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[과학 이야기] DNA를 편집한다 `유전자 가위`
기사입력 2020-10-28 08:09
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올해 노벨 화학상이 '3세대 유전자 가위'를 발견한 미국·프랑스 여성 과학자에게 돌아가자 '유전자 가위'에 대한 관심이 집중되고 있다.

지난 7일(현지시간) 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 에마뉘엘 샤르팡티에 독일 막스플랑크연구소 박사(52·프랑스)와 제니퍼 다우드나 UC버클리 교수(56·미국)를 수상자로 호명하면서 "2012년 이래 생명공학계에 혁명을 일으켰다는 평가를 받는 '3세대 유전자 가위'인 크리스퍼 카스9를 개발하고 발전시켰다"며 "이들 기술이 생명과학에 끼친 영향력은 가히 혁명적"이라고 했다.


Q. 유전자 가위란 뭔가요.
A. 유전자 가위는 '가이드 RNA'와 DNA를 자르는 효소(카스9)로 이뤄져 있다.

가이드 RNA는 문자 그대로 DNA 중에 어떤 부분을 절단할 것인지 안내하는 가이드 역할을 한다.

유전자 가위를 절단하고 싶은 DNA에 붙이면 DNA 이중나선이 풀리면서 가이드 RNA와 DNA가 결합한다.

이 과정에서 특정 DNA가 잘리거나 붙으면서 DNA 교정이 가능해진다.

유전자 가위는 이미 1980년대부터 개발돼 사용됐지만, 3세대 유전자 가위는 생명공학 지식이 있는 사람이라면 누구나 손쉽게 사용할 수 있게 되면서 연구가 폭발적으로 늘어났다.


Q. 이 기술의 강점은 뭔가요.
A. 두 과학자는 유전자 가위 연구 초창기부터 공동 연구를 지속해 크리스퍼 카스9라는 유전자 가위를 개발했다.

일반 실험실부터 유전자 치료 등까지 다양한 분야에서 광범위하게 활용되고 있는 기술이다.

3세대 유전자 가위를 활용하면 연구자들이 동식물과 미생물 DNA를 정확하게 수정할 수 있다.

이 때문에 암 치료를 위한 새 대안을 제시하는 데 기여할 뿐 아니라 유전질환을 정복한다는 '꿈'을 달성할 가능성도 있다.

생명과학의 혁명이라고 불리는 이유다.


Q. 유전자 가위는 어떤 원리인가요.
A. 크리스퍼 카스9 유전자 가위는 원래 박테리아가 바이러스에 대항하는 면역 체계다.

박테리아는 자신에게 침입한 바이러스의 유전자 일부를 표식으로 보관하다가 나중에 같은 유전자를 가진 바이러스가 침입하면 바로 효소 단백질로 잘라낸다.

두 과학자는 이를 손상된 유전자를 교정하는 데 쓸 수 있다고 판단했다.

크리스퍼 유전자 가위는 최근 질병 치료의 새 시대를 열었다고도 평가받는데, 일례로 지난해 한 중국 연구진은 크리스퍼 유전자 가위로 에이즈 바이러스 감염을 원천 차단했다고 밝히기도 했다.


Q. 최근 활용 사례가 있나요.
A. 수상자인 제니퍼 다우드나 교수가 하루 걸리던 코로나 검사를 단 5분으로 줄인 진단 기술을 개발했다고 알려져 눈길을 끌었다.

지난 7일 수상 소식이 들려오고 하루 뒤 국제학술지 사이언스에서 발표한 내용이었다.

유전자 증폭 과정이 필요한 기존 검사와 달리 고가 실험 장비가 필요 없어 언제 어디든 검사가 가능하다고 한다.

이번 수상자들은 2012년 사이언스에 DNA에서 원하는 부위를 자유자재로 잘라낼 수 있는 크리스퍼 카스9 유전자 가위 기술을 발표했는데, 코로나19가 유행하자 크리스퍼 유전자 가위로 1시간 안에 코로나 바이러스 유무를 확인했다는 내용이다.

24시간이 걸리는 기존 유전자 증폭 진단법보다 훨씬 빠른 속도다.


Q. 유전자 가위가 위험한 점도 있나요.
A. 유전자 가위 기술이 발전할수록 이 기술이 지닌 위력에 대한 우려도 커지는 것이 사실이다.

인간 유전자가 편집의 대상이 될 경우 윤리적 문제도 제기될 수 있다.

2018년에는 중국 허젠쿠이 난팡과기대 교수가 DNA에서 에이즈를 일으키는 유전자 'CCR5'를 제거한 인간 배아를 실제 여성 자궁에 착상시켜 쌍둥이 아기를 탄생시키면서 더욱 논란이 됐다.


Q. 이번 수상자들은 여성 과학자이기도 한데요.
A. 우리 은하에서 블랙홀을 발견한 공로로 앤드리아 게즈 미국 UCLA 교수가 노벨 물리학상을 수상한 데 이어 여성 과학자 두 명이 노벨 화학상 수상자로 나란히 이름을 올렸다.

이로써 여성 노벨 과학상 수상자는 총 23명으로 늘었다.

역대 노벨 과학자 수상자가 올해까지 총 624명인 것을 감안하면 여전히 전체 수상자 중 3.68%에 불과하다.

하지만 올해 노벨 과학상 수상자 8명 중 3명이 여성인 점으로 볼 때 노벨상이 특히 여성 과학자들에게 인색하다는 평가는 점차 바뀔 것으로 보인다.

2000년 이후에만 수상자가 총 14명 나온 것을 감안하면 앞으로 여성 수상자 비율은 더 늘어날 것으로 예상된다.


[김시균 기자]
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