NASA,우주정거장에 쥐비행사...왜?

미 항공우주국(NASA·나사)가 연내 국제우주정거장(ISS)에 생쥐를 장기간 거주시켜 다양한 생체변화 관련 연구를 할 계획이다. 생쥐들은 최장 6개월간 우주공간에 머물면서 골다공증 같은 근골격계는 물론 심혈관,내분비,생식계 변화의 연구대상이 된다. 결과는 2년 정도 걸리는 화성 여행시 무중력,방사능 등에 노출됐을 때 겪게 될 인간 생체조직변화 부작용을 미리 알아 대응책을 마련하는 데 사용될 전망이다.

나사는 23일 연내 스페이스X-4에 생쥐를 실어 ISS로 보내 다양한 생체변화를 연구하는 생쥐연구-1(Rodent Research-1)을 수행하게 될 것이라고 밝혔다. 특히 생쥐는 인간 생체 및 장기와 여러부분에서 유사하고 수명이 짧아 최적의 실험모델로 꼽히고 있다.

ISS에서 이뤄지는 이 연구실험의 최대 초점 가운데 하나는 무중력 상태에서 인간과 생쥐의 근육섬유가 어떻게 손실되고 유지되는가에 대한 것이다. 궁극적으로는 무중력 상태에서 생활할 때 근육이 줄어드는 부작용에 대한 새로운 대처법을 알아내는 것이다.생쥐들은 나사 에임즈연구센터가 만든 생쥐연구동(Rodent Research Facility)에 실려 ISS까지 안전하게 이송된다.

■생쥐비행사, ISS에서 6개월간 거주

생쥐우주비행사들(mousetronauts)은 ISS에 설치된 실험실(집)에서 장기간 거주하면서 어떤 생체적, 심리적 변화를 겪게 되는지를 보여준다. ISS승무원들과 지상의 과학자들은 생쥐연구시스템을 통해 포유류가 무중력, 또는 초미세중력 상태에서 장기간 생활할 때 어떤 생리적, 심리적 부작용을 겪게 될지 확인하게 된다.

무중력, 또는 초미세중력은 대부분의 신체 조직에 부작용을 가져온다. 우주비행사들은 통상 무중력 상태의 국제우주정거장(ISS)에서 6개월 정도 거주한다.

나사 관계자들은 장차 이뤄질 화성여행 임무가 2년 여 정도 걸리며 우주비행사들이 다양한 수준의 중력과 우주방사선에 노출될 것으로 예상하고 있다. ISS 내 생쥐우주비행사 탑승은 이같은 상황에서 인간과 유사한 생체를 가진 생쥐를 통해 인간의 생체 적응력을 미리 알 수 있게 해 줄 전망이다.

과학자들은 우주에서의 생쥐생체변화 연구를 통해 무중력상태가 심혈관계, 내분비계,면역체계, 근골격계,생식 등에 어떤 변화를 주게 되는지 알수 있게 된다. 또 우주비행시 방사능,중력 변화에 따라 어떤 세포,유전 및 분자메커니즘이 대응하는지에 대해서도 연구하게 된다.이들 연구결과는 장기간 우주비행시 부작용에 대처하거나 막는 방법 개발은 물론 지구에 있는 사람들의 질병처리에도 도움을 주게 될 전망이다.

우주정거장 내에서의 뼈와 면역체계 변화 연구결과는 우주는 물론, 지구에 사는 사람들의 건강연구와도 무관하지 않기 때문이다.

예를 들어 이같은 우주에서의 연구성과는 지구상의 골다공증이나 후천성면역결핍증(AIDS) 연구에 도움을 줄 수 있다.

나사의 생쥐연구시스템은 미국가연구위원회(National Research Council,NRC)의 권고에 의해 이뤄졌다.

미 의회는 NRC에 초기 10년 간(2010~2020) 우주의 무중력 및 미세중력상태에서의 물리적과학연구 권한을 주었다.

NRC는 지난 2011년 ‘미래우주연구를 다시 잡기: 새 시대를 위한 생명 및 육체에 대한 과학적 연구’라는 보고서를 통해 나사에 “ISS내 미국영역에서 무엇보다도 먼저 장기간(6개월) 생쥐연구를 할 수 있는 국가연구소를 가능한 한 서둘러 설치하고 연구를 시작하라”고 권고했다.

■생쥐 우주비행사는?

생쥐우주비행사를 연구대상으로 선정한 이유는 우주비행사들의 ISS 거주기간 6개월이 생쥐수명의 4분의 1 ~3분의 1에 해당하는 시간이기 때문이다.

NRC보고서는 “따라서 이들의 생체변화를 연구하면 6개월 이상 우주비행을 하는 인간의 생체 심리적 변화를 도출해 낼 수 있을 것으로 예상된다”고 쓰고 있다.

생쥐같은 쥐 종류는 인간보다 빨리 성장하고 빨리 나이가 들기 때문에 인간의 경우 수년에 걸쳐 진행되는 질병을 더 빨리 보여주는 모델로 여겨지고 있다.

이에 따른 연구결과는 장기 우주비행시 비행사 생체변화에 대한 대응조치,대응의약,건강보호기기 등을 마련할 수 있게 해줄 전망이다.

나사 에임즈 연구소의 루스 글로버스 생쥐연구프로젝트 담당 박사는 “생쥐의 서로 다른 유전자변형을 사용하는 연구는 우주에서 중력을 감지하고 이에 대응하는 특정 유전자의 역할을 알아낼 수 있도록 도와 줄 것“이라고 말했다.

나사 과학자들은 이미 지난 1983년부터 2011년까지 27차례에 걸쳐 생쥐를 우주왕복선에 실어 ISS로 보냈다. 당시 우주비행사들은 생쥐를 애니멀인클로저시스템(Animal Enclosue System)에 담아 보냈다. 이 기간 중 생쥐들은 ISS에 4~18일 정도 머물렀다.

나사는 또 지난 2010년 디스커버리 STS-131미션 수행시 생쥐면역학(Mouse Immunology)을 포함한 T-세포 면역시스템 기능에 대한 연구를, 지난 2011년엔 호흡기세균감염대응 면역연구인 생쥐면역학2(Mouse Immunology-2)연구를 각각 수행한 바 있다. 연구원들은 기간 중 모두 17차례에 걸친 면역 기능 및 우주비행시 인체 장기 시스템변화에 대한 실험을 수행했다.

■ISS내 생쥐 거주환경은?

연내 이들 생쥐를 실은 무인 스페이스X드래곤이 ISS에 도킹하면 우주비행사들은 이 비행선의 모듈에서 쥐를 꺼내 ISS내에 있는 거주모듈에 수용하게 된다. 우주비행사들은 접근모듈을 사용해 이 쥐들을 가까이서 조사하게 된다. 모듈은 데이터를 내려받게 해주는 기능을 통해 온도를 포함한 생쥐의 거주환경을 모니터링 하게 된다.

1~2개가 설치되는 생쥐 거주 모듈은 각각 10마리의 생쥐나 6마리의 일반 쥐를 수용하게 된다. 이 거주모듈에는 물,음식,신선한 공기와 전등이 갖춰져 있으며 그리드(grid)모양으로 된 벽과 바닥을 타고 여기저기 이동할 수 있도록 돼 있다.