이 글은 법원 기록에서 발췌한 내용을 형식을 일부 바꾸어 다시 입력한 것이다. 원본 문서는 1988년 2월 1일 자 캘리포니아주 리버사이드 카운티 고등법원의 사건번호 191277, 켄트 대 검시관 사건의 진술서 부록에 보관되어 있다. 크라이오닉스 측이 이 소송에서 승소했고, 검시관에게는 크라이오닉스 절차를 방해하지 말라는 명령이 내려졌다.

직업상의 이유로 이 진술서를 작성한 사람의 신원은 이 웹사이트에 공개하지 않았다.

1. 생물학적 유리화에 대한 현대적 접근법은 저온생물학에 혁명적인 발전이 될 잠재력이 있으며, 비교적 가까운 미래에 세계 최초로 장기의 저온보존을 실용적으로 성공시킬 수 있으리라는 전망을 제시한다.

그렇다면 뇌를 회복시킬 수 있으려면 무엇이 필요한가? 첫째, 수리할 수 있을 만큼 뇌가 잘 보존되어야 한다. 즉 오늘날에도 사람이 임상적으로 사망한 직후 그 뇌를 이루는 기본적인 생물학적 구성 요소들을 상당히 충실하게 보존할 수 있어야 한다. 둘째, 필요한 수리를 수행할 기술이 마련되어야 한다.

따라서 크라이오닉스에 없어서는 안 될 두 전제는 보존과, 분자 규모에서 작동하는 고도의 생물학적 수리 장치, 곧 나노기술 장치의 개발이다. 두 전제 모두 과학적으로 검토할 수 있고 실험이나 계산으로 반증할 수도 있다. 실제로 현재까지는 두 전제 모두 그러한 검토를 견디는 것으로 보인다. 아래의 상세한 진술은 보존이라는 전제에 대한 과학적 시험 결과만을 기록한다. 생물학적 수리의 문제는 K. 에릭 드렉슬러가 폭넓게 다룰 것으로 알고 있다. 다시 핵심으로 돌아가면, 두 전제가 모두 타당하고 절차가 합리적인 조건에서 이루어지며 비과학적인 문제가 개입하지 않는다면, 크라이오닉스는 적어도 어느 정도는 작동할 것이다.

6. 저온생물학과 보존. 현재의 기술로 세포체, 세포막, 시냅스, 미토콘드리아, 축삭과 수상돌기의 전반적인 배열, 신경전달물질 같은 대사산물, 단백질과 핵산 같은 화학 성분, 그리고 뇌의 전체적인 구조를 상당히 양호하거나 우수하게 보존할 수 있다고 확고히 말할 수 있다. 뇌는 얼음으로 인해 심한 기계적 변형을 겪어도 나중의 인지 능력이 손상되지 않을 수 있다. 또한 글리세롤 농도가 5.15M이면 얼음 형성을 현재 온전한 뇌의 양호한 기능 또는 회복과 양립할 수 있다고 여겨지는 수준으로 제한할 수 있음을 보일 수 있다.

동결했다가 해동한 뇌의 초미세구조에 관한 정보는 부족하다. 그러나 동결·해동을 거친 뇌, 뇌 조직 또는 뇌세포에서 높은 수준의 기능 회복이 관찰된다는 점으로부터 많은 것을 추론할 수 있다. 그러한 회복에는 국소적인 초미세구조뿐 아니라 멀리 떨어진 부분들을 잇는 초미세구조도 상당히 온전해야 하기 때문이다. 현재까지 신경생물학자들이 뇌의 모든 영역을 조사한 것은 아니므로, 각 영역의 보존 상태에 관해서는 절대적인 증거가 부족하다. 그러나 내 경험으로는 동결·해동한 뇌를 여러 높이에서 전체 횡단면으로 살펴볼 때 뇌 영역마다 보존 상태가 뚜렷하게 다르다는 점을 한 번도 발견하지 못했다.

이 주제에 관한 현재의 세계 문헌을 합리적으로 요약하면 다음과 같다. 낮은 온도까지 동결했다가 해동한 뒤 뇌의 구조나 기능을 평가한 경우, 최소한의 동결보호라도 제공하려고 주의를 기울였다면 거의 언제나 상당한 보존 상태를 확인할 수 있었다. 어떤 경우에는 합리적인 저온생물학적 기법을 전혀 사용하지 않았는데도 양호한 보존 상태가 기록되었다. 이러한 결과는 아직 조사하지 않은 구조와 기능도 동결·해동에 양호하게 반응하리라는 점을 시사한다.

