생물학 및 동물유전공학 분야의 현재 연구 우선순위, 방향, 최신 성과

유전공학의 응용

유전공학은 생명과학에서 빼놓을 수 없는 부분이 되었고, 인류에게 무한한 상상력을 선사하는 과학이기도 하다. 불멸의 전설이 다시 대중화되었습니다. 비록 현재의 유전 기술이 진정한 불멸의 존재를 만들 수는 없지만, 유전자 치료와 같은 기술의 출현으로 사람들은 유전 공학의 생명력을 환경 보호, 군사 및 기타 관점에서 볼 수 있게 되었습니다.

현재 세계 많은 국가에서는 생명공학, 정보기술, 신소재기술을 3대 중요한 기술로 꼽고 있으며, 생명공학은 전통적으로 다음과 같이 나눌 수 있습니다. 생명공학, 산업용 생물발효 기술, 현대 생명공학.

지금 사람들이 흔히 생명공학이라고 부르는 것이 사실은 현대 생명공학이다. 현대 생명공학에는 유전공학, 단백질공학, 세포공학, 효소공학, 발효공학 등 5가지 주요 공학 기술이 포함됩니다. 그 중 유전공학 기술은 현대 생명공학의 핵심 기술이다. 유전공학의 핵심기술은 DNA 재조합 기술이며, 이는 유전자 클로닝 기술이기도 하다. 유전공학이 이렇게 중요한데, 유전공학이란 무엇인가요?

유전공학이란 핵산 분자를 바이러스, 플라스미드 또는 기타 벡터 분자에 체외에서 삽입하여 새로운 유전 물질 조합을 형성하고 이를 숙주에 통합시키는 것을 말합니다. 원래 그러한 분자가 없었던 세포는 지속적이고 안정적으로 번식할 수 있습니다. 이 개념에 따르면, 사람들은 한 유기체의 유전자에서 유용한 유전자 조각을 추출하여 다른 유기체에 이식함으로써 유기체가 특정한 새로운 유전적 특성을 획득할 수 있습니다. 따라서 필요한 새로운 생물학적 변이체가 얻어지는 것은 유전공학을 이용함으로써 생물학적 변이를 가속화할 수 있고, 또한 생물학적 변이가 인간에게 유익한 방향으로 전개되도록 할 수 있기 때문이다. 이는 유사한 유기체만 교배하여 변이 방향을 제어할 수 없는 전통적인 방법을 크게 개선했습니다. 그러나 이 방법은 많은 노력이 필요할 뿐만 아니라, DNA 재조합의 원리에 따르면, 일부 열성 형질은 1/4 정도의 확률로 나타나기도 합니다. 이런 식으로 쓸데없는 작업이 많이 이루어지는데, 유전공학을 이용하면 서로 다른 벼 종에서 발현되어야 하는 특성의 뉴클레오티드 조합을 추출한 다음 이를 다른 벼 종에 이식하면 됩니다. 이는 공학주기를 크게 절약하고 유전공학의 효율성을 향상시킵니다. 또한, 일반적으로 서로 다른 종의 유기체는 교배를 통해 생산할 수 없습니다. 그러나 다음 세대에는 유전공학을 이용하여 물고기의 특정 유전자를 수정란에 이식하거나, 소의 유전자를 수정된 물고기 알에 이식하여 배양함으로써 소와 물고기의 특성을 모두 갖춘 새로운 종을 생산할 수 있습니다. 유전공학은 많은 이점을 갖고 있지만, 남용될 수는 없다고 합니다. 왜냐하면 모든 유기체는 적자생존의 자연선택을 통해 생활환경에 적응할 수 있기 때문입니다. 유전공학이 세포 적합성을 올바르게 처리해야 한다는 것을 알 수 있습니다.

그렇다면 유전공학의 응용은 무엇입니까?

