시험관아기시술(IVF)에서 건강한 배아를 얻으려면 무엇이 중요할까. 일반적으로 여성의 나이와 난자의 질을 먼저 떠올린다. 특히 여성의 나이가 많아질수록 배아의 염색체 이상 가능성이 높아진다는 사실은 잘 알려져 있다. 그런데 배아의 염색체 이상을 설명할 때 남성의 정자 건강도 함께 살펴봐야 한다는 연구 결과가 나왔다.

정자의 DNA 손상이 심할수록 수정 후 발달한 배아에서 염색체 수 이상이 발견될 가능성이 높았다는 것이다. 특히 여성의 나이가 35세 이상이거나 남성의 정액 상태가 좋지 않은 경우 이러한 연관성이 더욱 두드러졌다.

중국 중남대학교와 CITIC-샹야 생식유전병원 등의 공동 연구진은 난임부부 5637쌍의 보조생식술 자료를 분석한 연구 결과를 지난 9월 16일 국제학술지 ‘휴먼 리프로덕션 오픈(Human Reproduction Open)’에 발표했다.

 

정자 수와 운동성 정상이어도 DNA는 손상될 수 있어

 

일반적인 정액검사에서는 정자의 수와 운동성, 정상 형태의 비율 등을 확인한다. 하지만 정자의 겉모습이 정상이라고 해서 내부에 들어 있는 DNA까지 온전하다고 단정할 수는 없다.

정자 DNA 단편화 지수(DFI)는 정자의 DNA가 얼마나 손상됐는지를 평가하는 지표다. DNA 가닥이 끊어지거나 손상된 정자의 비율을 나타내며, 수치가 높을수록 DNA 손상이 많은 것으로 해석한다.

정자는 난자와 수정하면서 아버지의 유전정보를 전달한다. 따라서 정자의 DNA가 손상돼 있다면 수정 이후 배아 발달에도 영향을 미칠 가능성이 있다. 다만 DNA 손상과 염색체 수 이상은 서로 다른 현상이며, 정자 DNA 손상이 반드시 배아의 염색체 이상으로 이어지는 것은 아니다.

연구진은 2016년부터 2023년까지 시행된 보조생식술 자료를 검토했다. 전체 5637주기 가운데 연구 기준을 충족한 3948주기를 분석했으며, 배아의 염색체 이상 여부는 착상전 유전자 검사(PGT-A)를 시행한 1063주기에서 얻은 배반포 3574개를 대상으로 평가했다.

 

정자 DNA 손상 높으면 배아 염색체 이상 비율도 높아져

 

연구진은 정자 DNA 단편화 지수를 15% 미만, 15% 이상 30% 미만, 30% 이상의 세 집단으로 나눠 비교했다.

그 결과 배아의 염색체 수 이상 비율은 DFI가 15% 미만인 집단에서 24.42%, 15~30% 미만 집단에서 25.78%, 30% 이상 집단에서 38.19%로 나타났다.

DNA 손상 지수가 가장 높은 집단의 배아 염색체 이상 비율이 가장 낮은 집단보다 약 13.8%포인트 높았던 것이다. 남녀의 나이와 정액 상태 등 여러 변수를 보정한 분석에서도 DFI 30% 이상 집단의 염색체 수 이상 오즈는 1.35배로 나타났다.

반면 DFI가 15~30% 미만인 집단에서는 15% 미만 집단과 비교해 통계적으로 유의한 차이가 확인되지 않았다. 따라서 DNA 손상 지수가 조금만 높아져도 배아 염색체 이상 위험이 비례해서 증가한다고 해석할 수는 없다.

 

여성 35세 이상이면 연관성 더욱 뚜렷

 

이번 연구에서 눈길을 끄는 부분은 여성의 나이에 따른 차이다.

