[5]ARK의 선택! 유전자 가위(CRISPR/크리스퍼) 발견의 역사- 암/유전병도 치료 가능할거라는데?

전편을 안보고 오신분들은 그래도 최소한의 이해를 위해서 4편은 보고 오시면 좋을 것 같습니다. 블로그 현황을 봤더니 4편이 다른편 보다 인기가 많은 것 같더라구요. 사실 크리스퍼의 핵심이기도 하구요.

 

[4]ARK의 선택! 유전자 가위(CRISPR/크리스퍼) 발견의 역사 원하는 DNA를 자르고 노벨상으로 가버렷!

자! 본격적으로 가봅시다. 도대체 유전자가위가 뭐길래 평소에 생물에 아무런 관심도 없던 사람들에게까지 알려지게 된걸까요? 어떻게 고등학생들 과학탐구 발표를 유전자 가위로 한다고 하는걸까요? 앞서 말한 것처럼 너무나도 쉽게 DNA를 자를 수 있어서 이겠지요. 좋습니다.

유전자가위는 DNA를 자르는 것이지요? 그런데 원하는 DNA를 자르는 것이 그렇게 대단한 것일까요?

 

50여년전으로 거슬러 갑시다. 1970년에 제한효소(restriction enzyme)이라는 것을 발견합니다. 이것은 DNA 특정 염기를 인식해서 잘라주는 단백질입니다.

이 제한효소를 이용하여 재조합 DNA 그러니까 인간이 DNA를 여기에서 자르고 저기에다 붙인 DNA를 만듭니다. 이것이 1세대 유전자 가위라고 할 수 있습니다.

 

 

제한효소는 1세대 유전자 가위라고 할 수 있고 유전공학을 있게했다.  

 

세상이 난리가 났습니다. DNA가 유전 물질이라는 것을 알고 있었고 이것이 모든 생물의 모든 형질을 결정한다는 것을 이미 알고 있었기 때문에 사람들은 이 제한효소로 생명체를 새로 만들 수 있을 것으로 믿었습니다.

이때 처음 유전공학이라는 이야기가 나왔고 많은 사람들이 이 환상을 쫓아갔습니다. 이러한 기대감에 1980년에 노벨상을 받게 됩니다. 실제로 유전공학은 많은 발전이 있었습니다. 많은 특수한 형질을 가진 미생물을 만들었고 이 미생물들은 약, 백신, 감미료, 유제품… 등을 생산하고 있습니다. 또 형질이 개선된 동, 식물을 만들었습니다. 우리가 흔히 말하고 있는 LMO(혹은 GMO)가 그것입니다.

 

이 1세대 유전자 가위로 세상이 바뀌었다고 느끼고 계십니까? 저는 이러한 사실을 잘 알고 있으니 유전자조작의 고마움을 잘 알고 있습니다. 하지만 여러분들에게는 아마도 GMO 혹은 LMO라는 이름으로 성가신 존재 혹은 위험한 존재로 인식이 될 수도 있겠습니다.

 

GMO가 껄끄러운 존재입니다. 사실 유전공학의 수혜를 많이 받고 있는데도 말입니다.                                          출처 : http://www.ikpnews.net/news/articleView.html?idxno=34326 

 

 

하지만! 이제 이 유전자 조작으로 불치병에 걸린 사람을 고쳐준다면 어떻게 생각하실까요? 모든 생명공학의 정점인 인간의 생명을 연장시켜 주는 꿈! 기존의 1세대 유전자 가위에서 파생한 많은 유전공학 도구들은 유전자를 마음대로 합성하는, 심지어는 인공생명체까지 만드는 수준에까지 와있습니다.

(자손 낳는 인공생명체 세계 첫 탄생 : 이 기사 확인해 보세요)

 

하지만 인간의 유전병은 아직도 고치지 못하고 있습니다. 시도는 있었습니다. 인간의 세포를 체취해서 유전공학을 통해 만들어진 유전자 치료제를 처리한 후 다시 몸속에 넣는 방식이 첫번째 시도였습니다. 이 방법은 계속적으로 치료를 받아야 한다는 단점이 있었지만 그래도 어느정도 효과는 있었다고 합니다.

 

 

세포를 빼내서 유전자를 주입한 후에 대시 몸에 넣습니다. 

