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4차 산업혁명에서 유전자가위기술의 의미

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작성자 CoGIB 작성일16-10-10 14:15 조회189회 댓글0건

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김용삼(한국생명공학연구원, 유전자교정연구센터 센터장/책임연구원)

 

디지털 혁명과 인터넷, 인공지능 등의 기술이 맞물려져 우리가 살고 있는 현실과 가상이 한데 어우러지는 이른바 4차 산업혁명의 물결이 거세게 몰려오고 있다. 한동안 알파고와 이세돌의 대결로 세간의 관심을 끌었던 인공지능의 힘이 점점 일상으로 파고듦을 느끼면서 4차 산업혁명의 파도가 일반인에게도 전해지는 듯하다. 

 

재미있는 사실은 알파고가 수익모델을 다름 아닌 헬스케어 산업에서 찾으려고 한다는 점인데, 이는 개인의 유전체 및 생체 정보와 이를 활용한 헬스케어 산업이 4차 산업혁명을 주도하는 큰 물줄기 중 하나임을 반증하고 있는 것이다.  

 

인간의 유전자는 공교롭게도 디지털의 속성을 가지고 있다. 아데닌, 구아신, 사이토신, 티민이라는 네 개의 핵산 조합으로 구성된 일종의 4진법 디지털이다. 사람은 약 30억 개의 염기쌍으로 이루어진 유전체를 가지고 있다. 여기에 생명의 생성, 조절 및 사멸의 정보가 담겨져 있다. 최근 10년간 2진법의 디지털 기술을 활용해 4진법 유전체에 담겨져 있는 생명정보를 분석하는 생물정보학(Bioinformatics)이 크게 융성하였으며 이를 활용한 질병의 진단 및 치료에 크게 활용될 것이라는 기대를 낳고 있다. 


실제 암이나 뇌질환 등 난치성 질환에 관련된 특정 유전정보 분석에 관한 연구 논문이 Nature나 Science 등에 심심치 않게 게재되어 오고 있다. 또한 유전체 분석 단가가 백만 원 수준 이하로 내려왔고, 향후 관련 제도적 장벽이 제거된다면 모든 사람의 게놈 분석이 이루어져 유전체 기반 헬스산업이 폭발적으로 성장할 것으로 기대되고 있다. 

 

알파고가 수익모델을 헬스케어에서 찾으려고 하는 점은 이러한 헬스케어 성장 잠재력을 이야기해 주고 있는 것이다. 이즈음에 맞추어 아주 시의적절하고 핵심적인 기술이 4차 산업혁명의 파도를 타고 우리에게 밀려오고 있다. 바로 유전자가위 기술이다.  

 

25281C395798AED316F72E그림) 유전자가위 모식도와 응용분야 a. 유전자가위 모식도 b. 유전자가위를 활용한 유전자교정 및 편집형태 c. 유전자가위의 응용분야

유전자가위 기술은 세포가 살아있는 상태에서 세포내 표적하는 유전자를 원하는 서열로 교정하거나 첨삭할 수 있는 기술로 제1세대 Zinc Finger Nuclease, 2세대 TALEN을 거쳐 3세대 CRISPR기술로 발전해왔다. 특히 3세대 기술 중 하나인 CRISPR/Cas9은 정교하면서도 효율 높은 유전자교정, 편집기술을 자랑하고 있어 기초연구 및 유전자치료제 개발, 다양한 유전자변형 동식물의 제작에 활용되고 있다. 

 

유전자치료제 개발과 관련하여 지금까지 난치질환이거나 근본적 치료제가 없는 혈우병, 빈혈과 같은 유전질환에 대한 근본적 해결책을 제시할 것으로 기대됨에 따라 향후 유전자가위 기반 유전자치료제 개발에 있어 주요 제약사 및 벤처기업들의 관심이 높아지고 있다. 

 

실제 유전자가위 기술을 이용한 에이즈 치료제가 미국 임상시험에서 고무적인 결과들을 내고 있다. 또한 미니돼지나 근육돼지, 갈변방지 버섯의 예에서 보듯이 다양한 유용 동식물제작 산업도 큰 부흥을 맞이할 것으로 예상된다. 작물의 개발에 있어서도 기존에 ‘프랑켄푸드’로 낙인 받고 있는 GMO의 이미지를 어느 정도 극복할 수 있는 기술로 평가됨에 따라 그 매력도는 더 커지고 있는 상태이다.

 

이러한 유전자가위 기술이 향후 생체정보의 축적량이 급속도로 팽창하면서 그 영향력이 어느 정도까지 확대될지는 상상하기조차 힘들다. 내 주변을 둘러싸고 있는 사물들과 사람들이 모두 디지털로 연결되어 유기적으로 돌아가는 제4차 산업혁명의 시대에서 사람의 생체정보와 이를 디지털로 변환한 신호는 사물인터넷의 매우 중요한 핵심요소가 될 것이다. 왜냐하면 결국 사물인터넷이라는 기술이 지향하는 핵심적인 가치는 바로 사람에게 있기 때문이다. 

 

그리고 이러한 생체정보에서 가장 핵심적인 정보는 유전체 정보이기 때문에 유전체 정보가 결부된 네트워크 세상의 도래가 예고되고 있는 것이다. 이러한 상황에서 사람의 유전체 정보를 원하는 대로 편집, 교정할 수 있는 유전자가위 기술이 우리의 손에 있기 때문에, 유전체 기반 네트워크가 정적인 것이 아닌 변형 가능한 매우 동적인 네트워크의 성격을 갖게 한다는데 중요한 의의를 둘 수 있다. 

 

이제는 나의 유전자는 태어날 때의 상태를 그대로 갖고 가는 숙명적인 것이 아닌, 필요한 상황에서 교정, 변형할 수 있는 유연한 것으로 변화하고 있다. 물론 이러한 개념을 실현하기 위해서는 아직 극복해야 할 기술적 난제와 제도 및 가치관의 정립이 뒤따라야 한다. 또한 많은 윤리적인 질문들을 우리에게 던질 것이다. 이러한 허들을 어떻게 잘 뛰어넘느냐에 따라 인간에게 보다 편하고 안전한 건강사회가 펼쳐질 것이며, 그 중심에는 유전자가위 기술이 있다. 

 

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김용삼 한국생명공학연구원 유전자교정연구센터장

서울대학교 농화학과를 졸업한 후 동대학원에서 박사 학위를 받고 암전이기작을 당생물학 관점에서 밝히는 연구를 수행했다. 2016년 유전자교정연구센터장을 맡아 유전자가위를 비롯 유전자 교정 기술의 고도화 연구에 앞장서고 있다. 특정 유전자를 구별하고 교정하는 표적유전자기술 개발을 통해 암을 비롯한 질병 및 노화 관련 유전자 관련 연구의 새로운 패러다임을 제시하고 있다. 

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