키메라 연구(Chimera research)는 서로 다른 생물종 또는 서로 다른 유전적 개체의 세포를 결합하여 하나의 개체 내에서 공존하도록 하는 생명공학 및 재생의학 분야의 연구를 의미한다. '키메라(chimera)'라는 용어는 그리스 신화에 등장하는 사자 머리, 염소 몸, 뱀 꼬리를 가진 괴물 키마이라(Khimaira)에서 유래하였다.
키메라 연구의 궁극적 목표는 이식 가능한 인간 장기의 부족 문제를 해결하는 데 있다. 연구자들은 돼지, 쥐, 원숭이 등 동물의 배아에 인간 줄기세포를 주입하여 인간 세포가 포함된 장기(키메라 장기)를 배양한 후, 이를 환자에게 이식하는 기술을 개발 중이다.
주요 연구 성과로는 다음이 있다. 1984년 영국 케임브리지 연구진이 염소와 양의 배아를 섞어 키메라를 만든 것이 초기 사례이다. 2017년 미국 스탠퍼드대 연구진은 시궁쥐의 몸에서 생쥐의 췌장을 키워 당뇨병 생쥐에 이식하는 데 성공했다. 2021년 미국과 중국 공동 연구진은 인간 줄기세포를 원숭이 배아에 이식하여 인간-원숭이 키메라 배아를 배양하는 데 성공했다. 2023년 중국과학원 연구진은 서로 다른 두 원숭이 개체의 세포가 섞인 키메라 원숭이를 최초로 탄생시켰으며, 이 연구 결과는 학술지 '셀(Cell)'에 게재되었다. 2025년에는 중국과학원 광저우바이오의과연구원 연구팀이 돼지 배아에서 인간 세포가 포함된 키메라 심장을 만드는 연구 결과를 발표하였다.
키메라 연구는 윤리적 논란을 수반한다. 인간의 뇌세포가 동물에 주입될 경우 동물이 인간의 인지 능력을 갖출 가능성, 인간과 동물의 생식세포가 결합된 잡종 생명체 탄생 가능성 등이 우려된다. 이에 대해 연구자들은 유전자 교정 기술을 통해 뇌 신경세포 및 생식세포 관련 유전자를 제거하는 방법을 개발 중이라고 밝히고 있다.
각국의 규제는 상이하다. 일본은 2019년 인간 세포를 넣은 동물 배아 실험의 제한을 해제하고 자금을 지원하고 있다. 미국 국립보건원(NIH)은 2015년 해당 연구에 대한 자금 지원을 중단하였으며, 2016년 신경계가 형성되는 키메라 연구를 제한할 것을 권고하였다.
한편, '키메라(Chimera)'는 생명공학 외에도 데이터베이스 분야에서 사용되는 용어이기도 하다. KAIST 김민수 교수 연구팀은 2025년 관계형 데이터베이스와 그래프 데이터베이스를 완전 통합한 차세대 DB 시스템 '키마이라(Chimera)'를 개발하여 국제 학술대회 VLDB에서 발표하였다.