여성의 나이가 35세 이상인 집단에서는 정자 DFI가 15% 미만일 때 배아 염색체 수 이상 비율이 38.75%였지만, 30% 이상인 경우에는 52.02%로 높아졌다. 여러 변수를 보정한 분석에서 염색체 수 이상 오즈는 1.61배였다.

남성의 정액 상태가 심하게 좋지 않은 경우에도 비슷한 양상이 관찰됐다. 정자 수가 매우 적거나 운동성이 떨어지고 정상 형태의 정자가 부족한 중증 정액 이상 집단에서는 DFI가 낮을 때 염색체 수 이상 비율이 18.03%였으나, DFI가 높은 경우에는 36.81%로 나타났다.

이는 여성의 나이뿐 아니라 남성의 정자 건강도 배아의 염색체 이상 가능성을 평가할 때 고려할 필요가 있음을 보여준다. 다만 여성의 나이는 여전히 배아 염색체 이상에 영향을 미치는 핵심 요인이며, 이번 연구만으로 정자 DNA 손상과 여성의 나이가 상승작용을 일으킨다고 단정할 수는 없다.

 

수정이 잘됐다고 염색체까지 정상인 것은 아니다

 

흥미로운 사실은 정자 DNA 손상 지수가 높다고 해서 수정률이나 초기 배아 분열률이 뚜렷하게 낮아지는 것은 아니었다는 점이다.

전체 분석에서 수정률과 초기 배아 발달 지표는 DFI 집단 사이에 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 그러나 남성이 40세 미만인 집단에서는 DFI가 높은 경우 양질의 배반포가 형성될 가능성이 낮게 나타났다.

연구진은 난자가 수정 직후 정자의 DNA 손상을 일부 복구할 수 있다는 가능성도 제시했다. 다만 이는 관찰 결과를 설명하기 위한 가설로, 이번 연구에서 직접 입증된 기전은 아니다.

결국 수정이 정상적으로 이뤄지고 배아가 일정 단계까지 성장했다고 해서 염색체까지 정상이라고 보장할 수는 없다는 의미다.

 

정자 DNA 검사, 모든 난임부부에게 필요할까?

 

이번 연구는 기존 정액검사만으로 파악하기 어려운 정자의 DNA 상태가 배아의 염색체 이상과 관련될 수 있음을 보여준다. 특히 여성의 나이가 많거나 남성의 정액 상태가 좋지 않은 난임부부에게 DFI 검사가 추가적인 정보를 제공할 가능성이 있다.

그러나 DFI 수치가 높다는 이유만으로 임신이 불가능하다고 판단해서는 안 된다. 이번 연구는 한 의료기관의 진료기록을 분석한 후향적 관찰연구로, 정자 DNA 손상이 배아의 염색체 이상을 직접 일으켰다고 확정할 수 없기 때문이다.

또한 DFI 검사를 시행하거나 검사 결과에 따라 치료 방법을 변경했을 때 실제 임신율이나 생아출산율이 개선되는지도 입증되지 않았다. 따라서 항산화제 복용이나 특수 정자 선별법, PGT-A 검사 등을 모든 난임부부에게 일률적으로 적용해야 한다는 근거로 해석해서는 안 된다.

 

※ 2026년 9월 16일 국제학술지 ‘휴먼 리프로덕션 오픈(Human Reproduction Open)’에 온라인 게재된 중국 중남대학교(Central South University)와 CITIC-샹야 생식유전병원(Reproductive & Genetic Hospital of CITIC-Xiangya) 등 공동 연구진의 연구 ‘높은 정자 DNA 단편화와 배아 염색체 이상 증가의 연관성: 보조생식술을 받은 난임부부 5637쌍의 8년간 후향적 연구(High sperm DNA fragmentation is associated with increased embryonic chromosomal abnormality: a retrospective study of 8 years involving 5637 couples undergoing ART)’를 토대로 작성했습니다. 논문번호 hoag082, DOI: 10.1093/hropen/hoag082입니다.