7. 관련된 현행 저온생물학 지식을 상세히 검토하면 다음과 같다.

(A) 저온생물학의 일반적인 배경

동결은 모든 것을 파괴하는 과정이 아니다. 사람의 배아, 정자, 피부, 뼈, 적혈구와 백혈구, 골수, 부갑상선 조직 같은 조직이 깊은 동결과 해동을 견디는 것으로 잘 알려져 있다. 동물에서 유래한 생물학적 체계도 마찬가지다. 나는 1980년에 포유류의 조직화된 조직 약 36종과 몇몇 포유류 장기가 낮은 온도로 냉각된 뒤에도 살아남았음을 보여 주는 표를 발표했다(1). 다른 생물학적 체계에 대한 추가 실험을 고려하면 이제 그 목록은 더 길어질 수 있다. 동결·해동으로 생물학적 체계를 이루는 분자들이 일반적으로 변형된다면 이러한 생존은 불가능할 것이다. 대체로 동결은 화학적 변화나 단백질 변성을 일으키지 않는다. (냉동식품은 예외일 수 있지만, 여기서는 관련이 없다.)

일반적인 상상과 달리 세포 안에서 얼음이 생긴다고 해서 세포가 터지는 일은 없다. 물이 얼음으로 바뀌면서 팽창해도 부피 증가는 10% 미만인 반면, 세포는 50~100% 증가처럼 그보다 훨씬 큰 부피 증가를 견딜 수 있다. 하지만 이런 생각의 가장 근본적인 오류는 보통의 느린 동결 조건에서 애초에 세포 안에 얼음이 생긴다고 가정하는 것이다. 실제로는 그렇지 않다. 얼음은 세포 사이에 생기고, 물은 세포 안에서 바깥쪽의 얼음으로 이동한다. 따라서 세포는 터지는 것이 아니라 수축한다.

서서히 동결하는 동안의 세포 사멸은 세포 수축으로 생기는 세포막 변화와 관계있을 수 있다. 또는 처음에는 묽었던 용액에 순수한 얼음이 형성되면서 동결보호제의 농도가 점차 높아져 나타나는 독성과 관계있을 수도 있다. 추정되는 두 원인 모두 분자 수준에서는 비교적 가벼운 변화이며, 원칙적으로 되돌릴 수 없는 것도 분명 아니다.

그러나 사멸 원인이 무엇이든, 동결된 상태에서 세포를 조사하면 해동 후 생존할 수 없다고 알려진 세포도 구조적으로는 온전해 보인다. 뇌와 관련 없는 비포유류 생물학적 체계에서 나타나는 극히 드문 예외는 제외한다. 이는 식물과 동물의 개별 세포뿐 아니라 동물 조직을 이루는 세포에도 해당한다. 그러므로 해동 후 기능이 회복되지 않았다는 사실이 해동 전 동결 상태의 구조도 보존되지 않았다는 증거는 아니다. 크라이오닉스에서 중요한 것은 후자의 구조 보존이다.

세포 종류마다 최대 생존율을 보이는 동결보호제 처리법, 냉각·가온 속도, 동결보호제 제거 방법이 다르다는 것은 저온생물학의 기본 원리다. 어떤 세포는 죽이지 않고 동결하기가 특히 어렵다. 높은 농도의 동결보호제를 견딜 수 있다면 이를 사용해 이러한 차이를 크게 줄일 수 있다. 그렇더라도 앞서 설명한 몇 가지 일반론을 제외하면, 한 생물학적 체계의 결과로 다른 체계의 저온생물학적 반응의 세부사항을 예측할 수는 없다.

이런 이유로 뇌를 동결할 때 무슨 일이 일어나는지 이해하려면 신장이나 식물 세포, 배아, 과립구에서 얻은 결과를 근거로 논해서는 안 된다. 뇌 자체에 초점을 맞춰야 한다. 크라이오닉스의 전망을 일축한 저온생물학자와 다른 과학자들이 저지른 가장 큰 오류 중 하나가 바로 여기에 있다. 뇌의 저온생물학은 물론 뇌의 우선적인 중요성이나 나노기술 개념도 알지 못하면서 포괄적인 부정적 발언을 한 것이다.

따라서 크라이오닉스에 없어서는 안 될 유일한 저온생물학적 전제에 관한 과학적 증거를 검토하기 위해, 이 진술의 나머지 부분에서는 뇌, 뇌 조직, 뇌세포의 동결을 다룬 많은 과학 논문의 내용을 폭넓게 살펴보겠다. 아래의 논의가 길지만 모든 자료를 망라한 것은 아니다. 크라이오닉스 문제와 관련된 방식으로 뇌를 동결했을 때의 상태를 설명하는 과학 문헌 전체를 수집하려고 하지는 않았다. 이 검토는 진술을 요청받았을 당시 이미 내 자료에 있던 관련 정보 모두를 반영한 것이다.

