생명공학 · 유전학 뉴스 | 2026년 8월 12일 최종 업데이트

수컷 마우스의 암컷 클론을 만들다 — CRISPR과 성전환 기술로 멸종 위기종을 살린다

일본 연구팀이 Y염색체를 제거해 수컷 배아를 암컷으로 바꾸는 데 세계 최초 성공했습니다. 멸종 위기 동물 복제에 새로운 길을 연 이 연구의 핵심을 쉽게 정리했습니다.

🧬 분야: 생명공학 / 유전학 🏛️ 연구 기관: 야마나시 대학, 리켄 생물자원연구센터 🔬 핵심 기술: CRISPR, Y-CUT, 체세포 복제 📄 발표 형태: bioRxiv 프리프린트

한 줄 요약: 과학자들이 CRISPR(유전자 가위)을 이용해 수컷 마우스 세포에서 Y염색체(수컷을 결정하는 염색체)를 제거하고, 이를 토대로 암컷 클론을 만드는 데 처음 성공했습니다.

연구진은 이 기술이 멸종 위기 동물 종을 복원하는 데 결정적인 역할을 할 것으로 기대하고 있습니다. 특히 수컷만 남은 종에서도 암컷을 만들어 개체 수를 늘릴 수 있게 됐다는 점에서 큰 의미가 있습니다.

1. 이 연구가 왜 주목받는가?

포유류는 보통 암컷(XX)과 수컷(XY) 두 성별이 함께 있어야 번식이 가능합니다. 하지만 어떤 종이 멸종 위기에 처하면, 살아남은 개체가 모두 수컷이거나 모두 암컷인 경우가 생깁니다.

예를 들어 살아남은 3마리가 모두 수컷이라면, 이 수컷들끼리는 자연스럽게 새끼를 만들 수 없습니다. 기존 복제 기술로는 똑같이 수컷만 만들 수 있어서 난관에 부딪혔습니다.

일본 야마나시 대학의 타카시 이시우치(Takashi Ishiuchi) 교수와 리켈의 쇼고 마토바(Shogo Matoba) 박사 연구팀은 이 문제를 해결하는 세계 최초의 기술을 개발했습니다.

"이전에는 아무도 이런 일을 해본 적이 없습니다."
— 하와이 대학 생식생물학자 모니카 워드(Monika Ward)

2. 핵심 개념 쉽게 이해하기

본격적인 내용에 앞서 자주 나오는 용어부터 정리했습니다.

CRISPR(크리스퍼)란?
DNA의 특정 위치를 정밀하게 잘라 유전자를 수정할 수 있는 분자 가위 도구. 2020년 노벨 화학상을 받은 기술로, 이번 연구에서는 Y염색체를 '자르는' 데 사용했습니다.
Y염색체란?
사람과 포유류에서 수컷을 결정하는 성염색체. 보통 남성은 XY, 여성은 XX입니다. Y염색체가 없으면 (XO) 암컷으로 발달합니다.
성전환(Sex reversal)이란?
유전적으로 한 성별로 결정된 개체가 다른 성별의 표현형을 갖게 되는 현상입니다. 오키나와 rubble goby라는 물고기는 환경에 따라 자연스럽게 성별을 바꾸기도 합니다.
체세포 복제(클로닝)란?
성체 동물의 DNA를 담은 세포 핵을 난세포(卵細胞)에 넣어 유전적으로 동일한 개체를 만드는 기술입니다. 복제양 '돌리'로 유명해졌죠.
대리모(Surrogate)란?
다른 개체(공여자)의 수정란을 대신 임신·출산하는 암컷. 이번 실험에서는 유전자 편집 배아를 실제 출산해 줄 역할을 했습니다.
동결 동물원(Frozen zoo)이란?
전 세계 여러 보존 기관이 멸종 위기종의 세포·난자·정자·조직을 액체질소로 극저온 보관하는 시설. 미래 복제를 위한 '유전자 은행'입니다.

