3인 DNA IVF, 유전병 막는다 - 영국 최초 건강한 아기 8명 탄생

영국에서는 세 명의 DNA를 이용한 체외수정(IVF)으로 출생 전 미토콘드리아 질환을 예방할 수 있었습니다. 8명의 아기가 그 증거입니다. 출처: Shutterstock

영국의 선구적인 허가받은 IVF 기술이 뉴캐슬에서 시행되어 미토콘드리아 질환의 위험을 줄이는 데 사용되었으며, 8명의 아기가 태어났다는 연구 결과가 발표되었습니다.

여덟 명의 아기 모두 미토콘드리아 DNA 질환의 징후를 보이지 않았습니다. 일란성 쌍둥이 한 쌍을 포함한 네 명의 여아와 네 명의 남아로 태어난 이 아기들은 미토콘드리아 DNA 돌연변이로 인한 심각한 질병을 전파할 위험이 높은 일곱 명의 여성에게서 태어났습니다. 수정란을 이용한 미토콘드리아 기증의 선구자인 뉴캐슬 연구팀이 7월 16일 발표한 이 연구 결과는 전핵 이식(pronuclear transfer)으로 알려진 새로운 치료법이 치료 불가능한 미토콘드리아 DNA 질환의 위험을 줄이는 데 효과적임을 시사합니다.

뉴잉글랜드 의학 저널 ( NEJM ) 에 두 편의 논문으로 게재된 이 연구 결과는 현재까지 시행된 전핵 이식 수술의 생식 및 임상적 결과를 설명합니다. 모든 아기는 출생 시 건강했고 발달 이정표를 충족했으며, 산모의 질병 유발 미토콘드리아 DNA 돌연변이는 검출되지 않았거나 질병을 유발할 가능성이 매우 낮은 수준으로 나타났습니다.

이 기술은 영국 뉴캐슬 대학과 뉴캐슬어폰타인 병원 NHS 재단 트러스트 소속 팀이 웰컴과 NHS England의 자금 지원을 받아 인간 난자를 대상으로 최초로 시도했습니다.

미토콘드리아 기증으로 태어난 여자아이의 어머니는 이렇게 말했습니다.  "부모로서 우리는 아이에게 건강한 삶을 시작하는 것만으로도 충분했습니다. 미토콘드리아 기증 체외수정 덕분에 그것이 가능해졌습니다. 수년간의 불확실성 끝에 이 치료법은 우리에게 희망을 주었고, 마침내 아기를 갖게 되었습니다. 지금 우리는 생명과 가능성으로 가득 찬 아기들을 바라보며 감사하는 마음을 감출 수 없습니다. 과학이 우리에게 기회를 주었습니다." 

한 아들의 어머니는 이렇게 덧붙였습니다. "이제 우리는 건강한 아기를 낳은 자랑스러운 부모가 되었습니다. 진정한 미토콘드리아 대체 성공입니다. 이 획기적인 발견은 한때 우리를 짓누르던 무거운 두려움의 구름을 걷어냈습니다.

이 놀라운 발전과 우리가 받은 지원 덕분에 우리 가족은 완전해졌습니다. 미토콘드리아 질환으로 인한 정서적 부담이 해소되었고, 그 자리에는 희망과 기쁨, 그리고 깊은 감사가 자리 잡았습니다. 

NHS 미토콘드리아 생식 관리 경로는 미토콘드리아 질환이 있는 여성을 위해 다른 생식 옵션 외에도 연구를 통해 미토콘드리아 기증을 제공합니다.

뉴캐슬 연구팀의 일원인 뉴캐슬 대학교 더그 턴불 경 교수는 이렇게 말했습니다. "미토콘드리아 질환은 가족에게 치명적인 영향을 미칠 수 있습니다. 오늘의 소식은 이 질환을 유전시킬 위험이 있는 더 많은 여성들에게 새로운 희망을 제공합니다. 이제 이 끔찍한 질병 없이 아이를 가질 수 있는 기회가 생겼습니다. NHS의 체계적이고 잘 관리된 환경에서, 우리는 영국의 미토콘드리아 질환 여성들을 위한 연구의 일환으로 미토콘드리아 기증을 제공할 수 있게 되었습니다."