(B) 살아 있는 성체 동물의 뇌

케이스 웨스턴 리저브대학교 의과대학 신경학과장인 로버트 J. 화이트 박사는 인간의 뇌를 궁극적으로 성공적으로 저온보존할 전망을 긍정적으로 논의했다(2, 3, 4). 화이트 박사는 두부 이식과 저체온 상태에서의 뇌 보존 전문가이기도 하며, 이 주제에 관한 여러 과학 논문을 발표했다. 하지만 살아 있는 인간의 뇌 전체를 대상으로 실험할 수는 없으므로, 최선의 조건에서 수행하는 크라이오닉스 절차가 뇌 전체를 어느 정도 보존하는지 평가하려면 동물의 뇌를 동결한 결과를 살펴보는 것이 가장 가깝다.

이런 종류의 최초 관찰은 러브록과 스미스가 1956년에 수행했다(5, 6). 연구자들은 골든햄스터의 결장 온도가 −0.5°C에서 −10°C 사이가 되도록 동결하고 뇌에 형성된 얼음의 양을 정량화했다. 이를 통해 신경학적으로 완전히 회복한 동물의 뇌에 얼음이 얼마나 형성되었는지를 확인할 수 있었다.

그들은 뇌의 물 가운데 적어도 60%가 얼음으로 바뀌어도 햄스터가 해동 후 정상적인 행동을 회복할 능력은 손상되지 않는다고 판단했다. 그보다 훨씬 많은 얼음이 형성된 경우에도 복잡한 신경 기능인 호흡이 회복되었다. 다만 장, 폐, 신장의 출혈로 동물이 죽었기 때문에 신경학적으로 완전히 회복할 수 있는 얼음의 정확한 양을 확정하지는 못했다. 그 양은 초기 수분 부피의 60%를 상당히 넘었을 가능성이 크다. 뇌가 이처럼 많은 얼음을 견딘다는 사실은 뇌가 신장보다 동결에 훨씬 강하다는 것을 보여 준다.

훨씬 낮은 온도에서 얼음 형성으로 인한 손상을 성공적으로 피할 가능성은 러브록과 스미스의 결과를 바탕으로 일차적으로 평가할 수 있다. 얼음에 의한 기계적 손상을 방지하는 데 이론적으로 필요한 글리세롤 양(Cgr)은 참고문헌 7에서 유도할 수 있는 다음 식으로 계산된다.

Cgr = 9.3 − 0.093Vt

여기서 Vt는 손상을 일으키지 않으면서 얼음으로 바뀔 수 있는 뇌 액체 부피의 백분율이다. Vt를 60%로 놓으면 Cgr은 3.72M이다. 켄트 부인의 경우에는 이 계산에서 필요한 양보다 많은 4.15M의 글리세롤을 관류했다.

러브록과 스미스의 연구 뒤에는 스다와 동료들의 연구가 이어졌다 (8, 9, 10). 그들은 글리세롤을 처리한 뒤 동결한 고양이 뇌에서 여러 가지 중요한 결과를 관찰했다. 1966년 첫 논문에서는 고양이 뇌에 10°C에서 부피 기준 15%의 글리세롤을 서서히 관류하고 매우 느리게 동결하여, 동결 보관에 매우 불리한 −20°C에서 45~203일 동안 보관했다. 매우 느리게 해동한 뒤 정상적인 조직학적 모습, 대뇌피질·시상하부·소뇌피질의 활발한 단일 신경세포 활동, 다소 느려졌지만 강한 뇌파(EEG) 활동이 회복되었다(8).

이 결과는 여러 면에서 놀랍다. 첫째, 다른 장기였다면 이처럼 빙점 아래이지만 비교적 높은 온도에서 오래 보관한 뒤 같은 수준의 활동을 보이기 어려웠을 것이다. 둘째, 스다 연구진은 관류액인 희석된 고양이 혈액에 포도당을 보충하지 않았다. 포도당은 비교적 빨리 고갈되어 뇌파 결과를 악화시켰을 것이다. 셋째, 연구진은 뇌에서 글리세롤을 세심하게 씻어 내지 않았고, 이 때문에 뇌를 재관류할 때 손상이 생겼을 수도 있다. 넷째, 뇌파 활동은 장거리 신경 연결과 시냅스 전달의 보존을 뜻하고, 단일 신경세포 활동은 세포막의 온전함, 에너지 대사, 나트륨·칼륨 펌프 기능의 보존을 뜻한다. 요컨대 기능과 구조 모두에서 이 뇌들은 기본적으로 살아 있는 것으로 보였다. 혈액을 약 한 시간 재관류한 뒤 ‘연막에서 액체가 스며 나오는’ 현상이 기록되었으나 자세한 설명은 없었고, 이 결함은 경미해 보인다. 사용한 동결보호제와 그 관류 온도는 켄트 부인의 경우와 비슷했다.

