크리스퍼 유전자 가위는 축복의 도구일까? - 10대 이슈톡 2

크리스퍼 유전자 가위는 축복의 도구일까? - 10대 이슈톡 2

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Description
미래를 바꿀 축복의 도구, 크리스퍼 유전자 가위
새로운 생명과학의 시대가 도래했다!

2015년, 생명과학계를 강타할 획기적인 기술이 발표된다. 바로 미국의 생화학자 제니퍼 다우드나와 프랑스의 미생물학자 에마뉘엘 샤르팡티에가 개발한 ‘크리스퍼 유전자 가위 기술’이다. 2019년 노벨 생리의학상 수상자 윌리엄 케일린은 이를 ‘달 탐사선보다 대단한 일’이라고 치켜세우며, 생명과학계에 불러올 파장을 예고했다.
코로나 바이러스가 기승을 부리기 시작하면서, 크리스퍼 유전자 가위는 다시 한번 대중의 입에 오르내리게 된다. 코로나 바이러스 진단 도구가 출시되고, 백신과 치료제를 개발 중이라는 소식이 들려오는 와중에 이를 가능하게 한 기술이 바로 크리스퍼 유전자 가위라는 사실이 밝혀졌기 때문이다. 대체 크리스퍼 유전자 가위가 무엇이기에 풀 수 없을 것 같던 팬데믹의 매듭이 조금씩 헐거워지고 있는 것일까?

크리스퍼 유전자 가위가 재단하는 인류의 미래

크리스퍼 유전자 가위(CRISPR-Cas9)란 특정 DNA 염기서열에 맞는 RNA 형태의 크리스퍼를 만들어 카스나인에 집어넣는 기술이다. 크리스퍼 유전자 가위는 잘라낼 염기서열로 안내하는 가이드 RNA와 RNA가 데려간 곳을 직접 자르는 카스나인으로 제작한 단백질 분자로 구성된다. 특정 단백질을 자르려면 그에 맞는 크리스퍼 유전자 가위를 만들어야 한다. 쉽게 말해 문서 편집 프로그램에서 자주 쓰는 ‘찾아 바꾸기’ 기능을 생명과학 기술로 재현해내는 것이다. 문서 분량이 많아서 특정 문자열을 찾기가 힘든 경우에 이 기술을 사용하듯이, 크리스퍼 유전자 가위는 수많은 염기서열 중 특정한 부분을 찾아내 원하는 염기서열로 바꾸는 무척 섬세한 기술이다.
물론 크리스퍼 이전에도 유전자 가위 기술은 존재했다. 그러나 만들기가 까다롭고 제조 비용이 상당해 상용화에는 어려움이 있었다. 그러나 크리스퍼 유전자 가위 기술은 제조 비용이 적고, 사용 방법도 쉬우며, 원한다면 누구나 쉽게 이용할 수 있는 열린 기술이다. 그렇다면 크리스퍼 유전자 가위 기술이 가장 반가운 사람은 누구일까? 부모에게 질병을 물려받아 병마와 힘겹게 싸우고 있는 환자들일 것이다. 살아서는 극복할 수 없었던 유전 질병이, 이제는 특정 염기서열을 찾아 바꾸는 것만으로 완치가 가능해졌기 때문이다. 아울러 기후 변화와 병충해로 식량 위기를 겪는 사람들에게도 큰 도움이 될 것이다. 어떤 기후와 병충해에도 적응하는 작물의 탄생이 머지않았으니 말이다. 이처럼 크리스퍼 유전자 가위를 영리하게 사용한다면 질병의 고통에서 벗어나는 일도, 식량 문제를 해결하는 일도 더 이상 상상이 아니라 현실이 될 것이다.
저자

김정미,양혁준

경남중등수석교사.사범대학에서가정교육과를졸업했으며‘정보컴퓨터’과목을부전공으로취득했고,교육대학원에서교육공학을전공하여석사학위를받았다.관심분야는생명기술,천문학,역사학이며외부강사로활동중이다.삼국사기등고전독서토론을5년간지속하고있으며인문학과과학을연결하는융합수업에관심을갖고연구하는중이다.

목차

들어가며

1장크리스퍼만능가위
01노벨화학상으로인정받은신의한수
02자연의법칙에도전장을던진크리스퍼
03호모크리스퍼(HomoCRISPR)라칭하노라
04생명체를레고처럼조립한다고
05크리스퍼베이비
06바이오아티스트-에두아르도카츠

2장DNA,너는어디있니?
01세포,모든생명체의시작
02염색체,부모세대의소중한선물
03DNA와RNA,생명의중심원리
04게놈분석,금단의영역에도전하다
05데우스엑스마키나(deusexmachina)와유전자검사
06유전자도이름이있다-유전자기호

3장크리스퍼유전자가위기술
01크리스퍼(CRISPR)?바삭바삭(crisp)할까?
02카스나인(Cas9)유전자
03크리스퍼유전자가위는어떻게만들까?