이번 실험의 놀라운 수치

27 : 12009년 27마리 중 1마리만 우연히 암컷으로 태어남
355종멸종 위기에 처한 취약한 설치류 종 수
XOY염색체가 제거된 마우스의 새 성염색체 구성
2아빠로만 만든 마우스 연구가 보고된 해(2023)

3. 어떻게 수컷을 암컷으로 바꿨을까? — 'Y-CUT' 기술

연구진은 'Y-CUT'라고 이름 붙인 CRISPR 기반 도구를 만들었습니다. 작동 원리는 다음과 같습니다.

  1. 표적 설정: Y염색체에는 세포가 분열할 때마다 딸 세포로 정확히 전달되도록 돕는 중요한 부위가 있습니다. Y-CUT는 바로 이 부위를 표적으로 삼습니다.
  2. 절단: 초기 마우스 배아 단계에서 Y-CUT를 적용하면 Y염색체가 잘려나갑니다.
  3. 이식: Y염색체가 빠진 XY 배아를 대리모 마우스 자궁에 착상시킵니다.
  4. 결과: 새끼는 XO 염색체(보통 X 두 개 대신 X 하나)를 가진 건강한 암컷으로 태어났습니다.

놀라운 점은 XO 상태임에도 마우스는 정상적으로 건강하고 생식능력이 있다는 것입니다. 사람이나 다른 포유류에서는 보통 XO가 불임을 일으키지만, 마우스는 예외라고 연구진은 설명했습니다.

왜 '공상과학 같다고' 말했을까?
연구팀은 이 기술을 이용해 수컷 마우스의 성체 세포에서 암컷 클론까지 만드는 데 성공했습니다. 즉 DNA 자체는 수컷인데 표현형(겉모습)은 암컷인 동물을 만든 것입니다. "마치 공상과학(SF) 같다"는 이시우치 교수의 말도 이 지점 때문입니다.

4. 무엇이 가능해졌나 — 활용 시나리오

① 멸종 위기종 복원

검은발족제(black-footed ferret) 사례처럼, 보존 팀은 이미 1980년대에 채취한 세포로 암컷 족제를 복제했습니다. 하지만 암컷은 평생 몇 마리 새끼만 낳을 수 있어 한계가 있었습니다.

이 기술을 더 발전시키면, 동결 동물원에 보관된 수컷 세포에서 암컷 클론을 만들어 동결보존된 유전자원을 살릴 수 있습니다. 보존 단체 Revive & Restore의 벤 노박(Ben Novak) 수석 과학자는 "희귀종과 멸종 위기종에 정말 다양한 시나리오가 가능하다"고 평가했습니다.

② 실험실 비용 절감

유전적으로 편집한 동물 모델을 만들 때는 보통 수컷과 암컷을 따로 만들어 교배해야 합니다. 이번 기술로 한 마리에서 두 성별 클론을 동시에 확보할 수 있어 시간과 비용을 크게 줄일 수 있습니다.

③ 성염색체 기초 연구

Y염색체가 배제되면 어떤 유전자가 어떻게 작동하는지 정확히 들여다볼 수 있어, 성별 결정 메커니즘을 이해하는 데 강력한 도구가 됩니다.

5. 한계와 보완 기술

Y-CUT는 만능이 아닙니다. 현재로서는 다음 두 가지 큰 제약이 있습니다.

  • 난세포가 여전히 필요합니다. 같은 종 또는 매우 가까운 종의 암컷에게서 채취해야 하므로 암컷이 전혀 없는 종에서는 쓸 수 없습니다.
  • XO가 생식능력을 갖는 것은 마우스만 확인된 현상입니다. 다른 포유류에 그대로 적용하기는 어렵습니다.

하지만 다른 최신 연구가 이 한계를 보완할 길목을 열고 있습니다.

