Embryonic Stem Cells

세포의 감수분열 동영상
마지막 부분에

2개의 생식세포들이
나왔습니다

정자와 난자입니다

정자를 그려봅시다

정자도 있고 난자도 있어야겠죠

난자는 다른색으로 그리겠습니다

그리고 우린 그 아름다운 "이야기"를
다 알고 있습니다

정자와 난자가 만나 수정이 되면

엄청난 일들이 연속적으로 일어납니다

오직 하나의 정자만이 난자 안에 들어갈수 있도록

난자의 벽이 다른 모든 정자들을 막습니다

하지만 지금 중요한 것은

어떻게 이 수정된 난자가

접합자(zygote)가 된 이후
어떤 과정을 거치느냐 하는 것입니다

난자가 수정이 되면,
감수분열 동영상에서도 말했듯이

이들은 반수체(haploid) 입니다

반수체는 일반 세포의
절반의 DNA (1n)를 갖고 있습니다

이 정자와 난자가 수정되는 순간

2배체(diploid)의 접합자가 됩니다

예쁜 색으로 한번 그려봅시다

드디어 2배체의 접합자가 되었습니다

이제 반수체 DNA의 두배가 되는
2n의 DNA를 갖고

인간이 갖고 있는 보통 세포처럼
완전한 세포가 됩니다

이것은 이제 2배체의
접합자(zygote)입니다

수정란을
좀 더 멋지게 표현하는 말입니다

그리고 이제 이 세포는 드디어
새로운 하나의 생물이 될 준비가 되었습니다

수정 바로 직후부터
이 접합자에서는

난할(수정란의 세포분열)이
시작됩니다

유사분열 (mitosis)로
세포분열을 합니다

하지만 크기는 거의 그대로입니다

이 세포는
유사분열로 두개의 세포가 됩니다

그리고 당연히 둘다 2배체(2n)입니다

이 세포는 다시 4개로 나뉘게 됩니다

이것들 하나하나가 모두 첫번째 접합자와
완전히 똑같은 유전정보를 가지고 있습니다

이렇게 분열을 계속해서 만들어진

이 커다란 세포 집단을

상실배(morula)라고 부릅니다

사실 단어 morula(상실배)는
mulberry(상실=뽕나무열매)란 단어에서 왔습니다

왜냐면 mulberry(뽕나무열매)처럼
생겼기 때문이죠.

