유전자 가위(CRISPR)에 대해 알아야 하는 것

털복숭이 매머드를 다시 부활시켜야 할까요? 인간의 배아를 교정하는건요? 아니면 우리에게 해롭다고 여겨지는 종 전체를 멸종시키는건 어떤가요? 유전자를 교정하는 기술이 유전자 가위(CRISPR)는 이런 이상한 질문들을 가능하게 만들어주었습니다. 그런데 유전자 가위는 어떤 원리일까요? 과학자이자 커뮤니티랩 지지자인 엘렌 요르겐센은 과학자가 아닌 사람들에게 유전자 가위에 관한 미신과 진실을 과장없이 설명하는 사명을 가지고 있습니다.

다들 유전자 가위(CRISPR)에 대해
들어본 적 있나요?

안 들어봤을 리 없겠죠.

CRISPR는 유전자 편집 기술입니다.

너무 다양하고 논란의 여지도 많아서

각종 흥미로운 논란들을 많이
불러일으키고 있죠.

털복숭이 매머드를 다시 살려내야하는가?

인간 배아를 교정해야 하는가?

그리고 제가 개인적으로
제일 좋아하는 건데요.

이 기술을 이용해서 인간에게
해롭다고 여겨지는 종 전체를

지구상에서 멸종시키는 걸

어떻게 정당화할 수 있는가?

이런 유형의 과학은
그걸 통제하는 규제보다

더 빨리 진보하고 있습니다.

그래서 지난 6년간

저는 최대한 많은 사람들에게

이런 유형의 기술과 그 영향을

이해시키는 것을 제 임무로 삼았습니다.

CRISPR는 언론에
과대 포장되는 주제였습니다.

제일 자주 사용되는 단어들은
"쉽다"와 "저렴"이었죠.

그래서 저는 좀 더 깊이 들어가서

CRISPR에 관한 오해와
진실을 알아보려합니다.

유전자를 CRISPR로 편집하려면

제일 먼저 해야하는 일은
DNA를 손상시키는 것입니다.

그 손상은 이중 나선 사이로
두 가닥의 사슬을 깨뜨리는 것입니다.

그러면 세포 재생 과정이 시작되는데

이 재생 과정이 우리가
원하는 편집을 하도록

만드는 것입니다.

자연적인 편집이 아니라요.

그게 작동 원리입니다.

두 부분으로 이루어져 있는데

Cas9 단백질과
가이드 RNA라는 것이 있습니다.

저는 이걸 유도탄 같은 것으로 봅니다.

저는 의인화하는 걸 좋아해요.

Cas9는 DNA를 씹어먹고 싶어하는

팩맨 같은 것이고

가이드 RNA는 Cas9가 들어맞는
정확한 위치를 찾을 때까지

유전자로부터 떼어놓는 목줄입니다.

두 개를 합친 것이 CRISPR입니다.

아주 오래된 고대의

박테리아 면역 체계에서
차용한 시스템입니다.

여기서 놀라운 점은 가이드 RNA의

20개의 염기만이

시스템을 표적으로 삼는다는 겁니다.

이건 설계하기도 쉽고

구매하기도 저렴합니다.

그게 바로 이 시스템에서
조립식인 부분입니다.

나머지는 모두 그대로 있죠.

그래서 이 시스템은 놀라울 정도로
사용하기 쉽고 강력합니다.

가이드 RNA와
Cas9 단백질 복합체는

함께 유전체를 따라 튀어다닙니다.

그러다가 가이드 RNA에 맞는
지점을 찾게 되면

이중 나선의 두 가닥 사이에 넣어서

이중 나선을 뜯어내고

Cas9 단백질이
절단하도록 촉발시킵니다.

그러면 순식간에

망가진 DNA 조각이 생겨서

세포는 공황 상태에 빠지게 됩니다.

그럼 세포는 뭘 할까요?

최초 대응자를 부릅니다.

크게 두 가지 복구 경로가 있습니다.

첫째는 그냥 두 DNA 조각을
가져다가 다시 붙이는 겁니다.

그렇게 효율적인 체계는 아닙니다.

왜냐하면 가끔씩 염기 하나가
떨어져 나오거나 추가되거든요.

유전자 하나를 떨어뜨리는 데에는
괜찮은 방법일 수도 있지만

유전체 교정에서
원하는 방법은 아닙니다.

두 번째 복구 경로는 더 흥미롭습니다.

이 복구 경로애서는

상동인 DNA 조각이 사용됩니다.

인간과 같은 이배체 생물에게는
유전체 복사본이

엄마에게서 받은 것이 하나,
아빠에게서 받은 것이 하나 있습니다.

그래서 하나가 손상을 입으면

다른 염색체로 복구할 수 있습니다.

이게 여기서 나오는 겁니다.

복구가 이루어지면

유전체는 다시 안전해집니다.

이걸 습격할 수 있는 방법은

가짜 DNA 조각을 넣는 것입니다.

양쪽 끝이 상동 관계에 있지만

중간은 다른 것을요.

그럼 이제 원하는 걸 무엇이든
중간에 넣을 수 있고

세포는 속아넘어갑니다.

염기 하나를 바꿀 수도 있고

빼낼 수도 있습니다.

하지만 무엇보다 새 DNA를
넣을 수 있습니다.

트로이 목마처럼요.

CRISPR는 정말 멋질 거예요.

다양한 과학적 발전들의

촉매가 될 수 있으니까요.

CRISPR에서 특별한 것은
모듈식 표적 시스템입니다.

우린 수년 간 생물체에
DNA를 주입해왔잖아요?

그런데 모듈식 표적 시스템 덕분에

DNA를 정확히 원하는 곳에
넣을 수 있습니다.

