[사이테크+] "무한 분열하는 소 세포 발견…소고기 배양 산업화 가능성"
이스라엘 연구팀 "유전자 조작 없어 안전…소고기 배양육 상업화 장벽 제거"
(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 소 세포가 유전자 조작이나 비정상적인 변형 없이도 스스로 '불멸화'(immortalization)돼 무한히 분열할 수 있다는 사실이 처음으로 실험에서 확인됐다.
이스라엘 예루살렘 히브리대 야아코브 나흐미아스 교수팀은 13일 과학 저널 네이처 푸드(Nature Food)에서 소 세포를 500일 이상 배양하는 실험에서 240세대 세포 분열 후 자연적으로 자기복제를 지속하는 세포가 나타나는 것을 확인했다며, 이런 세포 불멸화 과정에 작용하는 효소와 조절인자도 규명했다고 밝혔다.
연구팀은 이 연구는 소 세포는 유전자 조작을 통해서만 불멸화될 수 있다는 오랜 통념을 깨는 것으로, 배양 쇠고기를 안전하게 안정적으로 대량 생산할 수 있는 세포원을 제시한다고 말했다.
소고기는 농업 중에서도 가장 자원 집약적인 식품으로 산림 파괴·수자원 고갈·온실가스 배출 등 원인으로 지목된다. 배양육은 전통적 축산의 대안으로 주목받아왔지만, 배양 소고기 상용화는 비용과 안전성 등 문제로 더디게 진행돼 왔다.
배양육 연구에서 닭 세포는 유전자 조작 없이 스스로 자기복제를 무한히 반복하는 현상이 관찰된 적이 있으나 소 같은 대형 포유류는 세포 변형에 대한 자연 저항성 때문에 이런 현상이 불가능한 것으로 여겨져 왔다.
전통적 세포생물학에서 동물 세포는 일정 횟수 분열 후 분열이 멈추는 세포 노쇠(senescence) 상태가 되며 이런 세포는 시간이 흐르면 노화돼 사멸하게 된다.
지금까지 소 세포는 세포주기 조절 관련 유전자를 비활성화해야 불멸화가 가능했다며, 이런 유전자 조작은 규제·안전성 측면에서 문제가 돼 배양 쇠고기 생산에 큰 장벽 중 하나가 됐다.
연구팀은 이 연구에서 홀스타인과 짐멘탈 품종의 소에서 세포를 채취해 500일 이상 배양하며 세포 변화를 관찰했다. 배양 180일께부터 세포 노화(aging)와 노쇠 현상이 나타났지만, 실험을 계속했다.
수개월간 세포 상태에 변화가 없는 가운데 배양을 계속한 결과, 240세대의 세포 분열이 지난 후 일부 세포가 자연적으로 자기복제를 지속하는 불멸화 현상이 나타나기 시작했다.
연구팀은 불멸화 세포를 분석한 결과 정상적인 성장 조절 기전이 손상되지 않았고 DNA 복구 능력도 유지되고 있는 것으로 확인됐다며 이 과정은 유전적 손상 없이 자연스럽고 통제된 방식의 세포 재생 경로로 일어난 것이라고 설명했다.
또 소 세포의 불멸화는 염색체 말단(텔로미어)이 짧아지는 것을 막아주는 역전사 효소인 텔로머레이스(telomerase)와 과산화소체 증식인자 감마 공동활성화 단백질 1-알파(PGC1α)의 작용으로 일어나는 것으로 밝혀졌다.
연구팀은 텔로머레이스는 세포분열 반복 시 짧아지는 텔로미어 길이를 연장하고 PGC1α는 미토콘드리아 수와 기능을 회복시켜 에너지 대사를 젊게 유지하게 해 세포의 생물학적 시계를 초기화하는 역할을 한다고 말했다.
나흐미아스 교수는 "소 세포 배양을 18개월 이상 지속한 끝에 무한히 분열하는 세포를 처음 얻었다"며 "닭에서는 비교적 빨리 자연적 불멸화 세포가 나타났지만 소에서는 그 과정이 지루할 만큼 긴 여정이었다"고 말했다.
이어 이 연구는 저비용 배양 쇠고기 생산의 가장 큰 기술적·규제적 장벽 중 하나를 제거하는 것이라며 전통적 축산의 환경적 부담 없이 지속가능하고 윤리적인 방법으로 배양 소고기를 생산할 수 있는 전환점이 될 수 있다고 덧붙였다.
◆ 출처 : Nature Food, Yaakov Nahmias et al., 'Spontaneous immortalization of bovine fibroblasts following long-term expansion offers a non-transformed cell source for cultivated beef', https://www.nature.com/articles/s43016-025-01255-3
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