"유전자 변형" 유아기가 도래했습니까?

한여름 밤, 네가 침대에서 졸릴 때, 귀찮은 모기 한두 마리가 너의 귓가에서 윙윙거린다. 배부르게 먹거나 손바닥으로 때려죽이지 않는 한. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 희망명언)

냄새 나는 모기가 잠을 못 자게 하는 것을 특별히 싫어합니까? 걱정하지 마세요. 아마도 미래에는 윙윙거리는 모기, 접시 속의 음식, 당신의 발에 기대어 있는 애완동물, 정원의 식물, 심지어 당신 몸의 세포, 아이의 뇌와 몸, 이것들은 모두 유전공학기술을 통해 개조될 수 있습니다. 모기가 피를 빨지 않도록 하고, 식물을 더 강하게 하고, 애완동물을 더 똑똑하게 만들고, 당신과 당신의 아이를 더 똑똑하게 만들 수 있습니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 가족명언)

"아기 디자인" 시대?

많은 공상 과학 작품들은 종종' 아기 디자인' 이라는 개념을 언급한다. 예를 들어, 과학 광인은 세상을 통제하고 싶어한다. 그들은 태아부터 초능력의 특징을 제공하기 때문에 초능력을 맞춤화한 아기가 탄생했다.

어느 정도까지, 이런 불가능했던 일들은 이제 이미 손끝에 다다랐다. (윌리엄 셰익스피어, 템페스트, 희망명언) CRISPR/Cas9 시스템이라고 하는' 전 세계를 풍미하는' 유전자 편집 기술에 의존하고 있습니다. 이 기술이 더 성숙해지면 아기는 태어나기 전에 필요에 따라 자신의 유전자를 수정할 수 있다.

20 15 중국 연구원들은 아기로 발육할 수 없는 수정란을 이용해 연구한 후 CRISPR/Cas9 시스템을 이용하여 수정란 중 인간 HBB 유전자를 절단한다. HBB 유전자 돌연변이로 인해 베타 지중해빈혈이 발생할 수 있기 때문이다. 그들은 수정란 86 개를 주사했고, 그 중 7 1 개의 수정란이 생존했다. 테스트한 54 개 샘플 중 수정란 28 개 HBB 가 잘렸다. 이로써 유전자가 인간 배아를 편집한다는 생각이 현실이 됐다.

관련 기술은 현재 식물과 동물에 적용되었고, 인간 유전자 편집은 시간문제일 뿐이다. 그러나, 이 성과는 법률과 도덕적 논란을 불러일으킬 수 있다.

새로운 유전자 편집 방법

현실에서 인간 DNA 를 수동으로 수정하는 것은 새로운 일이 아니지만, CRISPR/Cas9 시스템처럼 인간 DNA 를 정확하고 효율적으로 바꿀 수 있는 기술은 없다. 그렇다면 CRISPR/Cas9 시스템은 무엇입니까? 그것은 어떻게 이 작고 정확한 일을 완성했습니까?

실제로 CRISPR/Cas9 시스템 자체는 방어 시스템이며, 일부 세균이 침입 바이러스에 대처하는 도구이지만 과학자들은 이 시스템을 유전자 편집 도구로 쉽게 바꿀 수 있다는 것을 발견했다.

먼저 과학자들은' 컨베이어 벨트' 에 해당하는 무해한 바이러스를 빌려 RNA, 절단단백질, 대체 DNA 조각을 세포에 입력한다. 그런 다음 가이드 RNA 와 전단 단백질은 대상 DNA 의 특정 위치에 부착됩니다. 여기서 전단 단백질은 이중 가닥 DNA 를 절단하지만 세포 자체는 DNA 를 복구할 수 있습니다. 유사한 DNA 조각을 템플릿으로 찾아 이 파열을 고치려고 합니다. 교체된 DNA 조각이 원본 조각과 비슷하면 세포가 부러진 곳에 교체된 DNA 조각을 설치합니다. 따라서 다른 DNA 를 제공하여 파열을 복구함으로써 염기쌍을 수정하거나, 시퀀스를 삭제하거나, 완전히 새로운 유전자를 추가할 수 있습니다. 이런 식으로 유전자 수정이 완료되었습니다.

이를 통해 우리는 유전자가 어떤 단계에서 무엇을 하고 있는지, 그리고 유전자 표현을 쉽게 "해제" 할 수 있습니다. 그것은 특정 돌연변이를 도입하여 무엇이 세포를 암으로 변하게 하는지, 아니면 사람을 병들게 하는지 알아낼 수 있다. 식물과 동물의 유전자를 조절하여 더 많은 근육의 가뭄에 저항하는 옥수수와 경찰견을 만들 수도 있다.

실험실에서 전통적인 방법으로 유전자를 구축하는 것은 번거롭고 비싸다. CRISPR/Cas9 시스템은 상대적으로 저렴한 비용으로 비교적 간단하고 정확한 유전자 편집 방법입니다. 그것이 발명된 지 불과 몇 년 만에 생물의학 연구 분야에 큰 영향을 미쳤다. 일부 과학자들은 언젠가 CRISPR/Cas9 시스템이 다양한 유전질환을 치료하는 데 도움이 될 것이라고 생각합니다.

출생 결함이없는 아기의 가정

모든 가정은 자기 아이가 건강하고 행복하기를 바란다. 준부모에게 가장 걱정스러운 것은 그들이 태어나지 않은 아이가 건강한지 여부다. 태아 질병을 판단하는 방법은 태아기 검사 (예: 임신 중 발병성 유전자 돌연변이 선별) 와 배아 이식 전 유전자 진단, 즉 체외 수정 배아를 선별하는 것이다. 배아에 아무런 문제가 없을 것이라고 확신하는 경우에만 어머니의 자궁에 이식한다. 현재 배아 이식 전 유전자 진단은 이미 수천 가지의 심각한 유전질환을 검진할 수 있다.

