차이나는 클라스, 합성생물학, 송기원

2019/01/27 - [잼난거] - 차이나는 클라스, 송기원, 유전자혁명, 축복인가, 재앙인가?

앞부분 내용은 위에서 확인해주세요.

인류의 난제 1.

환경 오염을 극복할 합성 생물학

치명적인 해양 오염을 일으키는 유조선 원유 유출 사건의 경우 인간의 노력만으로  해결하기 힘든 대량의 원유 유출

기름을 분해하는 자생하는 박테리아의 유전자를 해독하는데 합성생물학으로 박테리아를 대량 생산해 오염을 해결할 연구를 진행중이라고해요.

인류 난제를 극복할 희망인 합성 생물학!!

인류의 난제2

질병을 치료하는 합성 생물학으로 데표적인 예가 말라리아 치료제에요.

말라리아는 모기에 기생하는 원충에 감염돼  발병하는데 전세계 평균 한해에 약 60만 명이 사망한다고해요.

말라리아의 경우 백신이 없어 예방이 불가능하고 치료제의 효과도 높지 않아요.

중국의 식물화학자인 투유유는 개똥쑥의 성분,아르테미시닌이 말라리아 원충을 제거한다고 밝혀 2015년 노벨 생리의학상을 받은 중국과학자

하지만 개똥쑥이 희소하다는게 함정이에요.

개똥쑥의 성분인 아르테미시닌이 생성되는 회로를 효모에 이식해 성공함.

합성생물학은 이처럼 유용한 점도 있지만 무서운 경우도 있어요.

1918년 발생한 스페인 독감은 1차 세계대전 사망자보다 많은 5천만명이 사망함

어느순간 베일에 가려진채 사라진  바이러스로 2005년 미 질병통제예방센터 연구진이 스페인 독감에 희생된여성을 알래스카에서 발견해

허파조직을 채취해 바이러스의 유전 정보를 해독해 유전체에 합성해 세포에 이식함

수억개의 바이러스로 증식했고 

연구결과 조류 독감과 유사한 스페인 독감 바이러스

신종 바이러스에 유연하게 대비가 가능해요.

합성생물학은 위험성이 동반되는 거죠. 테러무기로 악용될수도 있으니까

합성생물학에 대한 불안감이 더 커지는 추세죠.

DIY 가구는 들어보셨죠? do it yourtself

그럼 DIY BIO도 연관이? 전세계로 퍼지고 있는 커뮤니티 랩

과학자들이 합성 생물학의 대중화를 위해 대중이 직접 생명체를 조립할 수 있는 실험실을 마련함 전 세계적으로 현재 60여개의 커뮤니티 랩이 운영되고 있다고해요. 수천명이 넘는 DIY 생물 연구자들이 활동중이라고해욤.

한국에선 규제때문에 국내에서는 아직 못 만들고 있다고해요.

대중화로 바이오 테러등 통제가 어려운 측변도 잇어요.

인터넷으로 구입한 DNA 조각을 조합하여 천연두 바이러스를 복원하기도함

1980년 세계보건기구 종식을 선언했던 천연두 바이러스 복원과정을 과학 학술지에 게재한 캐나다 대학생들

개인적으로 진행하거나 Is집단이 생물 무기를 만든다면

인류에게 득이 될수도 해가 될수도 있는... 양날의 검과 같은  유전자 기술

생명의 비밀을 밝히고자 유전자 지도를 만든 인류 각각의 유전자 역할을 규명해 새로운 생명체를 창조

생명 공학의 거침없는 질주 끝에 금기를 깨고 만 유전자 기술

불난 유전자 기술에 기름부은 발견이 유전자 가위의 발견 이에요!!

위험성이 있는데 유전자 기술을 계속 발전시킨 이유는??

그런데 유전자 정보 변이로 발생하는 유전병은 유전병 치료를 위해 유전자 기술이 발전했죠

유전자 치료를 꿈꿔온 인간

유전자 치료는 비정상 유전자에 새로운 기능을 추가 또는  정상 유전자로 대체하는 치료법이에요.

유전체 편집을 위해 꼭 필요한 도구는?  풀과 가위죠.

DNA 사슬을 자르고 붙이기 위해 유전자 가위가 필요하다고해요.

유전자 가위는 특정 염기 서열을 인지해 해당  DNA 를 자르는 단백질이에요.

다양한 세균에서 발견된 유전자 가위는 유전자 기술의 역사가 가위의 역사이기도 해요.

1970년 제한 효소라는 최초의 유전자 가위를 발견함

제한효소란? restriction enzyme

DNA 특정 염기배열을 식별해 절단하는 가위에 해당하는 효소에요.

30억 염기쌍 중 4개의 염기서열이 일치할 확률?!

30억 염기쌍 중 256번째마다 일치하는데 그렇게 자르는 횟수가 약 1100만번 

특이성이 부족해 오류 가능성이 커요.

제한 효소는 인간 유전체에는 적용 불가능한 가위에요.

인간 유전에체 적용할 더 좋은 가위가 필요해요. 수십년간 새로운 가위를 찾아 헤맨 과학자들

2010년 전후로 등장한 2세대 가위인 탈렌

2015년 7월 김진수 서울대 연구팀은 중국과 공동 연구로 

돼지의 유전 정보에서 유전자 하나를 싹둑 자름

근육을 만들고 없애는 유전자가 모두 존재하는데 근육을 없애는 유전자만 싹둑 자름

슈퍼돼지가 되었는데 돼지가 커서 출산할때 어려웠다고해요.