미토콘드리아 DNA 질환

매년 약 5,000명의 어린이 중 1명이 치명적인 질병을 유발할 수 있는 미토콘드리아 DNA 돌연변이를 가지고 태어납니다. 미토콘드리아는 생명 유지에 필요한 에너지를 생성하며, 에너지 생성에 필요한 지시 사항 중 일부만을 암호화하는 작은 DNA 조각을 포함하고 있습니다. 미토콘드리아 DNA의 유해한 돌연변이는 에너지 이용률 감소를 초래할 수 있으며, 특히 심장, 근육, 뇌와 같이 에너지 요구량이 높은 조직에 영향을 미칩니다. 미토콘드리아 DNA는 모계 유전되므로 이러한 질병은 어머니에게서 자녀에게 유전됩니다. 남성도 영향을 받을 수 있지만, 유전되지는 않습니다. 수년간의 연구에도 불구하고 미토콘드리아 DNA 질환 환자를 위한 치료법은 아직 없습니다.

미토콘드리아 DNA 질환에 대한 치료법이 없는 상황에서, 질병을 유발하는 미토콘드리아 DNA 돌연변이가 모체에서 태아에게 유전되는 것을 제한하여 질병 위험을 줄이는 체외수정(IVF) 기반 기술에 관심이 집중되고 있습니다. 2015년 영국에서 합법화된 새로운 체외수정 기반 미토콘드리아 기증 기술인 전핵 이식(pronuclear transfer)은 질병을 유발하는 미토콘드리아 DNA 돌연변이를 많이 보유한 여성에게서 태어난 자녀의 미토콘드리아 DNA 질환 발생 위험을 줄이기 위해 고안되었습니다. 

뉴캐슬 연구팀은 현재 전핵 이식을 연구의 일부로 포함시켰으며, 미토콘드리아 질환을 자녀에게 유전시킬 위험이 있는 여성에게 다양한 생식 옵션을 제공하고 있습니다.

전핵 이식

전핵 이식(pronuclear transfer)으로 알려진 이 기술은 난자가 수정된 후에 시행됩니다. 미토콘드리아 DNA 돌연변이를 가진 난자의 핵 유전체(머리 색깔, 키 등 개인의 특성에 필수적인 모든 유전자를 포함)를 핵 유전체가 제거된 정상 여성의 난자에 이식하는 것입니다. 그 결과 생성된 배아는 부모의 핵 DNA를 물려받지만, 미토콘드리아 DNA는 주로 기증된 난자로부터 유전됩니다.

생식 결과 논문

수정란에 사용하기 위해 전핵 이식을 개발하고 최적화한 영국 뉴캐슬 연구팀은 이제 미토콘드리아 DNA 질환의 위험을 줄이기 위한 전핵 이식 치료의 결과에 대해 보고했습니다.

전핵 이식 수술 후 태어난 아기에게서 검출된 질병 유발 미토콘드리아 DNA 수치는 신생아 혈액에서 검출되지 않는 수준부터 16%까지 다양했습니다. 전핵 이식 수술 후 태어난 아기에게서 미토콘드리아 DNA 돌연변이가 나타나는 것은 이식 당시 핵 DNA를 둘러싼 모체 미토콘드리아의 잔여물 때문입니다. 모체 미토콘드리아 DNA의 잔여물은 미토콘드리아 기증 기술의 알려진 한계입니다.

연구팀은 이 문제를 더 잘 이해하고 해결하기 위해 기초 연구 프로그램의 일환으로 노력하고 있습니다.

뉴캐슬 대학교에서 연구를 수행한 생식 결과 논문의 주저자 메리 허버트 교수는 "이번 연구 결과는 낙관적인 전망을 제시합니다. 하지만 미토콘드리아 기증 기술의 한계를 더 잘 이해하기 위한 연구는 치료 결과를 더욱 개선하는 데 필수적일 것입니다."라고 말했습니다.

미토콘드리아 기증 기술은 현재 미토콘드리아 기증 과정에서 모체 미토콘드리아 DNA가 이월되는 현상으로 인해 위험 감소 치료법으로 여겨지고 있습니다. 저희의 지속적인 연구는 이 문제를 해결함으로써 위험 감소와 미토콘드리아 DNA 질환 예방 사이의 간극을 메우는 것을 목표로 합니다.

전핵 이식 치료는 미토콘드리아 DNA 질환의 위험을 줄이기 위한 착상 전 유전자 검사(PGT)를 포함하는 통합 프로그램의 일부로 제공됩니다.HFEA 규정에 따라 전핵 이식은 PGT 치료의 혜택을 받을 가능성이 낮은 여성에게만 제공됩니다.

