국립생물자원관-영남대 연구진의 유사생체통로
‘미세유체칩’ 제작, 멸종위기종 복원등 활용기대
환경부 국립생물자원관은 최정규 영남대 교수진과의 공동연구를 통해 ‘자생 송사리’와 ‘포유류’ 우수 정자를 신속하게 선별할 수 있는 기술을 최근 개발했다고 밝혔다.
2019년부터 3년간의 연구로 개발된 우수 정자 선별 기술은 자생 송사리의 생식세포(알과 정자)가 운동능력이 가장 활발한 정자 하나가 알의 생체통로로 이동해서 수정된다는 것에 확인한 수정 현상 관찰 기반으로 개발했다.
연구진은 송사리 정자가 침투하는 알의 생체통로를 모방한 직선형 ‘미세유체칩’을 제작해서, 미세유체칩에 염류 완충액을 채운 후 송사리 정자를 통과시켰다.
미세유체칩(microfluidic chip)은 초 미세한 통로에 유체 물질을 흘려보내면서 각종 생물학적 반응을 분석하는 칩으로서 신속하고 정확한 분석 효과를 이번 연구에 응용한 결과, 미세유체칩을 통과한 송사리의 정자는 일반 정자에 비해 유전자 안정성이 약 3.1배 우수했고, 수정률도 약 2.6배 높은 것으로 나타났다.
또한 포유류의 생식환경과 유사한 곡선형 미세유체칩 제작에서 송사리에서 확보된 기술을 인용한 실험도 성공했다.
같은 방법으로 수용성 고분자물질을 채운 뒤 실험동물과 사람의 정자를 각각 통과시켰더니 실험동물의 정자는 일반 정자에 보다 유전자와 형태적 안정성 모두 뛰어난 것으로 확인됐고, 사람의 정자는 일반 정자에 비해 운동성이 약 2.5배, 형태적 안전성은 2.1배정도 높은 것으로 조사됐다.
뿐만아니라 정자의 운동 생리를 이용한 이 기술은 물리 화학적 면에서도 사람의 정자를 선별하는 기존 방법 대비 우수 정자 선별효율이 약 51% 뛰어나고 선별 시간도 1시간 이상 단축됐다.
게다가 밀도구배 원심분리법(density gradient centrifugation) 등의 기존 우수 정자 선별법은 물리화학적 스트레스에 의해 정자 DNA에 손상을 입힐 가능성도 크고, 선별 시간도 50% 늘어난 90분 정도 소요됨에 따라, 국립생물자원관 연구진은 이번 연구 개발 결과를 올 9월 국제학술지 바이오메디신지(Biomedicines)에 투고와 함께 특허출원을 앞두고 있다.
아울러 이번 연구 결과는 자생생물의 자연현상을 상세 관찰을 통해 생체모방기술 적용이 생물산업 활용 가치를 높이는 생식세포 선별기법 기술이라는데 큰 의미가 있다.
최종원 국립생물자원관 생물자원활용부장은 “우수 정자 선별 기술 개발이 앞으로 멸종위기종 복원 등에도 활용할 수 있도록 기술이전을 준비하고 있다”고 말했다.