문제는 CRISPR이
쉽고 저렴하다는 말이

많이 나오고 있다는 거예요.

저는 지역 연구소를 운영하는데

요즘 들어 사람들한테서
이런 이메일을 받고 있어요.

"공개일에 찾아와서

CRISPR로 제 유전자를
조작해봐도 되나요?"

(웃음)

정말 진지하게요.

저는, "아니요. 안돼요."

(웃음)

"그런데 듣기로는 저렴하고
쉽다던데요."

이것에 대해 잠깐 알아보죠.

그럼 얼마나 저렴할까요?

상대적으로는 저렴합니다.

일반적으로 실험에 쓰이는 물질의 비용을

수천 달러에서 수백 달러로
줄여줄 겁니다.

시간도 많이 절약되요.

몇 주에서 며칠로 줄일 수 있습니다.

멋진 일이죠.

하지만 작업하려면
전문적인 연구실이 필요하고

연구실 밖에서는 유의미한 작업은
하나도 할 수 없습니다.

이런 일을 주방 식탁에서

할 수 있다고 말하는 사람
말은 듣지 마세요.

이런 일을 하는 건 쉽지 않습니다.

게다가 특허 전쟁도 일어나고 있고요.

그래서 여러분이 무언가를 발명하더라도

브로드 연구소와 UC버클리가
엄청난 특허전쟁을 치르고 있습니다.

구경하기에 재미있습니다.

서로 사기를 친다고 주장하고 있거든요.

그리고 사람들은
이런 말을 하고 있어요.

"내 공책 여기 저기 사인했어."

앞으로 몇 년은
판결이 나지 않을 겁니다.

판결이 나면

이 기술을 사용하려먼
승소한 쪽에게 특허권 사용료를

두둑히 주어야겠죠.

그럼 정말 저렴한건가요?

기본 연구를 하고 자기 연구소를
갖고 있다면 저렴할 거예요.

쉬운 것은요?
이 주장을 한 번 살펴보죠.

언제나 세부사항에 함정이 있어요.

우리는 세포에 대해
많은 것을 알고 있지 않아요.

아직도 베일에 싸여있죠.

일례로 우리는 왜 어떤
가이드 RNA는 잘 작동하면서

어떤 것은 잘 작동하지
않는지 모릅니다.

왜 어떤 세포는 이쪽으로 교정하고

어떤 세포는 다른 쪽으로
교정하는지도 몰라요.

그것 외에도

애초에 세포 내부로
시스템을 주입시키는것도

문제입니다.

페트리 접시에서 하는 건
어렵지 않아요.

하지만 온전한 생물에 하려고 하면

까다로워집니다.

피나 골수를 사용하면 괜찮아요.

요즘 많은 연구에서 연구 대상이니까요.

CRISPR의 전조 기술을 이용하여

백혈병에 걸린 어떤 한 소녀의

피를 뽑아서 교정한 뒤에
다시 넣어 소녀를 구했다는

감동적인 일화가 있었습니다.

사람들은 바로 이런 류의
연구를 할 겁니다.

하지만 지금은 몸 전체에 넣고 싶으면

바이러스를 사용해야 합니다.

바이러스 내에 CRISPR를 주입하고

바이러스가 세포를
감염시키게 하는 거죠.

하지만 바이러스를 안에 넣었고

장기적으로 무슨 결과가
나타날지 모릅니다.

게다가 CRISPR는
표적을 벗어나기도 합니다.

가능성이 매우 낮지만
여전히 존재합니다.

그럼 시간이 지날수록
무슨 일이 벌어질까요?

이것들은 사소한 문제가 아닙니다.

이걸 해결하기 위해
노력하는 과학자들도 있고요.

결국에는 해결될 겁니다.
그러길 바래요.

하지만 결코 간단한 일이 아닙니다.

그러니까 정말 쉬운가요?

여러분의 특정한 장기에서
몇 년동안 해보는 거라면

네, 맞아요. 쉽습니다.

또 다른 문제는

어떻게 유전체의 특정 부분을 바꿔서
특정한 현상이 일어나게

만들 수 있는지에 대해
잘 알고 있지 못하다는 것입니다.

예를 들어, 돼지에게 날개를

달아주는 방법을 알아내려면
아직 멀었습니다.

아니면 다리라도 하나 더 붙인다든지요.
저는 그거로라도 만족할 거예요.

멋있을 거 같지 않나요?

하지만 실제로는

수천 명의 과학자들이 매우
중요한 작업을 하는 데에

CRISPR를 사용하고 있습니다.

동물 질병의 더 나은 모형을 만들거나

귀중한 화학물질을 생성하는 경로를

공업 생산과 발효 배트에 사용하거나

유전자가 하는 일에 관한
기본적인 연구에까지도요.

이게 바로 CRISPR에 대해
해야 하는 이야기입니다.

CRISPR의 화려한 모습이
이 모든 걸 묻어버리고 있다는 게

저는 마음에 들지 않아요.

수많은 과학자들이 CRISPR를
실현시키기 위해 많은 일을 했어요.

제 흥미를 끄는 것은

이 과학자들이 우리 사회의
지원을 받고 있다는 겁니다.

생각해보세요.

특정 비율의 사람들이
모든 시간을 연구에 할애하게 해주는

인프라가 우리에겐 있습니다.

그렇기 때문에 우리 모두가 CRISPR의

발명가이고 안내자입니다.

우리 모두에게 책임이 있어요.

그러니까 이런 유형의
기술에 대해 배우세요.

그래야만 정말로

이런 기술의 발전과 사용으로

이끌 수 있으니까요.

최종적으로 행성과 인간 모두에게
확실히 긍정적인 결과를

가져오게 할 수 있으니까요.

감사합니다.

(박수)