유전자 편집 기술(CRISPR-Cas9)

 안녕하세요? 혹시 영화나 공상과학 소설에서 유전자를 마음대로 바꾸는 것을 본 적이 있습니까? 영화에서는 필요에 따라 의 유전자를 인간의 DNA에 삽입, 교체하여 동물의 특성을 띈 사람을 만들어 인간이 가진 한계를 극복하거나 그 시도가 실패하여 괴물이 된 이야기가 주로 인기를 끌었습니다. 그리고 이제 현실에서도 그러한 일이 가능해졌는데요. 오늘은 유전자 편집 기술의 정의, 편집 과정, 적용 분야 등에 대해 알아보겠습니다. 

유전자 편집 기술의 정의

유전자 편집 기술은 DNA 분자 내의 특정 부분을 수정하거나 변경하는 기술을 말합니다. 이 기술을 통해 유전체의 특정 유전자를 추가, 삭제, 수정할 수 있으며, 이를 통해 생물의 특성을 조절하거나 유전적인 질병을 치료하는 등의 다양한 목적으로 사용됩니다. 현재 가장 널리 사용되는 유전자 편집 기술 중 하나는 CRISPR-Cas9입니다.

주요 특징 및 원리

CRISPR-Cas9 : CRISPR-Cas9는 유전자 편집 기술 중 하나로, 박테리아에서 발견된 자체 면역 시스템에서 영감을 받아 개발된 기술입니다. 이 기술은 DNA 서열을 정밀하게 편집하고 수정할 수 있어 유전자의 추가, 삭제, 교체 등을 가능케 합니다.

주요 구성 요소와 원리

CRISPR : DNA에서 발견되는 반복적인 서열로서, 박테리아가 공격받은 바이러스나 외부 DNA에 대한 기억체 역할을 합니다.

Cas9 : Cas9는 CRISPR 시스템 내에서 유전자 편집을 수행하는 단백질로, 특정 DNA 서열을 인식하고 잘라내는 역할을 합니다.

유전자 편집 과정

CRISPR 시스템 설계 : 원하는 DNA 서열을 편집하기 위해 CRISPR 시스템을 디자인합니다. 이때, 특정 유전자 부위를 인식할 수 있는 guide RNA (gRNA)라 불리는 RNA 분자가 생성됩니다.
Cas9의 도입 : Cas9 단백질은 gRNA와 결합하여 원하는 DNA 서열을 찾아가고, 해당 서열을 인식하면 Cas9가 DNA를 정밀하게 자릅니다.
DNA 수리 메커니즘 활용 : 세포는 자체적으로 DNA를 수리하는 능력이 있습니다. 이때, 편집된 DNA를 수리하면서 추가적인 변화가 발생할 수 있습니다. 이를 활용하여 유전자를 추가하거나 삭제하는 등의 편집이 이루어집니다.

CRISPR-Cas9의 특징

정확성과 효율성 : CRISPR-Cas9는 높은 정확성으로 특정 DNA 부위를 수정할 수 있으며, 상대적으로 빠른 시간 내에 편집 작업을 수행할 수 있습니다.
다목적성 : 이 기술은 다양한 종류의 생물체에서 적용 가능하며, 동물, 식물, 미생물 등에서 다양한 유전자 편집 작업을 수행할 수 있습니다.
유연성 : CRISPR-Cas9는 비교적 간단하게 디자인하고 사용할 수 있으며, 다양한 목적으로 적용 가능합니다.
도덕적 및 법적 고려: 인간 유전자 편집과 관련된 도덕적 및 법적 고려가 필요하며, 국제적으로 윤리적 가이드라인이 제정되고 있습니다.

유전자 편집기술의 응용

유전적인 질병 치료

모노제닉 유전병 : 하나의 유전자 변이로 인해 발생하는 유전병에 대한 치료 연구가 진행 중입니다. 헤모필리아, 난치성 면역결핍증후군 (SCID) 등이 대표적인 대상입니다.
다년적 유전병 : 다양한 유전적인 질병에 대한 연구도 진행 중이며, 이를 통해 유전자 편집 기술이 미래에는 다양한 유전질환에 대한 효과적인 치료를 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다.
세포치료와 유전자 치료의 결합:
세포치료 : 유전자 편집은 종종 세포치료와 결합되어 사용됩니다. 환자의 세포를 체외에서 편집한 후 다시 주입하여 질병을 치료하는 방식이 포함됩니다.

 자. 지금까지 유전자 편집기술과 관련한 정의, 특징, 응용분야 등에 대해 알아보았습니다. 과연 과학기술의 발달은 과거 상상속에 있던 현실을 구현하는 힘을 가진 것 같습니다. 유전자 편집기술은 인간의 유전자를 재배열하거나 변이 등을 가져올 수 있는 위험이 있어 윤리적으로 논란이 되기도 하는데요, 기술적으로 사회적으로 어려운 난관들을 극복하고 유전질환에 새희망이 되기를 기원합니다.