그래서 이제 이걸 단순화하자면

접합자(zygote)에서
시작합니다

이것은 수정란입니다

유사분열을 통해
자신을 복제하기 시작합니다

마지막엔 세포집단이 되죠

세포의 숫자는 2의 제곱 형태로 늘어납니다

초기 단계에서는 거의 모든 세포가

동시에 분열되기 때문입니다
결국 이런 상실배가 됩니다

상실배의 세포가 16개 정도 되기까지

수정 후 약 4-5일이 걸립니다

사실 이것 뿐 만이 아닙니다

여기서 분화 과정이 조금씩 시작되어

바깥쪽의 세포들이
공모양을 이루게 됩니다

공모양으로 그림을 그려보겠습니다

분화가 시작된 바깥쪽 세포가
공모양으로 둘러쌉니다

이 모습은 절단면입니다

분화가 점점 진행되면서

바깥 쪽 세포는 공 모양을 이루고

안 쪽에는 내부 세포가 한 곳에 모입니다

바깥 쪽에 있는 세포들을
영양막 (trophoblast)이라고 합니다

그리고 안 쪽의 세포들이
정말 중요한 역할을 하는데

안쪽에 있는 세포들을
배아모체 (embryoblast)라고 합니다

이런 형태로 만들어질 때
어떤 액체가 이 사이를 채우기 시작합니다

액체가 영양막과 배아모체 사이의
빈틈을 메우면

상실배는 결국 이런 모양이 됩니다

영양막, 혹은 외부막이
거대한 공 모양을 이루고

이 과정이 일어날 때
세포들은 계속 분열을 하고 있으므로

영양막은 이런 모양이 됩니다

그리고 배아모체는
한쪽으로 모여듭니다

때로는 배아모체를 속세포 덩어리
혹은 내세포괴 (inner-cell mass)라고도 합니다

이부분이 생명체로 전환되는 곳입니다

이것은 포유류의 난할 과정입니다

우리 인간이 포유류니까요

수정란에서 상실배를 거쳐서

상실배의 세포들이 분화되어

영양막세포 혹은 외부막이 되고

한 쪽에서는 배아 모체가 되면

액체로 가득 찬 공간이 하나 생깁니다

이것을 포배강 (blastocoel)이라고 합니다

영어 철자가 특이하죠?

여기까지 거친 세포를
배반포(blastocyst) 라고 합니다

이 전체 세포가 배반포 입니다

배반포 (blastocyst)

이 세포 단계는 인간의 경우에 해당합니다

이것은 혼동될 수도 있는 용어입니다

왜냐하면 여러 생물학 책에서
상실배를 거치고 나면

포배(blastula, blastosphere)가 된다고

설명하고 있기 때문입니다

상실배를 거쳐서 포배
(blastula=blastsphere)

명확히 말하자면 발달 과정에서
포배나 배반포는 완전히 똑같은 단계입니다

포배는 개구리나 올챙이로
발달 단계를 설명할 때 쓰이는 용어입니다

우리는 인간과 가장 밀접한 포유류의 발달을
공부하고 있으므로

우리는 배반포 단계를 중심으로 알아보겠습니다

포배(blastula)에서는
외부 영양막과 배아모체 같은

정교한 분화 과정이 필요하지 않습니다

우리가 관심이 있는 것은
우리 자신, 인간의 발생에 대한 것이고

이 동영상도 그것을 알기 위해
만들어졌으므로

우리는 배반포에 집중하도록 하겠습니다

지금까지 말했던 모든 것 중에
가장 중요한 사실은

여기 있는 이 작은 초록색 세포들,
배아 모체 혹은 속세포 덩어리라고 불리는 이것들이

실제 생명체로 전환되는 부분이라는 것입니다

그렇다면 이런 질문을 할 수 있겠죠

여기 있는 보라색 세포들,
밖에 있는 영양막은 어떻게 되나요?

