오태광의 바이오 산책 <37> 인공 자궁 기술 ; 인류 종 보존인가, 생명 경시인가? > News Insight

우리나라를 비롯한 미국, 영국 등 바이오 선진국이 공동으로 참여한 바이오 휴먼 프로젝트팀이 2013년 인공 자궁 개발에 성공했다고 발표하였다. 여성의 몸에서 추출한 세포로 만들었는데, 자궁에 손상을 입은 여성뿐만 아니라 출산 고통으로 인해 임산을 피하는 여성도 아기를 가질 수 있게 될 것으로 본다. 아기를 갖지 못하는 부부에게는 매력적 기술이지만 기계 속에서 인간을 탄생시키는 것은 생명 경시의 출발이 될 것이라고 지적하고 있다. 

현재 기술로는, 자연적으로 임신이 되지 않는 부부가 마지막으로 찾는 방법이 인공 수정과 같은 보조 생식 기술을 이용하는데, 정자와 난자를 사람이 직접 체외에서 수정(시험관 수정)시켜서 대리모 자궁에 수정란을 착상하여 키운 후 출산하는 기술이다. 이때 정자와 난자가 결합 된 수정란에서 병을 일으킬 수 있는 나쁜 유전자는 제거할 수도 있고, 다른 사람의 좋은 유전자를 넣을 수도 있을 뿐만 아니라 남성, 여성을 결정하는 XX, XY를 인위적으로 결정하여 딸과 아들을 조절해서 낳을 수 있는 “맞춤형 아기”를 출산할 수 있다. 

하지만, 수정란의 주인인 진정한 엄마나 대리모의 자궁에서 수정란을 키우기 때문에 출산 후, 여러 가지 어려운 문제가 발생할 수도 있는 문제점이 있다. 자연 출산이나 수정란을 체외에서 만드는 보조생식기술과 복제기술 개발은 모두 살아있는 여성의 자궁에서 키운다는 것을 전제로 한 것이다. 만약 여성 자궁의 도움 없이 아기 출산이 가능하다면 대단히 “획기적인 생식 및 출산”이라고 표현할 수 있을 것이다.

 최근 개발에 성공한 인공 자궁 기술은 수정란 본인이나 대리모의 여성 자궁을 이용하지 않고 아기를 출산하는 “인공 자궁(Artificial womb)” 기술이 이미 동물 실험에서는 성공하고 있다. 체외에 난자와 정자가 결합한 수정란을 체외 기계에서 키워서 출산하여 고통 없이 아기를 얻는 방법이 개발되고 있다. 

‘생체 외 아기’ 발생은 1920년대 생물학자나 소설가의 상상에서 태동 되었지만, 이제 과학기술이 발달하여 인공 자궁 내막이나 인공 자궁 태반의 개발이 현실화하면서, 전문가들은 10∼20년 안에 인공 자궁 기술이 현실화할 것으로 전망하고 있다. 아직은 초보적인 단계에서 쥐나 양과 같은 동물 실험을 하고 있어서 인간에게 실현이 어렵다고 보지만, 기술이 진보되면 사람도 충분히 가능할 것으로 예측한다. 현재 가장 큰 문제점은 엄마의 자궁은 신축성이 있어서 아기가 자라기 유리한 환경으로 항상 적극적으로 만들어 줄 수 있는데, 인공기계는 그렇게 할 수 없는 맹점이 있지만, 혁신적으로 발전하고 있는 과학기술은 인공 자궁의 소재부터 키우는 과정까지 엄마의 자궁과 같은 조건을 갖출 수 있게 할 것으로 예측한다.

 하지만, 개발되고 있는 미래 생명공학 기술에 공통으로 발생하는 인간 존엄성을 원리로 한 윤리 문제는 인공 자궁 연구도 마찬가지로 찬성과 반대에 대한 상호 갈등하고 있다. 기술적 검토를 통한 정당화 기준으로서 인간 존엄의 원리가 인공 자궁 기술에는 어떤 의미가 있는지와 앞으로 일어날 파급효과에 대해 신중한 검토가 필요하다. 실제로, 윤리 문제 때문에 아기를 출산하는데 인공 수정이나 인공 자궁 기술을 사용하는 것을 아예 반대하여, 아기를 탄생까지 기계에 맡겨서 안 된다는 강력한 주장도 있다. 하지만, 아기를 낳아서 2세를 유전하고 싶은 생명체의 간절한 소원도 매우 중요하기 때문에 과학자들은 생명의 존엄성을 지키면서 인공 자궁을 활용하는 다양한 방법이 연구하고 있다. 

