September 18,2019

초파리 실험으로 불치병 고친다

헌팅톤병 등 치료 위해 유전자 연구

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초파리(small fruit fly)는 세계 전 지역에서 발견되고 있는 파리목 초파리과의 곤충이다. 종류에 따라 사는 곳이 매우 다양한데 번데기 과정을 포함한 갖춘탈바꿈을 통해 자라며 한 세대가 짧은 것이 특징이다.

초파리가 주목을 받고 있는 것은 과학적으로 다양한 활용이 가능하기 때문이다. 특히 모건의 돌연변이 연구로 유명한 노랑초파리는 유전학을 비롯한 다양한 생물학 분야에서 없어서는 안될 중요한 실험 재료로 취급되고 있다.

25일 ‘가디언’ 지에 따르면 최근 들어서는 그 활용 폭이 더욱 넓어지고 있다. 특히 의료계에서는 알츠하이머, 헌팅톤병, 하반신 마비, 각종 암, 소아비만 등 치료가 어려운 병을 대상으로 치료법 개발을 위한 다양한 실험이 이루어지고 있다.

초파리 실험 통해 노벨상 연이어 수상 

초파리 실험이 활발하게 이루어지고 있는 것은 쥐나 개·원숭이와 같은 동물 실험은 물론 사람을 대상으로 하는 실험과 비교해 적은 비용이 들기 때문이다. 동물 실험을 반대하는 단체로부터 쏟아져 나오는 비난을 잠재울 수 있는 이점 역시 빼놓을 수 없는 부분이다.

 최근 들어 초파리 활용 폭이 더욱 넓어지고 있다. 특히 의료계에서는 알츠하이머, 헌팅톤병, 하반신 마비, 각종 암, 소아비만 등 치료가 어려운 병을 대상으로 치료법 개발을 위한 다양한 실험이 이루어지고 있다.  ⓒpestplus.ie

최근 들어 초파리 활용 폭이 더욱 넓어지고 있다. 특히 의료계에서는 알츠하이머, 헌팅톤병, 하반신 마비, 각종 암, 소아비만 등 치료가 어려운 병을 대상으로 치료법 개발을 위한 다양한 실험이 이루어지고 있다. ⓒpestplus.ie

초파리 연구로 유명한 사람 가운데 1933년 노벨생리학상 수상자인 토머스 모건(Thomas Hunt Morgan)을 빼놓을 수 없다. 1910~1915년 미국 컬럼비아 대학에서 초파리를 연구하고 있었던 그는 그동안 몰랐던 염색체의 유전적 특징을 파악할 수 있었다.

그는 생물의 유전형질을 나타내는 유전자가 쌍을 이루어 염색체에 선상배열을 하고 있다는, 기본적인 유전메커니즘인 염색체지도를 초파리의 실험으로 입증했다. 그의 공로로 이전까지 방향을 잡지 못했던 유전자 연구가 튼튼한 기반 위에서 발전할 수 있었다.

모건 학파의 일원이었던 허먼 멀러(Hermann J. Muller) 역시 초파리 연구와 떼어놓을 수 없는 중요한 인물이다. 그는 X선에 의한 인공 돌연변이의 유발 효소를 결정화한 공로로 1946년 노벨생리·의학상을 수상했다.

돌연변이와 관련된 흥미로운 이야기들도 전해지고 있다. 그가 돌연변이 실험을 하던 중 다리가 머리에서 나오는 등의 기괴한 모습의 초파리를 다수 발견할 수 있었다. 이 사실이 1950년대 핵무기 피해망상증에 걸려 있던 소설가 조지 랑겔란(George Langelaan)에게 알려진다.

랑겔란은 이를 소재로 단편소설을 쓰게 되는데 ‘더 플라이(The Fly)’다. 돌연변이를 연구하던 과학자가 실수로 인해 초파리로 변한다는 이야기로 유전학 연구를 돕기보다는 유전학에 대한 두려움을 전파하는 내용이었다.

과학적으로 말도 안 되는 스토리지만 대중들로부터는 큰 인기를 끌었다. 1950년대 영화로 제작된데 이어 1986년에도 데이비드 크로넨버그(David Cronenberg) 감독에 의해 영화화돼 세계적인 화제를 불러일으켰다.

유전학 이어 진화·심리·세포생물학 실험도 

이 영화로 인해 많은 대중들이 초파리를 마치 괴물처럼 잘못 이해하는 계기가 됐다. 그러나 지금 초파리는 유전학은 물론 의료 현장에서 없어서는 안될 실험용 동물이다. 초파리의 유전형질이 사람과 놀라울 정도로 유사하기 때문이다.

이런 초파리를 이용해 특히 의료계에서 놀라운 도움을 받고 있다. 캠브리지 대학의 마이클 애쉬버너(Michael Ashburner) 교수는 1970년대 초파리 연구를 통해 유전자 돌연변이로 인해 사람에게 발생하고 있는 질병들을 규명해냈다.

그의 제자인 사이먼 콜리어(Simon Collier) 박사는 25년 동안의 초파리 연구를 통해 새로운 사실들을 밝혀냈다. 초파리를 자세히 관찰하다 보면 마치 사람이 연가를 부르는 것과 같은 수컷과 암컷 사이의 애절한 구애 모습을 보게 된다는 것.

최근 초파리 유전자 연구를 통해 기대하는 것은 불치병 치료다. 특히 헌팅톤병처럼 근육간의 조정능력, 인지능력이 저하되고 정신적인 문제가 동반되는 진행성의 신경계 퇴행성 질환과 관련해 치료의 단초가 되는 원인을 찾으려고 많은 노력을 기울이고 있는 중이다.

초파리는 유전학 이외에도 종분화 과정과 같은 진화 연구, 행동과 생태에 관한 연구, 생리학, 세포 생물학과 발생에 관한 연구 등 생물학의 다양한 분야에서 매우 적적한 실험 대상으로 각광받고 있다.

도브잔스키(Theodosius Dobzhansky)는 유전학 연구에 집중되던 초파리의 세계를 진화와 결합해 진화유전학을 발전시킨 인물이다. 그는 “진화의 개념을 통하지 않고서는 생물학의 그 무엇도 의미가 없다”고 주장한 바 있다.

심리학에도 초파리가 동원되고 있다. 초파리를 대상으로 유전자가 어떻게 행동을 조절하는지, 시간과 공간 감각을 조절하는 유전자를 찾는 연구 등 행동유전학에 초파리가 다양하게 활용되고 있는 중이다.

초파리는 몸집이 작고 다양한 환경에 쉽게 적응하기 때문에, 좁은 장소에서 간단한 먹이로 많은 개체를 쉽게 기를 수 있다. 또한 돌연변이를 식별하는 방법이나 사육하는 기술이 어렵지 않다.

초파리 애벌레의 침샘에 있는 다사염색체(polytene chromosome)는 핵분열 없이 염색체가 반복적으로 복제되어 크기가 상당히 크기 때문에, 유전자의 관찰이 용이하고 유전자의 작용을 연구하기에 적당하다.

유전학 연구에 있어서 교배를 통한 실험은 필수적이기 때문에 한 세대가 짧고 번식을 많이 하는 초파리는 좋은 연구재료가 되고 있다. 실험동물로 많은 장점을 지니고 있는 초파리 실험을 통해 또 어떤 사실이 밝혀질지 세계의 관심이 집중되고 있다.

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