불임 환자들이 기증한 초기 세포를 이용한 이 가공 조직은 이 실험실에서 시험관 수정을 성공시키기 위한 것이었다. 결국 자궁내막 세포층이 태아를 배양하기에 가장 좋은 토대였다. 산모의 자궁만큼 훌륭한 매개체이기 때문이다.
하지만 이 조직은 플라스틱 배양 접시에 세포들을 넓게 펼쳐 놓은 한 층의 막으로 매우 얇았다. “우리는 태아가 이 조직에 이식되어 이식 메카니즘에 대해 좀 더 알 수 있기를 바랬습니다만 실패했습니다.”라고 류는 말한다. 성장하는 태아들은 조직을 뚫고 배양 접시에 부딪치며 뿌리가 바위에 닿은 나무처럼 죽었다.
류는 조직 위에 조직을 포개는 식으로 실제 자궁과 유사한 3차원 모형을 만들어냈다. 태아들은 이 가공 조직에 부착되어 자리를 잡고 혈관들을 뻗치며 영양분을 흡수하고 배설물을 내보낼 수 있을 것이다. 이 태아들은 분열하고 분화되어 번식할 수도 있다.
이런 연구 결과 거품이 만들어졌다. 2003년 그다지 큰 주목을 받지 못한 실험에서 쥐 태아가 류의 자궁에서 완전히 성장했다. 그녀는 정치가와 운동가, 절박한 예비 부모들이 실험 결과를 어떻게 받아들일지 알 수 없어 공개하지 않았다. 이 쥐는 움직이고, 숨도 쉬며, 거품을 내뱉기도 했다. “한 번 뿐 아니라 계속 거품을 뱉아내곤 했습니다.”라고 류가 말한다.
그 순간 그녀는 인간 생식의 미래를 또렷하게 보았을지도 모른다. 그녀와 다른 연구원들의 연구 덕분에 인공 쥐 자궁은 10년 이내에 실현되어 인공 인간 자궁 개발에 주춧돌이 될 수도 있다. 결국 이 아기 인큐베이터는 자연산 배아를 착상시킬 수 있게 될 것이다. 병원 실험실에서 수정을 하고, 출혈없이 출산을 할 수 있을 것이다. 탯줄을 산모에게서 분리해도 정자와 난자가 결합되는 순간부터 태아는 살아남을 수 있을 것이다.
물론 반대일 수도 있다. 활발하게 움직이던 류의 새끼 쥐는 며칠 후 죽은 뒤 모양이 뒤틀리면서 쥐라기보다는 해마에 가까웠는데, 발달상의 기형이었기 때문이다. 같은 일이 이후 계속 반복되었다. “태아를 만드는 일은 상상했던 것보다 훨씬 복잡해요.”라고 류가 말한다. “그래서 아기를 만든다는 게 그렇게 복잡하다는 걸 알게 됐죠.”
63세의 류는 작달막한 키에 주름없이 얼굴이 통통한데, 연구실 복도를 따라 활기차게 걸을 때면 만화에 나오는 찻주전자 같다. 그녀는 어딜 보나 다 큰 아들 둘을 둔 정상적인 엄마다. 21년 전 당시 조교수였던 류는 미국에서 최초의 시험관 아기를 탄생시킨 팀에 합류했다. 현재 그녀와 동료들은 남들이 부러워할 정도의 성공률을 자랑하고 있다. 과거 몇 년간 그녀의 팀을 찾아 온 부부들 중 40퍼센트가 임신을 해 2004년 이 연구소의 10,000번째 시험관 아기가 탄생했다.
그녀의 인공 자궁은 시험관 아기 연구 노력의 결과였고, 같은 이유로 연구를 지속하고 있다. “많은 여성들이 자기 아기를 간절히 갖고 싶어했어요.”라고 그녀가 말한다. 이들 중 태아가 자궁에 착상해 성장하지 못하는 여성들은 그녀의 연구로 혜택을 볼 수 있을 것이다.
