바이오인

유전체 교정 기술 발달에 따른 형질전환동물 생산

요약문

기존의 형질전환동물 생산은 무작위로 돌연변이를 일으켜 원하는 돌연변이를 선별하거나 외부유전자를 바이러스 등을 통해 주입하여 이루어졌다. 따라서 기존의 방식으로는 하나의 형질전환 동물을 생산하기 위해 많은 시간과 노력이 필요했으나 실험자의 의도를 반영하기에는 정확도가 떨어지는 등의 한계가 있었다. 또한 외부 유전자 유입을 통한 형질전환은 발생 초기 효과가 없기 때문에 발생단계에서부터의 변화를 관찰하기 위해서는 유전체 편집이 필요했다. 또한 기존의 방법보다 저렴하고 빠르며 정확한 유전체 교정이 가능해지면서 전에는 불가능했던 연구들에 활로를 열어주고 있다. 이렇게 다양한 이유로 유전체 편집은 여러 분야에서 요구되었으며 최근 다양한 크리스퍼의 발견으로 짧은 기간에 가파른 성장을 이루었으며 앞으로의 확장성은 활짝 열려있다. 우리는 이번 보고서를 통해 발전하는 크리스퍼 시스템을 살펴보고 유전체 교정기술의 발달에 따른 형질전환동물 제작의 전략과 활용 변화를 알아보고자 한다.
 
 
목차

1. 서론
2. 본론
  2.1 크리스퍼 시스템
  2.2 유전체 교정 기술을 통한 형질전환동물 생산 방법
  2.3 유전체 교정기술의 발달에 따른 유용한 형질전환 동물
    2.3.1 유전질환과 Gene therapy 모델
    2.3.2 Humanized 모델
    2.3.3 다중 돌연변이 모델
3. 결론
4. 참고문헌

1. 서론

2017년 영국 정부의 보고에 따르면 그 해 190만 건의 형질전환동물의 생산이 있었으며 이 동물들은 기초과학과 신약개발 등에 사용되었다고 한다. 그리고 질병모델로의 활용이 갈수록 증가하는 추세라고 한다 [1]. 어떻게 단기간에 많은 형질전환동물의 생산과 다양한 질병모델제작이 가능했던 것일까? 그것은 아마도 크리스퍼(CRISPR)를 통한 유전체 교정기술의 발달 때문일 것이다. Feng Zhang은 2013년 동물세포에서 크리스퍼를 이용한 유전체 교정을 처음으로 성공하여 Science 지에 발표함과 동시에 모든 기술을 공개하였다. 이로 인해 이 논문은 유전체 교정 분야에서 가장 많이 인용되고 있으며 논문에서 사용한 크리스퍼 클론은 발표 3년 만에 25,000 건 이상 Addgene을 통하여 배포되었다 [2]. 공개된 기술은 분자생물학, 구조생물, 시스템생물학 등 다양한 분야의 연구자들 유입을 가능하게 했고 그 결과 유전체 교정의 정확성과 효율은 계속 좋아지고 있다. 이로 인해 유전체 교정을 통한 질병치료의 가능성을 인정받아 투자가 활발히 이루어져 특허와 startup의 숫자도 증가하고 있다. 2년 전 Feng Zhang의 연구발표에서 앞으로의 계획 중에는 새로운 크리스퍼 단백질을 찾는 것도 있었는데 최근 그는 새로운 크리스퍼인 Cas12b에 대한 연구결과를 논문으로 발표했다. Cas12b는 adeno-associated virus (AAV)를 이용한 전달에 최적화되어있다고 한다 [3]. 그리고 그는 이 기술을 발전시켜 나가기 위해 또 다른 startup 만들어 언론의 주목을 받고 있다 (그림 1).

그렇다면 우리는 이렇게 발달한 유전체 교정 기술을 어떻게 활용하고 있을까? 아마도 이제는 거의 모든 실험실에서 흔하게 사용하고 있는 유전체 교정을 통한 형질전환동물 제작일 것이다. 이제는 유전체 조작 기술을 통해 자신이 연구하는 유전자를 특정하여 삭제하거나 형광단백질 유전자를 삽입하여 표지하는 등의 다양한 조작이 빠르고 정확하게 이루어져 예쁜꼬마선충의 경우 보통 1개월, 마우스의 경우 6개월이면 제작에서 screening까지 끝낼 수 있다. 그리고 기술의 보편화는 유전체 편집기술로 형질전환동물을 대신 만들어주는 회사까지 만들었다. 이 보고서에서는 크리스퍼로 달라진 형질전환동물 제작방법과 그에 따른 실험전략 변화를 알아보고 유용한 형질전환동물을 소개하려 한다.
 
 

...................(계속)

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