[다큐리뷰] 유전자 가위 맞춤형 인간 설계 가능한가?

'다큐S프라임'은 YTN 사이언스 유튜브 채널에서 볼 수 있으며, 오늘 리뷰할 다큐는 '유전자 가위 맞춤형 인간 설계 가능한가?' 입니다.

 

이 다큐멘터리는 생명공학의 혁명적인 기술인 유전자 가위에 대한 다큐멘터리입니다.

 

 

 

많은 과학자들이 유전자 가위가 등장함으로써 바이오 르네상스 시대가 시작되었다고 말합니다.

 

따라서 우리는
'유전자 가위가 인류의 삶을 어떻게 바꿀 것인가'
를 주의깊게 살펴보아야 합니다.

 

 

 

현재 생명공학에서 가장 뜨거운 이슈인 유전자 가위란 정확하게 무엇일까요?

 

간단하게 말하자면 유전자 가위는 내가 원하는 DNA 서열에 가서 자를 수 있는 도구입니다.

 

 

 

저는 다큐멘터리를 보기 전까지는 최근 개발된 크리스퍼 유전자 가위가 가장 처음 만들어진 유전자 가위인 줄 알았습니다.

 

하지만 제 1세대 유전자 가위는 징크 핑거 뉴클레아제 (ZFN)가 있습니다. 끝단에 가위 역할을 하는 효소를 부착하여  타켓 DNA에 달라 붙어 잘라내는 역할을 합니다. 하지만 이 기술은 복잡한 과정과 높은 비용을 소모한다는 단점이 있습니다.

 

 

 

2세대 유전자 가위 탈렌(TALENs)은 식물성 병원체인 '잔토모나스'를 이용한 기술입니다. 탈렌은 단백질 서열을 변경해 DNA 염기 서열을 변경합니다. 이는 1세대에 비해 복잡성이 줄어들었지만 크기가 커서 타겟 유전자에 다가가기 힘들다는 단점이 있습니다.

 

 

 

3세대 크리스퍼(CRISPR)는 미생물이 가지고 있는 면역체계를 활용했습니다.

 

박테리아가 바이러스에 감염됐을 때, 살아남은 일부 박테리아가 바이러스 DNA 일부를 자신의 유전체에 저장합니다. 이후 바이러스가 다시 침입하면 박테리아가 이를 인식하여, 결합 및 절단을 통해 바이러스를 제거합니다.

 

이러한 박테리아의 바이러스 방어체계를 이용하여 만든 기술이 크리스퍼 입니다.

 

 

그 중 가장 많이 활용되고 있는 크리스퍼-카스9은 표적 DNA를 찾아내는 가이드 RNA와 표적 DNA를 절단하는 카스9 단백질로 구성되어있습니다.

 

크리스퍼-카스9의 특별한 점은 내가 자르고자 하는 부위를 조절할 수 있다는 점입니다.

 

정확도가 높고, 동식물 등 다양한 유전자에 사용할 수 있습니다.

 

 

 

유전자 편집, 유전자 조작에 대한 부정적인 시선이 존재합니다.

 

GMO (Genetic Modified Organism)는 GM 기술을 활용하여 한 생물의 유전자를 다른 생물체에 삽입해 변형시킨 농산물입니다. 1987년 상업적 제배가 시작되었습니다. 그렇다면 GM과 유전자 가위는 어떻게 다를까요?

 

외래 유전자를 삽입하는 기술을 GM, 체내 고유의 유전자를 교정하는 기술을 유전자 가위라고합니다.

 

 

일부에서는 외래 유전자를 삽입한 GMO에 대한 걱정과 우려를 나타냅니다.

 

하지만 전문가는 육종을 하는 과정에서도 매우 다양한 돌연변이가 일어나며 많은 국가에서 GMO를 재배하고 소비하고 있다고 말한다.

 

이와 마찬가지로 유전자 가위를 사용한 유전자 편집 농작물에 대한 우려의 목소리도 있습니다.

 

 

 

일본에서는 크리스퍼-카스9 기술을 적용한 세계최초 유전자 편집 식품(GEO)을 판매하였습니다.

 

'시칠리안 루즈 하이 가바'라는 토마토 입니다. GABA 분해 효소가 덜 분해되도록 유전자 편집한 토마토입니다. 

 

 

유전자편집을 이용해 혈압상승 억제 물질 함유량을 5배 높인 방울토마토 (출처; 사나테크시드)

 

 

 

크리스퍼-카스9은 저비용, 짧은 실험시간, 간단한 과정이라는 장점이 많아 생명과학의 다양한 분야에 활용되고 있습니다.

 

혈우병 A형과 관련된 환자 98% 팩터8 유전자의 돌연변이를 가지고 있습니다. 팩터8의 유전자 교정을 통해 혈우병을 고칠 수 있습니다.

 

또한 모기로 인한 전염병 차단에도 유전자 가위가 사용됩니다. 모기의 개체수에 영향을 미치지 않으면서 말라리아 전염성을 낮추도록 유전자를 교정했습니다.

 

양이나 소 등 동물에도 유전자 가위를 통한 유전자 조절 실험이 진행되고 있습니다.

 

 

생명체를 다루는 기술이기 때문에 누가, 어떻게 쓰는지가 중요합니다.

 

 

 

2018년 중국에서 유전자 조작으로 아기가 태어났습니다.

 

허젠쿠이 중국 난팡과기대 교수는 배아에서 유전자 가위를 이용해 에이즈 감염에 관여하는 CCR5 유전자를 제거하고 유전자 편집한 배아를 통해 아이가 태어났다고 발표했습니다.

 

2018년 11월 홍콩에서 열린 제2회 인간게놈편집국제학술회의에서 발표하고 있는 허젠쿠이. 그는 20분 동안 약 60개의 슬라이드를 보여주며 배아 유전자편집과 이식 과정을 발표했다. (출처; 위키미디어 코먼스 )

 

 

이는 과학계에 큰 파장을 불러일으켰습니다.

 

현재 유전자 가위는 사용주체, 사용허가, 사용관리가 명확하지 않다는 허점을 가지고 있습니다.

 

 

 

국내에서 세계 최초로 유전자 가위를 이용해 래브라도 리트리버 유전질환인 고관절 이형성증을 치료한 사례가 있습니다.

 

 

 

 

고관절 이형성증을 유발하는 돌연변이 유전자가 교정된 복제개 진과 제니

 

 

개의 유전질환 치료가 성공하면서 인간의 유전질환 치료는 언제쯤 현실이 될 수 있을까요?

 

유전자 가위 기술을 통해 난치병을 해결할 수 있는 시대가 올까요?