하루 만에 사람 유전자를 복제한다? : 과학향기 Story : KISTI의 과학향기

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기사 원문 : http://www.sciencetimes.co.kr/?p=178227&cat=36&post_type=news&paged=1

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미국 하버드대의 과학자들이 세포의 유전자복제 과정을 모방해 하루 만에 새로운 인간 유전자를 만들어낼 수 있는 방법을 개발하고 있다.

성공을 거둘 경우 인위적으로 미생물 유전자를 제작해 단기간에 신약 개발이 가능해진다.

19일 ‘사이언스’ 지에 따르면 이번 연구를 이끈 인물은 하버드 대학의 유전학자 조지 처치(George Church) 교수다.

그는 “복제 속도가 빨라지면서 신약 개발 속도 역시 급속히 빨라지는 등 앞으로 놀라운 일이 벌어질 것”이라고 말했다.

TdT로 유전자복제 속도 빨라져

세포는 매우 톡특한 방식으로 유전자를 복제하고 있다. DNA 속에서 한 쌍을 이루며 서로 마주 보고 있는 두 개의 염기는 늘 자기가 손잡을 수 있는 정해진 짝이 있다.

아데닌(A)은 티민(T)과, 구아닌(G)은 시토신(C)과 상보적으로 결합한다.

때문에 ATTTGC라는 한 줄의 염기가 있다면 이 염기는 반드시 TAAACG라는 염기와 짝을 이룬다. 이 형태를 살며시 꼬아 나선형을 형성한 것이 DNA다.

이처럼 쌍을 이루고 있는 두 줄의 DNA에 열을 가하면 두 줄로 되어 있던 DNA는 한 줄로 분리된다.

이 때 DNA 중합 효소라고 불리는 폴리메라아제(Polymerase)라는 효소를 넣어 주면 한 줄로 분리 된 DNA의 반대쪽에 상보적으로 결합하는 염기가 자동으로 복제된다.

문제는 이 시약이 자주 실수를 자주 저지른다는 점이다.

때문에 1970년대 유전자복제를 처음 시도한 과학자들은 매우 느린 속도로 유전자를 복제하면서 복제할 수 있는 유전자 정보를 200개로 제한해야 했다.

그러나 얼마 후 과학자들은 말단데옥시뉴클레오타이드전달효소(terminal deoxynucleotidyl transferase)를 개발했다.

TdT라 표기하는 이 효소는 두 DNA 사이에 끼어들어서 염기를 다양하게 추가할 수 있는 기능을 지니고 있다.

한 쪽이 AAT, 다른 쪽이 CGG로 끝나 후 TdT가 다시 작업을 하게 되면 AATCACA, AGGTACGG로 변화할 수 있다.

TdT를 주입하면 수많은 염기들이 생성되는 것을 볼 수 있다.

그러나 여기에도 문제가 있었다. TdT 특성상 무작위로 염기가 생성되다보니 다양성은 늘어나지만 과학자들이 원하는 복제를 하는 데는 많은 시간과 노력이 필요했다.

때문에 과학자들은 지난 수십 년간 TdT가 자신의 뜻대로 다수의 염기를 생성하기 전에 단 하나의 뉴클레오티드(한 개의 염기가 공유결합으로 연결되어 있는 구조)를 복제해 그 일을 반복할 수 있는 방법을 개발해왔다.

DNA 복제 98% 정확도 도달

처치 교수는 “이런 새로운 접근이 전통적인 DNA 합성을 극복할 수 있을 만큼 완전한 수준에 도달하지 못했다.”고 말했다. “그러나 최근 연구로 염기서열을 98%까지 정확하게 복제할 수 있는 수준에 도달했다.”고 말했다.

처치 교수는 “목표로 하고 있는 99.9%의 정확도에 이르기 위해서는 또 다른 혁명적인 방식을 개발하는 것이 아니라 우주탐사와 같은 거대한 과학 프로젝트를 통해 많은 양의 유전자 정보를 축적해야 한다.”고 말했다.

유전학자인 처치 교수는 그동안 합성생물학 차원에서 유전자복제를 연구해왔다.

합성생물학은 생명과학적 이해의 바탕에 공학적 관점을 도입한 학문으로, 자연 세계에 존재하거나 존재하지 않는 생물 시스템을 재설계해 제작하는 연구 분야다.

때문에 유전자의 표준화는 다량의 유전자를 필요로 하는 합성생물학에서 선행돼야 할 필수과정이다. 즉 유전자의 정보체계를 사전에 구축하는 것으로 처치 교수는 유전자 복제 과정에서 오류를 줄여나갈 수 있는 필수 과정으로 보고 있다.

사람의 유전자복제는 생명윤리 논쟁을 불러일으키는 중요한 사안이다.

그러나 최근 빠른 속도로 정확한 복제가 가능해지면서 또 다른 논쟁을 불러일으킬 전망이다. 처치 교수의 공언이 실현될 수 있을지 관심이 집중되고 있다.

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사이언스타임즈 이강봉 객원기자

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