국내 최초로 멸종위기 산양에서 줄기세포 유도 성공

다음은 대한민국 환경부 소속 국립생물자원관에서 발표한 보도자료를 바탕으로 작성된 상세하고 포괄적인 요약입니다.

1. 핵심 요약

환경부 소속 국립생물자원관은 2025년 6월, 국내 최초로 멸종위기 야생생물 I급인 산양의 모근세포에서 유도만능줄기세포(iPSC)를 유도하는 데 성공했습니다. 이 연구는 2022년부터 진행된 ‘생물자원 동결보존 사업’의 일환으로, 27%라는 높은 유도율을 달성하여 기존 주요국의 최대 유도율 20%를 뛰어넘는 세계적 수준의 기술력을 입증했습니다. 이번 성과는 야생동물 줄기세포 유도에 성공한 세계 12번째 사례이자 한국의 멸종위기종 보전 기술력을 한 단계 끌어올린 중요한 이정표로, 산양의 유전자 다양성 증진 및 안정적인 개체 복원에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

2. 주요 내용

• 국내 최초 산양 유도만능줄기세포 유도 성공: 환경부 소속 국립생물자원관은 2025년 6월, 멸종위기 야생생물 I급인 산양의 모근세포(모발을 생성하는 핵심 체세포)에서 유도만능줄기세포(iPSC)를 유도하는 데 국내 최초로 성공했습니다. 유도만능줄기세포는 이미 특정 조직으로 분화된 세포를 다시 다양한 종류의 세포로 자라날 수 있는 초기 줄기세포 상태로 되돌린 것을 의미합니다.
• 세계 최고 수준의 유도율 달성: 이번 연구에서 산양 모근세포가 유도만능줄기세포로 전환되는 비율은 27%로 나타났습니다. 이는 2010년대부터 멸종위기 동물의 유도만능줄기세포 연구를 수행해 온 미국, 영국, 중국 등 주요국의 최대 유도율인 20%보다 높은 수치로, 대한민국 줄기세포 기술력이 세계적 수준임을 입증하는 결과입니다.
• 국제적 위상 강화: 이번 산양 줄기세포 유도 성공은 야생동물의 종별 특성에 맞춘 줄기세포 유도에 성공한 세계 12번째 사례이자, 국가적으로는 7번째 사례로 기록됩니다. 이는 멸종위기종 보전 분야에서 한국의 국제적 위상을 높이는 중요한 성과로 평가됩니다.
• 연구 배경 및 목적: 국립생물자원관은 2022년부터 추진 중인 ‘생물자원 동결보존 사업’의 일환으로 본 연구를 진행했습니다. 기후변화와 자연재해 등으로 개체수가 줄어들고 있는 산양의 유전자 다양성을 높여 안정적인 개체군을 유지하고, 궁극적으로 멸종위기종 복원에 기여하는 것이 주요 목적입니다.
• 구체적인 연구 방법론: 연구진은 동결 보존된 산양의 모근세포에 역분화 유전자(Oct4, Sox2, c-Myc, Klf4 등, 이미 분화된 세포를 초기 줄기세포 상태로 되돌리는 데 핵심적인 유전자)를 주입했습니다. 이후 약 19일간 배양하며 세포 형태, 염색체, 줄기세포 표지인자(줄기세포의 특성을 나타내는 유전자) 등을 분석하여 다양한 세포로 분화 가능한 유도만능줄기세포임을 최종 확인했습니다.
• 향후 활용 및 협력 계획: 이번 성과는 단순한 줄기세포 유도 기술 확보를 넘어 멸종위기 동물의 생식세포 유도, 개체 복원, 유전자 다양성 확보 등 생명공학 기술로서의 실질적 활용 가능성을 열었습니다. 국립생물자원관은 국립생태원 멸종위기종복원센터 및 국립공원공단과 협력하여 산양 등 멸종위기 야생동물 보전에 적극 활용해 나갈 계획입니다.
• 학술적 가치 및 발표 예정: 이번 연구 결과는 2025년 8월 중 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 투고될 예정으로, 학술적으로도 높은 가치를 인정받을 것으로 보입니다.