류의 인공 자궁은 구조가 의외로 간단하다. 그녀는 인공 피부 제작과 적용 방법을 연구한 후 인공 자궁을 만들었다. 그녀와 동료들은 먼저 생체내에서 녹아 없어지는 물질인 콜라겐과 콘드로이틴으로 자궁 모양의 토대를 만들었다. 시간이 지나면 이 물질들은 녹아서 틀 위에 얹힌 자궁내막 조직만 남게 된다. 각 자궁은 대상 포유류의 실제 자궁 단면 모양을 하고 있다.
인간의 인공 자궁은 사발 모양인 반면 쥐의 인공 자궁은 쥐의 관모양 자궁을 닮은 도넛 단면 모양이다.
처음에 류는 진료소의 여성 환자들이 기증한 자궁내막 세포를 이용해 인체조직을 배양했다. 그러다가 체외수정 치료 후 환자들이 기증한 태아를 이용했다. 이 접합체들은 이식되어 성장하기 시작했다. 하지만 수정된지 10일이 지난 후 태아가 생존능력을 갖기 훨씬 전에 류는 실험을 종료했다. 현재의 연방 규정상 실험실에서의 인간 태아 배양 허용 기간은 2주간이다. “그래서 우리는 동물 모델로 전환했어요.”라고 류가 말한다. 2002년 그녀와 동료들은 쥐의 자궁을 만들어 그 안에서 쥐의 태아를 키우기 시작했다.
개략적으로 이 생식과정은 간단해 보인다. 정자와 난자가 만나고, 태아가 착상한다. 그 사이 산모와 아기는 태반과 양막 주머니를 형성한다. 성장하는 태아 주변에 양수가 쌓이고, 호르몬이 들어오고 나간다. 영양분과 혈액, 산소가 태반을 통해 전달되고 노폐물이 제거된다. 산모의 심장 박동과 소화작용 소리가 부드럽게 들리면서 잘 조절된 고급 수족관 같은 느낌이 든다.
하지만 그렇게 간단하지 않다. 실제 사건의 순서는 굉장히 복잡하다. 사소한 한 단계를 빼먹거나 유전자를 하나 지울 경우, 혹은 호르몬을 너무 많거나 적게 떨어뜨릴 경우 태아가 죽거나 끔찍한 모습으로 태어난다. 다행이라고 해야 할지는 모르겠지만 끔찍한 외모로 죽은 채 태어나기도 한다.
인공 자궁은 수 세대 동안 소설과 여성학 이론, 낙태 논쟁, 임신하기엔 나이가 너무 든 여성의 수심에 찬 모습에까지 등장했었다. 앨더스 헉슬리가 쓴 1932년작 용감한 신세계에서 아기들은 관에서 성장한다. 1970년에 슐라미스 파이어스톤은 성의 변증법: 여성운동 진화 사례에서 인공 자궁을 개발해 여성을 “성적 생식 기능의 횡포”로부터 해방시켜야 한다고 썼다. 보다 최근 들어서는 소설 그녀가 어떻게 해가는지 모른다에서 지친 직장모 여주인공이 한 젊은 여성 동료에게 최소한 그녀는 체외 임신 기술 덕분에 임신으로 인한 무료함과 일자리 상실 걱정으로부터 자유로워질 거라고 안심시킨다. 과학은 이런 상상을 실현할만큼 발전해왔다. 1963년에 연구원들은 유산된 태아들을 산소실에 넣고 양수를 주입했지만 소용이 없었다.
일부 반낙태 활동가들은 낙태된 아이를 인공 자궁에서 키워야 한다고 주장한다.