1: 생산 분야에서 사람들은 유전 기술을 사용하여 유전자 변형 식품을 생산할 수 있습니다. 예를 들어, 과학자들은 특정 돼지의 고기 성장을 조절하는 유전자를 닭에 이식하여 닭도 이득을 얻을 수 있습니다. 그러나 유전자 변형 식품에는 첨단 기술이 포함되어 있어 유전자 변형 식품에 들어 있는 외래 유전자를 섭취하면 사람의 유전적 특성이 변할 수 있다는 우려가 있습니다. 변형 우유는 쉽게 유방 페티시즘 등으로 이어질 수 있습니다. Huazhong Agricultural University의 학자 Zhang Qifa는 다음과 같이 믿습니다. "GM 기술은 작물 개선을 위한 새로운 수단을 제공하지만 잠재적인 위험도 가져옵니다. 유전자 기술 자체가 정확한 분석 및 평가를 수행하여 위험을 효과적으로 피할 수 있습니다. GM 기술에 대한 연구 위험 평가는 다음과 같이 이루어져야 합니다. 전통적 기술을 바탕으로 유전자변형기술의 이용에 대한 안전을 보장하기 위해서는 과학적이고 표준화된 관리가 이루어져야 생명과학 기초지식의 대중화와 교육이 매우 중요합니다.

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둘째: 군사적 활용. 생물학 무기는 오랫동안 사용되어 왔습니다. 박테리아와 유독가스 모두 부끄럽습니다. 그러나 이제 전설적인 유전 무기는 더욱 무섭습니다. 유전적 무기는 특정 유전자(예: 특정 인종)를 가진 사람들에게만 치명적일 뿐, 다른 인종의 사람들에게는 아무런 영향을 미치지 않습니다. 이러한 무기를 사용하면 의심할 바 없이 유전자 무기의 공격을 받은 종족이 재앙에 빠지게 됩니다.

셋: 환경 보호에서는 생태학적 균형을 교란시키는 일부 동물과 식물에 대한 유전 무기를 개발할 수도 있습니다. 다른 유기체에 영향을 주지 않고 효율적으로 죽이면 비용도 절약할 수 있습니다. 예를 들어 우리나라의 담수 지역에 해를 끼치고 있는 부레옥잠을 죽일 수 있는 유전자 제품이 있다면 대학에서는 매년 수십억 명이 죽게 될 것입니다.

과학은 양날의 검이다. 유전공학도 예외는 아니다. 인류에게 이익이 될 수 있는 부분을 활용하고 이를 억제해야 한다. /p>

넷째, 의학적 측면

인간의 유전자 연구가 계속 심화되면서 과학자들은 유전자 구조와 기능의 변화로 인해 많은 질병이 발생한다는 사실을 발견하고 결함이 있는 유전자를 발견하는 방법을 알아냈습니다. 이를 진단하고 치료하고 예방하는 것이 생명공학 발전의 최전선입니다. 이러한 성과는 인간의 건강과 생명에 헤아릴 수 없는 이점을 가져다 줄 것입니다.
소위 유전자 치료법은 정상적인 유전자를 신체에 전달하는 유전공학 기술을 의미합니다. 질병 환자의 세포에서 결손된 유전자를 대체하거나 비정상적으로 발현되는 유전자를 차단하거나 감소시켜 치료하는 목적 따라서 유전자치료의 주요 대상은 유전질환인데, 1990년 미국에서 유전자치료가 시행되었다. 당시 4세와 9세의 두 어린 소녀는 면역결핍으로 인해 심각한 복합면역결핍증을 앓고 있었다. 과학자들은 이들에 대한 유전자 치료를 수행하여 성공을 거두었습니다. 이 선구적인 연구는 유전자 치료가 실험적 연구에서 임상 시험으로 전환되는 계기가 되었습니다. 1991년에 우리나라에서는 B형 혈우병에 대한 최초의 임상 시험도 이루어졌습니다.

