불임의 희망이 된 체외수정과 시험관 아기

영국의 생리학자인 로버트 에드워즈 박사와 부인과 의사인 패트릭 스텝토 박사는 체외수정 방법을 개발하여 다양한 원인의 불임을 해결하였다. 로버트 에드워즈 박사는 그 공로를 인정받아 2010년 노벨상을 받았다. 그러나 노벨상은 3인 이상에게 수여할 수 없으며 사망한 사람에게는 줄 수 없다는 규정 때문에, 1988년 사망한 패트릭 스텝토 박사는 안타깝게도 노벨상을 받지 못하였다.^●

(^●패트릭 스텝토 박사 외에도 힐데 만골트 박사, 로절린드 프랭클린 박사 등 사망하지 않았으면 노벨상을 받았을 수도 있는 사람들이 꽤 많다. 그러나 미국의 랠프 스타인먼 교수처럼 예외적인 경우도 있다. 그는 수지상세포의 면역 기능을 규명한 공로로 프랑스의 쥘 호프만 박사, 미국의 브루스 보이틀러 박사와 함께 2011년 노벨상의 생리의학상 부문의 공동 수상자로 선정되었으나, 수상자를 발표하기 사흘 전에 췌장암으로 사망하였다. 그러나 노벨상위원회는 그의 사망 사실을 모른 채 선정한 것이므로 수상이 유효하다고 확정하였다.)

에드워즈 박사와 스텝토 박사에 의해 최초로 체외수정 시술로 태어난 아기는 1978년 7월 25일생인 루이스 조이 브라운이다. 루이스의 엄마는 수란관의 입구가 막혀서 성숙한 난자가 수란관으로 배란되지 못함에 따라 아이를 갖지 못하고 있었다. 루이스가 태어난 지 4년 후, 루이스의 엄마인 레슬리 브라운은 또 한 번의 체외수정 시술을 받았고, 이를 통해 루이스의 동생인 나탈리 브라운이 태어났다. 나탈리는 40번째 시험관 아기였다.

루이스 브라운이 태어난 이후로 2010년 로버트 에드워즈 박사가 노벨상을 받을 때까지 대략 400만 명의 시험관 아이들이 태어났다. 우리나라의 경우, 보건복지부에서 제공한 통계 자료에 의하면, 2016년 5만 2436건의 체외수정 시술이 이루어졌고, 1만 9736명의 아기가 태어났는데(임신율 37%), 이는 2016년 태어난 아기(40만 6300명)의 4.8%를 넘어선 수치이다.

체외수정 시술에 의한 아기의 탄생 과정은 과배란 유도, 난자 채취, 체외수정, 수정란(배아) 배양, 배아 이식, 황체기 보강, 임신 관리라는 순서를 따르는데, 수정까지의 과정이 엄마의 뱃속이 아닌 체외에서 이루어지는 것을 제외하고는, 기본적으로 일반적인 아기의 탄생 순서와 같다.

자연수정 : 난소에서 성숙한 난자가 수란관으로 배란되어 정자와 수정이 일어나고, 수정란이 자궁으로 이동한 다음 자궁에 착상한다. 

체외수정 : 난소로부터 채취한 난자와 정자를 배양접시에서 수정시켜 포배기까지 발생시킨 다음 자궁에 착상시킨다.

체외수정 시술의 첫 단계는 과배란 유도를 통해 다수의 건강한 난자를 얻는 것이다. 최초로 체외수정 시술로 태어난 루이스 브라운은 난자 1개만 배란되는 자연 주기 시술법으로 태어났다. 이후 호르몬 주사에 의해 다수의 난자를 획득하는 과배란 유도 기술의 발달로 체외수정에 의한 임신율이 급격히 높아져, 현재는 과배란 유도를 사용한다. 과배란 유도를 위해 일반적으로 사용되는 방법은 8개 이상의 성숙한 난자를 획득하는 것을 목표로 하는 표준자극법이다. 표준자극법은 엄마의 나이, 난소 예비력(난소에 남아 있는 난자의 개수), 분비되는 호르몬의 농도에 따라 개인차가 있는데, 보통 난포자극호르몬을 7~12일 동안 주사하여 난포 성숙을 유도하고, 마지막 단계에서 난포 발달을 자극하기 위하여 인간융모막 성선자극호르몬을 주사한다.

150~300I.U.^●의 난포자극호르몬을 7~12일 동안 주사하여 난포 성숙을 유도하고, 마지막 단계의 난포 발달을 자극하기 위하여 500~1000I.U.의 인간융모막 성선자극호르몬을 주사한다. 그러나 난포자극호르몬만을 사용하면, 인간융모막 성선자극호르몬을 주사하기 이전에 엄마의 황체형성호르몬이 급격히 상승하여 배란 시기의 조절을 힘들게 하고, 난포의 황체화를 유발하여 임신의 효율을 떨어 뜨리기 때문에 생식샘자극호르몬 방출호르몬을 함께 사용한다. 생식샘자극호르몬 방출호르몬은 난포자극호르몬의 분비를 조절하여 생식 주기를 유지하며, 여러 개의 난포가 적당한 크기로 자라도록 하고, 황체형성호르몬의 급격한 증가를 방지하여 배란을 억제하는 기능을 한다. 생식샘자극호르몬 방출호르몬을 사용하는 방법은 다양하지만, 배란일로부터 1주일 후인 황체기 중기부터 주사하는 방법이 일반적이다. (인간융모막 성선자극호르몬은 황체형성호르몬의 효현제이다.)

(I.U. ^●  : International Unit. 호르몬 등과 같은 활성 물질의 활성을 국제적으로 통일하여 지칭할 때에 쓰는 단위로써, 30℃에서 1분간 1μmol의 기질을 생성물로 바꾸는 효소 활성을 1I.U.로 정의한다.)

인간융모막 성선자극호르몬 주사 후 36~38시간이 지나면 초음파를 이용하여 성숙한 난포를 관찰하면서, 난포에 바늘을 찔러 진공흡입법으로 난자를 채취한다. (최초의 난자채취법은 복강경을 이용하였으나, 최근에는 질식 초음파를 이용한다.) 채취한 난자를 현미경으로 관찰하여 충분히 성숙한 난자 중에서 세포질과 난구세포의 형태가 건강한 난자를 선별한다. 난자 채취 전후로 정액도 채취한 후, 농도기울기 원심분리법을 이용하여 건강한 정자를 분리한다. 분리된 정자는 수정 능력을 얻기 위한 전처리 과정을 거친 다음, 난자 1개당 정자 10만 개의 비율로 혼합하여 체외에서 수정시킨다. 만약 불임의 원인이 정자의 운동성 부족 및 첨체 반응의 이상에 있다면 유리 바늘을 이용하여 정자를 강제로 난자에 주입하는 난자세포질 내 정자주입술을 시행한다. 체외수정 후에는 어머니의 핵과 아버지의 핵이 융합하기 전인 수정란에서 전핵이 2개인지를 관찰하여, 여러 개의 정자가 난자와 수정된 ‘다수정’인지 아닌지를 판단한다. 정상적으로 수정된 수정란을 배양기에서 24~48시간 정도 배양하여 4~8세포기에 엄마의 자궁에 착상시킨다. 하지만 최근에는 배양 기술의 발달로 포배기까지 배양하여 착상시키기도 하는데, 체외에서 오래 배양할수록 비정상적인 발생을 선별할 수 있으므로 체외수정 시술의 성공률을 높일 수 있다.