유전자 해독을 넘어 편집시대로? '유전자 가위' > 바이오스쿨

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유전자 해독을 넘어 편집시대로? '유전자 가위'

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작성자 CoGIB 작성일16-10-10 16:53 조회481회 댓글0건

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과학 분야 대표 저널인 사이언스지는 ‘2015 올해의 혁신기술(Breakthrough of the Year 2015)’ 1위로 ‘크리스퍼 유전자 가위'를 선정했다. 네이처지 역시 2015년 ‘올해의 과학계 인물 10'을 발표하며 그 명단에 크리스퍼 유전자 가위로 인간 배아 유전자 편집 실험을 진행한 준지 우황 중국 중산대 생명교육과 교수를 포함시켰고, 지난 3월 ‘유전자 편집 시대의 시작(Dawn of the gene-editing age)’이라는 주제 아래 유전자 가위를 활용한 다양한 연구들을 소개했다. ‘유전자 가위‘ 기술은 4차 산업혁명으로 손꼽히는 ‘바이오 융합기술'에서 핵심적인 기술로 손꼽히며 과학기술계의 주목을 받고 있다.


유전공학분야의 떠오르는 기술  ‘유전자 가위’는 가위라는 말처럼 동식물 유전자에 결합해 특정 DNA 부위를 자르는 데 사용하는 인공 효소이자, 유전자 교정 기술이다. 유전자 가위 기술은 DNA의 특정 서열을 제거·수정·삽입할 수 있으므로, 문제 되는 유전자만 잘라내고 새로운 유전자를 바꿀 수 있다. 난치병을 고치거나, 유전자조작식품을 만들거나 멸종 위기에 빠졌거나 멸종된 생물을 복원하는 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 지난 몇 년간 전 세계 과학자들의 많은 관심을 받아왔다.

 

특히 2013년, 높은 정확도와 효율을 가진 제3세대 유전자 가위 ‘크리스퍼(CRISPR/CAS-9)’가 개발되며 해당 연구에 불을 붙였다. 크리스퍼는 교정 대상을 찾아내는 가이드 RNA와 해당 부분을 잘라내는 CAS-9 단백질 효소로 이루어져 있다. 크리스퍼는 박테리아가 가지는 회문구조를 뜻하는 말인데 외부 침입자에 대한 정보를 기억하여 빠르게 제거하는 박테리아의 원리를 이용한 기술이다.  과거 유전자 하나를 잘라내고 새로 바꾸는 데 수개월에서 수년씩 걸리던 것이 크리스퍼를 통해 며칠이면 되고, 한 번에 여러 군데의 유전자를 동시에 손볼 수도 있다.


유전자 가위가 연구되는 대표적인 곳이 신약개발 분야다. 피가 멎지 않는 희귀 병인 혈우병은 유전자 염기서열이 거꾸로 놓여 있는 돌연변이로 발생하는데, 지난해 김진수 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단장과 김동욱 연세대 의대 교수 공동 연구진은 혈우병에 걸린 사람의 세포로부터 역분화줄기세포(iPS)를 만든 뒤 혈우병을 일으키는 원인 유전자를 유전자 가위로 교정, 정상적인 세포로 분화시켜 혈우병에 걸린 쥐에 이식해 치료하는데 성공했다.  또 미국 펜실베이니아대 연구진은 2014년 에이즈 바이러스의 감염경로인 '혈액세포 유전자(CCR5)'를 제거하는 방식으로 에이즈 치료의 가능성을 확인했다. 아직 장기간 추적 관찰 연구가 필요한 단계지만 치료법이 상용화되면 평생 약을 복용해야 하는 에이즈 환자의 치료는 물론 경제적 부담도 덜 전망이다. 이 때문에 독일 바이엘과 스위 노바티스, 영국 아스트라제네카 등 다국적 제약사들은 유전자 가위 기술을 이용한 신약 개발에 발 빠르게 나서고 있다.


유전자 가위 기술은 농업, 축산업 등에서 동,식물의 품질을 개량할 수 있어 농축산업의 발전과 함께 미래의 식량난을 해결하는 새로운 방법으로 주목  받고 있다. 한미 국제공동연구팀은 면역결핍 형질전환 복제돼지를 생산에 성공하였고 로스린연구소는 돼지의 감염유전자를 흑멧돼지 유전자로 변환하여 아프리카 돼지들의 열병을 치료하였습니다. 또 품질 개량뿐 아니라 멸종동물들의 복원에도 연구가 진행되고 있다. 하버드 의대 연구진은 인도코끼리의 유전자를 변화시켜 매머드를, 캘리포니아 대학교는 19세기 소멸된 여왕 비둘기를 복원하는 연구를 하고 있다.


지난해에는 유전자 가위를 활용해 인간 배아의 DNA를 편집하는 연구가 처음으로 진행되기도 했다. 중국에서 진행된 배아 DNA 편집 실험은 전 세계적으로 생명윤리 논란을 일으키며 많은 이들의 우려를 낳았다. 유전자 가위가 ‘맞춤형 아기’와 같은 윤리적, 사회적 문제를 일으킬 수 있기 때문이다.

 

지난해 4월 미국 재생의학을 위한 연합 의장인 에드워드 랜피어 박사 등 네 명의 저명한 과학자는 유전자 가위를 활용한 인간배아 연구를 중단해야 한다고 네이처지 기고를 통해 밝혔고, 노벨상 수상자인 데이비드 볼티모어 미국 칼텍 교수 등도 월스트리트저널 기고를 통해 "지금은 유전자 편집을 하기 전에 멈춰 서 생각해야 할 시간"이라고 경고했다.


이러한 문제점을 예방할 수 있는 부분이 제도적으로 마련된다면 유전자 가위는 의료분야에 있어 차세대 해결책으로 자리매김할 것으로 보인다. 특히 에이즈, 암을 비롯한 유전자 질환에 적용함으로써 질병을 예방하고 치료할 수도 있어 미래엔 ‘난치병’이 없어질 것으로 기대를 모으고 있다.


미래 유전자 인간 소재를 다뤘던 영화 ‘가타카’. 멀게만 느껴졌던 일이 어느새 현실로 가깝게 다가왔다. 알파고가 인공지능에 대한 우려를 가져왔듯, 유전자 가위 역시 유전자로 모든 게 결정 나는 사회에 대한 우려를 불러일으키고 있다. 그러나 무엇보다 중요한 것은 이러한 기술들을 올바르게 사용하는 인간들의 가치관이지 않을까? 


 

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