실제에 가장 근접한 인조 자궁은 5년 전 제작되었다. 동경 준텐도 대학에서의 실험에서 한 아크릴 상자에 양수와 비슷한 액체를 채웠다. 4개월간의 정상적인 임신 후 제왕절개로 떼어낸 염소 태아를 이 상자에 넣고 탯줄을 인공 태반에 연결된 관에 걸었다. 염소 태아들 대부분은 실험 도중 죽었지만 몇 마리는 최대 3주까지 살아남아 완전한 염소가 되었다. 하지만 모두 기형이나 페에 문제가 있었다. 이 실험은 더이상 진행되지 않고 있다.
이로써 이 분야는 류에게 남게 되었다. 그녀와 두 명의 남자 동료들은 인공 자궁을 조금씩 정교하게 다듬었다. 이들은 실제 포유류 자궁내의 양수와 유사한 액체 공식을 개발하고 있지만, 혈액과 호르몬, 단백질을 완벽하게 섞어 임신 기간중 이를 정확하게 조절하는 일은 절대로 불가능하다. 다른 연구소의 실험에서는 양수가 약간 달라졌는데도 결과적으로 태어난 아기는 큰 차이가 있었다.
최근 실험에서 류는 자신이 만든 인공 쥐 자궁들 중 하나를 어미 쥐에 수술해 이식했는데 안에 있던 아기 쥐가 약 19일간 살았다. 이전 실험에서는 외부 자궁에서 태아가 최고 17일까지 살았었다. 인공 자궁에서는 실제 자궁에서보다 태아의 발달이 더디기는 하지만 이것은 인간 태아의 경우 대략 37주에 해당한다. 하지만 현재까지 150마리가 넘는 쥐 태아가 죽었다. 류는 이것이 태아의 약한 몸을 자궁 표면에 연결하는 미세한 혈관들이 시들어 버리거나 발달하지 못하기 때문이라고 생각한다. 피가 부족해 태아들이 오그라들어 버린다.
이를 바로잡기 위해 류의 동료인 웨동 왕은 자궁내에서 혈관 형성을 촉진하는 것으로 보이는 쥐과 AGPAT라는 유전자 발현을 조사했다. 만약 이 유전자를 차단하면 태아가 착상이 안 되어 자라지 못하는데, 이 유전자가 없거나 제기능을 못하는 여성들이 유산하는 이유가 그 때문일 수도 있다. 반면 이 유전자의 발현을 자극하면 수많은 혈관이 뻗쳐나와 엉키는 현상이 발생한다. 이 연구는 암 치료에 응용할 수 있다.
이 유전자의 발현을 억제하면 종양이 증식하기 위해 새 혈관을 형성하는 걸 막아 서서히 고사하도록 만들 수 있다. “임신과 암 연구간에는 공통된 부분이 있습니다.”라고 왕이 말한다. “생명의 시작과 끝에 관한 연구죠. 우리는 두 가지 모두를 이 실험실에서 합니다.”
인공 자궁 개발에 전념한 것은 과학자들 뿐만이 아니다. 라엘리언 사교 신도들은 아기를 복제했다고 주장하기도 했었는데, 2003년 인간의 배아를 수정후부터 계속 길러낼 수 있는 베이비트론을 개발했다고 발표했다. 하지만 이 단체의 두 주장을 뒷받침할만한 증거는 없다.
보다 진지한 낙태 반대론자들은 자신들의 주장을 지지하기 위해 체외 임신의 가능성에 주목해왔다. 이들의 지적대로 로우 대 웨이드 판결은 낙태된 태아의 생존 가능 여부를 기준으로 했다. 40개의 주와 컬럼비아 지구에서는 임신한지 24주가 지난 후의 낙태를 금지하고 있는데, 이 시기가 지나면 태아가 산 채로 태어날 수 있기 때문이다. 인공 자궁은 낙태된 태아의 생존 기간을 대폭 늘려줄 것이다. 이론상으로 태아는 수정된 순간부터 산모의 체외에서 생존할 수 있다. 일부 낙태 반대론자들은 낙태한 태아들을 인공 자궁에서 길러야 한다고 주장한다.