하지만 한 아이가 두 가지 이상의 질병의 위험을 물려받는다면 배아 이식 전 유전자 진단 방법은 비현실적이 된다. 두 가지 질병의 위험에 대해 3/4 의 배아는 적절하지 않을 수 있으며, 매번 체외 수정을 할 때마다 소수의 배아만 발육할 수 있기 때문에 3/4 의 배아를 꺼내는 것은 분명히 불가능하다. 사실, 성공적으로 발육할 수 있는 배아의 소수라도 병을 일으키는 유전자 돌연변이가 있을 수 있다.

이 경우 복권을 사는 것처럼 건강한 아기를 낳기를 바라는 대신, CRISPR/Cas9 시스템을 사용하여 배아의 유전자를 편집하고' 나쁜' DNA 를 복구하여 배아를 버리지 않도록 하는 것이 낫다.

그것은 우리 후손의 게놈을 영구히 변화시켜 질병을 없앨 수 있다. 유익한 유전자나 돌연변이 유전자를 첨가하여 출생 결함 아기의 건강 수준을 높이면 더 오래 살고, 더 건강하고, 더 행복하게 살 수 있다.

포진을 치료하다

모든 사람의 몸에는 바이러스가 잠복해 있다. 예를 들어, 언젠가는 인유두종 바이러스에 감염되었을 가능성이 높습니다. 인유두종 바이러스는 자신의 DNA 를 세포의 게놈에 삽입하여 수십 년 동안 숨길 수 있다. 면역체계에 문제가 생기면 활성화되고 더 많은 세포에 감염됩니다. 그 결과는 치명적일 수 있다. 인유두종 바이러스는 목, 목, 항문, 궁경 등의 질병을 일으킬 수 있다.

단순 포진 바이러스도 비슷한 일을 할 수 있다. 입이나 생식기 주위의 감각신경세포에 자신의 DNA 사본을 하나 이상 추가하면 입이나 생식기 주위의 피부 궤양이 생길 수 있다. 이 두 가지뿐만 아니라, 이 비열한 수법으로 몸에 숨길 수 있는 몇 가지 일반적인 바이러스도 있습니다.

현재 우리가 할 수 있는 가장 좋은 일은 면역체계가 바이러스 활동을 억제하는 것을 돕는 것이다. 현재 CRISPR/Cas9 시스템이 발달하면서 유전자 편집 분야가 돌파되었다. 여러 연구에 따르면 구강 주변과 같은 신체의 작은 영역에서 CRISPR/Cas9 시스템은 대상 바이러스, 즉 단순 포진 바이러스를 쉽게 "공격" 하여 세포의 바이러스 유전자를 파괴할 수 있는 것으로 나타났다.

에이즈 치료의 서광?

우리 모두 알고 있듯이, HIV 는 교활한 역전사 바이러스입니다. 일단 그것의 DNA 를 숙주 세포의 게놈에 도입하면, 그것은 긴 잠복기 을 가지고 있으며, 여러 해 동안 잠을 잘 수 있다. 의사는 일치하는 항레트로바이러스 약물을 조절하여 바이러스를 억제할 수 있지만 치료를 중단하면 다시 부활한다.

그럼, CRISPR/Cas9 시스템을 에이즈 치료에 사용할 수 있을까요?

미국 신경과학자들은 실험에서 CRISPR/Cas9 시스템을 사용하여 HIV 를 제거했지만, 단순 포진 바이러스와 인유두종 바이러스가 한 부분에만 분포되어 있는 것과는 달리 HIV 는 인간의 기억 T 세포 (인간 면역세포의 일종) 에 숨겨져 있고, 기억 T 세포는 인체 곳곳에 분산되어 있어 CRISPR/Cas9 시스템이 모든 HIV 를 제거할 수 있다는 것은 확실하지 않다.

그러나 일부 과학자들은 모든 세포에서 HIV 를 제거할 필요가 없을 수도 있다고 말한다. 그들의 생각은 CRISPR/Cas9 시스템과 기존의 항레트로바이러스 약물을 이용해 에이즈 감염자의 면역체계를 회복하고 결국 에이즈를 치료할 수 있다는 것이지만 연구는 심화되고 발전해야 한다는 것이다.

하지만 건강한 아기 만들기, 근육이 발달한 경찰견, 농장의 뿔소 등 모든 유전 공학 기술에는 윤리와 동물 복지 문제가 관련되어 있습니다. 식물의 가뭄 저항성, 내염성 또는 성장 속도를 높이는 동시에 식물은 확산되어 잡초를 침입하여 현지 종의 멸종을 포함한 다양한 생태 문제를 야기한다. 아마도 가장 논란의 여지가 있는 것은 인간이 유전자 편집 기술을 이용하여 비치료적인 인체 강화를 할 수 있다는 것이다. 예를 들면 유전자를 수정하여 근육량, 키 또는 지능을 증가시켜 소설에서 유일무이한' 디자인 아기' 를 만들 수 있다는 것이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언)

유전공학 기술은 논란의 여지가 많으며, 이러한 문제들을 어떻게 바라보느냐는 검증을 위해 기다려야 할 것 같다. (윌리엄 셰익스피어, 유전공학, 유전공학, 유전공학, 유전공학, 과학명언)

(이 기사는 빅 테크놀로지 * 과학의 수수께끼 제 3 기 20 16 에서 나온 것이다.)