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[제2021-11호] 크리스퍼(CRISPR) 유전자편집

저자 미국 연방회계감사원(GAO) 소속 미국 연방회계감사원(GAO)
발간일 2021-07-22 조회수 604
발행호 제2021-11호
첨부파일

제2021-11호(통권 제15호)_크리스퍼(CRIPR) 유전자편...(416.51 KB)

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제2021-11호(통권 제15호)

 

 크리스퍼(CRISPR)유전자편집

  

 

미국 연방회계감사원(GAO)

 

 

 

 

 크리스퍼 기술은 보다 빠르고 효과적으로 유전자의 변형을 일으키는 혁신 기술로 전 세계 수많은 그룹에서 사용하고 있는 기술이다새로운 치료제나 농작물을 개발하는 등 점점 파급력 있는 기술로 인식되고 있음에도 불구하고 기술과 관련된 안전성윤리및 제도적 우려가 상존하고 있다
 

1. 기술

 

(1) 크리스퍼(CRISPR) 기술 개요


유전자가위 기술 중 하나인 크리스퍼 기술은 인간을 포함하여 다양한 동식물의 유전자의 변형을 유도하여 형질의 변화를 꾀할 수 있는 기술이다. 가령 사람의 눈 색깔을 바꾸거나 질병에 대한 저항성을 갖게 할 수 있다.

 

 

(2) 작동원리


크리스퍼 유전자가위는 미생물이 갖는 크리스퍼 면역시스템의 원리를 차용하여 개발된 기술이다. 바이러스에 감염된 미생물은 침입된 바이러스 DNA의 일부 단편을 자른 후 이를 자신의 크리스퍼 (CRISPR) 반복서열 사이에 끼어 넣는다. 그리고 이후에 같은 바이러스가 침입했을 때, 이전에 끼어 넣었던 단편을 이용하여 과거의 기억을 떠올리게 되는데 이는 삽입된 DNA로부터 특정 서열을 인식할 수 있는 가이드RNA를 만들어내기 때문이다. 만들어진 가이드RNA는 Cas9 단백질과 결합하여 바이러스 DNA에 결합하여 절단함으로써 바이러스로부터 자신을 보호하게 된다.

연구실에서는 이 원리를 이용하여 절단하고자 하는 유전자의 특정 서열에 상응하는 가이드RNA 제작한 후 이를 Cas9과 함께 세포에 투입 시킴으로써 유전자의 변형을 꾀하게 된다. 가이드RNA의 위치 파악 능력을 이용하여 가이드 RNA-Cas9 결합체는 유전자 특정부분에서 DNA의 이중 절단을 유도한다. 그 후 다양한 기술과의 접목을 통해 유전자의 결손이나 삽입, 재조합 등의 결과를 낳을 수 있다.
크리스퍼의 DNA 절단방식을 이용한 유전자변형 뿐만 아니라 염기 한 쌍을 변화시킬 수 있는 베이스 에디팅(base editing)과 이를 보다 발전시킨 프라임 에디팅(prime editing)기술을 통해 보다 다양하게 유전자의 변화를 꾀할 수 있게 되었다.

(3) 기술의 성숙도

2012년 크리스퍼 유전자가위가 개발되었다. 그 이후 이 기술이 갖는 편리함, 경제성 및 편집속도, 정확성 및 효율성의 이유로 지금은 세계 수 많은 연구실에서 크리스퍼 기술을 활용하고 있다. 겸상적혈구빈형증과 같은 유전질환의 치료제가 개발되고 있고, 암과 같은 난치질환 치료제의 임상연구가 수행되고 있다. 하지만 아직 FDA의 승인을 받은 치료제는 없고 유전자 편집 식품의 안전성에 대해 FDA는 관련 규제안을 내놓지 않고 있다.


2. 기회요인
 
■ 새로운 진단 제품과 표적치료제 개발: 가이드RNA와 다양한 Cas단백질과의 조합을 통해 특정 유전자 서열을 인식하고 이를 기반으로 특정 기질의 절단에서 나오는 신호를 감지함으로써 바이러스의 진단키트 개발이 이루어지고 있다. 코로나-19의 신속진단법이 이 기술을 통해 개발되었다. 빈혈이나 암과 같은 희귀 난치성 질환의 치료제 개발에도 이용된다. 또한 말라리아를 옮기는 모기의 유전자변형을 통해 전염병의 질환을 예방하려는   연구도 수행되고 있다.
■ 고부가가치 작물 개발: 특정 유전자의 변형을 통해 영양성분이 보강되거나 병충해에 저항성을 갖거나, 또는 열악한 기후나 토양환경에서 잘 자랄 수 있는 작물들을 개발할 수 있다. 예를 들어 특정 질병의 원인이 되는 유전자를 제거함으로써 그 질병에 저항성을 나타내는 오이를 개발할 수 있다.
■ 산업용 신소재: 크리스퍼는 또한 산업적으로의 활용성이 크다. 바이오 연료를 생산하거나 자연재해를 줄일 수 있는 미생물을 제작하고 신물질을 만들어내는데 활용된다.

 

 
3. 도전과제
 
크리스퍼 기술은 안전성, 윤리 및 규제 분야에서 해결해야할 도전과제가 존재한다.
■ 안정성 우려: 크리스퍼 유전자가위는 정확성에도 불구하고 비표적 DNA 변형을 일으킴으로써 의도하지 않은 질병들을 유발할 수 있다. 이러한 오프타겟 현상이 흔한 현상은 아닌 것으로 알려져 있으나 아직 충분히 그 결과를 파악하지는 못하고 있다. 또한 크리스퍼가 도입되어 유전자가 변형되는 과정에서 세포가 스트레스를 받아 죽을 수도 있다.
■ 윤리적 우려: 크리스퍼 기술이 치료분야가 아닌 인간강화에 쓰일 수 있다는 윤리적 문제를 낳을 수 있다. 근육을 키우거나 학습능력 혹은 기억력을 향상시키는데 활용될 수 있다. 또한 생식세포나 배아의 유전자교정은 심각한 윤리적 문제를 낳는다. 우리가 어느 정도로 생식세포 유전자변형을 허용해야 할 것인가? 이와 관련하여 2018년 3월, 7개 국가의 저명한 18명의 과학자들이 모여 당분간 생식세포의 유전자변형을 자발적으로 금지하겠다는 성명을 발표하였다.
■ 제도적 도전과제: 많은 나라들이 크리스퍼를 포함한 유전자가위 기술을 어떻게 규제할 것인지에 대해 고민 하고 있다. 미국에서 조차도 유전자 편집된 작물을 기존의 GM작물과 동일하게 규제해야 할 지에 대해 결정을 내리지 못하고 있다. 2017년부터 FDA는 공공의 의견을 수렴해왔지만 2020년 3월 기준으로 아직 산업규제정책의 개정안을 내놓지 못하고 있다. 2018년 유럽사법재판소는 유전자편집 작물이 기존 GMO와 결국 같다는 판결을 내놓은 상태다.

 

...................(계속)

 

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