 

하지만 그 처치의 어려움 때문에 유전자 치료제를 몸으로 직접 투여하는 방식으로 바꾸어 유전자를 도입하려 했지만 환자가 사망함으로써 안정성에 심각한 문제가 있음을 확인하게 됩니다. 이러한 이유 때문에 유전자 치료제를 안전하게 세포로 전달 하도록 하는 연구들이 아주 활발하게 진행되게 됩니다. 이렇게 우리는 이미 유전자치료에 필요한 유전자를 만들 수 있는 도구를 전부 가지고 있습니다. 단지 세포로 넣는 기술이 부족할 뿐입니다. 그러면 왜 또 다른 유전자 가위가 필요하며 이 새로운 크리스퍼(CRISPR)라는 것에 열광하는 것일까요?

 

 

제한효소는 특정 염기서열을 인지합니다. EcoRI이라는 제한효소를 볼까요? 이것은 GAATTC라는 염기서열을 인지하여 자릅니다. 만약 어떠 유전자가 있는데 이 유전자를 잘라내면 병이 고쳐진다고 해봅시다. 이 유전자는 GAATTC라는 염기서열을 마침 가지고 있습니다. 그래서 이 제한효소를 세포에다 집어넣으면 유전자는 잘라지고 병은 고쳐질것이라 생각할 수 있지만 실제는 그렇지 않습니다. 왜냐하면 GAATTC는 확률상 4^6=4096 염기마다 한번씩 나타날 것이기 때문에 인간의 세포 속 30억개의 염기로 이루어진 게놈은 조각조각 잘려서 제 기능을 못할 것이기 때문입니다. (물론 이런 일은 불가능한 일이지만 상상을 해보는 것입니다.) 그렇기 때문에 이 제한효소 가위는 어떤 생물이건 세포 자체에서 조작을 하는 것이 불가능 했었습니다. 문서 파쇄기로 생각 하시면 될것 같습니다.

 

제한효소는 문서 파쇄기 처럼 긴 DNA를 조각조각 낼수 있다규!

 

여기까지 잘 따라오셨습니다. 이 크리스퍼라는 새로 나온 가위는 정확히 원하는 곳만 잘라 줍니다. 가끔가다 다른 곳을 자르기도 하지만 예전에 사용하던 문서 파쇄기와는 비교도 안됩니다. 이제 이 가위를 안전하게 DNA가 있는 곳으로 보내기만 하면 됩니다. 그리고 한번 잘랐다가 붙여주면 영원히 치료가 된 상태가 되기 때문에 다시 치료제를 넣어 줄 필요가 없습니다.

 

실제로 진행되고 있는 몇가지 예를 들어볼까요?

지금 ARK에서도 투자하고 있는 CRISPR Therapeutics(크리스퍼 테라퓨틱스)에서는 겸상 적혈구병(sickle-cell anemia)/β-지중해 빈혈(β-thalassemia)를 치료하기 위해 유전자가위를 이용해 특정 유전자를 무력화하는 연구를 진행중에 있습니다. 이러한 연구는 세포를 몸 밖으로 꺼내서 유전자 치료를 수행한 후 세포를 다시 몸에 주입하는 방식으로 진행됩니다.

레버 선천성 흑암시라는 병이 있습니다. CEP290라는 유전자의 돌연변이로 생기는 유전병입니다. 이 경우는 망막세포를 밖으로 꺼냈다가 넣었다가 할 수 없으니까 망막에 직접 크리스퍼를 넣어주는 방식으로 치료를 한다고 합니다.

 

 

이렇게 암으로 유전병을 고통 받는 사람들을 치료해 줄 수 있는 유전자 가위는 영구적인 치료를 받지 않더라도 증상이 완화될 수 있는 가능성이 높습니다. 환자들의 고통을 생각하면 효과적인 치료법이 되었으면 좋겠습니다. 

 

하지만 이런 용도만 있는 것은 아닙니다. 유전병을 고칠 수 있다는 것이 유전자 가위의 유일한 용도라면 노벨상을 타기는 힘들었을지도 모릅니다. 

 

포스팅이 길어져서 한편을 더 만들어야 겠습니다. 크리스퍼의 활용에 대한 내용으로다음편에서 찾아뵙겠습니다.

댓글, 즐겨찾기, 광고 클릭은 사랑입니다^^

*주의: 이글은 이해를 돕기 위하여 생략과 비약이 많음을 많음을 양해바랍니다.

 

유전자가위에 대해 자세히 설명한 책에 대한 리뷰를 포스팅 했습니다. 책이 볼만하더라구요^^ 

 

[책소개]DNA 혁명 크리스퍼 유전자가위

이어지는 포스팅에 시리즈 제목을 바꿨습니다. 아래 링크로 가서 이어서 보세요^^

[1]유전자 가위(CRISPR/크리스퍼)의 활용: 그분은 상처를 남기고…사라졌습니다.