이와는 별도로 환경오염으로 멸종하는 수많은 생명체를 보존하는 방법도 건강한 지구 환경 생태계를 보전하는 방법으로 인공 수정이나 인공 자궁의 활용은 매우 중요하다고 판단하여 인공 자궁 기술의 현재와 미래를 포함한 윤리적 문제에 대해서 전망하여 보겠다. 

<동물용 인공 자궁> 

인공 자궁을 이용한 동물의 출산은 2017년 미국 필라델피아 어린이병원에서는 어미 양 배 속에 있는 새끼 양(사람의 임신 23~24주 해당)을 제왕절개로 꺼낸 뒤 바로 비닐백 모양의 “바이오 백(Biobag)”이란 인공 자궁에 양수와 비슷한 용액을 채우고 새끼 양을 넣고 새끼 양의 탯줄(Umbilical cord)을 튜브로 연결하여 산소와 영양분을 공급하여 태아를 키워서, 초기 피부가 얇아 혈액이 비치어 핏덩이 모양에서 20일이 지난 후 <그림 1>에서 보는 바와 같이 흰색 솜털의 건강한 양을 출산하는 데 성공(Nature communication, 2017.4)하였다. 이 경우는 양의 태아는 시험을 시작할 때 이미 장기 조직을 하고 있어서 조산한 새끼를 살릴 수 있는 기술이고, 수정란을 인공 자궁에서 키운 것은 아니다. 

이스라엘 와이즈만 연구소는 생쥐의 배아를 인공 자궁에서 자라게 하는 데 성공하였다. 보통 생쥐의 임신기간은 20일인데 임신 5일의 생쥐 자궁에서 250개 세포로 분화된 배아를 채취하여 인공 자궁에 옮긴 뒤 임신기간의 절반인 11일 동안 배아를 키우는 데 성공(2021.3)하였다. 

앞의 양의 경우는 장기가 분화된 태아를 키웠는데, 이스라엘의 생쥐는 장기가 분화되지 않는 배아에서 키운 점이 다르다. 인공 자궁에서 자란 배아는 생쥐 자궁에서 자라는 배아와 같이 팔다리, 순환계 및 신경계가 정상적으로 발달하고 있었으며 <그림 2>에서 보는 바와 같이 심장이 뛰는 속도가 분당 170회로 정상이었고, 배아를 지나 태아 단계로 넘어간 것으로 확인하였다. 배아가 수정란보다 10배 커지면서 별도의 혈액을 통한 영양분과 산소공급이 되지 않아서 실험을 12일에 끝냈지만, 인공 자궁으로 생쥐를 출산할 수 있다는 가능성은 충분히 확인하였다. 

이후, 연구를 주도한 와이즈만 연구소의 제이콥 하나(Jacob Hanna) 박사는 “뉴욕타임스” 인터뷰에서 수정 며칠(5일) 후가 아닌 수정 당일에 암컷 생쥐의 난관에서 수정란을 채취해 인공 자궁에서 11일 동안 성장(Nature, 2021.3)시킬 수 있다고 말하여 더욱 놀라게 하였다. 이번처럼 장기간 인공 자궁 내에서 배아를 거쳐서 태아 단계까지 성장시킨 것은 처음이다. 임신기간의 절반을 넘어 키우는 방법을 개발하기 위해서 더 풍부한 영양액이나 인공혈액을 공급하여 산소와 영양분을 지속하여 공급하는 방안도 연구할 예정이다. 영양분이든 유리병을 회전시키는 인공 자궁을 이용하여 태반에서 배아로 혈액과 영양소가 흐르는 움직임을 위해 일정한 속도로 회전하며, 생쥐 자궁의 압력까지 같게 구현하여 인공 자궁의 가장 문제가 되던 살아 있는 엄마의 자궁과 같은 조건을 만드는 방안도 성공하였다.

와이즈만 연구소는 연구 주목적이 인공 자궁 실험이 아니라 포유류의 발달 과정에서 유전자 돌연변이나 영양소, 환경 조건이 태아에 어떤 영향을 미치는지를 알아보기 위한 것이다. 