와 전핵 이식의 통합 프로그램을 보고할 당시, 전핵 이식을 받은 환자 22명 중 8명(36%)과 PGT를 받은 환자 39명 중 16명(41%)에서 임상적 임신이 확인되었습니다.전핵 이식은 8명의 출산과 1명의 추가 임신으로 이어졌습니다.PGT는 18명의 출산으로 이어졌습니다.전핵 이식을 받은 아이들의 경우, 질병을 유발하는 미토콘드리아 DNA 돌연변이 수준은 감지할 수 없거나 질병 증상이 관찰되는 수준보다 훨씬 낮았습니다. 

임상 결과 논문

뉴캐슬 연구팀은 병원성 미토콘드리아 DNA 돌연변이를 가진 여성에게 최상의 치료를 제공하기 위해 개발된 경로를 설명합니다. 이 기술을 통해 태어난 첫 아이의 어머니들이 임신 기간 동안 어떻게 모니터링되고 지원되었는지, 그리고 출생 직후부터 아기를 면밀히 추적 관찰했는지에 대한 자세한 내용을 담고 있습니다.

일부 산모는 시력 상실과 심장 질환을 포함한 미토콘드리아 질환 증상을 이미 겪고 있었습니다. 다른 산모들은 가족 중 해당 질환을 앓고 있어 증상이 발생하고 다른 산모에게 전파될 위험이 여전히 있습니다.

일란성 쌍둥이를 포함한 여덟 명의 아기 모두 출생 당시 건강했으며 정상적으로 발달하고 있는 것으로 알려졌습니다. 다섯 명은 그 이후로 아무런 건강 문제도 없었습니다. 연구팀은 논문에서 세 명의 아기가 미토콘드리아 기증의 직접적인 원인으로 보기 어려운 초기 건강 문제를 극복했다고 밝혔습니다.

뉴캐슬 팀은 영국에서 유해한 미토콘드리아 DNA 돌연변이를 가진 여성들에게 조언과 치료를 제공합니다. 임신 기간 동안 면밀히 모니터링되며, 미토콘드리아 기증 후 7명 중 6명은 문제없이 진행되었습니다. 한 여성은 혈중 지방 수치가 높은(고지혈증) 임신 합병증을 겪었는데, 저지방 식단에 잘 반응했습니다.

쌍둥이를 포함한 여덟 명의 아기 모두 정상적인 질식 분만 또는 선택적 제왕절개로 태어났습니다. 모든 아기는 임신 주수에 비해 정상 체중이었습니다. 질병을 유발하는 미토콘드리아 DNA 돌연변이 수치는 혈액과 소변 세포에서 측정되었으며, 다섯 아기에서는 검출되지 않았습니다. 세 아기는 질병을 유발하는 미토콘드리아 DNA 돌연변이 수치가 낮았습니다. 혈액과 소변에서 각각 5%와 9%, 12%와 13%, 16%와 20%였습니다. 이 수치는 이러한 돌연변이에 대한 임상적 질병 진단에 필요한 80% 수준에 훨씬 못 미칩니다. 연구진은 18개월 추적 관찰에서 질병을 유발하는 미토콘드리아 DNA 돌연변이 수치가 5%와 9%인 아기의 혈액과 소변에서 검출되지 않았다고 밝혔습니다.

모든 어린이는 18개월 발달 연구에 등록되었으며 보고일 현재 모든 아기가 관련 발달 이정표를 충족하고 있었습니다.

한 어린이는 생후 7개월에 짧은 놀람(목 굽힘 및 눈 깜빡임 포함)을 보였지만 3개월 후 치료 없이 해결되었습니다. 모유 수유를 하는 또 다른 아기는 임신 중에 산모에게도 영향을 미쳤던 고혈당(고지혈증)을 보였으며 저지방 식단을 통해 성공적으로 치료되었습니다. 이 어린이는 비정상적인 심박수(심장 부정맥)도 진단받았으며 항부정맥제 복용량을 줄여 성공적으로 치료하고 있습니다. (PGT 후 태어난 어린이는 정기적으로 추적 관찰하지 않지만, 연구팀은 한 어린이에게서 심장 이상이 발견되었다고 언급했습니다.) 세 번째 어린이는 요로 감염이 있었지만 항생제 치료에 빠르게 반응했습니다.

저자들은 이 아이들의 건강 상태가 모체의 미토콘드리아 DNA 돌연변이와 관련이 없는 것으로 생각되는데, 이는 이 아기들에서 검출된 낮은 수치가 질병 증상을 유발할 것으로 예상되지 않기 때문입니다. 이러한 돌연변이에 대한 증상은 80% 이상의 수치에서만 나타납니다. 전핵 이식 수술 자체의 영향은 더 균일한 임상 양상, 즉 아이들에게 동일한 방식으로 영향을 미칠 것으로 예상됩니다. 그러나 아동기 질환의 패턴을 파악하기 위해서는 후속 연구가 매우 중요할 것입니다.

