자기복제에서 전기생산까지… ‘오줌의 재발견’

새로운 자원으로 떠오르는 소변… 日, 쥐 오줌 속 세포로 복제 성공
국내선 맞춤형 화장품 생산 추진

일본 연구진은 쥐 오줌 속 세포를 이용해 쥐를 복제한 뒤 암수를 서로 교배해 새끼를 얻는 데도 성공했다. 사진은 복제 쥐가 낳은 새끼들이다(위 사진). 영국 연구진은 오줌 속 유기물을 먹이로 삼는 미생물로 연료전지를 만들어 화장실 불을 밝히는 전기를 생산했다. 일본 야마나시대·영국 웨스트잉글랜드대 제공

건강한 성인은 하루에 평균 2L 안팎의 소변을 배출한다. 소변은 매일 꾸준히 나오는 데다 주사처럼 인위적인 채취 과정도 필요하지 않다는 장점 때문에 최근 생명의료와 에너지 분야에서 새로운 소재로 떠오르고 있다.

○ 자기 복제하고 맞춤형 화장품 생산

몸속에서 소변이 배출될 때는 요관이나 방광 세포 등이 조금씩 떨어져 나온다. 과학자들은 이 세포가 개인의 고유한 것이라는 점에 주목했다. 일본 연구진은 쥐의 오줌을 이용해 ‘클론(복제) 쥐’를 만들기에 이르렀다.

와카야마 데루히코 일본 야마나시대 교수팀은 쥐 오줌에 섞인 세포를 이용해 똑같은 쥐를 복제했다고 ‘네이처’ 자매지 ‘사이언티픽 리포트’ 1일자에 발표했다. 연구팀은 쥐의 오줌에서 얻은 체세포를 핵을 제거한 난자에 이식해 수정란을 만든 뒤 암컷 쥐에 착상시켜 쥐 4마리를 복제했다. 복제한 수컷 쥐와 암컷 쥐를 교배시켰더니 새끼가 탄생해 번식 능력에 문제가 없다는 사실도 확인했다.

국내 한 바이오기업은 소변에 있는 세포에서 성체줄기세포를 추출해 개인 맞춤형 화장품을 만들겠다는 계획을 지난달 발표했다. 중국 내 여성 경제인이나 연예인 등의 소변을 들여오기 위해 중국 기관과 합작계약도 맺었다.

소변 속 세포뿐 아니라 소변에 사는 미생물도 개인마다 다르다. 에릭 프랜조사 미국 하버드대 공중보건대 박사팀은 대소변에 사는 미생물의 종류와 구성 비율이 사람마다 달라 지문이나 홍채처럼 개인 식별 수단으로 활용할 수 있다고 지난해 ‘미국 국립과학원회보(PNAS)’에 발표했다. 이는 범죄와 관련된 조사를 하는 법의학에 도움이 될 것으로 보인다.

○ 질병 치료하고 전기 생산까지

예로부터 소변은 개인의 건강 상태를 진단하는 척도로 활용돼 왔다. 이제는 진단을 넘어 소변을 이용해 질병을 치료하는 시대가 열리고 있다.

김진수 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단장과 김동욱 연세대 의대 교수, 김종훈 고려대 생명공학부 교수 등 국내 공동 연구진은 혈액응고인자가 부족해 피가 잘 멎지 않는 혈우병 환자의 소변에서 치료의 실마리를 확인했다고 지난해 ‘셀 스템셀’에 발표했다.

연구진은 환자의 소변에서 얻은 체세포로 유도만능줄기세포(iPS세포)를 만든 뒤 ‘유전자 가위’ 기술을 이용해 혈우병의 원인이 되는 유전자를 골라 정상으로 돌려놨다. 교정한 줄기세포에서 혈액응고인자를 만드는 세포로 분화시킨 뒤 중증 혈우병에 걸린 쥐에게 이식했다. 그 결과 혈액응고인자 분비가 늘어나 혈우병이 경증 수준으로 호전되는 것으로 나타났다.

김동욱 교수는 “지금까지 환자의 세포를 얻으려면 귀 뒤의 피부를 떼어냈는데 소변을 활용하면서 훨씬 간편해졌다”며 “특히 혈우병 환자처럼 칼을 대기 어려운 경우엔 소변이 최적”이라고 말했다.

에너지 분야에서는 소변으로 전기를 만드는 기술이 상용화 단계에 접어들었다. 지난해 영국 웨스트잉글랜드대 연구팀은 소변을 원료로 하는 미생물 연료전지를 개발해 화장실 조명에 활용했다. 이 전지에는 소변 속 유기물을 먹이로 삼는 미생물이 들어있는데, 미생물이 유기물을 분해할 때 나오는 전자를 이용해 전기를 생산한다. 연구팀이 지난해 6월 영국에서 열린 세계적 음악축제 ‘글래스턴베리 페스티벌’ 화장실에 이 전지를 설치한 결과 5일 동안 화장실 불이 한 번도 꺼지지 않았다.
　
이재웅 동아사이언스 기자 ilju2@donga.com