유전자 가위
유전자 가위란?
유전자 가위 기술의 발전
유전자 가위는 1세대 ‘징크핑거’와 2세대 ‘탈렌’ 그리고 3세대 ‘크리스퍼’까지 빠른 속도로 발전해 오고 있습니다. 이 중 3세대 ‘크리스퍼’는 앞선 기술보다 정확도가 높아 실제로 DNA 교정이 가능하며, 이전 세대보다 저렴한 비용으로 대량생산이 가능합니다. 권위있는 과학 학술지인 ‘사이언스’는 2015년에 크리스퍼 유전자 가위를 10대 혁신 기술로 선정하였으며, 3세대 ‘크리스퍼’를 개발한 여성 과학자 2명은 2020년에 노벨화학상을 수상하기도 하였습니다. 이러한 유전자 가위 기술은 암 환자의 유전자를 편집하여 암세포에 대한 면역력을 높일 수 있습니다. 또한 희귀 선천성 질병으로 고생하는 환자들을 위해 해당 질병이 담긴 유전자를 교정하여 치료를 도울 수 있습니다. 이외, 동물이나 식물의 종 개량에도 활용하고 있으며 실제로 유전자 가위를 이용하여 근육량을 늘린 돼지를 개발하기도 하였습니다.
유전자 가위의 작동 원리
DNA에 돌연변이가 일어나면 질병을 유발할 수 있습니다. 이때 크리스퍼 유전자 가위로 돌연변이 부분을 잘라내고 정상 DNA를 끼워 넣으면 질병을 근원적으로 차단할 수 있다고 합니다. 구체적인 크리스퍼 유전자 가위의 작동 단계는 다음과 같습니다.
1. DNA에 달라붙도록 만든 가이드 RNA에 지퍼처럼 들어맞을 수 있는 RNA를 합성합니다.
2. DNA 절단 효소 단백질과 가이드 RNA를 결합합니다.
3. CAS9 효소가 DNA에 달라붙으면 이중 나선이 풀리고 그 중 한 가닥이 가이드 RNA에 결합하게 됩니다. 그리고 효소는 RNA가 끼어 들어간 곳의 DNA를 양쪽 가닥 모두에서 잘라냅니다.
4. 잘린 DNA 사이로 새로 만든 DNA 조작이 들어가 결합하여 정상 DNA가 됩니다.
유전자 가위 기술의 시장성
전문가들에 따르면 세계 세포 및 유전자 치료제 시장은 지난 2018년 기준 한화 1조2100억원에서 2025년 한화 약 13조5000억원까지 성장할 것으로 전망되고 있습니다. 국내의 경우에도 3세대 크리스퍼를 활용한 유전자 편집 기술 관련 특허 출원이 지난 10년간 약 15배 증가하였습니다.
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