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바이오 분야의 핵심공통기술 중 하나인 크리스퍼 유전자 편집기술, 노벨화학상 수상


BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 20-78

바이오 분야의 핵심공통기술 중 하나인 크리스퍼 유전자 편집기술, 노벨화학상 수상


◇ 노벨상위원회, 생명과학 연구에 혁명을 불러온 혁신기술인 ‘크리스퍼 (CRISPR/Cas9) 유전자 편집기술‘의 초기 연구업적 관련하여 2명의 과학자를 수상자로 선정


▸주요 출처 : 스웨덴 왕립과학원 노벨상 위원회, Press release & POPULAR SCIENCE BACKGROUND, The Nobel Prize in Chemistry 2020, 2020.10/ 헬로디디, "유전자가위 공헌" 노벨 화학상, 女과학자 공동수상, 2020.10


■유전질환 치료 및 식량 증대를 위한 작물개발 연구 등 인류에게 큰 영향을 준 공로로 유전자 편집기술 연구자에게 2020년 노벨 화학상 수여

○ 수상자인 Emmanuelle Charpentier(프랑스)와 Jennifer A. Doudna(미국)는 유전자 기술의 가장 유용한 도구 중 하나인 CRISPR/Cas9 유전자가위를 발견, 이를 사용하여 동물, 식물 및 미생물의 DNA를 매우 정밀하게 변경 가능
※ 수상명 : “for the development of a method for genome editing”_Genetic scissors : a tool for rewriting the code of life
* Emmanuelle Charpentier(프랑스)와 Jennifer A. Doudna(미국)는 현재 독일 Max Planck Unit for the Science of Pathogens 책임자와 University of California, Berkeley 교수로 근무 중


 

CRISPR/Cas9 기술 개요

 

 

 

(개념유전자 특정 부위를 절단해 유전자의 기능을 편집하는 유전자가위 기술

(구성유전자를 찾는 유전자 탐색기와 그 유전자를 자르는 유전자가위로 구성

(특징CRISPR/Cas91세대 유전자 편집기술로 알려진 징크핑거 뉴클레아제(zinc-finger nuclease)2세대인 탈렌(TALEN)의 정확도·제작 편의성 문제를 한 번에 해결한 기술

(핵심) 단백질을 탐색기로 이용한 기존 기술과는 달리, DNA와 상보적 결합하는 RNA를 사용했다는 점이 핵심 내용이며, 높은 정확도와 제작 효율성을 나타냄

출처 : 헬로디디, "유전자가위 공헌" 노벨 화학상, 과학자 공동수상, 2020.10


○ 노벨상위원회는 수상 선정 소개에서 “이 유전적 도구가 기초과학에 혁명을 일으켰을 뿐만 아니라 혁신적인 작물생산을 가능하게 하고 획기적이면서도 새로운 의학적 치료로 이어질 것으로 기대” 된다는 점을 강조

- 특히, 새로운 암 치료법에 기여하고 있으며, 식물 재배방식을 완전히 변경하는 등 생명과학 분야에 혁명적인 영향을 일으킨 점을 선정 사유로 발표

○ 생명현상에 대해 알아내려면 세포 내 수많은 유전자를 수정해야 하는데 이러한 과정은 시간이 많이 걸리고, 어려운 작업이었으나,
- CRISPR/Cas9 유전자가위를 사용하면 몇 주 이내에 생명 코드 변경 가능
 
■ 과학에서 자주 그렇듯이 유전자가위 또한 예상치 못한 일로, 인류에게 큰 해를 끼치는 박테리아 중 하나에서 새로운 분자를 발견 

○ 괴사성 근막염을 일으키는 화농성연쇄상구균인 Streptococcus pyogenes에서 이전에 알려지지 않은 분자인 tracrRNA를 발견
- tracrRNA는 박테리아에 침입한 바이러스를 방어하기 위한 바이러스의 DNA를 절단하는 CRISPR/Cas 시스템의 일부로 밝혀짐

○ Charpentier 교수는 2011년 그녀의 발견을 발표하고, RNA에 대한 방대한 지식과 경험을 보유한 Jennifer Doudna 교수와 공동연구를 시작
- 시험관 내(in vitro) 실험에서 박테리아의 유전자가위를 재현하고, 유전자 가위의 분자 구성 요소를 단순화하여 사용하기 쉽게 만드는 데 성공
- 유전자가위를 reprogramming하고, 미리 정해진 부위에서 어떤 DNA도 절단할 수 있도록 제어할 수 있음을 증명하였으며, 생명암호(Code of life)인 DNA를 쉽게 재작성할 수 있게 됨
 
■ 2012년 CRISPR/Cas9 유전자가위를 발견한 이후로 크리스퍼 유전자 편집기술의 사용이 폭발적으로 증가

○ 유전자가위 도구는 생명과학 기초연구에서 중요한 발견에 기여했으며, 식물 연구에서는 곰팡이, 해충 및 가뭄에 견디는 작물을 개발
- 또한 의학에서는 새로운 암 치료법(CART-T 등)*에 대한 임상시험이 진행 중이며, 유전질환을 치료할 수 있다는 가능성을 제시
* CRISPR 유전자 편집기술 기반의 면역세포를 활용한 최초의 암 치료 임상시험에서 안전성을 확인. 미국 펜실베니아대 연구진은 3명의 암환자에게 CRISPR로 유전자가 편집된 T세포를 주입하여 그 안전성을 확인하는 데 성공(Science, 2020.2)

○ 2명의 여성 과학자가 발견한 CRISPR/Cas9 유전자가위는 생명과학을 새로운 시대로 이끌고, 여러 분야에서 인류에게 크나큰 이익을 제공하였다는 점에서 의의



...................(계속)

 

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