1974년에 나온 두 번째 논문(9)은 훨씬 더 나아갔다. −20°C에서 7.25년 동안 보관한 뒤에도 ‘푸르킨예 세포의 잘 동기화된 발화’, 즉 정상적인 소뇌의 단일 신경세포 활동과 ‘시상핵과 소뇌피질의 자발적 전기 활동’이 관찰되었다. 대뇌피질에서도 짧은 시간 뇌파 활동이 나타났다. 777일 동안 보관한 다른 뇌에서는 재관류 후 다섯 시간 동안 피질 뇌파 활동이 나타났다. 두 경우 모두 뇌파의 질은 신선한 뇌보다 낮았지만, 그토록 극단적인 조건을 거친 뒤 조금이라도 활동이 있었다는 사실 자체가 놀랍다. 7.25년 후의 세포 손실이나 5~7년 보관한 뇌의 재관류 후 출혈은 놀라운 일이 아니다.

더 중요한 것은 관류 전 신선한 뇌의 뇌파 활동 주파수 분포와 −20°C에서 5일 보관한 뒤의 분포를 비교한 결과다. 동결 전과 해동 후의 뇌파 패턴은 거의 같았다(9). 통상적인 크라이오닉스 절차, 특히 켄트 부인의 경우 −20°C 부근에 머무는 시간은 며칠이나 몇 년이 아니라 몇 분 또는 몇 시간이라는 점을 유의해야 한다. 따라서 스다 연구진의 결과에 따르면 뇌의 뚜렷한 악화는 일어나지 않을 것이다.

스다 연구진의 두 보고 모두에서 해동한 뇌에 희석된 고양이 혈액을 성공적으로 재관류했다는 점도 주목할 만하다. 재관류의 질이 자세히 기록되지는 않았다. 그러나 5일 동안 저온보존한 뇌의 뇌파를 동결 전 같은 뇌의 뇌파와 비교한 자기상관도는 뇌 순환이 상당히 완전하게 회복되지 않았다면 그토록 양호할 수 없었을 것이다. 이는 생존성과 기능 회복 측면뿐 아니라 혈관계를 통해 투여할 수도 있는 나노기술 수리 장치가 뇌에 접근할 수 있는지와도 관련된 중요한 문제다.

−60°C와 −90°C에서의 보관 및 디메틸설폭사이드(DMSO)나 고분자 물질 같은 다른 동결보호제의 효과에 관해 스다 등이 간략히 언급한 미발표 결과(9)도 관련된다. −60°C까지 동결해 몇 주 동안 보관한 뒤에는 뇌파 활동을 얻을 수 있었지만 −90°C까지 동결한 뒤에는 그렇지 못했던 듯하다. 디메틸설폭사이드도 효과가 있었으나 글리세롤만큼은 아니었다. 스다가 내게 보낸 미발표 원고(10)도 이를 확인한다. 그 원고에 따르면 −90°C까지 동결한 뇌에서도 단일 세포 활동은 여전히 기록할 수 있었다. 일본어로 작성된 이 미발표 논문은 또한 DMSO보다 글리세롤을 사용했을 때 해동 후 뇌 재관류 상태가 더 좋았음을 보여 준다.

이 결과는 러브록과 스미스의 앞선 연구와 비교해 평가할 수 있다. 위에서 말했듯 햄스터의 결과에 따르면 −90°C에서 기계적 손상을 막으려면 3.72M, 즉 부피 기준 27.2%의 글리세롤이 필요할 수 있다. 반면 스다 연구진은 부피 기준 15%만 사용했다. 스다의 보관 온도인 −20°C에서는 뇌의 액체 성분 가운데 62%가 얼음으로 바뀌었고, −60°C에서는 77%가 바뀌었을 것이라고 계산할 수 있다(11). 후자는 햄스터의 뇌가 견딜 수 있는 얼음에 의한 변형 수준과 같거나 그보다 높다.

