유전자가위라는 개념은 DNA를 이루고 있는 특정 염기서열을 잘라내는 것으로 유전자조합을 위한 필수조건입니다.
1973넌 최초로 세균끼리 유전자를 주고 받을때 사용되는 고리모양의 유전체인 플라스미드 중간에 흠집을 내고 거기에 원하는 유전자를 집어넣는 방식인 클로닝기법이 사작입니다.
유전자가위
유전자 가위 변천사
1세대 유전자가위는 아연-손가락 색산분해효소로 아프라카발톱개구리의 DNA에서 유래되었고 인식하는 염기는 열개 내외였으며 원치 않는 곳을 잘라낼 가능성이 있었습니다 .
2세대 유전자가위는 탈렌단백질이고 탈렌 염기서열은 15개 정도 인식하며 복잡하고 효율도 높지 않았습니다.
3세대 유전자가위인 크리스퍼 유전자가위는 가볍고 엄청난 정확성을 겸비한 RNA단백질로 크기도 작고 인식할 수 있는 염기서열의 숫자가 충분하다는게 매력입니다.
크리스퍼란 ?
크리스퍼는 세균과 고세균에 존재하는 유전체의 특정한 염기서열을 의미합니다.
그 유전자 샌드위치 주변에 비슷한 아미노산을 가진 단백질이 존재하는데 그것이 카스(Cas, CRISPR-associated)라는 단백질 군이고 세균이 바이러스가 침입하는 것을 막기 위한 면역계의 역할을 한다고 알려졌습니다.
즉, 처절한 생물계의 전쟁을 통하여 크리스퍼 유전자가위가 만들어진 것으로 크리스퍼 유전자가위는 인류가 새로 만든 것이 아니고 세균에서 이미 만들어져 있던 것을 인류가 발견하여 우리 인간의 생활과 건강에 유리하게 작용하게 만들 수 있다는 것을 의미합니다.
크리스퍼 발견과 단계
1987년 일본 큐슈대학 이시노 요시즈미 박사가 세균의 유전체에 크리스퍼 서열이 존재하는 걸 발견했고 2007년 덴마크의 요구르트 회사의 과학자들이 요구르트 배양 과정에서 이 서열이 세균의 적응면역에 관여한다는 사실을 밝혀냈습니다.
바이러스가 세균에 침입하면 세균은 DNA 일부를 잘라 크리스퍼 부위 반복 서열 사이의 스페이서 부위에 삽입하고 동일한 바이러스가 다시 침입시 세균은 Cas 단백질을 발현 및 스페이서와 상보적 서열의 RNA를 발현하게 됩니다.
그럼으로 crRNA-Cas 복합체가 형성된 상태되며, crRNA가 바이러스 게놈 내 상보적인 서열과 결합하면, Cas 단백질이 바이러스의 DNA를 절단함으로써 바이러스를 죽인다는 것입니다.
RNA란?
RNA란 리보핵산의 약칭으로 핵산에 속한 물질입니다.
유전자의 코딩, 디코딩, 조절 및 발현에서 다양한 생물학적 역할에 필수적인 고분자 즉 핵산입니다.
지방, 단백질 및 탄수화물, 핵산은 알려진 모든 형태의 생명체에 필수적인 4가지 주요 거대분자 중 하나를 구성합니다.
DNA 와 RNA 차이점
1. 세종류 염기(아데닌. 구아닌. 사이토신)+타이민 => DNA, 세종류 염기(아데닌. 구아닌. 사이토신)+유라실 => RNA
2. 뼈대를 구성하는 당이 디옥시리보스는 DNA, 리보스는 RNA
3. RNA는 단일 가닥으로 오류시 불안정, DNA는 이중 가닥으로 상대적으로 안정
mRNA는 화학적으로 암호화된 단백질을 생산하는데 설계도와 같은 역할을 하는 RNA중 하나로 암과 에이즈 치료에 기여할 걸로 기대하고 있습니다.
화이자, 모더나의 백신 개발이후 mRNA 백신은 기존 백신에 비해 1/100으로 개발기간이 급감하기에 mRNA 백신이 활발하게 개발 될 것은 물론 암과 HIV, 말라리아, 인플루엔자 등 감염병 및 수많은 만성질환 연구가 활발히 진행 될 걸로 보입니다.
위 백신들은 쉽게 변질되기에 저온 보관, 냉동 보관이 반드시 필요합니다.
크리스퍼 유전자가위 활용법
1. 각종 동, 식물의 형질 개량이나 질병 치료, 해충 퇴치
2. 심장병, 신경변성질환, 안구질환, HIV 감염 억제 등 해결법 제시
크리스퍼가 나오기 전에는 생각조차 할 수 없었던 질병 치료법이 두각을 드러내며 잠재력을 폭발시키고 있습니다.
빈혈을 일으키는 유전질환인 겸상 적혈구 빈혈증 환자 75명을 대상으로 크리스퍼 치료법을 활용한 임상시험 결과 임상시험 지원 환자의 골수에서 미성숙한 혈액세포를 추출한 뒤 크리스퍼 기술을 이용해 태아 헤모글로빈 유전자 작동을 멈추는 스위치 역할을 하는 부위를 잘라냈고 이렇게 유전자 교정된 혈액세포를 환자에 다시 주입해 손상되지 않은 헤모글로빈이 풍부한 적혈구를 생성할 수 있도록 했습니다.
이 결과 42명이 수혈이 필요하지 않을 정도로 호전됐고 31명의 겸상 적혈구 빈혈 환자 중 혈중 산소량 감소를 호소하는 환자가 없는 것으로 나타났다 합니다.
프로비타민D3가 함유된 토마토를 개발, 물과 비료를 덜 사용하는 대두와 작물 품종을 개발로 유전자 변형 농작물(GMO) 규제 대상에서 제외 유무 및 인간 배아 적용으로 인한 윤리 문제 등 넘어야 할 부분도 많지만 인간을 이롭게 하는 도구가 되어 유전병이나 질환에 획기적인 변화가 있기를 바래봅니다.
대한의학회 유전가가위(CRIPR)가 몰고 올 생물학적 혁명,동아사이언스 크리스퍼 유전자가위 빛 본지 10년,나무위키 자료 참조