생명윤리학자들은 일부 여성들이 살이 트거나 체중이 느는 것을 피하기 위해서, 또는 할리우드의 배우 생활을 연장하기 위해 편의상 인공 자궁을 사용할 거라고 우려한다. 일부 급진적인 여성론자들은 인공 자궁을 여성을 임신에서 해방시키는 도구 뿐만 아니라 인류로부터 여성이라는 성을 완전히 없애는 수단으로 본다. 만약 인공 자궁이 충분히 만들어지면 남성들이 수술로 인공 자궁을 이식받아 직접 아기를 임신할 수도 있을 거라고 이들은 말한다. 인공 자궁이 가장 필요한 사람들은 임신을 할 수 없지만 본인들의 유전자를 물려받은 아기를 원하는 부부들일 것이다. 하지만 이런 경우에도 꼭 인공 자궁이 필요할지는 확실치 않다. “우리에게는 100퍼센트 안전하고 효과도 좋은 대안이 있습니다.”라고 뉴욕 개리슨 소재 생명윤리 연구소인 해스팅스 센터 회장인 토마스 머레이가 말한다. “대리모 제도가 있으니까요.” 불임 여성이라면 누군가 다른 사람이 자기 문제를 대신해서 자기 아기와 피와 감정을 나누는 것이 꺼림직할 수도 있다. “ 하지만 누군가가 인공 자궁을 고집하면서 생물학적으로 자신과 닮은 아이를 간절히 원해 심각한 기형아를 낳을 위험도 감수한다 하더라도 그것이 도덕적으로 옳은 일인지 잘 모르겠더군요.”라고 머레이가 말을 잇는다.
그림설명 :진짜 쥐의 자궁은 튜브 모양이지만 류와 동료 연구원들은 진짜 자궁의 단면을 본떠 인공 쥐 자궁을 만들었기 때문에 도넛처럼 보인다.
첫단계는 생체분해성 재료인 콜라겐과 콘드로이틴으로 비계를 만들어 여기에 쥐의 자궁내막에서떼어낸 세포들을 심는 것이다.1)
자궁내막 세포들이 자라서 단단해지면 비계가 점차 사라진다.2)
연구원들은 쥐태아를 인공 자궁 표면에 이식했다.3)
태아가 자라 세포들이 분열하면서 태아가 가공된 자궁내막 조직으로 들어간다.4)
일부 실험들에서 과학자들은 인공 자궁을 어미 쥐의 복부안에 이식했다.5)
또다른 실험에서 쥐의 태아는 독립형 자궁에서 완전히 성장했다.
재닛 디피에트로는 세계적인 배아 전문가이다. 존스 홉킨스 대학의 발달 심리학자인 그녀는 자궁을 생태계로서 자세하게 연구한 소수 과학자들 중 한 명이다. 최근 실험에서 그녀와 동료들은 모니터들을 임산부의 피부와 배에 부착했다. 이들은 아기가 엄마의 기분에 따라 반응하는 걸 발견하게 되리라고 예상했었다. 이전 연구에 의하면 태아들은 산모의 자세나 감정이 바뀌면 거의 즉각적으로 반응해 꼼짝않고 있는 것으로 밝혀졌다. 디피에트로는 태아가 이런 방식으로 엄마의 마음과 몸을 이해하고, 소음과 다른 자극에 어떻게 반응하는지 알게 된다고 추측한다.
하지만 작년에 발표한 연구에서 그녀는 지도가 일방적으로 이루어지지만은 않는다는 것을 발견했다. 태아들도 엄마를 가르치는 것이다. “우리가 발견한 바에 따르면 태아들은 산모도 모르는 사이 움직이면서 기분을 전환시켜 줍니다. 결국 엄마가 자기한테 관심을 갖도록 하는 겁니다.” 대체로 이런 움직임은 밤에 일어나기 때문에 태아는 산모에게 당분간 잠자기 힘들 거라는 걸 미리 알려주면서, 산모도 곧 밤잠을 설치는 데 익숙해지리라는 걸 본능적으로 알고 있는 것 같다.