하지만 이번 연구에서 확인된 인공 자궁 기술이 훗날 인간에게도 어떻게 적용하게 될지에 대해 과학계는 주목하고 있다. 와이즈만 연구소가 국제저명지 Nature지에 발표한 날, 수정란(체외수정) 없이 실험실에서 인간 배반포 유사체를 배양한 두 가지 연구 결과도 동시에 실렸다. 호주 모나시대 연구진은 피부 세포를 재프로그래밍한 뒤 배양해서, 미국 텍사스대 사우스웨스턴병원 연구진은 배아줄기세포를 배양해서 각각 배반포와 비슷한 입체 구조를 만들었다. 배반포는 수정한 지 며칠 지나 형성되는데, 향후 장기와 조직으로 자랄 수 있는 배아줄기세포들이 생겨난 상태를 말한다. 

이 기술과 이스라엘의 인공 자궁 기술을 결합하면 이론적으론 실제 수정란과 자궁 없이도 생명체의 배아 발달 과정을 연구할 수 있게 되어서 현재의 출산과는 전혀 다르게 암수 수정 없이도 출산할 수 있다는 가능성을 이야기하고 있어서 점차 어려운 과제가 되고 있다. 더구나, SF영화에 나오는 대량 인공 자국 장치가 발표되었다. 2022년 1월 중국과학원 쑤저우 생명공학기술원의 쑨하이쉬안 교수 연구팀이 인공 자궁 AI 관리 시스템(인공 자궁 AI 유모(乳母))을 <그림 3>과 같이 개발하여 많은 수의 동물 배아를 인공 자궁에서 배양할 수 있다고 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)가 발표하였다. 

개발된 인공 자궁 AI 유모는 24시간 쉬지 않고 배아의 미세한 변화를 감지하고 CO2 농도 조절, 영양분 공급 등 자궁 내 환경을 살아있는 생물의 자궁과 비슷하게 최적화할 수 있다. 아직은 쥐 등 동물 배아를 대상으로 하지만 궁극적 목표는 사람이라고 말하고 있고, 인간 배아 발달 생리학과 관련해 아직 풀리지 않은 수수께끼가 후기 단계 연구 많아서 이 기술이 생명의 기원과 인간의 배아 발달에 관한 이해를 증진할 수 있을 뿐만 아니라 생식 결함 및 다른 생식 관련 건강 문제를 해결하는 데 이론적 토대를 제공할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 하지만, 현행 국제법상으로 2주 이상 된 인간배아에 대한 실험을 금지하고 있다. 

<인공 자궁 기술의 윤리 문제>

조산아를 현재는 인공호흡을 제공하는 기존 인큐베이터에서 키우는 방식은 폐가 공기 호흡하기에 충분히 발달하지 못하여 사망할 확률이 높지만, 인공 자궁은 태반 및 제대와 같은 방식으로 생물학적으로 모체 내와 비슷하게 태아에게 산소와 영양분은 물론 적합한 환경을 만들어 주기 때문에 미숙아의 사망을 크게 줄일 것으로 기대하고 있다는 점에는 모두 동의하고 있다. 또한, 낙태와 관련 하여 여성은 낙태 대신 태아를 인공 자궁으로 옮길 수 있는 3번째 선택을 받을 수 있게 될 것이다. 임신중절에 대한 찬반 사이에 많은 논쟁이 있는데 인공 자궁에 의한 아기의 생명이 종결되지 않는 3번째 선택은 분명 낙태로 인한 사회분열을 완화할 수도 있을 것이다. 

하지만, 이렇게 되면, 인공 자궁에 필요한 장비와 자원제공에 대한 막대한 예산지원 압력과 자연 출생으로 태어난 아기에 대한 비용 및 육아 문제에 대한 형평성 있는 지원에 대해 사회적, 윤리적 문제를 새롭게 만들어야 할 것이다. 인공 자궁에서 태어나는 아기는 부모 유전체로부터 태어남에도 불구하고 일종의 기계에서 태어났다는 계급으로 분할될 확률도 무시할 수는 없다. 