따라서 스다 연구진이 −20°C에서 5일간은 손상을 발견하지 못했지만 −60°C, 특히 −90°C까지 동결한 뒤에는 손상을 발견한 사실은 러브록과 스미스의 연구에서 예측할 수 있는 결과와 정확히 일치한다. 어떤 온도에서든 보호할 만큼의 글리세롤을 관류한 도라 켄트의 뇌에 이런 기계적 손상이 없었으리라는 전망과도 완전히 일치한다.

햄스터와 고양이 뇌에 관한 연구는 비교적 높은 온도에서 뇌의 상당 부분이 얼어도 기능이 완전히 회복될 수 있으며, 낮은 온도에서도 적어도 부분적인 기능 회복을 합리적으로 기대할 수 있음을 보여 준다. 그러나 진정한 장기 보존에 필요한 낮은 온도까지 뇌를 동결했을 때의 조직학적 영향은 설명하지 않는다. 이 정보는 나와 동료들이 제시했다(12~14).

우리는 3M 또는 6M의 글리세롤을 사용할 경우 드라이아이스 온도까지 서서히 동결한 뒤에도 대뇌피질과 해마가 조직학적으로 우수하게 보존된다고 보고했다. 실제로 글리세롤만 관류한 뇌와 관류한 뒤 동결·해동까지 거친 뇌 사이에 구조적 차이가 없었다. 공식적으로 보고하지는 않았지만, 소뇌와 거대 신경세포 및 잘 정렬된 축삭 다발을 포함하는 뇌의 복측 영역 등 조사한 다른 모든 영역에서도 마찬가지였다.

관류 온도를 실온보다 낮게 일정하게 유지하면 뇌가 수축하는 것을 관찰했다는 점도 흥미롭다(14). 스다 연구진 역시 같은 정도의 뇌 수축을 관찰했지만(10), 그것이 동결한 고양이 뇌의 생존을 막지는 않은 듯하다. 켄트 부인의 뇌에도 우리가 연구한 3~6M 범위의 글리세롤이 관류되었고, 이 범위는 수축이 있어도 보호 효과가 있는 것으로 확인되었다.

(C) 살아 있는 성인과 동물의 뇌 조직

1981년 한과 보언(15)은 살아 있는 환자에게서 대뇌피질 일부를 채취하고 부피 기준 10%의 디메틸설폭사이드(DMSO)를 동결보호제로 사용해 동결했다고 보고했다. 깊은 곳의 종양에 접근하려면 피질을 제거해야 하는 뇌 수술 중에 조직을 얻은 것이다. DMSO를 넣고 제거하는 과정은 각각 사실상 한 단계로 이루어졌으며, 원문에 적힌 40°C의 짧은 평형 시간 동안 조직 시료를 약간 흔들어 평형을 촉진했다.

동결에는 두 단계 방법을 사용했다. 조직을 −30°C에 15분 동안 두었는데, −30°C에 도달하는 데 5분이 걸렸으므로 냉각 속도는 분당 약 60°C였고 이후 10분 동안 −30°C에서 평형을 이루게 했다. 그다음 곧바로 액체질소로 옮겼다. 해동은 빠르게 진행했다. 비교를 위한 쥐의 뇌 조직은 쥐를 단두한 뒤 뇌를 꺼내어 얻었으며, 이 과정에는 아마 5~10분의 온허혈 손상이 있었을 것이다. 이 조직도 DMSO와 평형을 이루게 한 뒤 같은 방식으로 동결했다.

결과는 어땠는가? 노르에피네프린 흡수는 쥐와 사람 모두 대조군의 94~95%였다. 포도당에서 유래한 탄소가 아세틸콜린에 편입된 정도는 쥐에서 대조군의 89~100%, 사람에서 85%였다. 이 탄소가 이산화탄소에 편입된 정도는 쥐에서 86~100%, 사람에서 78%였다.

한과 보언은 그들이 사용한 조직의 작은 조각이 대부분 시냅스로 이루어져 있다고 지적했다. 따라서 결과는 그들의 기법으로 동결했을 때 쥐와 사람의 시냅스가 모두 살아남는다는 뜻이다. 이는 전혀 다른 기법으로 동결한 뇌 전체에서도 시냅스가 살아남는다는 앞의 추론과 일치한다. 엄밀히 말해 뇌 조직은 아니지만 중추신경계의 일부로 간주되는 상경신경절도, 파스코가 1957년에 보고한 바에 따르면 글리세롤 15%를 사용해 드라이아이스 온도까지 동결한 뒤 시냅스 기능이 100% 회복되었다(16). 그 신경절은 해동 후 활동전위의 진폭과 전도 속도도 100% 회복했다는 점이 주목할 만하다.

