의약품 개발에서 동물모델을 대체하려는 움직임이 제시되고 있다. 이에 대한 대안으로 합성막, 통계 활용, 세포배양, 스캐닝 기술, 컴퓨터 모델 등을 활용해야 한다는 주장이 나왔다.
런던대학교 세이트조지 병원(St. George's hospital University of London) 김연주 연구원은 한국생물학정보센터(BRIC)에서 5일 발간한 ‘동물모델을 활용한 감염병 전임상 연구동향’ 보고서에서 전반적인 동물모델 활용, 규제 현황을 밝히면서 효과적인 대안을 소개했다.
동물모델은 치료제 개발 시 감염에 대한 생물체의 체내반응과 부작용 여부에 관한 테스트를 위해 필수적이다. 하지만 동물모델을 사용한 연구 및 실험을 수행하기에 앞서 연구자 및 실험의 주체들은 윤리적 고려 사항 숙지, 실험의 목적과 프로토콜의 충분한 검토를 거쳐 무엇보다도 동물을 이용한 연구의 수행을 정당화할 의무가 있다. 또 동물실험 대안 마련을 위한 연구는 실험 중 동물의 고통 수준뿐만 아니라 사용되는 동물의 수를 줄이는 데 있어서 중요하다.
모든 윤리적 동물실험은 대체, 감소 및 개선을 포함하는 ‘3R 원칙’에 따라 진행된다. 3R 원칙은 동물 수를 줄이고(Reduction), 통증을 최소화하기 위해 과학적 절차를 개선하며(Refinement) 가능한 경우 동물실험을 시험관 내 모델로 대체하는(Replacement) 원칙이다.
동물을 이용한 실험을 대체할 수 있는 새로운 기술의 개발은 동물 사용을 줄이면서도 의학에 대한 지식은 심화하고 질병에 대해서는 더 나은 예방 선별 조치를 발견하여 약물 및 치료책 마련에 효과적인 방법을 찾는 데 있어서 중요하다.
한편 한국, 중국, 일본은 수십 년 동안 법률, 규정 및 지침을 개발하고 수정하여 실험실 내 동물의 인간적인 보살핌을 제공하고 사용될 수 있도록 노력하고 있다. 중국은 1983년, 일본은 1973년. 한국에서는 1991년에 시작되어 현재까지도 꾸준히 이어지고 있다. 정부의 감독을 위한 규정은 국가마다 조금씩 다르다.<표 참조>
한국에서 동물실험은 농림축산식품부의 동물보호법(APA)과 식품의약품안전처의 실험동물법(LAA)과 같은 두 가지 주요 법률로 규제되며 위반 시 벌금 및 징역형이 처벌될 수 있다.
◇합성막(Artificial membrane 또는 Synthetic membrane)=인공적인 수단을 통해 세포를 성장시킴으로써 생의학 테스트에서 동물 사용을 피할 수 있다. 이러한 합성막은 20세기 중반부터 제조되기 시작했으며 현재까지 발전을 거듭하고 있다. 합성막은 동물의 피부를 대체할 수 있어 피부에 대한 화학 물질 또는 국소 치료의 효과를 입증하는 데 사용되거나, 위장막 등을 대체하여 의약품 전달과 대사 등을 연구하는 데에 사용된다.
합성막은 동물의 털을 깎은 다음 등을 부식시키는 화학 물질을 발라 효과를 관찰하는 전통적인 실험 등과 크게 대조된다. 2013년 유럽의 화장품 동물실험 금지법 발효 후 급진적인 발전을 보였으며 현재는 전 세계적으로 사용 범위가 확대되고 있다.
◇통계 활용=연구자는 포괄적인 데이터 세트를 사용하여 질병이 어떻게 퍼질 수 있는지 더 잘 측정할 수 있다. 현재 동물실험의 대안으로 활용되는 경우에는 이전에 동물실험에서 얻은 데이터를 사용하여 다양한 방법으로 분석을 통해 더 많은 데이터를 산출함으로써 궁극적으로 테스트에 사용되는 동물 수를 줄일 수 있다.
◇세포배양=동물실험을 대체하는 효과적인 수단을 제공할 수 있다. 역사적으로 동물은 백신 개발 및 생산과 같은 목적으로 사용되었는데 예를 들어 1970년대 네덜란드에서는 수천 마리의 원숭이가 소아마비 백신을 만드는 데 사용되었다. 하지만 오늘날에는 세포배양을 통해 수많은 동물을 희생시키지 않고도 백신을 생산할 수 있다. 또 백신 개발에 세포배양을 사용할 경우 이때 만들어진 백신은 동물의 체내에서 추출한 백신에 비해 순수한 형태이기 때문에 백신에 대해 수행해야 하는 일반적인 안전성 테스트를 우회할 수 있는 장점이 있다.
◇최신 스캐닝 기술=일부 최신 기술에는 자기 공명 영상(MRI)과 같은 향상된 스캔이 수반된다. 이를 통해 연구자는 동물실험을 수행하는 대신 인간 스캔을 통해 실제로 질병을 조사할 수 있다. 또 다른 중요한 대안은 생물 의학 연구와 관련된 정보를 제공하기 위해 부검을 사용하는 것이다. 이것이 동물을 완전히 대체할 수는 없지만 궁극적으로 사용되는 동물 수를 줄일 수 있다는 데에 의의가 있다.
◇컴퓨터 모델=특정 연구 질문이나 실험에 대한 응답을 시뮬레이션하는 효과적인 도구다. 여전히 컴퓨터로부터 얻은 결과가 전체 유기체를 대체할 수는 없지만 어떤 경우에는 동물의 대체물로 유용함이 입증되었다. 컴퓨터 모델의 활용은 실험실 내에서 살아있는 동물의 필요성을 현저히 줄일 수 있음을 의미한다. 컴퓨터 모델과 소프트웨어를 바탕으로 화학 물질의 독성을 예측하는 연구도 계속 이루어지고 있다. 2018년에는 화학 물질 독성 관련 빅데이터와 머신러닝 기법을 이용해 화학 물질의 독성을 예측하는 컴퓨터 알고리즘이 개발되기도 했다.
한편 실험에 자주 쓰이는 영장류는 마모셋, 개코원숭이, 붉은털원숭이, 시노몰구스 원숭이, 다람쥐 원숭이, 올빼미 원숭이, 거미 원숭이, 침팬지 등의 여러 유형의 원숭이가 포함된다. 또 테스트에 사용되는 동물은 쥐, 생쥐, 기니피그 및 햄스터를 포함하는 설치류가 일반적으로 사용되며, 물고기와 토끼는 덜 일반적이지만 여러 연구 분야에서 여전히 중요한 실험 모델로 간주된다.
