티스토리 뷰
1980년대 : 인간에게 백신 및 치료제 제공
1980년대는 많은 유전 실험을 실제 제품과 아이디어로 바꾸어 1990년대에 오게 될 환경을 변화시킨 유전 공학 타임라인의 한 지점이었습니다. 백신과 치료법에 중점을 둔 80년대는 우리 자신의 DNA를 사용하여 많은 인간 문제를 해결하려는 과학의 헌신을 분명히 보여주는 시기였습니다.
유전자 변형 동물은 의도적으로 게놈에 삽입된 외래 유기체의 유전자를 가진 모든 동물입니다. 오늘날 과학 실험을 위한 유전자 변형 동물을 생성하는 것은 현대의 게놈 편집 방법을 사용하는 것이 일반적이지만 유전자 변형 동물의 역사는 1981년 오하이오 대학의 Thomas Wagner가 이끄는 연구팀에서 처음 시작되었습니다. Wagner와 그의 팀은 "DNA 미세주입"으로 알려진 유전학의 표준 방법을 사용하여 토끼의 유전자를 마우스 게놈으로 옮겼습니다. 그들의 실험은 이후 몇 년 동안 혁명적인 형질전환 동물 실험을 위한 길을 닦았습니다.
40년 이상 생명공학 분야의 회사인 Genentech 과학자 Dennis Kleid는 세계 최초의 유전자 조작 약물인 인슐린을 인간 시장에 출시하는 데 도움을 주었습니다. 인슐린은 1형 당뇨병으로 고통받는 환자를 치료하기 위해 세기의 더 나은 부분에 사용되었습니다. 역사적으로 인슐린은 동물에서 수확되었으며 인간 인슐린과 유사하지만, 동물 인슐린은 몇 가지 중요한 차이점이 있습니다. 게다가 1978년에는 1파운드의 인슐린이 23,500마리의 동물에서 8,000파운드의 췌장을 필요로 했습니다. 미국에서 증가하는 수요를 충족하려면 연간 5,600만 마리의 동물이 필요했습니다. 합성 대안이 분명히 필요했습니다. 이것은 Genentech 역사의 결정적인 순간이자 인간 소비에 대해 승인된 유전자 조작 약물의 개념에 대한 결정적인 순간으로 간주됩니다.
중합효소연쇄반응(PCR)의 발견은 특정 DNA 세그먼트의 많은 사본을 만드는 데 사용되기 때문에 이후의 DNA 실험과 획기적인 발전에 필수적이었습니다. 연쇄 반응을 구현함으로써 DNA 서열의 모든 사본이 증폭되어 더 많은 사본을 만들고 수천 또는 수백만 개의 사본을 생성할 수 있습니다. Kary Mullis에 의한 PCR 기술의 발견은 이전에 수천 개의 염기쌍 조각으로 절단하고 분리하고 박테리아 콜로니에서 성장시켜야 했던 DNA를 "복제"하는 데 걸리는 시간을 줄임으로써 과학자들이 DNA에 훨씬 더 쉽게 접근할 수 있도록 했습니다. 올바른 세그먼트를 찾은 다음 더 확장합니다. 이 기술이 DNA 실험을 보다 효율적이고 "실행 가능"하게 만든 요인은 과소평가할 수 없습니다.
아마도 고도로 표적화된 게놈 공학을 위한 첫 번째 기술인 ZFN(징크 핑거 뉴클레아제)의 발견은 여러 가지 방식으로 유전자 표적화의 효과를 향상시켰습니다. 아연 핑거는 DNA를 "인식"하는 데 도움이 되어 다양한 다른 게놈 표적에 대한 ZFN을 설계할 수 있게 합니다. 다양한 유형의 세포와 유기체에 걸쳐 다양합니다. 각 ZFN은 3개의 염기쌍 세트에 특이적으로 결합하며 더 긴 DNA 서열을 인식하도록 결합될 수 있습니다. 연구원들은 DNA 절단 효소 FokI를 ZFN DNA 결합 도메인에 융합하여 특정 위치에서 DNA를 절단하여 DNA에 이중 가닥 파손(DSB)을 생성할 수 있는 "게놈 가위"를 만들었습니다. 복구 템플릿이 세포에 공동 형질 감염되면 세포의 일부가 상동 재조합을 겪을 것이며, 여기서 세포는 관심 템플릿을 특정 중단점에 통합합니다. 이 새로운 기술은 "앞으로" 유전학보다 "뒤로" 유전학에 대한 아이디어를 촉진하는 데 도움이 되었습니다. 앞으로 과학자는 중요한 것을 찾는 무작위 돌연변이를 생성한 다음 돌연변이에 책임이 있다고 믿는 유전자를 특성화합니다. 후진 유전학에서는 ZFN과 같은 유전자 분리 방법 덕분에 돌연변이를 일으키는 정확한 유전자를 식별하고 구체적으로 공격할 수 있습니다.
1986년경(그리고 몇 년 전), 과학자들은 B형 간염에 대한 백신을 개발하기 위해 노력하고 있었습니다. 이전 1963년에 Baruch Blumberg는 간염에 대한 혈액 유래 백신을 개발했으며 1981년에 시판 승인을 받았습니다. 일단 Pablo DT Valenzuela는 효모 세포, 주로 Saccharomyces cerevisiae를 사용하여 세계 최초의 재조합 백신을 만들 수 있었습니다. 이 백신은 즉시 시장 표준이 되었고 혈액 유래 백신은 유통에서 제외되었습니다. 백신을 위한 재조합 공정을 확립함으로써 HPV, 백일해, 폐렴구균, 수막구균, B형 헤모필루스 인플루엔자 (Hib), 대상포진과 같은 질병을 포함하여 오늘날 우리가 여전히 사용하는 많은 백신이 만들어졌습니다.
1990년대 : 복제와 GMO
1990년부터 2003년까지 인간 게놈 프로젝트는 20,000개 이상의 유전자가 확인되고 게놈 유전자좌가 문서화된 인간 게놈 매핑에 성공했습니다. 2003년에 ENCODE(Encyclopedia of DNA Elements) 프로젝트가 시작되어 전사를 제어하는 조절 요소를 포함하여 단백질과 RNA 수준 모두에서 작용하는 요소를 포함하여 인간 게놈의 기능 요소의 전체 목록을 작성하기 시작했습니다. 1990년대는 발견의 시기였으며, 이 분야에서 하고 있는 작업이 유효할 뿐만 아니라 필요하다는 것을 증명했습니다.
은 사람들은 CRISPR이 Jennifer Doudna Emmanuelle Charpentier에 의해 개척되었다고 생각하지만, CRISPR(Clustered regular interspaced palindromic repeats) 원리의 발견은 Francisco Mojica가 Santa Pola 습지에서 박테리아를 연구하던 중에 발견했습니다. 박테리아의 DNA 부분이 그 사이에 일정한 간격을 두고 여러 번 반복된다는 사실을 알아차렸습니다. 이후 10년 동안 Mojica는 반복되는 DNA가 박테리아를 공격하는 바이러스와 일치하는 DNA 조각과 일치한다는 중요한 발견이 2003년에 발견될 때까지 이러한 반복에 대해 더 깊이 조사했습니다. 이 원칙은 CRISPR 유전자 편집 도구를 오늘날 유전학 연구의 최전선으로 끌어온 다음 10년 동안 DNA 연구의 다른 많은 발전으로 이어졌습니다.