3. 배경 및 목적

산양은 대한민국에서 멸종위기 야생생물 I급, 국제적 멸종위기종(CITES) I급, 그리고 천연기념물로 지정된 매우 중요한 보호종입니다. 국내에서는 주로 강원도, 충청북도 월악산, 경상북도 주흘산, 설악산, 오대산, 태백산 일대와 비무장 지대 주변에 제한적으로 분포하며, 험준한 산악 지대에 서식하는 특성을 가지고 있습니다. 그러나 최근 몇 년간 폭설, 산불 등의 자연재해가 빈번하게 발생하면서 산양 서식지가 고립되거나 파괴되어 개체수가 급격히 감소하는 추세입니다.

이러한 개체수 감소는 산양 개체군 내의 유전자 다양성(특정 종 또는 개체군 내 유전자 구성의 다양한 변이 정도)을 심각하게 저하시키는 결과를 초래합니다. 유전자 다양성이 낮아지면 질병에 대한 내성이 약해지고, 급격한 환경 변화에 대한 적응력이 떨어져 종 전체의 생존 가능성이 위협받게 됩니다. 이러한 위협에 선제적으로 대응하고 산양 개체군의 안정적인 유지를 도모하기 위해 환경부 소속 국립생물자원관은 2022년부터 ‘생물자원 동결보존 사업’을 추진해왔습니다. 이 사업의 일환으로 진행된 이번 연구의 궁극적인 목적은 산양의 유전자 다양성을 증진하고, 이를 통해 안정적인 개체군을 확보하며, 나아가 첨단 생명공학 기술을 활용하여 멸종위기종 복원 기술의 새로운 지평을 여는 데 있습니다. 특히 유도만능줄기세포(iPSC) 기술은 이미 분화된 체세포를 이용하기 때문에 배아줄기세포와 달리 윤리적 논란이 적어, 멸종위기종 복원, 신약 개발, 재생 의학 등 다양한 분야에서 전 세계적으로 투자가 집중되고 있는 첨단 기술로 주목받고 있습니다.

4. 세부 추진 내용

이번 산양 유도만능줄기세포 유도 연구는 국립생태원 멸종위기종복원센터에서 보호 중인 산양으로부터 모근세포(모낭의 가장 아랫부분에 위치하며 모발을 생성하고 성장시키는 체세포)를 채취하여 진행되었습니다. 연구의 구체적인 과정은 다음과 같습니다. 먼저, 2023년 2월부터 채취된 산양의 모근세포를 세포질 돌기를 가진 섬유아세포(연골, 인대 등 결합조직의 주요 성분이 되는 세포)로 배양(세포, 조직 등 생물체의 일부를 인공적으로 조성한 최적의 환경에서 생육시키는 기술)하는 작업을 수행했습니다. 이어서 2023년 5월부터는 역분화 유전자 4종(Oct4, Sox2, c-Myc, Klf4)을 배양된 섬유아세포 내부로 주입하여 줄기세포 유도 조건 최적화 실험을 집중적으로 수행했습니다.