아직 밝혀지지 않은 부작용은 없는지.. 검증이 더 필요한 단계에요.

돼지에게만 적용한게 아니에요. 모든 생명체에 적용됐어요.

위험을 유발하기도 하는 소의 뿔 

미리 고통을 방지하는게 과연 인도적인 것일까..

이모든게 인간의 편의를 위한 일 , 소 돼지가 아닌 인간에게 필요한 것

유전자 가위를 탈렌이 여러 생물체에 적용될 즈음

2013년 사이언스에도 가장 영향력 있는 과학적 성과라고도 함

2016년 네이처에서는 모든 곳에 크리스퍼 기술이...

2014년 MIT테크놀로지에서는 맞춤 아기의탄생이 멀지 않았다고함

크리스퍼 가위는 어떻게 발견했을까요? 세균 내에 있는 크리스퍼 유전자

크리스퍼의 기능을 덴마크 요구르트 회사 연구원이 최초로 규명함

요규르트를 발효하면 유산균은 바이러스 감염에 취약해요.

특정 유산균의 유전체에서 크리스퍼 유전자가 활성화됨

크리스퍼 유전자 사이에 침입했던 바이러스 염기서열이 존재해요.

크리스퍼는 세균의 면역시스템이에요.

단백질 Cas9이 저장됐던 염기 서열과 일치하는 부위를 절단하고 바이러스에 대항하는 유전자를 넣어줌

2012년 다우드나 & 샤르팡티에가 크리스퍼 작동기전을 규명

우리가 원하는 곳만 자르는 맞춤형 가위로 쓸수 있는가

크리스퍼로 자르고 싶은 DNA 서열만 넣어주면 작동 가능해요.

크리스퍼 캐스9

침입했던 바이러스 염기 서열을 인식하는 크리스퍼 유전자와 그 부위를 자르는 단백질 캐스9

원하지 않는 부위를 자를 확률은 거의 0%에요. 특이성이 높은 슈퍼 유전자 가위

유전체를 대상으로 쓸 수 있는 슈퍼가위가 탄생함

성체 각각의 체세포에 다 넣을수 있음

완전한 세포 분열 전 수정란이나 초기 배아에 적용해 그래야 유전자가 편집된 세포들로 복제되요.

슈퍼돼지도 수정란에서 유전자를 편집했던거임

인간에게 도움이 될 주목받는 크리스퍼 기술

수명 증가로 장기이식의 수요가 증가하고 있잖아요.

장기의 수는 부족한게 현실.. 이종간 장기이식을 시도하는데

그동안 실패한 이유는 돼지에겐 괜찮은 레트로바이러스가 숙주가 인간으로 바뀌면 치명적이에요.

돼지의 바이러스 유전자를 크리스퍼 가위로 제거한후 현재 장기 이식용 돼지 연구가 진행중이라고함.

장기이식이 절박한 분들에게는 희망이 될 유전자 기술

크리스퍼 발견 2년만에 일어난 충격적인 사건

인공수정후 폐기된 인간 배아를 사용하여 실험으로 배아적용 가능 여부만 확인함

2015년 12월 전 세계 과학자들이 모인 유전자 편집 회의에서

팽팽히 맞선 과학자들의 찬반논쟁

2015년 12월 워싱턴 국제인간유전자편집회의에서는 실험은 자제하고 연구는 진행하라고

편집된 배아는 착상하기 전 단계까지 정상 발달 이런 와중에 2018년 지난 11월 갑자기

제2회 홍콩 유전자 편집 회의에 나타난 중국 과학자

유전자를 편집한 쌍둥이 출산을 발표

깜짝 발표로 충격에 휩싸인 회의장 그후 질의응답이 쏟아졌는데

추정컨대 기술적으로는 하자가 없었지만

꼭 필요한 기술이었는지 논란이 제기됨

유전자 편집 없이 인공수정과정에서 감염을 막을 방법이 존재

논란1. 꼭 이 방법이 필요했는가

인간 배아적용을 공개하고 허가 받은 후 실험하기로 합의를 봄

논란2. 절차적으로 정당했는가 사회적 합의와 투며한 절차가 결여된게 문제인데

그결과 교수직 해임등 강력 처벌 전망

금기를 깬 과학자, 그에게 어떤 판단이 내려질까요?

만약 나라면 어떤 선택을 할까요? 여러분이 부모라면 유전자 편집을 할 의향이 있는지?

각각의 유전자 이상이 일으킬 질병을 아는 한 유전자에 이상없는 배아로 착상이 가능해요.

조작을 안하고 선택만 하면 됨

부모의 권한이 어디까지 가능한 걸까.. 그모든 책임이 부모에게 있는 걸까

배아 유전자 검색은 사전에 차단 가능한 치명적 질병이 있지만 그 외에는 그냥 받아들이고 살아가는 거죠.

우리의 모자란 부분이 각자의 삶의 원동력이 되기도해요.

부족함을 극복하며 성장하는 인간 미리 완벽한 삶을 만들려 하기보다 부족함 속에서 각자의 삶을 만들어가기를...

우리 삶을 완전히 바꿀 생명과학 누가 어떤 의도로 쓰느냐에 따라 득이 될 수도 해가 될 수도 있는

양날의 칼과 같은 유전자 기술을 전문가나 이익집단에 맡긴채 무관심하게 따라가는게 아니라

기술을 알고 질문하고 논쟁하는 과정에서 우리의 다양한 질문이 기술에 대한 해답으로 나아가기를 기대합니다.

<출처: jtbc  차이나는 클라스>

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