소개글
"DNA의 혁명 크리스퍼 유전자가위"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 연구 배경
1.2. 이론적 배경
1.3. 현재 상황
2. 본론
2.1. 기술적 측면
2.1.1. 크리스퍼(CRISPR) 유전자 편집 기술
2.1.2. 프라임 에디터 기술
2.2. 생명과학적 측면
2.2.1. 유전자 가위 기술의 발전 과정
2.2.2. 프라임 에디터의 특징 및 장단점
2.2.3. 프라임 에디터의 응용
2.3. 윤리적 측면
2.3.1. 유전자 편집 기술의 윤리적 쟁점
2.3.2. 프라임 에디터의 사회적 영향
3. 결론 및 제언
3.1. 요약
3.2. 향후 과제
3.3. 결론
4. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 연구 배경
컴퓨터 워드프로세서로 글자를 쓰고 지우는 것처럼 인체 DNA 유전코드를 하나하나 자유자재로 편집할 수 있는 차세대 유전자 교정 기술이 탄생했다. 이 기술을 적용하면 현존하는 유전질환 중 90%를 치료할 수 있을 것으로 기대된다. 신종 코로나 바이러스로 몸살을 앓고 있는 전세계 인류에게는 기존 3세대 크리스퍼 가위가 가지고 있는 단점을 보완할 수 있는 프라임 에디터의 출현이 반가운 소식이 아닐 수 없다. 하지만 기존 3세대 크리스퍼 가위와 무엇이, 어떠한 점이 다른지를 분석하고 어떠한 점을 응용해 현대 의학부문 효과를 도출해낼 수 있는지 의문이었고, 그리하여 프라임 에디터를 생명과학적, 기술적, 윤리적 측면에서 세밀하게 다뤄보고자 하여 본 연구를 진행하게 되었다.
1.2. 이론적 배경
가. 유전자 가위란 DNA nuclease 기능을 갖는 단백질 복합체를 이용하여 유전체 특정 부위에 DNA의 삽입, 결손 및 치환을 유도하여 돌연변이를 일으키는 기술을 말한다."
나. 크리스퍼는 DNA상에 존재하는 18~40개로 구성된 특정 염기서열을 인식하여 DNA 두 가닥을 절단하는 인공 제한효소로 동식물 유전자의 손상된 DNA를 잘라내고 정상 DNA로 교체하는 유전자 편집 기술을 의미한다."
다. 크리스퍼 카스9은 크리스퍼와 Cas9 단백질 효소를 함께 사용하는 유전자 편집 기술이다."
라. 역전사효소는 RNA를 주형틀로 삼아 RNA 서열에 상보적인 DNA를 합성해내는 능력을 갖고 있는 효소이다."
마. 프라임 에디터는 크리스퍼 카스9을 매개로 하는 유전체 교정 기술 또는 도구의 하나로서, 표적 DNA에 다양한 크기의 DNA 부위의 삽입 또는 결실 변이 그리고 DNA의 네 가지 염기서열을 원하는 다른 염기서열로 치환시킬 수 있도록 개발된 기술 또는 도구."
바. 오프타깃(Off Target·표적 이탈) 문제는 원하는 돌연변이 염기를 잘라내는 과정에서 정상 염기를 잘라내는 문제를 말한다."
1.3. 현재 상황
현재 유전자 가위 기술은 세계적으로 주목받고 있으며, 제1세대 징크핑거(ZFN, 2002년), 제2세대 탈렌(TALEN, 2010년), 제3세대 크리스퍼(CRISPR, 2012)로 개발되었다"는 것이다. 크리스퍼 유전자 가위 기술은 생명체의 유전정보를 거의 만능으로 교정 및 개선하여 과학과 의료의 미래를 앞당긴 혁신기술로써 "21세기 가장 혁명적인 생물학적 도구"로 여겨지고 있으며 2020년에 노벨화학상에 선정되었다.
유전자가위 기술을 활용하면 유전자 변이로 생기는 희귀 질환을 치료할 수 있는 길이 열린다. 예를 들어 혈우병은 정상적인 염기서열에서 유전자 하나의 위치가 뒤바뀌면 발생하는 병으로, 현재는 인위적으로 혈액을 굳힐 수 있는 인자를 넣어 치료하지만 유전자가위를 이용하면 뒤바뀐 염기서열을 정상적인 순서로 바꿀 수 있다. 에이즈 치료법 역시 이러한 방식으로 연구되고 있는데, HIV와 결합하는 'CCR5' 유전자가 없는 사람은 HIV에 감염되지 않기 때문에 이러한 방식으로 유전자가위를 이용한 HIV 치료제를 개발 중이다.