유전자 치료의 최신 발전은 유전자 총 기술을 사용하여 쥐의 근육, 간, 비장, 내장 및 피부에 특정 DNA를 주입하여 성공적인 발현을 달성하는 것입니다. 이러한 성공은 미래에 사람들이 유전자 총을 사용하여 인체의 특정 부위에 약물을 전달하여 기존 예방접종을 대체할 수 있고, 현재 유전자 총 기술을 사용하여 유전 질환을 치료할 수 있음을 나타냅니다. 현재의 실험적 효능이 추가로 확인되면 태아 유전자 치료를 다른 유전질환으로 확대해 유전질환을 앓고 있는 신생아의 출산을 예방할 수 있어 근본적으로 개선될 수 있을 것으로 기대된다. 미래세대의 건강.

5. 유전자 변형 약물에 대한 연구

유전자 변형 약물은 재조합 DNA의 발현 산물입니다. 광범위하게 말하면, 약물 생산 과정에서 유전 공학을 포함하는 모든 것은 유전 공학 약물이 될 수 있습니다. 이 분야의 연구는 매우 매력적인 전망을 가지고 있습니다.

유전자공학신약 연구개발의 초점이 인슐린, 인간성장호르몬, 에리스로포이에틴 등 분자단백질과 같은 단백질 의약품에서 저분자 단백질 의약품 탐색으로 옮겨가고 있다. . 이는 단백질 분자가 일반적으로 상대적으로 크고 세포막을 쉽게 통과할 수 없기 때문에 약리학적 효과에 영향을 미치기 때문입니다. 한편, 질병에 대한 치료 아이디어도 단순한 약물치료에서 유전공학 기술이나 유전자 자체를 치료 방법으로 활용하는 수준으로 확대됐다.

이제 모두의 관심이 필요한 또 다른 문제가 있습니다. 즉, 과거에 정복되었던 많은 감염병이 박테리아의 약물 내성이 생겨나기 때문에 다시 발생한다는 것입니다. 그 중 가장 주목할만한 것은 결핵이다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 현재 전 세계적으로 결핵 위기가 닥쳐오고 있습니다. 퇴치 직전이던 결핵이 부활하고, 다제내성결핵이 등장했다. 통계에 따르면 전 세계적으로 17억 2,200만 명이 결핵균에 감염되어 있고, 매년 900만 명의 새로운 결핵 환자가 발생하며, 약 300만 명이 결핵으로 사망하고 있는데, 이는 10초마다 한 사람이 결핵으로 사망하는 것과 같습니다. 과학자들은 또한 앞으로 수백 명의 세균성 질병에 감염된 사람들이 치료법이 없을 것이며 동시에 바이러스성 질병이 점점 더 흔해지고 예방하기가 어려워지고 있다고 지적했습니다.

그러나 동시에 과학자들은 이를 처리하는 방법도 모색했습니다. 그들은 인간, 곤충 및 식물 종자에서 분자량이 4,000 미만이고 아미노산이 30개 이상인 것을 발견했습니다. 병원성 미생물을 사멸시키는 활성은 박테리아, 세균, 곰팡이 등의 병원성 미생물에 대해 강력한 사멸 효과를 나타낼 수 있으며 차세대 "슈퍼 항생제"가 될 수 있습니다. 새로운 항생제를 개발하는 데 사용하는 것 외에도 이러한 소분자 펩타이드는 농업에서 질병 저항성 작물의 새로운 품종을 육종하는 데에도 사용할 수 있습니다.

6. 새로운 작물 품종 재배 가속화

과학자들은 작물 개선을 위해 유전 공학 기술을 사용하는 데 상당한 진전을 이루었으며 새로운 녹색 혁명이 곧 다가오고 있습니다. 이 새로운 녹색 혁명의 특징은 생명공학, 농업, 식품, 제약 산업의 융합입니다.

1950년대와 1960년대에는 잡종 품종의 장려, 화학비료의 사용 증가, 관개 면적의 확대로 인해 농작물 수확량이 두 배로 늘었던 것을 모두가 '녹색 혁명'이라고 부릅니다. " 그러나 일부 연구자들은 이러한 방법이 현재 작물 수확량을 더 크게 늘리는 것이 어렵다고 생각합니다.

