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유전자 표적화 및 유전자 절단 분자 기계
정책 입안자들이 안전 문제를 다룰 필요성과 혁신의 이점 사이에서 균형을 유지하기 위해 고군분투함에 따라 유전 공학의 혁신과 규제 사이에는 오랜 긴장이 있습니다. 그러나 최근의 발전, 특히 CRISPR-Cas9로 알려진 유전자 표적화 및 유전자 절단 분자 기계의 발견으로 긴장이 풀리기 시작했습니다. 소비자들은 1세대 유전자 조작 식품 성분의 표시에 대한 논쟁에 집중하고 있지만 최신 기술은 기존 규제 프레임워크를 벗어나는 유형의 유전자 변형을 허용하고 일부 경우에는 이를 우회하도록 의도적으로 설계되었습니다.
1970년대 후반부터 유전공학자들은 새로운 유전자가 좋은 위치에 착륙하여 잘 작동하기를 바라면서 맹목적으로 새로운 유전자를 숙주 세포에 주입해야 했습니다. 더 이상은 아닙니다. 이제 그들은 DNA의 특정 지점을 정확하게 자르고 삭제할 수 있습니다. 유전자의 일부를 대체합니다. 또는 특정 위치에 완전히 새로운 유전자를 추가합니다. 총칭하여 '유전자 편집'이라고 하는 이러한 기술은 펜을 종이에 대고 구를 삭제하거나, 문장을 재배열하거나, 새로운 것을 추가하는 우리의 능력과 유사합니다. 특히 CRISPR-Cas9를 사용하면 유전자 엔지니어가 한 번에 여러 유전자를 쉽게 돌연변이, 교환 또는 추가할 수 있습니다. 연구원들은 최근 이 접근 방식을 사용하여 60개의 돼지 유전자 전체 세트를 편집했는데, 바이러스가 적고 인간 이식에 더 안전한 돼지 장기를 생산하는 것을 목표로 하고 있습니다.
동물 및 작물 유전 공학은 속도와 창의력뿐만 아니라 개발자가 미국에서 감독의 허점을 인식하기 때문에 유전자 편집으로 빠르게 향하고 있습니다. 새로운 유전자 편집 기술 중 일부는 구식 유전 공학을 기반으로 하는 현재 규제 정의를 벗어납니다. 예를 들어, 미국 농무부는 식물 해충법(Plant Pest Act)에 따라 유전자 조작 식물을 감독하는 일차적인 권한을 가지고 있습니다. 엔지니어가 새로운 유전자를 숙주 식물에 전달하기 위해 식물 해충 DNA 서열을 사용했을 때 그 접근 방식은 의미가 있었습니다. 그러나 유전자 편집을 통해 생명공학 엔지니어는 더 이상 유전자를 삽입하기 위해 그러한 서열을 사용할 필요가 없습니다. 그 결과 CRISPR-Cas9을 사용한 갈변방지 흰단추버섯과 같은 몇몇 편집 작물이 미국 규제를 회피했습다. 생명공학 작물 개발자들이 은밀한 유전자 편집에 몰두하면서 규제 회피 가 게임의 이름이 되었습니다.
새로운 유전자 드라이브 시스템
유전 공학의 두 번째 발전은 유전자 편집에 의존하지만 전체 야생 개체군에 변경된 유전자를 퍼뜨리기 위해 한 단계 더 나아갑니다. 여기에서 규제 문제는 훨씬 더 위협적입니다. 일반적으로 도입된 유전자는 한 쌍의 염색체 중 하나에 전달되므로 1세대 자손의 약 절반이 유전합니다. 선택적인 이점이 없다면 결국 유전자는 자연 개체군에서 희석될 것입니다. 대조적으로, 실험적인 새로운 '유전자 드라이브' 시스템은 한 염색체의 편집된 유전자가 파트너 염색체에 복제되도록 합니다. 그 결과 거의 모든 자손이 조작된 유전자를 물려받게 됩니다. 유전자 드라이브가 있는 몇 개의 유기체만 야생으로 방출된다면 전체 개체군이 편집된 유전자로 끝날 수 있습니다.