이러한 노력의 결과로, 2025년 6월에 역분화 유전자를 주입한 섬유아세포를 19일간 배양한 뒤, 세포 군집의 형태, 줄기세포 표지인자(개별 줄기세포의 특이적인 특성을 나타내는 유전자)의 발현 여부, 핵형 분석 결과 등을 종합적으로 분석하여 다양한 세포로 분화(세포가 덜 특화된 상태에서 특정 기능을 가진 세포로 변화하는 과정)할 수 있는 유도만능줄기세포(iPSC)로 역분화(이미 분화된 세포가 초기 상태로 되돌아가 다양한 세포로 분화할 수 있는 잠재력을 회복하는 현상)된 것을 최종 확인했습니다. 특히, 역분화 유전자가 주입된 총 체세포 중 유도만능줄기세포로 전환된 세포의 비율인 줄기세포 유도율이 27%에 달해, 세계적으로도 매우 높은 효율성을 입증했습니다. 국립생물자원관은 이번에 유도된 유도만능줄기세포와 수정란 생산 및 관련 기술을 국립생태원 멸종위기종복원센터에 이전하고, 국립공원공단과는 유도만능줄기세포를 이용한 산양 인공증식 방안을 논의하는 등 유관기관과의 협업을 2025년 6월 16일부터 시작했습니다. 또한, 2025년 7월 16일부터는 국립공원야생생물보전원 북부보전센터에서 보호 중인 산양의 털, 혈액 등 체세포를 지속적으로 확보하여 유전자 다양성 증진을 위한 기반을 마련하고 있습니다.

5. 기대 효과

이번 산양 유도만능줄기세포 유도 성공은 멸종위기종 보전에 있어 혁신적인 전환점을 마련할 것으로 기대됩니다. 가장 직접적인 효과는 산양의 유전자 다양성을 효과적으로 증진시킬 수 있다는 점입니다. 다양한 유전적 배경을 가진 줄기세포를 확보하고 이를 난자 및 정자로 분화시킨 후 인공수정을 통해 개체를 복원함으로써, 기존의 체세포 복제 방식으로는 불가능했던 자연에 가까운 유전자 조합을 가진 개체군을 형성할 수 있게 됩니다. 이는 질병에 대한 내성을 높이고 급격한 환경 변화에 대한 적응력을 강화하여 산양 개체군의 안정성을 크게 향상시킬 것입니다. 또한, 이번 방법은 기존의 암수 개체 기반 종복원 방법과 비교하여 적은 비용과 인력으로 생물자원을 안정적으로 장기 보존할 수 있다는 장점이 있습니다. 개체 수가 매우 적거나 자연재해로 폐사한 개체에서도 체세포만 확보하면 개체 복원이 가능해지며, 유전자 다양성을 정밀하게 분석하여 목표한 유전자 구성을 가진 개체를 복원할 수 있어 보다 정교한 보전 전략 수립이 가능해집니다. 궁극적으로는 산양뿐만 아니라 다른 멸종위기 야생동물 보전에도 획기적인 기여를 할 것으로 기대되며, 이는 전 세계적인 생물다양성 보전 노력에 중요한 이정표가 될 것입니다.

6. 향후 계획

국립생물자원관은 이번 산양 유도만능줄기세포 유도 성공을 바탕으로 후속 연구 및 협력 계획을 구체적으로 추진할 예정입니다. 우선, 산양의 유도만능줄기세포로부터 난자와 정자로의 분화 효율을 고도화하는 연구를 집중적으로 추진할 계획입니다. 이는 실제 개체 복원으로 이어지는 핵심 단계로, 생식세포로의 분화 효율을 높이는 것이 중요합니다. 장기적으로는 체외수정(IVF) 및 이식 기술과 연계하여 산양의 안정적인 개체군 복원에 기여할 수 있는 종합적인 보전 기술을 개발할 예정입니다. 또한, 국립생태원 멸종위기종복원센터와 협력하여 지역별 유전자 라이브러리를 구축하고, 국립공원공단과 함께 유도만능줄기세포를 이용한 산양 인공증식 방안을 구체화하는 등 유관기관과의 협력을 더욱 강화할 것입니다. 국립생물자원관은 이러한 첨단 과학기술 기반의 생물다양성 보전 정책을 적극적으로 추진하여 산양을 포함한 멸종위기 야생동물 보전에 선도적인 역할을 수행해 나갈 계획이며, 2025년 8월 중 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 연구 결과를 투고하여 학술적 성과를 공유할 예정입니다.