유전자 기술의 획기적인 발전으로 과학자들은 전통적인 육종가들이 상상할 수 없었던 방식으로 작물을 개량할 수 있게 되었습니다. 예를 들어, 유전 기술을 사용하면 작물이 스스로 살충제를 방출할 수 있고, 건조하거나 염분이 많은 토양에서 작물을 재배할 수 있으며, 더 영양가 있는 식품을 생산할 수 있습니다. 과학자들은 또한 질병으로부터 보호할 수 있는 백신과 식품을 생산할 수 있는 작물을 개발하고 있습니다.
유전자 기술은 또한 새로운 품종의 작물을 개발하는 데 걸리는 시간을 크게 단축시켰습니다. 전통적인 육종 방법을 사용하면 새로운 식물 품종을 개발하는 데 7~8년이 걸리지만, 유전공학 기술을 사용하면 연구자들이 식물에 어떤 유전자든 주입하여 새로운 작물 품종을 만들 수 있어 시간이 절반으로 단축됩니다.

최초의 유전자 조작 작물 품종이 나온 것은 고작 5년 전이지만, 올해 미국에서 재배되는 옥수수, 대두, 목화의 절반은 유전자 조작 종자를 사용할 것입니다. 향후 5년 안에 미국 내 유전자 조작 농산물 및 식품 시장 규모는 올해 40억 달러에서 200억 달러로 확대되고, 20년 후에는 750억 달러에 이를 것으로 추산된다. 일부 전문가들은 "다음 세기 초에는 미국의 모든 식품에 유전공학 성분이 일부 포함될 가능성이 높다"고 예측합니다.

아직도 많은 사람들이 있지만, 특히 미국에서는 더욱 그렇습니다. 유럽 ​​국가들에서는 소비자들이 유전자변형 농산물에 대해 회의적인 반응을 보이고 있지만, 전문가들은 작물 개선을 위해서는 유전공학 활용이 필수적이라고 지적하고 있다. 이는 주로 세계 인구에 대한 압력이 증가하기 때문입니다. 전문가들은 향후 40년 안에 세계 인구가 현재 수준에 비해 절반으로 증가할 것으로 예상합니다. 이를 위해서는 식량 생산량이 75% 증가해야 합니다. 또한, 인구의 노령화로 인해 의료체계에 대한 압박이 가중되고 있어 인류의 건강을 증진시킬 수 있는 식품의 개발이 필요하게 되었습니다.

신품종 재배를 가속화하는 것도 제3세계 개발도상국의 생명공학 발전의 공동 목표이다. 우리나라에서 농업생명공학에 대한 연구와 응용이 널리 진행되어 상당한 성과를 거두었다. 이익.

7. 분자진화공학 연구

분자진화공학은 단백질 공학에 이어 유전공학의 3세대입니다. 새로운 유전자와 새로운 단백질을 생성한다는 목적을 달성하기 위해 시험관 안의 핵산을 기반으로 한 다분자 시스템에 선택적인 압력을 가해 자연의 생물학적 진화 과정을 시뮬레이션합니다.

이에는 증폭, 돌연변이, 선택의 세 단계가 필요합니다. 증폭은 추출된 유전 정보 DNA 단편 분자의 사본을 대량으로 얻는 것입니다. 돌연변이는 DNA 단편의 염기가 돌연변이를 일으키도록 유전 수준에 압력을 가하는 것입니다. 유형 수준에서는 적자 생존과 부적합 제거를 통해 변이가 고정됩니다. 이 세 가지 프로세스는 밀접하게 연결되어 있으며 필수 불가결합니다.

이제 과학자들은 이 방법을 적용하여 시험관에서 직접 진화를 통해 트롬빈 활성을 억제할 수 있는 DNA 분자를 얻었습니다. 이러한 유형의 DNA는 항응고 효과가 있으며 혈전 단백질 약물을 대체할 수 있습니다. 심근경색, 뇌혈전증 및 기타 질병을 치료합니다.

