유전자가위란 무엇일까요?

 

 

 

 

사진 출처:https://phys.org/news/2017-03-genome-delete-button-dna.html

 

 

 

4차 산업혁명으로 많은 정보 통신 기술이 발달함과 동시에 생명 공학에도 많은 발전을 가능하게 하였습니다. 유전자에 관한 생명공학 기술 중 가장 유망하다고 전망되는 기술은 유전자 가위기술인데요! 그렇다면 유전자 가위는 무엇이고, 유전자 가위로 인해 유전 공학은 어떻게 바뀌어갈까요?

 

 

 

 

 

1.유전자 가위란?

 

인간 세포와 동식물 세포의 유전자를 교정(genome editing) 하는 데 사용하는 기술인 유전자 가위는 동식물 유전자에 결합해 특정 DNA 부위를 자르는데 사용하는 인공 효소로 유전자의 잘못된 부분을 제거해 문제를 해결합니다. 유전자 가위는 쉽게 말해 ‘지퍼 (DNA)’가 고장 났을 때 이빨이 나간 부위 (특정 유전자)만 잘라내고 새로운 지퍼 조각을 갈아 끼우는 ‘유전자 짜깁기’ 기술입니다.

3세대 유전자 가위인 크리스퍼는 세균이 천적인 바이러스를 물리치기 위해 관련 DNA를 잘게 잘라 기억해 두었다가 다시 침입했을 때 물리치는 면역체계를 부르는 용어입니다. 이를 이용해 개발된 기술이 크리스퍼 유전자 가위입니다. 과거 유전자 하나를 잘라내고 새로 바꾸는 데 수개월에서 수년씩 걸리던 것이 이제는 며칠이면 될 정도로 기술은 많이 발전하였습니다.

 

 

 

사진출처:http://www.memorialnews.net/mobile/article.html?no=6766

 

 

 

유전자 가위는 유전자 변형 농산물(GMO)에 대한 우려를 줄이는 대안으로도 주목받고 있습니다. 병충해에 강한 GMO 콩은 식물에 동물 유전자를 집어넣는 기술을 활용해 탄생하였습니다. 크리스퍼 유전자 가위로 식물의 약한 유전자를 잘라내고 스스로 강한 유전자를 복원하도록 할 수 있게 하였습니다.

유전자 교정 기술이 발전하면서 윤리에 대한 논란도 불거졌습니다. 2014년 중국 과학자들은 크리스퍼 유전자 가위로 원숭이의 배아에서 특정 유전자를 바꾸는 데에 성공하였습니다. 이는 똑같은 기술이 사람에게 적용된다면 정자 난자의 DNA를 바꿔 원하는 유전자를 가진 ‘맞춤형 아기’를 만들 수 있다는 의미이기도 해서 많은 반발을 일으켰습니다.

 

 

원본 사진 출처:http://ttalgi21.khan.kr/5500

 

 

 

 

 

 

2.어떠한 기술이 필요한가요?

 

사진 출처:

http://scienceon.hani.co.kr/450861

 

 

 

유전자 가위 기술은 1, 2, 3 세대에 걸쳐 발전한 기술인데요. 현재 사용되는 기술인 3세대 기술은 크리스퍼 카스9(CRISPR-CAS9)이라고 하며, 보통은 약칭으로 크리스퍼라고 합니다.

 

 

크리스퍼는 박테리오파지의 DNA를 잘라 기억을 해두는 DNA 부분이고, 카스9은 미국 버클리대 제니퍼 다우드나 교수와 독일 하노버대 엠마뉴엘 카펜디어 교수가 이끄는 공동연구팀이 발견한 DNA를 잘라내는 단백질입니다.

연구팀은 다니스코의 연구를 바탕으로 균이 기억하는 박테리오파지 DNA가 RNA로 전사되고, 이 RNA와 카스9이 결합해 외부에서 침투한 박테리오파지의 DNA를 잘라버린다는 것을 발견합니다. 이는 카스9과 결합하는 RNA 서열만 바꾸면 어떤 유전자든 잘라버릴 수 있음을 의미합니다.

 

사진 출처:

https://eible.blog/2017/09/05/2909/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.유전자 가위 기술의 현재.

사진 출처 : https://www.ust.ac.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000493/selectBoardArticle.do;jsessionid=tR2EMGnapj8xIV3rlTT1d6kOlCAZ43vLsAIbTihk64f7xGJmQioS8JdA1BPTBdae.WWWPWAS01_servlet_engine1?nttId=20240&pageIndex=1&searchCnd=&searchWrd=

 

유전자 가위기술을 통한 질병 치료법은 대중화를 앞두고 있습니다. 실제로 미국과 중국에서 유전자 가위 기술은 임상시험을 거쳐 상용화 초읽기에 들어갔다고 합니다. 하지만 기대만큼 우려도 큰 것이 현실입니다. 비 표적절단, 유전자 치료 자체의 안전성 문제 등 해결해야 할 문제가 산적해. 빠르게 움직이고 있는 글로벌 시장 흐름에 발맞춰 국내 시장도 대응력을 갖춰야 한다는 주장이 제기되었지만 아직은 관련 규제가 완강하고, 어떠한 부작용을 낳을지 모르기에, 아직은 조심스러운 점이 현실입니다.

 

 

하지만 유전공학자들은 이러한 리스크를 낮추고 최대한 이익을 높이기 위하여 계속적으로 연구개발을 하고 있습니다. 미래에는 유전공학이 다른 분야와 접목되어 더욱더 큰 결실을 이룰 것입니다. 의학, 약학, 식품공학, 천연물화학, 농수산학 및 환경공학 등에서 이미 큰 자리를 차지하고 있는 유전공학은 앞으로 정밀 진단시약, 고가의 생리활성물질, 항암제 등의 고가 의약품 생산의 생명과학의 범주를 벗어나 컴퓨터과학, 전자공학, 정밀기기공학 및 정보기기공학 등과 연계되어 복합학문으로 그 영역을 점차 확장해 나갈 것으로 전망됩니다. 미래의 복합유전공학에는 특수기기의 부품 즉 필터, 분리기기, 조절기기, 바이오센서, 바이오칩, DNA 컴퓨터의 생산 등 생명정보산업, 나노 유전공학, 우주 유전공학, 체외 유전공학, 중력 유전공학 등의 복합 유전공학이 각광을 받을 것입니다.

 

 

참고 자료 -

네이버 지식백과] 유전자가위 (한경 경제용어사전, 한국경제신문/한경닷컴 )

http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2690487&cid=42107&categoryId=42107

생명의료법 블로그 - 2017년 11월 27일 검색 글 발췌

https://eible.blog/2017/09/05/2909/

유전자 조작의 시대, 생명의 미래는 - 경향신문 블로그

http://ttalgi21.khan.kr/5500

유전공학의 두 얼굴과 미래 - 원광대학교 학술지, 고기성(원광대학교 생명과학부 교수)

http://www.wknews.net/news/articleView.html?idxno=6280