1983년 하디와 동료들(17)은 인간 뇌 조직의 시냅스가 동결을 견디는 능력이 매우 높다는 사실을 의심할 여지 없이 확인했다. 다시 말해 뇌 깊은 구조물을 수술할 때 살아 있는 성인의 정상적인 대뇌피질을 떼어 내고, 동결·해동 후 회복 정도를 살아 있는 쥐의 전뇌와 비교했다. 조직을 갈아 만든 균질액보다 사람 뇌 조직 1~5g의 덩어리, 또는 쥐 전뇌 1g을 통째로 동결했을 때 가장 좋은 결과가 나왔다.

−70°C까지의 냉각은 느렸지만 속도를 측정하거나 제어하지 않았고, 해동은 빨랐지만 역시 속도를 측정하거나 제어하지 않았다. 동결보호제는 0.32M 자당이었다. 이것으로는 동결보호 효과가 거의 없을 것으로 예상된다! 해동 후 조직에서 시냅토솜을 분리해 기능 회복을 검사했다. 결과를 요약하면 다음과 같다.

* 회복률은 동결하지 않은 대조 시료와 비교한 값이다.

하디와 동료들이 말했듯 거의 아무런 동결보호도 하지 않고 −70°C까지 동결한 사람과 쥐의 뇌 조직에서, 시냅스는 ‘신선한 조직의 시냅스와 매우 비슷한’ 상태였음이 분명하다.

이것만으로도 충분하지 않다면, 월러(18)는 냉동수술조차 시냅스를 파괴하지 않는다는 사실을 보였다. 그는 고양이 뇌에 −60°C의 냉동 탐침을 5분 동안 적용하고 전자현미경으로 병변을 살펴보았다. 신경세포 사이의 조직과 성상세포막의 배열은 상당히 손상되었지만, 잘 보존된 시냅스뿐 아니라 세포체, 세포소기관, 신경돌기도 식별할 수 있었다.

(F) 사후의 인간과 동물 뇌

인간 뇌의 생화학과 병리를 이해하려는 연구자를 위한 인간 뇌 은행이 현재 존재한다(30~33). 사망한 뒤 몇 시간 후 신속하게 동결한 인간 뇌의 절편 또는 일부 영역을 의학 연구자에게 보내며, 연구자는 신경전달물질, 단백질, 효소 활성, 지질, 핵산, 심지어 조직학적 상태까지 분석한다. 동결로 분자나 구조가 보존되지 않는다면 이런 뇌 은행이 존재할 이유가 없다.

하버란트와 동료들(34)은 쥐와 평균 72세 (±5세)인 사람의 측좌핵을 동결한 뒤 시냅토솜을 분리했다. 인간의 경우 사망한 지 15±5시간 후에 이 뇌 구조물을 떼어 내 동결했다. 앞선 연구에서는 이런 시냅토솜의 도파민 흡수 능력이 사망 24시간 후에도 신선한 뇌 값의 55%에 이를 수 있음을 보여 주었다. 이 연구의 인간 시신은 사망 후 3~5시간이 지나서야 냉장되었다. 동결할 때는 최고 10%까지 다양한 농도의 DMSO를 사용했고, 분당 1.2°C의 속도로 −25°C까지 냉각한 뒤 액체질소에 담갔다.

단두한 뒤 5~10분 안에 쥐에서 꺼낸 측좌핵(NA)을 이용한 실험에서는 −25°C까지 동결한 경우 도파민 흡수가 대조군의 약 100%에 달했다. −196°C까지 동결한 쥐의 측좌핵에서는 0.07M DMSO를 썼을 때 대조군의 96%에서, 0.7M DMSO를 썼을 때 99.7%까지 생존율이 나타났다. 앞서 설명한 방식으로 0.7M DMSO, 즉 부피 기준 5%가 들어 있는 상태에서 −196°C까지 동결한 인간 측좌핵의 도파민 흡수는 동결하지 않은 대조군의 102.9±5.2%였다.

슈워츠(35)는 일반적으로 인간이 겪는 사후 조건에 견줄 만한 조건에 쥐의 뇌를 노출했다. 사망 후 제자리에 둔 채 실온에서 네 시간 보관하고, 이어서 4°C에서 24시간 보관했다. 그다음 뇌를 분리하고 각 영역을 −80°C 냉동고에 넣어 닷새 동안 동결했다. 이 방식으로 동결한 선조체에서 준비한 시냅토솜의 글루탐산 흡수는 신선한 조직 시냅토솜 대조군의 26%에 달했다. 놀라운 보존 수준이다. (다만 슈워츠는 글루탐산 흡수 과정이 세로토닌성, 도파민성, 콜린성 흡수 기전보다 강할 수 있다고 지적했다.)

