유전자 조작 모기를 풀어놓는다고? 모기가 인공 유전자를 사람한테 옮기지 않을까?

영국 옥시텍이라는 회사에서 개발한 야생 모기의 개체수를 줄이도록 유전자 조작한 모기를 방출하여 야생 이집트숲모기의 개체수가 정말로 줄어드는지 확인하는 실험을 미국 본토에서 한다고 합니다.

 

왜 많은 곤충들 중에서 모기를 대상으로 연구를 진행했을까요?

 

이집트숲모기는 전체 모기의 1%를 차지한다고 합니다.

이번에 실험을 진행하는 미국 플로리다 주의 Key제도의 전체 모기의 4%가 이집트숲모기라고 합니다.

그리고 이 지역의 모기로 인해 발생하는 전염병(지카 바이러스, 항열병, 뎅기열 등)은 모두 이 이집트숲모기에 의해서 매개된다고 합니다.

 

그럼 먼저 옥시텍이(https://www.oxitec.com/en/home/) 어떤 회사인지 알아볼까요?

 

옥시텍은 영국 옥스포드대학의 스핀아웃으로 설립되었습니다. 곤충에 특화된 연구를 하고 있는 회사로 크게 두가지 모토를 가지고 있습니다. 하나는 전염병의 매개체가되는 곤충에 대한 해결책을 만드는 것이고, 다른 하나는 농작물에 해를 미치는 곤충에 대한 해결책을 만드는 것입니다.

 

이중 유전자 조작 모기는 옥시텍에서 진행하는 프로젝트 중 가장 주목을 받고있습니다.

 

옥시텍은 이미 2011년 브라질에서 유전자 조작 모기를 출시하여 소기의 성과를 거두었고 2019년에는 상파울로의 Indaiatuba라는 도시에서 2세대 Friendly™ 이집트숲모기의 첫번째 야외 배포를 성공적으로 완료했습니다.

Friendly™ 이집트숲모기는 출시된 후 10년 이상의 기간 동안 다양한 환경에서 야생 이집트숲모기를 효과적으로 억제함을 증명했습니다.

브라질, 파나마 및 케이맨 제도 같은 국가의 소규모 및 대규모 파일럿 프로젝트에서 Friendly™ 이집트숲모기는 야생 이집트숲모기 개체 수를 90% 이상 억제했습니다. 이는 일반적으로 살충제로 인해 달성된 것보다 더 높은 수준입니다.

 

이렇게 검증된 Friendly™ 이집트숲모기의 야외 방출을 미국의 플로리다 Keys 제도에서 실시했다는 놀라운 뉴스를 접했습니다. 미국 본토에서 실험을 진행한다는 것은 매우 놀라운 일입니다.

Keys 제도 3개 지역의 6곳에 유전자 변형 모기의 알을 배치하고 5월 이후 12주 동안 매주 약 12,000 마리의 수컷 모기가 방출될 것이고, 올해 후반에 약 2천만 마리의 수컷 모기를 16주 동안 방출할 예정이라고 합니다.

이후 모기가 출발 지점으로부터 얼마나 멀리 이동하는지, 얼마나 오래 사는지, 야생 모기의 숫자를 얼마나 감소시키는지 등을 모니터링 할 예정이라고 합니다.

이러한 연구를 진행하기 위해서는 당연히 안정성에 대한 승인을 받아야 가능할 것입니다. 이전에도 여러 유전자 변형 생명체에 대한 승인이 있었습니다.

동물(연어, 돼지가 승인 받았습니다.)의 경우는 야생과 통제된 환경을 만들기가 비교적 쉬움에도 불구하고 승인을 받는데 매우 오랜 시간이 걸렸습니다. 

 

아쿠아바운티의 최초로 허가 받은 유전자 변형 동물인 GM연어/소비자도 원하는 것일까?

 

곤충의 경우는 통제가 동물에 비해서 훨씬 힘들 것이기 때문에 승인을 받기가 더 까다로웠을 것입니다. 2010년 3월에 유전자변형 모기에 대한 현장실험을 승인해 달라는 요청서를 (USDA)에 제출한 이후에 2020년 미국 환경보호국(EPA)에서 승인을 받기까지 10년동안 절차를 진행하여 마침내 야외 방출 실험을 실시할 수 있게 되었습니다.   

 

유전자 조작 모기는 어떻게 야생 모기의 개체수를 감소시키나요?

자, 이제 과학적으로 접근해 봅시다.

이 모기는 어떤 방식으로 유전자 조작이 되어 있을까요?

Tetracycline-repressible positive feedback loop 라는 방식을 사용하는데, 어렵게 들릴지 모르겠지만 가장 쉽게 설명을 해보자면,

 tTAV (tetracycline repressible Tran-Activating factor Variant)라는 인위적으로 만든 단백질이 있습니다.

이 단백질은 일종의 전자인자로 작용합니다. 특히 tetO(tetracycline operrator)라는 작동인자에 결합하여 전사를 촉진하는 역할을 합니다.

아래 그림에서 보는 것과 같이 tTAV는 tetO에 결합하여 전사를 촉진하고 그 결과 더 많은 tTAV를 생산하고 이에 의해서 더 많은 tTAV를 생산하는 positive feedback loop이 형성되게 됩니다. 말하자면 무한정의 tTAV가 생산되는 것입니다.

생산된 tTAV의 다른 역할은 다른 전사관련 단백질과 결합하여 다른 곳에는 결합하지 못하고 tetO에만 결합하게 해서 다른 유전자의 전사를 하지 못하게 하는 것입니다.

말하자면 tTAV 자기 자신을 코딩하는 RNA는 무한정 만들지만 다른 생장에 필수적인 유전자에 대한 RNA는 잘 만들지 못하게 하는 것입니다.