“태아의 환경에 단순히 호르몬만 영향을 미치는 게 아닙니다.”라고 디피에트로는 말한다. “이런저런 호르몬과 단백질만 넣는다고 자궁 안과 같은 환경이 형성되지는 않아요.” 모체 밖에서 발육된 태아는 “모체 내에서 자연적으로 임신되어 성장한 태아와 다른 모습을 띠게 될 겁니다.”
아기를 낳아본 여성들은 이 말을 본능적으로 이해한다. 구두 뒷굽 같은 게 뱃속에서 툭툭 차며 돌아다니는 걸 어둠속에 누워 경험해 본 여성이라면 아이가 자신의 일부이면서도 동시에 스스로 완성되어 가고 있다는 걸 알게 된다. 양자를 잘 키우는 경우를 보면 이런 상호작용이 부모로서의 유대감에 반드시 필요하지는 않은 것 같다. 하지만 태아의 뇌와 신체, 그리고 태어난 후 아기가 만지고, 집착하고, 사랑하는 능력에 이런 과정이 어떤 측정키 어려운 방식으로 반드시 필요한 건 아닐까?
호르몬 수준과 유전자 발현 과정을 연구하면서 류는 불임 여성들에 대한 우려가 크다. 2001년 그녀가 최초로 인간 접합체로 한 실험이 공개되었을 때 불임 여성들로부터 실험 대상자로 써 달라고 요청하는 전화가 쇄도했다. 예기치 못한 반응과 “이 연구가 사회적으로 큰 반향을 불러일으킬 수도 있겠다”는 점을 깨닫고 그녀는 인공 자궁 실험을 1년간 중단했다가 확실한 결정을 한 후에야 실험을 재개했다.
“전 임신하기 싫어하는 여성들의 편의를 위해 인공 자궁을 만들고 싶지는 않아요.”라고 그녀가 말한다. 그리고 낙태 반대론자들이 그녀의 연구 결과로 시도하려는 용도에 대해서도 언급을 피한다. “전 대체 기관이 될 인공 자궁을 만들고 싶습니다.”라고 그녀가 말한다.
이 자궁은 자궁내막 조직을 기증한 여성에게 이식되어 윤택하고 어두운 미개척지 같은 건강한 여성의 생식기로 완전하게 재창조될 것이다.
하지만 모두가 잘 알 듯이 일단 혁신적인 연구가 공개되면 원래 의도는 의미가 감소된다. 류는 그녀와 팀 동료들이 5~10년 이내에 생존력 있는 쥐의 자궁을 만들어낼 거라고 생각한다. 인간의 자궁은 태아 실험에 대한 규제가 철회되거나 완화된다는 가정하에 “10년 정도나 약간 더” 걸릴 거라고 그녀가 말한다. “50년이 걸릴 수도 있겠지만 이 일이 가능한 것만은 분명합니다.” 그녀의 목소리가 밝다. “이 기술은 태아와 아기, 부모에게 도움을 줄 겁니다. 아주 좋은 일이죠. 지금 당장은 그 생각 밖에 없어요.”
사진설명 : 쥐의 일기
도넛 모양의 인공 자궁안에서 쥐 태아가 자국조직에 5일차까지 붙어 있는다 14일차가 되면 태아가 조직 안으로 침투해 세포들이 분화하기 시작한다. 17일째가 되면 쥐 태아가 잘 형성된 난황낭 안에서 발당해 가는 모습이 보인다. 인공자궁을 대리모에게 이식한 경우(오른쪽)에는 17일째에 태아의 모습이 완전히 형성되기도 했다.
< 저작권자 ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지 >