인공 자궁 기술이 현실화하면 우선, 인공 자궁을 이용하기 위한 태아의 모체로부터 배출이 기존 형법상 낙태 행위의 개념과 조화될 수 없는 문제가 발생한다. 현재 낙태 허용기준은 독자적인 생존 가능성이 없다는 것인데, 낙태의 본질적 의미가 인공 자궁에 의해서 생육 환경변화이지 사태(死胎)를 의미하는 것이 아니기 때문에 모체로부터 낙태하여 배출된 아이의 보호 문제도 새롭게 대두될 수 있다. 대리모와 관련된 윤리적 논쟁이나 친부모 관계 설정의 문제는 합법적으로 기획되는 인공 자궁 기술의 사용으로 다소 쉽게 해소될 수도 있지만, 인공 자궁 기술은 배아나 태아의 지위를 모체와 독립적으로 파악할 필요가 생기게 된다. 

미생아 권리침해, 인공 자궁 기구의 오작동이나 정전으로 인한 태아의 권리침해, 인공 자궁에서 배양되는 배아의 처분 가능성 등에 관한 문제는 새로운 법적 규제 화 될 가능성을 시사한다. 그런데도 출산 주의 원칙과 관련하여 자기 자궁을 이용하여 출산하지 않은 엄마에게 친모의 지위를 부여하기 위해서는 친모의 개념을 재검토할 필요가 있고, 유전적 부모도 친부모로 파악하려는 접근방식의 도입 여부를 검토해야 할 것이다. 

인공 자궁 개발은 여성에게 고유한 고통인 출산은 본인 선택의 문제가 되고, 불임 치료나 동성 부부에게 희망적인 수단이 마련되지만, 동시에 미지의 세계에 대한 불안과 위험을 여전히 야기될 것이다. 인공 자궁 기술 사용이 모든 인류에게 긍정적인 혜택이 되기 위해서는 현재 일어날 수 있는 쟁점들과 미래에 발생할 가능성도 철저히 도출하여 과학자는 물론 사회학, 법학, 경제학 등은 물론 반대 견해에 있는 NGO 전문가를 포함하는 모든 분야에 지속적인 검토는 매우 중요하다고 생각하고, 앞으로 발전된 논의를 기대해 본다. 

<맺는말>

바이오 분야의 첨단기술은 4차 산업혁명에 힘입어 혁신적인 발전을 하고 있고, 공상 소설이나 영화에서 이야기되던 기술이 이미 상용화가 가능하여 짐에 따라서 심도 있는 사회적, 법적, 기술적, 경제적 검토가 필요한 시점이다. 결국, 전반적으로 앞서가는 첨단바이오 과학기술은 인간 존엄성을 기본으로 하는 윤리 문제에는 취약하여 윤리 문제에 중점을 두면 필요로 하는 기술 개발을 늦출 수 있다. 인공 자궁 기술도 간절히 원하는 2세대를 가지려는 불임 부부의 열망을 규제할 수 있다. 현재 적용되고 기술적 규제를 모두 해결한 후, 산업화에 초점을 둔다고 하더라도 미래에 일어날 수 있는 위험성은 계속 발생할 것이고, 이렇게 되면, 인간 존엄성을 소홀히 한다는 상반된 문제에 도달한다. 

현재 인간의 배아 연구는 수정 후 14일만 허용하여 가장 중요한 인간 장기 조직 발생 연구는 하지 못하고 있어서 과학자들은 5주(35일)까지는 허용하기를 바라고 있다고 “Science(2021)” 지는 보도하고 있고, 이에 따라 국제 줄기세포 연구협회도 현재 14일 제한 지침을 개정하는 작업을 하고 있다고 한다. 어떤 경우에도 반듯이 과학적 확실한 근거 확립은 필요하고, 동시에 과학 기술적인 안전성이 확립된다고 하더라도, 적절한 사회적, 법적인 방안은 철저히 검토되어야 한다. 

2021년 우리나라 난임 치료 환자 수는 22만 2,283명(건강 보건 평가원)이고 2017년과 비교하면 5년 만에 20% 증가하여 임신을 통한 자식을 갖기를 원하는 부부가 많아지는 것을 의미한다. 출산율이 0.81(2021)로 세계 최하위를 차지할 정도로 낮은 우리나라는 새로운 아기 탄생이 어쩌면 국가 지속성 유지는 물론 미래 우리나라를 생각하면, 인공 자궁 기술에 관심을 가질 필요가 있다고 생각한다. 

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