두 아빠로 만든 마우스 (2023년, 오사카 대학)

카츠히코 하야시(Katsuhiko Hayashi) 교수팀은 수컷 세포를 인공 난자로 바꾸는 기술을 발표했습니다. 두 생물학적 아버지만으로 마우스를 만든 첫 사례이며, 동시에 Y-CUT가 필요로 하는 '속이 빈 난세포'를 인공적으로 공급할 수 있다는 뜻이기도 합니다.

"이것은 보완적인 이야기입니다."
— 쇼고 마토바(Shogo Matoba), 리켄

랫(rat) 염색체를 마우스에 이식

야마나시 대학의 사야카 와카야마(Sayaka Wakayama) 연구팀은 랫의 염색체를 마우스에 넣어 XY 수컷 배아를 만들 수 있음을 보였습니다. 향후 암컷만 있는 개체군에 인공 수컷을 더하는 데 응용할 수 있습니다.

6. 자주 묻는 질문 (Q&A)

Q. 사람에게도 적용할 수 있나요?
아직은 마우스 실험 단계입니다. 다른 포유류에 적용하려면 XO 불임 문제를 해결해야 하며, 인간 적용은 윤리·안전 문제와는 별개로 기술적으로도 수십 년이 더 필요합니다.
Q. Y염색체를 빼면 진짜 암컷이 되나요?
이 실험에서 태어난 마우스는 Y염색체가 빠진 XO 상태인데도 정상적인 암컷으로 자라 생식까지 가능했습니다. 다만 사람 등 다른 종에서는 XO가 불임을 일으키는 경우가 많아 일반화할 수 없습니다.
Q. 복제 동물은 건강하지 않다고 들었는데?
복제 기술은 까다롭고 효율이 낮으며, 유전자가 동일하기 때문에 후손이 특정 질병에 약할 수 있습니다. 그래서 이번 기술은 "한 마리에서 양 성별 클론을 동시에 확보"하는 식의 이점이 큽니다.
Q. 동결 동물원만 있으면 멸종종도 살릴 수 있나요?
유전자원만으로는 부족합니다. 같은 종 또는 대리 출산이 가능한 가까운 종의 난세포, 그리고 성전환·인공 난자 같은 보조 기술이 함께 갖춰져야 현실적인 복원이 가능합니다.
Q. 논문은 어디서 볼 수 있나요?
이 연구 결과는 bioRxiv에 프리프린트(동료 심사 전 공개 논문)로 게재되었습니다. 아직 정식 학술지 심사를 거친 최종 논문은 아닙니다.

7. 한눈에 보는 핵심 정리

  • 기술 이름: Y-CUT (CRISPR 기반 Y염색체 절단 도구)
  • 주요 성과: 수컷 배아 → Y염색체 제거 → 암컷 출산, 수컷 세포 → 암컷 클론 제작
  • 의미: 동결 동물원의 수컷 샘플로도 암컷 복제 가능 → 멸종 위기종 유전자원 활용 폭 확대
  • 한계: 난세포 여전히 필요, XO 생식능력은 마우스에서만 확인
  • 보완 기술: 오사카 대학의 인공 난자(2023), 야마나시 대학의 랫 염색체 이식
  • 관련 분야: CRISPR, 체세포 복제, 동결보존, 성염색체 생물학

8. 더 알아보기 — 관련 키워드와 개념

이 주제를 더 깊이 탐구한다면 다음 키워드가 도움이 됩니다.

  • 체세포 복제(Somatic cell nuclear transfer): 성체 세포 핵을 난자에 넣어 복제 개체를 만드는 기법
  • 성역전(Sex reversal): 유전형과 표현형이 일치하지 않게 되는 현상
  • 프레발스키 말(Przewalski's horse): 복제로 개체 수를 회복한 대표적 사례
  • 배아 편집(Embryo editing): 수정란 단계에서 유전자를 편집하는 기술
  • 프리프린트(Preprint): 동료 심사 전 공개된 초안 논문