이 부분은 태반(placenta)이 됩니다

앞으로 나올 동영상에서 설명하겠지만

인간의 경우 여기는
태반이 되는 부분입니다

아기가 어떻게 태어나는지에 관한
동영상에서 이야기 하겠지만

저 스스로도 지난 1년간
아이가 태어나는 과정을 실제로 배웠습니다

저희 집에 아기가 태어났거든요

태반은 배아가 발달할 수 있는 집인 동시에

인간과 포유류에서
발달하는 태아와 엄마를 연결시켜주는

접점의 역할을 합니다

태아와 엄마의 대사를 분리하는 동시에

서로 필요로 하는 기능을 연결시켜주는
역할을 하는 곳입니다

여기서는 태반의 역할은 중요하지 않습니다

이 동영상의 중점은

태반에서 분리되어
분화되고 있는 이 세포들은

지금 이 시점에서는 어떤 것이 될지
정해지지 않았다는 것입니다

이 부분의 세포와 앞으로 더 분열될 세포들은
신경세포가 될 수도 있고

이쪽 세포들은 근육 조직이 될 수도 있으며

이 부분은 간이 될 수도 있습니다

여기 있는 이 세포들을

배아줄기세포(embryonic stem cell)
라고 합니다

이 동영상의 제목이기도 합니다

이 중 각각의 세포들은

여기 있는 접합자에서 세포가 분열되자마자
생기는 것들이고

이것을 난할구 (blastomere)라고 합니다

아마 배아의 관한 동영상이나
발달에 관한 동영상에서

왜 이 blast라는 단어가
많이 나오는지 궁금할 것입니다

그리스어로 포자(spore)라는 뜻의 단어가
blastos입니다

바이러스를 비롯한 유기체가
포자에서 생성되어 자라나옵니다

단어의 어원까지 깊이 들어가고 싶지는 않지만

이것은 spore에서 온 단어이고
여기 있는 모든 것에 blast가 붙습니다

이 세포들이 모두
난할구(blastomere)들 입니다

이제 배아줄기세포라고 하면

배아모체세포나 속세포 덩어리 안에 있는
각각의 난할구들을 얘기하는 것입니다

난할구라는 용어보다는

이제부터 배아줄기세포라고 하겠습니다

여기에 써 보겠습니다

배아줄기세포
(embryonic stem cell)

이미 알고 있겠지만
이 세포들이 흥미로운 이유는

이 세포를 둘러싼
많은 논쟁이 있기 때문입니다

이 세포 하나하나가 어떤 조직으로도
분화될 수 있는 기능을 갖고 있습니다

그런 기능을 가소성 (plasticity)라고 합니다

가소성(pasticity)