우리나라의 유전 연구 결과

인간 게놈의 모든 유전 정보를 해독하는 것을 목표로 하는 과학 연구는 현재 국제 생물학은 의료계가 다뤄야 할 최첨단 주제 중 하나입니다. 보고에 따르면, 이 연구의 가장 흥미로운 측면은 인간 질병과 관련된 유전자와 중요한 생물학적 기능을 가진 유전자의 클론 분리 및 식별을 통해 관련 질병에 대한 유전자 치료의 가능성과 생물학적 제품을 생산할 권리를 얻는 것입니다.

인간 게놈 프로젝트는 국가 '863' 첨단기술 계획의 중요한 부분이다. 의학에서 인간의 유전자는 인간의 질병과 관련이 있는데, 특정 유전자와 특정 질병 사이의 구체적인 관계가 밝혀지면 사람들은 질병에 대한 유전 약물을 만들 수 있으며 이는 인간의 건강과 수명에 큰 영향을 미칠 것입니다. 보고에 따르면, 인간 유전자 샘플의 총 개수는 약 100,000개이며, 약 8,000개 정도가 발견되어 염기서열이 분석되었습니다.

최근 몇 년간 우리나라는 국립자연과학재단과 '863 프로젝트', 지방정부의 자금 지원을 받아 베이징에 연구센터를 설립해 인간 게놈 연구에 많은 관심을 기울여 왔다. 상하이에는 첨단 과학 연구 조건을 갖춘 국가 유전 연구 센터가 설립되었습니다. 동시에 과학기술 인력은 세계의 신기술 개발에 보조를 맞추고 유전공학 연구의 핵심 기술과 결과의 산업화에서 획기적인 진전을 이루었습니다. 우리나라의 인간 게놈 연구는 세계 최고 수준에 이르렀고 일부 유전자 변형 약물도 응용 단계에 진입하기 시작했습니다.
현재 우리나라의 단백질 유전자 돌연변이 연구, 혈액질환 유전자치료, 식도암 연구, 분자진화론, 백혈병 관련 유전자의 구조연구 등 기초연구 성과 중 일부는 이미 국제적으로 선두에 있다. 수준. 일부는 자체 기술 시스템을 구성했습니다. B형 간염 백신, 재조합 알파 인터페론, 재조합 인간 에리스로포이에틴, 형질전환 동물용 의약품 생산업체 등 10개 이상의 유전자 조작 의약품이 모두 산업화 단계에 진입했습니다.

유전자 기술: 딜레마와 양면 특성

유전자 작물이 파문을 일으켰습니다. 여론계에서 논란은 놀라운 일이 아닙니다. 그러나 선진국의 대서양 양쪽에서 유전자 변형 기술을 완전히 다르게 취급하는 것은 흥미로운 현상입니다. 미국 농지의 40%가 유전자 변형 작물을 재배하고 소비자들은 대부분 유전자 변형 식품을 침착하게 구매하는데, 유럽에서는 왜 그러한 식품이 반대 물결에 직면하는가?
직접적인 사회적 배경을 살펴보면, 현재 유럽에 'GMO 공포증'이 만연해 있다는 것은 이해할 수 있다. 1986년 영국에서 광우병이 발견된 것부터 올해 벨기에에서 오염된 닭에서 발암성 다이옥신이 발견된 일, 프랑스에서 어린이들에게 용혈병을 일으키는 코카콜라가 발견된 일까지 유럽인들은 식품 안전에 대해 유 전적으로 우려하고 있습니다. 인간의 건강에 해를 끼칠 수 있는 변형 식품은 조건 반사가 되어 듣는 것을 두려워합니다.

동시에 유럽은 항상 환경 및 생태 보호 문제에 대해 미국보다 더 민감하고 심지어 급진적인 태도를 취해 왔습니다. 이것이 유전자 변형 식품이 다른 상황에 있는 또 다른 이유입니다. 유럽과 미국에서. 한편으로 유럽 국가의 언론은 환경 보호에 대한 인식이 높아지고 있으며 환경과 생태에 해를 끼칠 수 있는 문제를 추구하고 심지어 과장하는 경우가 많으며 이는 유전자 변형과 같은 문제에 대한 대중의 태도에 큰 영향을 미칩니다. 한편, 최근 유럽 정치에서는 '녹색당'으로 대표되는 '환경주의 세력'이 부상하고 있으며, 정부와 의회에서 이들의 영향력이 계속 확대되면서 의사결정 과정에 영향력이 커지고 있다.

