시나리오를 상상해 봅니다. 하나는 착상 전 실험 결과가 잘못되었고 임신 후 실험 결과가 진실일 경우, 다른 하나는 정말 다시 원상태로 복구되었을 경우. 첫 번째 시나리오처럼 실험 결과가 불확실해서 생긴 결과라면, 원상 복구되었다는 실험 결과는 어떻게 믿을 수 있을까요? 조금 더 깊게 들어가보겠습니다. He는 off-target 효과를 살펴보기 위해 Lulu와 Nana의 DNA 서열을 30번씩 읽었습니다. 보다 정확한 결과를 위해서는 DNA를 50번 이상 읽는 것을 권장하고, 유전자 가위를 연구하는 대가들은 DNA를 100번씩 읽기도 합니다. 사람에게 실험하는 데 30번만 읽었다? 여러번 읽을 수록 돈이 많이 드니깐 30번만 읽어도 충분하다고 생각했을지 모르지만, 돈이 부족하면 사람을 대상으로 하는 실험을 하지 말았어야 하는거 아닐까요? Lulu의 DNA 상태가 자궁에 착상 전에는 다른 유전자를 변형시켰다가 임신 후에 원상태로 돌아왔다고 주장하는 것은 이렇게 불완전한 정보의 양에 기인한 것이라는 생각이 듭니다. 그리고 두 번째 시나리오인 '있었는데요, 없었습니다'는 대략 10억 곱하기 10억 분의 1의 확률로 가능할 것입니다. 즉, 불가능한 시나리오죠.  

3. 그래서 Lulu와 Nana는 에이즈 바이러스에 감염되지 않을 것인가? Functional assay
"Further assessment." He가 공개 발표장에서 쓴 표현입니다. Lulu와 Nana가 에이즈 바이러스에 걸릴지 안걸릴지는 앞으로 확인할 것이라니. 아.......
Lulu와 Nana가 실제로 에이즈 바이러스에 감염될 것인지 확인하는 것은 Lulu와 Nana가 어느 정도 자라서 에이즈 바이러스가 침투하는 세포를 확보해야 (CD4+ T 세포) 확인할 수 있는 것이 맞습니다. 하지만, 그 때까지 손을 놓고 기다려야만 하는 것은 아닙니다. 분명히 할 수 있는 일이 있습니다. Lulu와 Nana가 가진 CCR5 유전자 형태를 실험실에서 구현하는 것은 얼마든지 가능한 일일 것입니다. 그리고 에이즈 바이러스에 Lulu와 Nana가 가지고 있는 CCR5 유전자가 에이즈 바이러스에 감염될 것인지 아닌지를 평가하는 것도 충분히 가능한 일입니다. 이러한 실험을 하는데 걸리는 시간이 엄청 오래 걸리는 것도 아닌데, 무작정 착상부터 해서 아이가 태어났어야 했었는지요? 납득하고 싶지도 않고, 이해하기는 더더욱 어려운 일입니다.

4줄 요약
* Lulu는 유전자 조작이 실패한 아이일 가능성이 매우 높다. 게다가 다른 유전자 부위가 변형되었을 가능성도 배제하기 어렵다.
* Nana는 유전자 조작이 성공한 아이일 가능성이 높다.
* 유전자 조작이 실제로 에이즈 바이러스에 감염되지 못하게 하는지는 확인하지 않았다.
* 유전자 조작의 부작용이 무엇인지는, 그 누구도 모른다.

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