이렇게 되면 모기는 더 이상 살수 없게 됩니다. 또 특이하게도 tTAV이 tetracycline과 결합하면 그 구조가 변해서 더 이상 tetO에 결합을 할 수 없게 됩니다.

이 경우에는 tTAV이 더 이상 만들어지지 않고 필수적인 유전자들은 정상적으로 만들어져서 유전자 조작 모기라도 생존할 수 있게 됩니다.

이런 유전자를 모기 genome에 삽입하여 넣어 놓은 것입니다. 이 유전자에는 형광(DsRed) 단백질이 발현하도록 하는 장치도 포함되어 있습니다. 유전자 조작 모기인지 아닌지 쉽게 판별하기 위해서 넣어둔 것입니다.

tTAV는 다른 전사관련 단백질들과 결합하여 필수적인 유전자의 발현을 억제함으로써 모기를 죽게 만듭니다.

 

이 모기는 방사 직전까지 tetracycline이 있는 상태에서 성충으로 키웁니다. 그리고 방사를 하면 교미를 해서 새끼를 낳는데 유전자를 가지고 있는 경우 성충이 되지 못하고 모두 죽게 됩니다. 이론적으로 유전자 조작 모기와 교배를 통해 낳은 유충은 100% 죽게 됩니다. 유전자 조작 모기는 수컷만을 선별하여 방사한다고 합니다. 이는 암컷은 흡혈을 하기 때문에 흡혈을 하지 않는 수컷을 방사하는 것이 공중보건적으로 더 좋다는 이유이고, 암컷과 수컷을 같이 방사 할 수도 있지만 이 경우 유전자 조작된 암컷과 수컷이 서로 교배를 하는 경우가 생길 수 있고 이는 야생 모기와 교배 확률을 떨어뜨릴 수 있기 때문이라고 합니다.     

 

옥시텍 홈페이지에 있는 작동 기작 모식도 입니다. 

여기에 더해서 2세대 유전자 조작 모기는 female-specific lethality system을 통하여 유충 중에서 암컷은 죽고 수컷만 살아남게 되는 시스템을 구축했습니다. 따라서 살아난 유전자 조작 수컷 모기는 다시 야생 암컷 모기와 교배를 하여 암컷 유충은 모두 죽고 수컷만 살아남는 것이 계속적으로 반복되게 되고 종국에는 아주 작은 개체수의 흡혈을 하지 않는 수컷 모기만 남게 되는 것입니다. 

 

유전자 조작 모기가 돌아다니는데 내 유전자는 안전한거야?

 

예, 이런 우문이 나올 것으로 예상하고 있었습니다.

아래 그림을 한번 보시지요.

다른 곤충의 유전자 변형을 걱정하고 있네요. ㅎ

 

한 블로그의 댓글을 캡쳐해 봤는데..  다들 걱정이 태산입니다. 

 

이 블로그가 아니더라도 유전자 조작 모기에 대한 여러가지 글, 동영상등의 댓들은 천편일률적으로 부정적이었습니다. 이것을 옹호하는 글을 지금 쓰고 있는 것이 무서울 정도의 글들도 있었습니다. 특히 웃겼던 것은 옥시텍은 빌게이츠 재단으로부터 후원을 받고 있는데 빌게이츠를 무슨 적그리스도처럼 이야기 하는 댓글도 많았습니다. ㅎ

 

차근차근 이야기 해보면.

1.  모기한테 물려서 모기인간 됐다는 이야기 들어보신 분 있을까요? 모기가 우리를 문다고 해서 모기 DNA가 우리 몸에 들어 올 수 있는 것일까요? 혹시나 들어왔다고 가정해 봅시다. 이것이 우리 유전자에 영향을 미칠 수 있을까요? 과학적으로 확률이 없는 이야기 입니다.

 

2.  모기가 다른 동물을 물어 유전자 변형을 일으켜서.. 어쩌고 저쩌고.. 이것도 사람을 물어서 유전자를 옮길 수 있다는 것과 마찬가지로 말도 안되는 이야기입니다.

 

3.  모기를 잡아먹는 다른 곤충의 유전자 변형.. 이것도 우리 인간이 소, 닭, 쌀등을 매일 먹고 심지어는 살아있는(DNA 파괴가 전혀 일어나지 않은) 회, 산낙지, 산나물등을 먹어도 우리의 유전자 변형이 일어나지 않는 것처럼 이것들도 마찬가지 입니다.

 

4.  그나마 제일 걱정될만한 것이 tTAV가 독성이 있어서 유전자 변형 모기 유충을 먹는 다른 동물들에게 문제가 생길 수 있다는 것인데.. tTAV는 독성이 없고 다른 일반적인 단백질 처럼 소화과정에서 정상적으로 분해된다고 합니다.

 

유전자 조작 생물이 유전자를 다른 생명체에 전달할 가능성은 매우 적습니다. 이는 과학적으로 증명된 사실입니다. 

또한 이 연구는 충분한 검증을 받고 진행하는 것이므로 매우 안전할 것으로 생각됩니다.

하지만 유전자 변형 모기의 방출로 인한 심각한 전염병에 대한 예방이 가능하며 많은 생명을 살릴 수 있습니다.

지구상에서는 생각보다 말도 안되는 이유로 죽는 사람이 많습니다.

이중에서 모기로 인해 생명을 잃는 사람은 여러분의 생각보다 훨씬 많은 매해 72만명입니다.

 

여러분은 어떤것을 선택하시겠습니까? 

과학적으로 매우 가능성이 희박한 유전자 조작 모기로 부터 다른 생명체로의

혹은 나와 우리 가족으로의 유전자 전달입니까?

아니면 매해 72만명 인간의 목숨입니까?