2017 노벨 생리‧의학상의 강력 후보였던 유전자 가위는 무엇?

2017 노벨 생리‧의학상의 후보였던 유전자 가위는 무엇?

2017년 노벨 생리‧의학상의 강력한 후보 중 하나였던 유전자 가위 연구는 무엇일까요? 크리스퍼 유전자 가위는 생명 공학계에서 말 그대로 ‘혁명’을 불러일으킨 기술로 수년 전부터 노벨상 0순위로 거론되어 왔습니다. 2003년 인간 유전체를 모두 읽는 게놈 프로젝트가 완성된 이후, 이제는 원하는 유전 정보는 살리고 싫은 유전 정보는 제거하는 유전자 편집의 시대가 도래한 것일까요? 앞으로 과학계의 큰 변화의 바람을 몰고 올 크리스퍼 유전자 가위를 ox 퀴즈로 만나 보시기 바랍니다.

1) 크리스퍼 유전자 가위 기술은 세균의 면역 반응 시스템을 구성하는 크리스퍼 유전자에서 비롯된 기술이다.

2) 크리스퍼 유전자의 기능을 최초로 알아낸 사람은 캘리포니아 대학교의 제니퍼 다우드나(Jennifer Doudna)와 스웨덴 우메오 대학교의 엠마누엘레 카펜티어(Emmanuelle Carpentier)였다.

3) 크리스퍼 유전자 가위 기술은 크리스퍼 유전자와 캐스 나인(Cas9) 단백질로 구성된 유전자 가위로 크리스퍼 유전자가 자를 DNA의 염기 서열을 지정하면 캐스 나인 단백질이 지정된 부분을 직접 자른다.

4) 크리스퍼 유전자 가위 기술은 이후 징크 핑거와 탈렌 유전자 가위 기술의 모태가 된 최초의 유전자 가위 기술이다.

5) 현재 크리스퍼 유전자 가위 기술은 다양한 생명체의 유전자를 개조하고 난치병을 치료할 목적으로 이뤄지는 실험에서 제한적으로 사용되고 있다.

6) 크리스퍼 유전자 가위 기술은 오류에 대한 걱정 없이 완벽히 통제되는 기술이기 때문에 인간 배아에 써도 큰 무리가 없다.

7) 가위 역할을 하는 캐스 나인(Cas 9) 단백질을 대체할 다른 단백질은 아직까지 발견되지 않은 상태다.

<프레시안>에서 연재 중인 <송기원의 포스트 게놈 시대>에서 정답을 찾아 보세요!

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■ 크리스퍼, 여전한 수수께끼 [바로가기]

정답은 아래를 클릭해서 확인해 보세요! ▼

1) 크리스퍼 유전자 가위 기술은 세균의 면역 반응 시스템을 구성하는 크리스퍼 유전자에서 비롯된 기술이다.

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2) 크리스퍼 유전자의 작동 메커니즘을 최초로 규명해 논문을 발표한 사람은 한 요구르트 회사의 연구원이었다.

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해설: 2007년 덴마크 요구르트 회사 다니스코(Danisco) 연구원이 크리스퍼의 기능을 최초로 밝힌 것은 맞지만 크리스퍼 유전자의 작동 메커니즘을 규명해 <사이언스>에 논문을 발표한 사람은 캘리포니아 대학교의 제니퍼 다우드나(Jennifer Doudna)와 스웨덴 우메오 대학교의 엠마누엘레 카펜티어(Emmanuelle Carpentier)였습니다.

3) 크리스퍼 유전자 가위 기술은 크리스퍼 유전자와 캐스 나인(Cas9) 단백질로 구성된 유전자 가위로 크리스퍼 유전자가 자를 DNA의 염기 서열을 지정하면 캐스 나인 단백질이 지정된 부분을 직접 자른다.

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4) 크리스퍼 유전자 가위 기술은 이후 징크 핑거와 탈렌 유전자 가위 기술의 모태가 된 최초의 유전자 가위 기술이다.

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해설: 크리스퍼 유전자 가위는 징크 핑거, 탈렌에 이어 3세대 유전자 가위입니다.

5) 현재 크리스퍼 유전자 가위 기술은 다양한 생명체의 유전자를 개조하고 난치병을 치료할 목적으로 이뤄지는 실험에서 제한적으로 사용되고 있다.

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해설: 한 예로 서울대 김진수 교수 연구팀에서 2015년 7월 유전자 가위를 이용해 윤희준 중국 옌볜 대학교 교수 연구팀과 공동으로 돼지의 유전체에서 근육을 없애는 기능의 마이오제닌이라는 단백질에 해당하는 유전자를 제거하여 일반 돼지보다 근육량이 많은 ‘슈퍼 근육 돼지’를 만들기도 했습니다.

6) 크리스퍼 유전자 가위 기술은 오류에 대한 걱정 없이 완벽히 통제되는 만능 기술이기 때문에 인간 배아에 써도 큰 무리가 없다.

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해설: 유전체에서 원하는 부분만이 아닌 의도하지 않은 비슷한 염기 서열의 다른 유전자 부위를 절단하는 표적 이탈 효과와 같은 기술적 한계가 분명 존재합니다. 또한 크리스퍼 가위가 원하는 유전자 부위를 자르는 데 성공하더라도 그 부분에 다른 유전자를 삽입하거나 잘린 부분끼리 이어 붙이는 등의 과정은 생명체가 원래 가진 복구 시스템에 의존할 수밖에 없기 때문에 우리가 원하는 방향으로 작동해 줄지 아니면 다른 방식으로 또 다른 변이를 만들어 낼지 우리가 예측할 수 없는 것이 현실입니다.

7) 가위 역할을 하는 캐스 나인(Cas 9) 단백질을 대체할 다른 단백질은 아직까지 발견되지 않은 상태다.

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해설: 프레보텔라([伊]Prevotella[伊])와 프란시셀라([伊]Francisella[伊])라는 이름의 세균에서 발견된 Cpf1라는 단백질이 있습니다. 사실 지구에는 수천만 종의 다양한 세균종이 존재하고 그중 3분의 1 정도가 CRISPR 시스템을 가지고 있는 것으로 알려져 있기 때문에 앞으로 새로운 단백질을 발견할 수 가능성이 기대되고 있습니다.