물고기로 사람의 질병을 연구한다고요?

 국립보건연구원에서는 제브라피쉬 코어 랩(Zebrafish Core Facility)을 구축하여 운영하고 있습니다. 제브라피쉬는 무엇이고 어떻게 우리 건강과 연결되어 있을까요?

제브라피쉬란?

 제브라피쉬는 감청색 가로줄무늬와 노란빛 지느러미를 가진 몸길이 3~4cm 가량 되는 열대 민물고기입니다. 주로 인도의 강과 연못에서 떼 지어 삽니다. 수족관에 가면 쉽게 구할 수 있으며, 관리하기가 쉬워 관상용으로도 많이 기릅니다.

왜 사람의 질병을 연구하기 위해 동물을 사용할까요?

 과학자들은 사람의 질병 원인을 연구하기 위해 다양한 실험기법을 사용합니다. 사람의 세포나 병든 조직을 실험접시에서 키워가면서 실험하기도 합니다. 하지만, 특정 유전자에서 돌연변이가 생겨 질병이 발생했을 때나 당뇨나 고혈압처럼 몸속의 변화가 시스템처럼 맞물려 일어나는 경우에는 종종 실험동물 모델이 필요합니다. 과학자들은 동물실험을 가급적 줄이려고 많은 노력 중이며, 꼭 필요할 때만 동물실험이 허가됩니다.

 동물실험에 가장 흔히 사용되는 동물은 ‘쥐’였습니다. 하지만 요즘에는 제브라피쉬도 많이 사용합니다.

물고기로 사람의 질병을 연구한다고요?

 사람과 제프라피쉬는 겉모습이 매우 다르지만, 공통점은 아주 많습니다. 놀랍게도 인간 유전자의 70%를 제브라피쉬도 갖고 있습니다. 이 중에는 질병과 관련된 유전자도 많이 포함하고 있습니다.

쥐가 아닌 제브라피쉬를 사용하는 이유는 무엇인가요?

 쥐는 포유동물이기 때문에 사람과 더 유사하지만 제브라피쉬는 여러 가지 장점을 갖고 있습니다.
일단 쉽게 기를 수 있습니다. 다 크더라도 공간을 적게 차지하고, 떼를 지어 사는 것을 좋아하여 한 번에 많이 기를 수 있습니다.
쥐보다 더 많이 기르면서도 유지비용은 적게 듭니다.
빨리 자랍니다. 제브라피쉬는 알에서 나와 3개월이 지나면 어른이 됩니다. 다 자란 제브라피쉬는 자주 번식을 하고 한 번에 200~300개의 알을 낳습니다. 쥐는 평생 3번 출산을 하고 한 번 출산할 때 1~10마리를 낳습니다. 과학실험에서는 결과의 정확도를 위해 같은 실험을 반복적으로 하므로 짧은 시간동안 많은 수의 새끼를 낳을 수 있는 동물이 실험에 더 적합합니다.

 제브라피쉬의 알은 투명하여 수정 전후로 유전정보를 쉽게 조작할 수 있습니다. 1세포 단계의 수정란에는 유전자 (DNA 또는 RNA)를 쉽게 주입할 수 있어 *형질 전환 또는 **녹아웃 제브라피쉬 가족을 만들 수 있습니다. 반면, 쥐는 뱃속에서 태아가 자라므로 유전 질환을 연구하려면 어미 쥐가 희생되어야 하고 태아 쥐를 실험도구로 키우거나 다른 어미 쥐에 이식해야 합니다.

*형질전환 (Transformation) : 특정 유전자 발현을 생체 내에서 인위적으로 증가 또는 감소시켜 본래의 유전 특성을 바꾸는 일
** 녹아웃 (Knock-out) : 특정 유전자를 생체 내에서 발현하지 못하도록 유전자 정보를 잠구는 조작

왜 이런 실험을 해야 하나요?

 2000년 이후 게놈 프로젝트를 시작으로 사람의 유전자를 읽고 분석하는 일은 빠르게 진행됐습니다. 하지만 상대적으로 각 유전자가 어떤 기능을 하는지, 어떤 유전자의 차이나 변형이 각종 유전 질환이나 만성질환을 일으키는지는 아직 다 밝혀지지 않았습니다.

 이러한 유전자의 기능 분석을 위해서는 사람과 유사한 척추동물모델이 절대적으로 필요합니다. 이들 대부분 유전자는 아직 그 기능을 전혀 모르는 신규 유전자입니다. 이들 유전자의 생체 내 기능과 역할이 규명돼야만 최종적으로 각종 질병에 대한 예측과 진단, 나아가 치료가 가능해질 것으로 보입니다. 이러한 측면에서 제브라피쉬는 유전자·유전체의 기능연구, 질병의 새로운 표적 발굴, 초고속 스크리닝, 심뇌혈관 질환 이미징 연구 등에 매우 이상적인 모델 동물입니다.