유전자가위란, 크리스퍼 유전자 가위로 유전자편집이 가능한 시대가 왔다.

안녕하세요. 열린마음이 입니다.

요즘 과학 지식이 널리 퍼져 있어 DNA가 유전물질임을 대부분의 사람들이 알고 있는데요. 이러한 유전자를 자를 수 있다?는 개념은 생소합니다. 

오늘은 요즘 떠오르는 키워드인 유전자 가위, 크리스퍼 유전자 가위에 관해 알아보려고 합니다.

CRISPR 유전자 편집 기술이란

요즘 분자생물학 분야에서 생명체의 유전체를 변형하고 가공하는 유전공학 기술로서 CRISPR(크리스퍼) 유전자 편집 기술이 과학계에서는 뜨거운 이슈입니다. 이 기술은 최초에 바이러스 공격에 대응하는 세균의 방어기작으로 작용하는 시스템이었는데요. 이 시스템의 기초 지식을 응용하여 생체 내에서  정확하고 비용 효율적인 유전체 편집을 가능하게 함으로써, 생명공학 및 의학 분야에서는 매우 중요한 분야로 인식이 되고 있습니다. 이러한 유전자 편집기술을 개발한 공로로 연구자인 Jennifer Doudna와 Emmanuelle Charpentier는 2020년에 노벨 화학상을 수상하였습니다.

크리스퍼 유전자 편집기술은 유전적 질환이나 암과 같은 체세포 돌연변이로 인한 질병의 치료에 대해 잠재적 가능성이 높은 것으로 평가되고 있으며, 특히 새로운 의약품이나, 농산물, 유전자 변형 생물체의 생성, 그리고 병원균이나 해충을 제어하는 수단으로 이용이 가능할 것으로 기대되고 있습니다. 

이 기술의 긍정적인 방향과는 반대로 우려의 목소리도 있는데요. 그것은 바로, 인간 생식 세포의 유전자 변형에 관한 것입니다. 

유전자가위, 그리고 크리스퍼(CRISPR)의 유래

유전자 가위, 즉 크리스퍼(CRISPR, Clustered Regulaly Interspaced Short Palindromic Repeats)는 원핵생물인 세균(Bacteria)이나 고세균(Archaea)의 게놈 (혹은 지놈, genome)에서 발견할 수 있는 유전자 서열을 말합니다. 
  
크리스퍼(CRISPR) 유전자 서열은 원래 원핵생물에 감염된 바이러스인 박테리오파지의 DNA 단편에서 유래되었습니다. 원핵생물이 박테리오파지에 감염되어 원핵생물 내에 박테리오파지의 DNA를 가지고 있다가, 이후 유사한 박테리오파지에 감염 시 가지고 있던 그 DNA서열을 이용하여 새로운 박테리오파지 DNA를 검출하고 파괴하는 데 사용합니다.
 
이렇게 박테리오파지의 유전자 서열을 가지게 된 원핵생물은 획득 면역, 즉 항바이러스(항박테리오파지) 방어 시스템을 구축할 수 있습니다. 이는 사람이 독감 예방주사를 맞음으로써 면역 체계를 활성화시켜, 다음번에 감염되는 독감에 대한 면역력을 키우는 것과 비슷합니다.  또한, CRISPR 서열을 이용하는 효소(엔자임, enzyme)로 Cas9 단백질(CRISPR-associated protein 9)이 있습니다. 이 효소 단백질은 CRISPR 서열에 상보적인 특정 DNA 사슬을 인식하여 개방하는 역할을 합니다. 
 
따라서, CRISPR 서열과 Cas9 효소가 함께 작용하여 생물체 내 유전자를 편집하는 기본적인 도구로 작용하는 'CRISPR-Cas9'을 형성합니다.
 
이러한 'CRISPR-Cas9'을 이용한 유전자 편집 기술은 2020년 엠마뉴엘 샤르펜티에(Emmanuelle Charpentier)와 제니퍼 두나(Jennifer Doudna)에게 노벨 화학상을 안겨다 주었으며, 기초적인 생명과학 연구와 더불어 생명공학 제품 개발, 질병 치료 등 다방면에 응용하여 사용되고 있습니다.    
 
 

오늘은 크리스퍼 유전자 가위에 관해 공부하는 시간이었는데요.

과학기술이 발전하면서 유전공학 분야에서도 새로운 기술의 도입되었고, 앞으로 여러 분야에 응용 가능한 가능성이 제기되고 있어 앞으로의 발전 방향이 기대가 됩니다.

다음에도 즐겁고 유익한 내용으로 찾아뵙겠습니다.

감사합니다.^^