플라스틱은 어떤 모양으로도
가공할 수 있기 때문에

가소성(platicity)을 가지고 있다는 것은

많은 다른 것으로
변할 수 있는 잠재력이 있다는 것입니다

이를 증명하기 위해 하등 생명체를 이용한
많은 실험들이 있었습니다

만약 몸의 어떤 부분이
심각하게 손상이 되었다고 생각해 봅시다

신경 세포를 그려보겠습니다

신경계의 정확한 기작을
설명하려는 것은 아니지만

만약 신경 세포의
어느 한 부분에 손상을 입는다면

몸이 마비될 수도 있고
신경계의 기능이 오작동해서

다발성 경화증 (multiple sclerosis) 이나
알 수 없는 병이 생길 수도 있습니다

여기서 우리는 생각할 수 있겠죠
이 세포들이 어떤 조직으로도 발달할 수 있고

지금 우리가 이 세포들이 무엇이 될 지
어떻게 알 수 있는지를 밝혀내고 있다는 것을요

세포를 둘러싼 환경을 잘 살펴보면

이 세포가 무엇으로 발달될 지 알 수 있다는 것입니다

이렇게 무엇으로든 발달할 수 있는 세포를

손상된 부위에 겹겹이 이식하면

이 세포들은 필요한 세포로 전환됩니다

이 경우에는 신경세포가 될 것입니다

세포들이 신경세포로 전환되어
손상을 복구하면

이로인해 생긴 마비 증상 등을
고칠 수 있을 것입니다

그래서 이것은 아주 거대하고 흥미로운
연구분야입니다

이론적으로는 새로운 기관을
자라나게 할 수도 있습니다

만약 신장이나 심장 이식을
필요로 하는 사람이 있다면

아마도 미래에는 배아줄기세포를
약간 가져다가

어떤 다른 생명체, 혹은
아직 상상할 수 없는 개체에 주입해서

대체 심장이나 대체 신장을
만들어 낼 수도 있을 것입니다

배아줄기세포가 할 수 있는 것에 대해서는

어마어마한 관심이 쏟아지고 있습니다

정말 그 전까지는 치료가 불가능했던
많은 질병을 치료할 수도 있고

희망 없이 죽을 수 밖에 없었던 환자들에게
희망을 주기도 합니다

하지만 여기에는
당연히 논쟁이 존재합니다

다시 처음으로 돌아가서

만약 여기서 배아줄기세포를 떼어낸다면

그 배아를 죽이게 된다는 것이
논쟁의 중심입니다

인간이 될 수도 있는 배아를

발달 과정 중에 죽이는 것입니다

물론 인간으로 발달하기 위해서는
알맞은 환경 하에서

모체와 그 외 모든 것이
갖추어져야 하지만

배아는 확실히 잠재력을 갖고 있습니다

이런 이유로
낙태를 반대하는 사람들 쪽에서는

인간이 될 수 있는 가능성이 있는 것은
어떤 것이라도 생명으로 간주되며

그것을 죽여서는 안된다고 주장합니다

그래서 그 사람들은
배아를 죽여서는 안된다고 합니다

이 동영상은 어떤 쪽의 편을 들려고
만든 것은 아닙니다

다만 이 세포가 인간이 될 수 있는
가능성이 있다고 말씀드리고 싶습니다

가능성(potential)입니다

당연히 여기에는 엄청난 논쟁이 있습니다

그러면 다음 질문은 이 세포들을
왜 그냥 줄기세포가 아니라

배아줄기세포라고 하는 걸까요?

왜냐하면 우리 몸에는 이미
성체줄기세포가 있기 때문입니다

성체 줄기 세포 (somatic stem cell)