브래머와 레이(36)는 소를 도축한 지 한 시간이 넘은 뒤 동결보호제를 전혀 사용하지 않고 −30°C까지 동결한 소의 뇌 백질에서, 살아 있지는 않더라도 온전한 희소돌기아교세포를 분리할 수 있음을 확인했다. (비슷한 조건에서 인간 희소돌기아교세포의 분리를 설명한 원래 논문은 이크발 등의 연구(37)이지만 내 자료에는 없다.) 동결 전에 백질을 폴리비닐피롤리돈(PVP)으로 처리하면 세포질 효소 활성은 동결하지 않은 세포의 활성과 다르지 않았다. PVP가 없는 경우에도 활성은 대조군의 1/2~1/4이었다. 이처럼 불리한 조건에서도 효소의 구조와 기능이 상당히 보존된 셈이다. 글리세롤이나 DMSO의 영향에 관한 자료는 제시되지 않았지만, 두 물질이 효소 활성을 개선하지는 않았다고 적혀 있다. 그렇더라도 김(27)이 동결 전에 사후 인간의 뇌에서 같은 세포를 분리했고, 10% DMSO로 전처리하면 액체질소 온도까지 동결한 뒤에도 세포가 살아남는다고 확인한 사실을 기억해야 한다.

모리슨과 그리핀(38)은 사망 후 네 시간 또는 16시간이 지난 인간의 뇌에서, 액체질소로 동결했는지와 관계없이 분해되지 않은 메신저 RNA(mRNA)를 분리했다. 이를 이용해 시험관 안에서 단백질 합성을 유도하고, 만들어진 단백질을 2차원 오패럴 겔 전기영동으로 분석했다. 정상적인 단백질 집단이 관찰되었다. 그들은 ‘실온에서 사후 4시간 및 16시간 보관한 것이 분리된 mRNA의 구성에 거의 영향을 미치지 않았고’, ‘조직을 액체질소에 보관했을 때에도 합성된 단백질의 양상이 달라지지 않았다’고 결론 내렸다.

슈탈과 스완슨(39)은 기니피그의 뇌 조직 또는 사후의 인간 뇌 조직을 동결보호제 없이 냉동고에 넣어 −70°C까지 동결한 뒤, 여섯 가지 뇌 효소와 전체 뇌 단백질이 세포 안의 각 부분에 원래대로 위치하는지를 살펴보았다. 그들의 결론은 다음과 같다. ‘사망 후 몇 시간이 지나 두개강에서 꺼낸 조직이라도 뇌 물질의 세포 내부 성분을 분획할 수 있다. 이후 다른 두 연구진도 사후 인간의 뇌를 분획하여 비슷한 결론을 얻었다. … 동결하여 오래 보관한 뒤에도 인간과 기니피그의 뇌를 생화학적으로 구별되는 세포 내부 성분으로 나눌 수 있다. … 몇 달 동안의 동결 보관은 신선한 대뇌피질 균질액의 분획 특성을 뚜렷하게 바꾸지 않았다.’

문헌에는 비슷한 보고가 많다. 타워와 동료들은 죽은 동물에서 뇌를 분리해 동결한 뒤에도 여러 종의 뇌에서 산소 소비와 효소 활성이 보존된다는 점을 보였다(40~42). 그 대상에는 여러 시간 동안 따뜻한 상태에서 허혈을 겪은 고래도 포함된다. 아무런 보호를 받지 못한 임상적 사망 상태가 몇 시간 지속된 뒤, 심지어 동결보호가 거의 없거나 아예 없는 상태로 동결하더라도 뇌의 구조, 효소 활성, 일부 뇌 기능까지 살아남는다는 점이 분명해졌기를 바란다.

사후의 인간 척수와 척수에서 나가는 신경

내가 아는 한 중추신경계의 일부인 척수에 크라이오닉스 절차가 미치는 영향을 기록한 보고는 하나다(43). 지금은 쓰이지 않는 크라이오닉스 절차로 보존된 사람의 머리를 동결 상태에서 분리하고 몸을 해동한 뒤, 척수와 척수신경을 알데히드 고정 및 오스뮴 처리 후 조직학적으로 조사했다.