그러나 유럽인들이 유전자 변형 기술에 대해 그토록 혐오스러운 태도를 취하는 데에는 더 숨겨져 있지만 중요한 근본적인 이유가 있는 것 같습니다. 실제로 유전자 변형 유전자 문제에 대해서는 유럽과 미국 간 가치관 차이뿐 아니라 경제적 이익에 대한 논쟁도 벌어지고 있다. 일반 상품과 달리 유전자 변형 기술은 독특한 독점력을 가지고 있습니다. 기술적으로 미국의 "생명과학" 회사들은 일반적으로 생명공학을 사용하여 자사 제품을 자체 보호할 수 있게 만듭니다. 이들 중 가장 두드러진 것은 "터미네이터 유전자"로, 이는 씨앗이 자멸하고 전통적인 작물 씨앗처럼 다시 심을 수 없게 만듭니다. 또 다른 기술은 종자가 발전하고 성장하기 위해 종자 회사에 의해서만 통제되는 일종의 "화학적 촉매 작용"을 거쳐야 한다는 것입니다. 법적으로 유전자 변형 작물 종자는 일반적으로 특별 임대 제도를 통해 제공되며, 소비자가 직접 보관하고 이식하는 것은 허용되지 않습니다. 미국은 비용이 많이 드는 유전공학 연구에 가장 큰 투자자이며, 유전자 변형 기술 개발에 참여하는 미국 기업은 막대한 수익을 추구하기 위해 지적 재산권 및 특허 보호법을 사용하는 데 익숙합니다. 현재 미국은 유전자 변형 제품 시장의 상당 부분을 통제하여 시장 가격을 조작할 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 그러므로 유전자 변형 기술에 저항하는 것은 사실상 이 분야에 대한 미국의 독점에 저항하는 것입니다.

생명공학은 여러 분야에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 유전자 조작 제품은 농업 분야에 널리 퍼져 있으며, 유전자 조작 작물은 미국 농업에서 중요한 위치를 차지하기 시작했습니다. 의료 분야에서 상당한 진전이 있었고, 일부 유전자 변형 약물이 기존 약물을 대체했으며, 의료계는 여러 가지 방법으로 유전자 연구로부터 이익을 얻었으며, 복제 기술의 발전은 멸종 위기에 처한 종을 보호하고 치료법을 모색할 수 있는 전례 없는 기회를 제공했습니다. 다양한 인간 질병에 대해. 이제 연구자들은 생명공학을 더욱 도전적인 분야로 확장할 준비를 하고 있습니다. 그러나 최근 유전학자들의 행동을 경계하는 목소리가 주목을 받고 있습니다.

오늘날 소위 DNA 조각의 도움을 받아 수백 개의 유전적 기질을 동시에 연구할 수 있습니다.

유전자 연구는 매우 높은 수준에 도달하여 몇 년 후 인간 유전 물질 분석이 완료되면서 사람들은 인간 유전 물질의 다른 부분의 장점과 단점을 체계적으로 연구하는 데 모든 수단을 집중하기 시작했습니다. 그러나 생물학의 발전에는 부정적인 측면도 있습니다. 새로운 유전학을 비판하는 사람들은 끝없는 실험, 조작과 복제, 감정 없는 군인, 완벽한 유전자를 가진 공장 노동자 등 무서운 그림을 그리는 것을 좋아합니다. 유전암호는 유전 연구자들이 사람들의 마음 깊숙이 침투하여 생명을 조작할 수 있는 도구를 제공할 수 있도록 해줍니다. 그러나 이것이 유전학 분야의 좋은 연구로 이어질 수 있을지는 전혀 예측할 수 없습니다.