연구팀은 후속 연구가 아동기 증상의 패턴을 파악하는 데 필수적이라고 강조하며, 5세까지 계속해서 평가를 제공할 것이라고 밝혔습니다.

영국 국민보건서비스(NHS) 희귀 미토콘드리아 질환 고도 전문 서비스(뉴캐슬 병원 NHS 재단 신탁) 소장이자 뉴캐슬 대학교 소아 미토콘드리아 의학과 교수인 바비 맥팔랜드 교수가 이 논문 중 하나의 제1저자입니다. 그는 "미토콘드리아 기증 후 태어난 아이들의 장기적인 추적 관찰이 무엇보다 중요하지만, 이번 초기 결과는 매우 고무적입니다. 이 아이들이 부모님께 가져다준 기쁨과 안도감을 보는 것은 정말 큰 영광입니다."라고 말했습니다.

"우리는 시행한 후속 조치 절차가 철저하다고 믿습니다. 이를 통해 전핵 이식 후 태어난 어린이의 요로 감염과 같은 사소한 건강 상태도 감지하고 검토할 수 있기 때문입니다." 

미토콘드리아 질환 퇴치를 위한 자선단체인 릴리 재단(Lily Foundation)은 뉴캐슬 연구를 지원했습니다. 릴리의 설립자 겸 CEO인 리즈 커티스(Liz Curtis)는 "발표된 논문 결과에 매우 만족합니다." 라고 말했습니다 . "가족들이 선택권을 가질 수 있도록 이러한 변화를 위해 오랫동안 열심히 노력했습니다. 수년간의 기다림 끝에, 이 기술을 사용하여 태어난 여덟 명의 아기가 모두 미토콘드리아 질환의 징후를 보이지 않았다는 것을 알게 되었습니다. 이 질환을 앓고 있는 많은 가족들에게 이는 유전 질환의 악순환을 끊을 수 있는 첫 번째 진정한 희망입니다."

사실 파일

법률 – 전 세계 최초로 광범위한 공개 토론과 과학적·윤리적 검토를 거쳐, 영국에서 합법화가 2015년에 승인되었습니다. 이는 인간수정배아국(HFEA)이 자녀에게 심각한 미토콘드리아 DNA 질환을 유전할 위험이 높은 여성에게 미토콘드리아 기증 치료를 허용할 수 있도록 하기 위한 것입니다. 이후 호주에서도 관련 법이 개정되었습니다.

면허 - 면허는 HFEA(뉴캐슬 병원 NHS 재단 신탁)의 규제를 받고 부여됩니다. 뉴캐슬 불임 센터(Newcastle Fertility Centre)는 2017년 전핵 이식을 통한 임상 미토콘드리아 기증 시행을 위한 최초의 면허를 취득했습니다 . NHS England의 고도 전문 서비스(Highly Specialised Service)의 일환으로 미토콘드리아 임상의들과의 임상 경로가 확립되었습니다.

미토콘드리아 질환은 우리 세포의 에너지 생산자인 미토콘드리아의 기능을 방해하는 일련의 유전적 질환을 말합니다.

착상 전 유전자 검사(PGT)는 부부가 자녀에게 유전 질환을 물려주지 않도록 돕는 시술입니다. 이 추가 단계는 배아의 유전 질환 여부를 검사합니다.

전핵 이식(PNT)은 미토콘드리아 DNA(mtDNA) 질병의 전염을 막기 위해 수정란의 핵 DNA를 수정된 기증란으로 이식하는 것을 말합니다.

자금 조달

연구팀은 미토콘드리아 생식 관리 경로(Mitochondrial Reproductive Care Pathway)가 뉴캐슬어폰타인 병원 NHS 재단 트러스트(NUTH)의 NHS 지원을 받고 있음을 인정합니다. 웰컴(Wellcome)이 지원을 제공했습니다. 인프라 지원은 뉴캐슬 대학교에서 제공되었으며, NUTH는 국립 보건 의료 연구소(NIHR) 생물 의학 연구 센터의 지원을 받았습니다. 희귀 미토콘드리아 질환을 위한 NHS 고도 전문 서비스는 NHS 잉글랜드(NHS England)의 지원을 받았으며, 영국 보건 교육부(Health Education England)와 NIHR의 히슬롭(Hyslop) 박사에게 경력 개발 상이 수여되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/07/250718031218.htm