유전자 드라이브는 아직 야생으로 방출되지 않았지만 초파리 와 모기에 대한 실험실 케이지 실험에서 입증되었습니다. 과학자들은 야생에서 개체군을 조작하기 위해 유전자 드라이브를 사용해야 하는 몇 가지 이유를 제안했습니다. 예를 들어, 드라이브는 원치 않는 해충 개체군, 침입 종 또는 질병을 옮기는 유기체를 파괴하기 위해 킬러 유전자를 퍼뜨릴 수 있습니다. 킬러 드라이브 시스템을 가진 소수의 개인을 석방하면 이론적으로 전체 인구가 붕괴될 수 있습니다. 이러한 유형의 공격은 뎅기열, 말라리아 또는 지카 바이러스를 옮기는 모기를 박멸하는 데 유용할 수 있습니다. 유전자 드라이브는 또한 집단에 유익한 유전자를 추가하는 데 사용될 수 있습니다. CRISPR-Cas9와 같은 편집 시스템은 위험에 처한 종을 질병으로부터 면역시키거나 기후 변화의 영향으로부터 보호하기 위해 화물 유전자를 운반할 수 있습니다. 어떤 경우에는 유전자 드라이브가 멸종 위기에 처한 종을 구하거나 인간을 큰 피해로부터 보호하는 유일한 옵션일 수 있습니다.
그러나 생태계는 복잡하고 민감합니다. 의도하지 않은 영향은 야생에서 공학 종을 동반할 수 있습니다. 더 위험한 해충이 킬러-유전자 드라이브에 의해 비어 있는 틈새를 채우거나 유익한 포식자가 킬러-유전자 드라이브를 가진 먹이를 먹음으로써 해를 입을 수 있습니다. 연구자들이 유전자 드라이브를 회수하는 시스템을 연구하고 있지만 특정 효과는 되돌릴 수 없고 다른 효과는 예측할 수 없습니다.
위험 평가 및 감독 시스템 개발을 위한 세 가지 핵심 동의 사항
유전자 편집과 유전자 드라이브는 우리 기술 능력의 변곡점을 나타냅니다. 적절한 위험 평가 및 감독 시스템을 개발하는 정부의 능력을 앞지르고 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 지난 2년 동안 학술 및 비영리 기관에서 미국 전역의 여러 전문가 워크숍이 개최되었습니다.
워크숍이 합의를 달성하도록 설계되지는 않았지만 그룹은 일반적으로 다음 세 가지 핵심 사항에 동의했습니다. 첫째, 전자 드라이브 배치 지역에 거주하는 사람들은 출시 전에 상의해야 합니다. 둘째, 억제에 중점을 둔 현행 규정과 확산을 위해 설계된 현장 테스트 유전자 드라이브 사이에 충돌이 존재합니다. 셋째, 유전자 드라이브는 인간이 만든 경계를 존중하지 않으므로 협력 및 국제 거버넌스가 평소보다 훨씬 더 중요합니다.
주로 워크샵은 답변보다 더 많은 질문을 내놓았습니다. 중요한 것은 과학자들이 아직 유전자 드라이브를 배포에 대한 책임 있는 규칙을 개발할 만큼 충분히 이해하지 못한다는 것입니다. 생물 안전 및 위험 분석을 위한 연구 자금과 유전자 드라이브에 적합한 감독 시스템을 고안하기 위한 노력이 절실히 필요합니다.
유전자 조작 유기체에 대한 과거의 사회적 갈등은 미래에 대한 감독을 위한 지침을 제공할 수 있습니다. 오늘날의 논쟁의 여지가 있는 하향식 의사 결정 시스템 대신 기술 변화에 보조를 맞추면서 다양한 문제를 설명할 수 있는 적응형 상향식 포괄적 시스템이 필요합니다. 사회과학 학자들은 이러한 '새로운 거버넌스 패러다임'에 대한 정책 프로세스 모델을 발표했습니다. 유전 공학의 새로운 기능에 대한 사회적 인식과 대중의 대화 증가는 우리가 제도적 장치를 설명할 때 중요한 첫 단계입니다.