기본적인 결과는 수초가 온전했고, 그 안에서 수축한 축삭질이 보였다는 것이다. 이는 축삭막이 온전했을 가능성을 나타낸다. 큰 신경세포체도 관찰되었고 온전하며 형태가 정상인 것으로 보였다. 전반적으로 조직학적 보존 상태가 인상적이었다. 척수 안에서는 겉보기에 온전한 혈관도 관찰되었다. (신경이 아닌 다른 조직도 조사했는데 간, 그리고 그보다 덜한 정도로 신장을 제외하면 예상외로 온전한 상태였다.)

요약

과학 문헌에서 도출할 수 있는 결론은 동결보호제, 특히 높은 농도의 글리세롤이 있는 상태에서 동결하면 뇌의 구조와 여러 뇌 기능까지도 상당히 잘 보존될 가능성이 크다는 것뿐이다. 따라서 보존에 관한 크라이오닉스의 전제는 기존 저온생물학 지식으로 충분히 뒷받침되는 듯하다. 그렇다고 크라이오닉스가 반드시 성공한다는 뜻은 아니다. 따라서 이 사건에서 부검이 갖는 의미는 통상의 사건에서 부검이 갖는 의미와 다르고, 중대하게 고려되어야 한다.

이 문서에는 이력서 뒤에 인용 문헌 목록이 첨부되어 있다. 진술서 본문에서 인용 문헌 옆에 표시한 번호는 첨부 목록의 해당 논문 왼쪽에 적힌 번호와 같다.

법정에서 증언하도록 요청받는다면, 나는 앞서 진술한 모든 사실에 관해 전문적으로 증언할 수 있으며 그렇게 할 것이다.

위의 모든 내용이 진실이고 정확하다는 것을 위증죄의 처벌을 감수하고 선언한다. 이 진술서는 1988년 1월 26일 메릴랜드주 록빌에서 작성되었다.

[원본 문서에서 이 부분 뒤에는 인용 문헌 43건의 목록, 작성자의 이력서, 작성자의 논문 30편과 초록 22건의 목록이 이어진다. 지면을 절약하기 위해 여기에는 참고문헌 중 일부만 실었다.]

5. 문서 자료

A. 인용 문헌 목록

일반적인 저온생물학 배경

5. A. U. 스미스, 「체온이 영하로 내려간 포유류의 소생」, A. U. 스미스 편, 《동결과 과냉각의 생물학적 영향》, 에드워드 아널드, 런던, 1961, 304~368쪽.

9. I. 스다, K. 키토, C. 아다치, 「수년간 동결 보관한 고양이의 분리 뇌를 소생시킨 뒤 나타난 생체전기 방전」, 《Brain Research》 70:527~531, 1974.

살아 있는 성인과 동물의 뇌 조직

15. E. A. 한, D. M. 보언, 「디메틸설폭사이드를 이용한 신피질 조직 조각의 동결·해동 손상 방지」, 《Journal of Neurochemistry》 37:243~246, 1981.

16. J. E. 파스코, 「−76°C까지 냉각한 뒤 쥐의 상경신경절 생존」, 《Proceedings of the Royal Society of London, Series B》 147:510~519, 1957.

17. J. A. 하디, P. R. 도드, A. E. 오클리, R. H. 페리, J. A. 에드워드슨, A. M. 키드, 「동결한 쥐와 인간의 뇌에서 대사 활성이 있는 시냅토솜을 준비할 수 있다」, 《Journal of Neurochemistry》 40:608~614, 1983.

35. R. 슈워츠, 「조직 보관과 동결이 뇌의 글루탐산 흡수에 미치는 영향」, 《Life Sciences》 28:1147~1154, 1981.

39. W. L. 슈탈, P. D. 스완슨, 「동결과 보관이 기니피그 및 인간 뇌의 세포 내부 성분 분획에 미치는 영향」, 《Neurobiology》 5:393~400, 1975.

42. D. B. 타워, O. M. 영, 「대뇌피질의 산소 소비, 아세틸콜린에스터레이스 활성, 염화물 함량의 종간 상관관계: 참고래(Balaenoptera physalus)와 향유고래(Physeter catodon)의 뇌에 관한 연구」, 《Journal of Neurochemistry》 20:253~267, 1973.

발췌된 진술서 끝

‘크라이오레터’는 크라이오닉스에 대한 인정받는 전문가들의 중요한 지지 자료다. 인쇄하여 크라이오닉스에 반대하는 사람들, 특히 다른 전문가들을 상대할 때 사용할 수 있다. 이 자료는 불멸 연구소에서 제작했다.