농촌진흥청(청장 이승돈)은 닭의 생식 능력 유지에 매우 중요한 정원줄기세포(Spermatogonial Stem Cells, SSCs)를 안전하게 보존할 수 있는 냉동 기술을 확인했다고 밝혔다.

이번 연구는 독성이 낮은 세포 보호용 물질 ‘폴리앰폴라이트(Polyampholyte, PLL)’를 활용해 닭의 정원줄기세포를 손상 없이 보존할 수 있음을 확인한 것이다.

정원줄기세포는 정자를 만드는 핵심 세포로, 이 세포를 안정적으로 보존하는 것은 가축의 우수 유전자원을 미래 세대에 전달하는 데 꼭 필요하다. 그러나 세포를 얼리고 녹이는 과정에서 얼음 결정이 형성되면 세포막이 손상되고, 급격한 삼투압 변화로 세포가 죽거나 기능이 떨어지는 문제가 발생한다.

이러한 손상을 줄이기 위해 일반적으로 ‘디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMSO)’라는 화학물질을 동결보호제로 사용해 왔다. 이는 얼음 결정 생성을 억제해 세포를 보호하지만, 세포 내로 침투해 독성을 일으키며 줄기세포의 분화 능력과 생존율을 떨어뜨릴 수 있다고 보고되고 있다.

이에 국립축산과학원 연구진은 세포 외부를 감싸 보호하는 고분자 물질 ‘폴리앰폴라이트’를 동결보호제로 적용했다. 이 물질은 세포막 내부로 침투하지 않고 세포 주위를 부드럽게 감싸 얼음 결정 생성을 억제하기 때문에 세포 손상을 최소화할 수 있다.

다양한 농도의 디메틸설폭사이드(5, 10, 20%)와 폴리앰폴라이트(7.5%)를 적용해 닭 정원줄기세포를 얼리고 녹인 뒤, 세포의 생존율, 비정상적으로 세포가 스스로 사멸하는 비율, 줄기세포 고유 기능을 비교 평가했다.

그 결과, 폴리앰폴라이트를 사용한 세포는 해동 후에도 본래의 기능과 생존율을 유지했으며, 기존 동결보호제를 사용했을 때와 유의미한 차이가 없었다. 이는 폴리앰폴라이트가 기존 보호제를 대체할 수 있는 새로운 세포 보호물질로 활용될 수 있음을 보여준다.

이번 연구 결과는 국내 학술지 ‘한국산학기술학회지’에 게재됐다. 국립축산과학원은 정원 줄기세포뿐 아니라 다양한 생식세포를 대상으로 연구를 확대해 더욱 안전하고 효율적인 가축 유전자원 보존 기술을 개발해 나갈 계획이다. 나아가 다른 가축의 유전자 보존 및 품종 관리에도 응용, 장기적으로 가축 유전자원의 안정 보존과 미래 축산 경쟁력 강화에 기여할 것으로 기대된다.

농촌진흥청 국립축산과학원 동물바이오유전체과 류재규 과장은 “이번 연구를 통해 폴리앰폴라이트의 기존 동결보호제 대체 가능성을 확인했다.”라며, “가축 유전자원을 안전하게 보존할 수 있는 기술을 지속 개발해 축산업의 경쟁력 확보에 힘쓰겠다.”라고 밝혔다. 나남길 kenews.co.kr