바이오인

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 18-42
인간게놈합성프로젝트(HGP-write), 바이러스 저항성 인간세포 합성으로 목표 재설정

 ◇ 2016년 인간의 모든 게놈(유전체) 합성을 목표로 프로젝트 추진을 선언한 인간게놈합성프로젝트(Human Genome Project-write, HGP-write)는 연구비 부족 등의 어려움을 겪고 있는 상황으로, 최근 당초 목표보다 축소된 ‘바이러스 저항성 인간세포 합성’으로 목표를 수정한다고 발표. GP-write는 자금이 확보된다면 대장균 게놈을 재코딩(recoding) 함으로써 바이러스 저항성을 갖도록 한 선행연구를 모방하여 추진할 계획

    ▸주요 출처 : Nature, Scientists downsize bold plan to make human genome from scratch, 2018.5.1.; Time, Scientists Announce Plan to Create Virus-Proof Cells, 2018.5.1.; 생명공학정책연구센터 BioINwatch 16-55, 인간게놈프로젝트, 해독(read)에서 합성(write)으로?!, 2016.8.16

■ 인간게놈합성프로젝트(GP-write), 인간의 모든 게놈을 합성한다는 당초 목표보다 축소된 ‘바이러스 저항성 인간세포 합성’으로 우선순위 변경

 ○ 약 200여명의 과학자들로 구성된 글로벌 공공-민간 파트너쉽인 인간게놈합성프로젝트(Human Genome Project-write, GP-write)*는 보스턴에서 회의를 개최하여 우선순위 변경을 발표(2018.5.1.)
     * 미국을 중심으로 한 과학자들은 2016년 Science지(2016.6.2)를 통해 향후 10년 내 인간 게놈을 모두 합성하는 것을 목표로 하는 인간게놈합성프로젝트 시작을 선언. 프로젝트를 이끄는 핵심인물들은 뉴욕대학교 Jef D. Boeke(합성생물학), 하버드의대 George Church(유전체학), Autodesk Research의 Andrew Hessel (미래학),  뉴욕게놈센터 전소장 Nancy J. Kelley(유전체학)으로, DNA 합성 비용을 줄이는 기술을 개발하는 것이 주요 목적
  - 당초 목표를 축소하여 기술적으로 달성 가능한 단기 목표를 달성하는 방향으로 선회한다고 발표
  - 즉 인간게놈 30억개 DNA 염기쌍을 모두 합성하는 대신 바이러스 감염에 대항하는 면역세포를 생성하는 부분의 게놈을 재코딩(recoding)하여 바이러스 저항성을 지니게 할 계획

 ○ 그러나 축소된 계획도 연구비 확보 문제를 해결해야 달성 가능
  - 2016년 출범한 10년간의 프로젝트(GP-write)에 총 30억 달러(약3.3조원)가 소요될 것으로 전망되었으나, 2년이 지난 현재 연구비를 지속적으로  지원해줄 후원자를 확보하지 못한 상황
    ※ GP-write 프로젝트는 초기 비공개 회의로 진행되었으며, 생물학적인 부모 없이 인간을 탄생시킬 수 있는 우려 등으로 윤리적・철학적 논란 유발
  - 하버드의대 George Church 박사는 5억 달러의 기금이 확보되었다고 추정하였으나, 그중에는 Church 및 Boeke 박사가 본 프로젝트 시작 전부터 개인적으로 추진하고 있는 연구비가 포함되었으며, 투자할 것으로 예상된 바이오업체들이 아직 투자하지 않은 것으로 조사

■ 바이러스, 방사선, 암, 노화 등에 저항성이 있는 ‘초안전 세포주(ultra-safe cell lines) 프로젝트’ 추진, 10년 이내 완료 목표 

 ○ 바이러스에 감염되지 않는 인간 세포주는 의약품 생산기업들에게 바이러스 오염 위험이 없는 백신, 항체 및 기타 생물의약품 생산을 가능케 할 것으로 기대
  - 또한 인간 단백질과 유사한 화학 장식물(chemical ornaments)을 사용한 단백질 의약품을 만들어 인체 면역체계의 거부반응 위험을 줄일 수 있음

 ○ GP-write 연구팀은 초안전 세포주의 다른 기능(암, 방사선 및 동결 영향에 대한 저항성)도 고려 중
  - 그러나 GP-write 연구팀의 주요 목적은 특정 제품을 만드는 것이 아닌 DNA 합성기술 향상에 초점
    ※ 뉴욕 콜롬비아 의대 합성생물학자 Harris Wang은 “초안전 인간세포주 프로젝트는 복잡성과 난이도가 높으며 다양한 디자인 측면이 있어, 유전체 합성기술 발달에 크게 기여할 것이다”라고 말함  

 ○ 프로젝트 추진에 필요한 기금이 확보되면, 대장균 게놈을 재코딩(recoding) 하여 바이러스에 내성을 갖도록 한 Church 박사의 선행연구*를 재현할 계획
     * 선행연구에 따르면 321개의 코돈(UAG→UAA)을 변경하여 원래 코돈이 읽을 수 있는 유전자를 제거. 이렇게 재코딩된 미생물은 특정 바이러스 대한 저항성은 향상되었으나 생활에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 조사
  - 새로운 파트너인 Cellectis사는 유전자가위 TALEN에 의한 바이러스 표적화 기술을 제공하여 DNA 재코딩을 통해 바이러스 저항성 유전자를 만들 계획
  - 그러나 이 기술을 인간게놈으로 확장하는 것은 쉽지 않을 것으로, 인간 게놈의 모든 단백질을 재코딩하려면 40만건의 변화가 필요
    ※ 연구를 주도하고 있는 Church 연구실의 Nili Ostrov 박사는 “인간에게는 우리가 알지 못하는 많은 설계 규칙(design rules)이 있을 것이다“라고 말함