우리 모두 갖고 있는 세포입니다

이 세포들은 척수에서 적혈구나
몸의 다른 부분을 생성하는 데 쓰입니다

하지만 문제는
이 세포들은 인간의 모든 기관으로

성장할 만큼의 가소성은
없다는 것입니다

현재 이 세포들의 가소성을 높이려는
연구가 한창 진행중입니다

만약 성체줄기세포를 떼어내어
가소성을 높일 수만 있다면

배아줄기세포를 위해 배아를
죽일 필요가 없게 됩니다

만약 성체줄기세포의 성능이
아주 좋아진다해도

인간으로 발달할 수 있는 가능성이 있다면

논쟁의 여지는 남게 마련입니다

하지만 성체줄기세포는 인간으로
발달할 수 없기때문에

논쟁의 여지가 없습니다

그에 반해 배아줄기세포는
적절한 모체에 주입시키면

인간으로 발달할 수 있습니다

여기서 말하고 싶은 것이
하나 더 있습니다

사실 이 논쟁의 어느 쪽 편을
들고 싶지는 않지만

사실은 사실이니까요

배아가 인간으로 발달할 수 있는
가능성을 가진 것도 사실이지만

수백만의 생명을 구할 수 있는 것도
사실입니다

두 가지 내용이 모두 정확한
사실이기 때문에

이 논쟁의 어느 편에 설 지는
이제 여러분이 판단해야 합니다

하지만 여기서 한 가지
논쟁에서 제외된 것을 말하고 싶습니다

먼저 배아줄기세포주
(embryonic stem cell line)에 대해

설명하겠습니다
배아줄기세포주는

배아줄기세포를 하나 떼어다가

배양 접시에 놓고 분열을 시킵니다

그러면 세포는 두 개가 되고
네 개가 됩니다

이 중 하나를 다시 다른 배양접시로
옮겨 분열시키면

이것들이 줄기세포주
(stem cell line)가 됩니다

이 세포들은 모두 하나의
배아줄기세포나

처음에는 난할구였던 세포에서
왔습니다

이렇게 같은 세포가 대를 이어 지속되는 것을
세포주라고 합니다

세포주를 배양하기 시작할 때
배아를 죽여야 하므로

당연히 논쟁이 따릅니다

하지만 여기서 제가
강조하고 싶은 내용은

다른 과정에서도 배아가
파괴된다는 것입니다

그 과정을 체외수정
(in-vitro fertilization)이라고 합니다

수정을 다루는 다음 동영상에서도
설명하겠지만

체외수정에서는 모체에서
몇 개의 난자를 꺼내어 사용합니다

수정이 되고 아이로 발달하는 과정에서

여러가지 문제점이 발생할 수 있으므로

모체에서 많은 양의 난자를 꺼냅니다

10개에서 30개 정도의 난자를
꺼냈다고 해 봅시다

모체에서 난자를 꺼내는 수술을 하고

이 난자들을 아빠나 다른 정자 기증자의
정액을 이용하여 수정을 시킵니다

그리고 여기서 수정이 된 난자들은
모두 접합자가 됩니다

접합자가 된 모든 수정란들을 발달 과정을 거쳐
배반포 단계까지 되도록 키웁니다

그러면 이 모든 세포들이 배반포 단계로
들어갑니다

가운데 액체로 가득찬 포배강이 생깁니다

물론 여기에는 배아줄기세포도 존재합니다

그리고나서 사람들은 이 세포들 중에
더 건강해 보이는 것,

혹은 아무 문제가 없다고 생각되는 것들만
골라서 모체에 주입합니다

지금까지의 모든 과정들은 모두
배양접시 위에서 일어난 일입니다

여기 있는 네 개의 세포가 건강해 보이면

이 세포들을 모체에 주입시킵니다

모든 과정이 문제 없이 진행되면

이 중 몇 개는 아기로 자라날 것입니다

그래서 이것은 발달을 하고
다른 세포들은 발달을 하지 않습니다

존&케이트 플러스8 드라마를 본 적이 있다면

최소 한 명의 아이를 얻기 위한
임신 확률을 높이기 위해

이런 세포들을 여러 개 주입시킨다는
사실을 알게 될 것입니다

때로 7-8개의 세포들을 주입시켜서
8 쌍둥이가 되기도 합니다

체외 수정을 통한 시험관 아기들 때문에
여러명의 쌍둥이가 나오기도 하고

리얼리티 쇼에 출연하는 가족들이
생기기도 합니다

그럼 이 나머지 완벽하게 살아있는 세포들은

완벽하다고 말 할 수 없는 것들도 있겠지만
이것들은 모두 배아입니다

완벽하게 살아있든 아니든
이 배아들은 생명으로 발달할 수 있는

가능성을 갖고 있습니다
여기 있는 이 세포와 마찬가지로

인간으로 발달할 수 있는
가능성을 갖고 있습니다

그러나 불임 클리닉 중
반이 넘는 곳에서

이것들을 그냥 내버리거나
파괴시키거나 죽게 내버려둡니다

그렇지 않다면 이 세포들은
냉동되기도 하지만

냉동되는 과정에서 세포들은
많이 죽고 달라 붙어버려서

이들 대부분은
체외 수정 과정에서

시험관 아기 시술로 완전히 인간으로
성장하는 한 아기 당

수십 개의 발달 가능한 배아들이
파괴되고 있습니다

저는 어느쪽 편도 들고 싶지 않지만
만약 여러분이

배아줄기세포와 관련된
실험에 반대한다면

그리고 그 이유가 배아를
죽이기 때문이라면

같은 이유로, 철학적인 근거에서

시험관 아기를 위한 체외수정도
반대해야 합니다

두 과정에서 모두 수정란을 죽이니까요

여기서 더 이상 나가지는 않겠습니다
저는 어느쪽 편도 들고 싶지 않습니다

하지만 여기서 꼭 보여주고 싶었던 것은
이 두 과정이 똑같다는 것입니다

그런데 배아를 죽이고 배아줄기세포를
연구하는 데 대한 논쟁에서

이 부분은 쏙 빠져 있습니다
여기서도 많은 배아들이 죽는데 말이죠

수백 수천 개의 배아들이
파괴되고 냉동되는 것은

체외 수정 과정에서도 마찬가지 입니다

자 이제 여러분들도
줄기세포를 둘러싼 논쟁에 끼어들만한

지식을 갖추게 되었습니다

이것은 감수분열에서부터
시작합니다

감수분열에서 이 생식 세포들이 나오고
난자와 정자가 만나

수정란이 형성되면 분열해서
상실배가 됩니다

상실배가 계속 분열하고 분화해서
배반포 단계가 되면

여기서 줄기세포가 생성됩니다

이제 가장 뜨거운 논쟁에 끼어들
과학적 지식을 다 알게 되었죠?