4장크리스퍼유전자가위기술의위력
01유전질환손들어!
02희귀동식물을번식시킬수있을까?
03말라리아퇴출작전-유전자드라이브
04식량부족의해결사

5장유전자가위,무엇을우려하는가?
01염기하나가사라진다면어떤일이벌어질까?
02합성생물체가연구실밖으로유출된다면?
03직접나서는사람들,바이오해커
04유전정보유출은더심각하다
05디자인된아기

6장나의미래는크리스퍼와어떻게연결될까?
01크리스퍼유전자가위기술의원천특허소송
02나노기술과크리스퍼의만남
03인공지능(AI)과크리스퍼의만남
04크리스퍼연구자가되려면

참고문헌

출판사 서평

크리스퍼유전자가위가재단하는인류의미래

크리스퍼유전자가위(CRISPR-Cas9)란특정DNA염기서열에맞는RNA형태의크리스퍼를만들어카스나인에집어넣는기술이다.크리스퍼유전자가위는잘라낼염기서열로안내하는가이드RNA와RNA가데려간곳을직접자르는카스나인으로제작한단백질분자로구성된다.특정단백질을자르려면그에맞는크리스퍼유전자가위를만들어야한다.쉽게말해문서편집프로그램에서자주쓰는‘찾아바꾸기’기능을생명과학기술로재현해내는것이다.문서분량이많아서특정문자열을찾기가힘든경우에이기술을사용하듯이,크리스퍼유전자가위는수많은염기서열중특정한부분을찾아내원하는염기서열로바꾸는무척섬세한기술이다.
물론크리스퍼이전에도유전자가위기술은존재했다.그러나만들기가까다롭고제조비용이상당해상용화에는어려움이있었다.그러나크리스퍼유전자가위기술은제조비용이적고,사용방법도쉬우며,원한다면누구나쉽게이용할수있는열린기술이다.그렇다면크리스퍼유전자가위기술이가장반가운사람은누구일까?부모에게질병을물려받아병마와힘겹게싸우고있는환자들일것이다.살아서는극복할수없었던유전질병이,이제는특정염기서열을찾아바꾸는것만으로완치가가능해졌기때문이다.아울러기후변화와병충해로식량위기를겪는사람들에게도큰도움이될것이다.어떤기후와병충해에도적응하는작물의탄생이머지않았으니말이다.이처럼크리스퍼유전자가위를영리하게사용한다면질병의고통에서벗어나는일도,식량문제를해결하는일도더이상상상이아니라현실이될것이다.

유전자를편집하는인간,‘호모크리스퍼’
과학의이름으로신의권능을부리다

이제인간은유전자편집기술로새로운생명을탄생시키기에이르렀다.DNA를이어붙여만든인공생명체의활용분야는무궁무진하다.전자회로를설계해반도체를만들듯‘유전자회로’를설계할수있기때문이다.생명유지에필요한최소기관만가진합성세포를만들고여기에유전자를추가해환경에따라원하는유전자만발현시키는‘스마트식물’을만들어낼일이머지않았다.
물론크리스퍼유전자가위기술이예상하지못한미래를불러올가능성도있다.그러나유전자가위기술은특정유전자의기능과역할을밝히는기초연구에크게기여하는중이다.멸종동물의복원,기후변화에강력한식물,질병에강한농작물,인간의유전적인질병에대한근본적인유전자치료,암과같은악성질병,코로나를비롯한바이러스백신등에적용할수있는기술들의든든한버팀목이되어주고있다.크리스퍼유전자가위기술의빛과그림자를제대로알고마주할때,우리의삶은더건강하고풍요롭게바뀌게될것이다.

생명과학분야의가장뜨거운이슈,
크리스퍼유전자가위를가장쉽게이해하는방법!

“크리스퍼유전자가위가생명과학에서가장뜨거운이슈인만큼,학생들도이에관한책이나기사를어떠한이유에서든많이접합니다.하지만막상설명과이해는어렵습니다.크리스퍼를알기위해선행되어야할지식이너무나많기때문이죠.이책은그런학생들을위해만들어졌습니다.”
-「들어가며」중에서

손쉽게정보를접하는시대가되었다해도,전문분야인생명과학은쉽게이해하기가어려운것이사실이다.게다가정보를소화하는능력을키워나가는단계인청소년들에게는도무지풀리지않는수수께끼처럼느껴질터다.이에생명과학에진심인두선생님이나섰다.아이들에게미래의핵심기술로떠오른크리스퍼유전자가위기술의빛과그림자를제대로알리고,앞으로다가올유전자편집시대를맞이하기위한준비를일러두기위해서다.
이책에서는가장최근에두드러진크리스퍼유전자가위이슈를소개하되,가능한직관적으로받아들일수있도록풀어썼다.아울러전문적인부분에오류가없도록관련분야를전공한선생님에게꼼꼼한검수도받았다.'10대이슈톡'시리즈만의특별한구성인‘토론거리’와‘대화의수준을끌어올리는똑똑이아이템’으로단단하게다진기본개념을여러갈래로발전시켜볼수있게했다.
유전자가위의등장에서부터이기술이불러올미래의초상까지그려낸《크리스퍼유전자가위는축복의도구일까?》는아이들이좀더쉽게생명과학이슈를이해할수돕는가장친절한안내서가되어줄것이다.