또한 최근에는 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 고가의 실험 장비 없이 진료실이나 학교, 사무실에서 단 5분만에 코로나 바이러스 유무를 확인하는 진단 기술을 개발했다고 밝혔다. 이는 기존 검사와 달리 고가 실험 장비가 필요 없어 언제 어디든 검사가 가능할 것으로 기대되고 있다.
이처럼 유전자 가위 기술은 다양한 분야에서 혁신적인 발전을 이루어내고 있다"는 것이 현재 상황이라고 볼 수 있다.
2. 본론
2.1. 기술적 측면
2.1.1. 크리스퍼(CRISPR) 유전자 편집 기술
크리스퍼(CRISPR) 유전자 편집 기술은 DNA nuclease 기능을 갖는 단백질 복합체를 이용하여 유전체 특정 부위에 DNA의 삽입, 결손 및 치환을 유도하여 돌연변이를 일으키는 기술이다. 크리스퍼는 DNA상에 존재하는 18~40개로 구성된 특정 염기서열을 인식하여 DNA 두 가닥을 절단하는 인공 제한효소로, 동식물 유전자의 손상된 DNA를 잘라내고 정상 DNA로 교체하는 유전자 편집 기술을 의미한다.
크리스퍼 카스9은 크리스퍼와 Cas9 단백질 효소를 함께 사용하는 유전자 편집 기술이다. Cas9 단백질이 크리스퍼의 가이드 RNA에 의해 특정 DNA 염기서열을 찾아 절단하는 방식으로 작동한다. 이를 통해 손상된 DNA를 정상 DNA로 교체할 수 있다. 크리스퍼 유전자 가위 기술은 생명체의 유전정보를 거의 만능으로 교정 및 개선할 수 있어 "21세기 가장 혁명적인 생물학적 도구"로 여겨지고 있다.
유전자 가위 기술은 제1세대 징크핑거(Z...
참고 자료
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크리스퍼[Clustered regularly interspaced short palindromic repeat], 분자·세포생물학백과, (네이버 지식백과, 21.10.24. 검색)
크리스퍼[clustered regularly interspaced short palindromic repeats], 생화학백과, (네이버 지식백과, 21.10.24. 검색)
역전사효소[reverse transcriptase], 분자·세포생물학백과, (네이버 지식백과, 21.10.24. 검색)
Anzalone AV, Randolfph PB, Davis JR 등 (2019) Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA. Nature 576: 149–157p, 프라임에디터[prime-editor], 식물학백과(네이버 지식백과, 2021.10.24. 검색)에서 재인용.
‘크리스퍼 유전자 가위’ 빛 활용해 정확도 높인다, 김민수, 동아사이언스, 2020.07.06. (21.10.24. 검색)
노벨상 유전자 가위 기술로 코로나 단 5분에 확인한다, 이영완, 조선일보 사이언스카페, 2020.10.09.(21.10.29. 검색)
사회를 변화시킬 잠재력을 가진 10대 유망 기술-세계경제포럼(WEF), 국립대구과학관 네이버 블로그, 2021.01.16.(21.10.29. 검색)
프라임에디터[prime-editor], 식물학백과(네이버 지식백과, 2021.10.29. 검색)
유전자를 워드프로세서처럼 편집? 프라임 에디터, 이석원, 테크레시피 뉴스, 2019.11.14. (21.10.26. 검색)
프라임에디터[prime-editor], 식물학백과(네이버 지식백과, 2021.10.29. 검색)
유전자가위 연구자 김형범 연세대 교수, 최준석, 주간조선 2679호, 2021.10.18. (21.10.29. 검색)
만능 4세대 유전자 가위 프라임 에디터의 혁신, 조양래, 메디게이트 뉴스, 2019.11.04. (21.10.19. 검색)
유전자편집 기술의 발전에 대응한 인간배아 유전자치료의 규제방향, Regulatory Framework for Gene Therapy on Human Embryos in Response to CRISPR-Cas9, 박대웅, 류화신
권순일, 새로운 유전체 편집용 유전자 가위, 크리스퍼, 분자생물학의 새 기원을 연다?, 한국고등직업교육학회, 2015, 63-68
박대웅&류화신, 유전자편집 기술의 발전에 대응한 인간배아 유전자치료의 규제방향, 생명윤리, 한국생명윤리학회, 2016, 42-43
https://blog.naver.com/jcy6194/221312031754
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