크리스퍼유전자가위, 전방욱, 박테리아, 바이러스, 다우드나, 면역계, 프린트모델, 미생물학회, 미세수술도구, sgRNA, DNA, 단백질, 화농연쇄상구균, 지넥, 박사후연구원

목차
차례

저자 서문 - 과학, 생명을 편집하다

제 1 장 크리스퍼 유전자가위의 등장
생명의 암호 DNA
돌연변이
초기의 유전자가위
공격의 기억
크리스퍼와 치즈
공동 연구
절단 부위의 수리
유전자가위의 장단점
위력적인 크리스퍼 유전자가위

제 2 장 실험동물의 생산
유전적 변이와 질병 모델
다양한 동물 모델
동물 복지
유용 물질의 생산
장기 이식 동물
대체 장기의 배양
윤리적 균형

제 3 장 체세포 치료
기적적 치료
질병 치료의 방식
개별적인 병의 치료
신약 개발
기술 문제
윤리 문제

제 4 장 인간 배아의 유전자 편집
전조
첫 번째 실험
논쟁
두 번째 실험
연구 러시
세 번째 실험
한?미 공동 실험
기술적 함의
윤리적 함의
사안별, 다중심적 규제 방식
다섯 번째 실험
계속되는 생식세포 편집
제 5 장 치료와 증강의 경계
체세포 치료, 생식세포 치료, 그리고 증강
생식세포 치료의 기술 문제
생식세포 치료의 윤리 문제
무엇이 질병인가
생식세포 증강의 윤리 문제

제 6 장 농작물과 가축 개량
식량증산의 필요성과 기존의 육종 방법
식물 유전체 변형의 난점
식물 유전체 변형 방법
식물체 편집
크리스퍼 파스타
각국의 규제 기준
바람직한 규제
모호한 기준
우려의 시선
가축 개량

제 7 장 멸종과 복원
유전자 드라이브
모기와 질병
사용처
유전자 드라이브의 기술 한계
모기 멸종의 윤리
규제 하의 연구
모기에게 국경이 있을까
매머드의 복원

제 8 장 특허권 경쟁
특허는 누구의 것인가
특허권 경쟁의 영향
대리 라이선싱
유전자 편집 기술의 상업화
스타트업

제 9 장 프레이밍 전쟁
용어 해석의 중요성
편집이냐. 교정이냐
정밀성의 신화
과장과 마케팅

제 10 장 과학자의 자기 규제에서 시민 규제로
다양한 규제 방식
각국의 규제 상황
아실로마의 환상
제2의 아실로마 회의가 필요할까
인간 유전자 편집 국제 정상회담
자기 규제 플러스
시민 숙의의 필요성

퀴즈
용어 해설
참고문헌
찾아보기
접기
책 속으로
본문 속으로

초기 유전학자들은 특정한 유전 현상을 이해하기 위해 돌연변이 표현형을 갖는 개체를 선발하거나 인위적으로 돌연변이 표현형을 만드는 방법을 생각했다. 멘델(Gregor Mendel)은 유전을 연구하기 위해 완두콩 종자의 색깔과 키가 다른 자연적 변이를 이용했다. 모건(Thomas Morgan)은 흰 눈의 초파리를 처음으로 발견해 연구했다. 멀러(Hermann Joseph Muller)는 초파리에 자외선을 쬐어 돌연변이를 유도했다. 아우어바흐(Charlotte Auerbach)는 겨자가스가 돌연변이를 일으키는 효과가 있다는 사실을 발견했다. 이처럼 과학자들은 오랫동안 표현형으로 나타나는 임의 돌연변이로부터 관련 유전자를 밝히려고 노력했다. 유전체의 서열을 밝히면서 이미 우리가 알고 있는 유전자의 돌연변이를 일으킬 수 있게 되었고, 이로부터 나타나는 표현형을 통해 돌연변이의 효과를 분석하려 했다. 이것이 유전자 편집 기술의 시초라 할 수 있다. _본문 18쪽

만약 특정한 곳에서 유전체를 자르는 효소를 디자인한다면 선택한 방식대로 절단된 부위를 복구할 수 있다. 예를 들어, 만약 우리가 분자 가위를 사용해 유전적 돌연변이 부위나 그 근처를 자르게 한다면, 우리는 그 자리에 들어맞는 수리 주형으로 새로운 DNA를 사용해 잘못된 서열을 교정할 수 있다. 하지만 분자 가위를 디자인하는 것은 오랫동안 쉽지 않은 일이었다. 30억 개의 글자로 이루어진 유전체의 한 부위를 표적하는 효소를 어떻게 특이적이고 효율적으로 절단하겠는가? 그런데 박테리아는 이와 같은 방식으로 이미 이 문제를 정확하게 해결하고 있었다. 박테리아는 크리스퍼 유전자가위를 사용해 바이러스의 DNA 서열을 표적하고 자른다. _본문 31쪽

우리는 이제 크리스퍼 유전자가위를 사용해 실험실에서 인간 DNA를 표적하고 잘라 유전체를 실제로 편집하는 단계에 이르렀다. 크리스퍼 유전자가위는 이를테면 ‘아래한글’ 프로그램의 ‘찾아 바꾸기’ 기능을 할 수 있다. 글자가 잘못되었으면 그것을 ‘찾는 단어’에 입력해 해당 문서의 어느 곳에 그 글자가 있건 ‘바꾸는 단어’를 사용해 잘못된 철자를 바로잡을 수 있다. 이와 정확히 같은 방식으로 크리스퍼 유전자가위는 유전체 문서의 오자를 발견해 바꿀 수 있게 한다. ‘찾는 단어’ 방식처럼, RNA의 글자는 단순히 문장 전체에 있는 DNA의 글자와 짝이 맞으면 된다. 생물정보학을 배운 학생이라면 찾는 단어를 바꾸기 위한 RNA를 간단히 디자인할 수 있고, 분자생물학을 배우는 학생도 할 수 있다. _본문 32쪽

새로운 유전자 편집 기술 크리스퍼 유전자가위는 매머드의 부활에도 기여할 수 있다. 기존의 유전체에 새로운 유전자를 도입해 멸종에 의해 소실된 형질을 갖는 동물을 만들 수 있을 것이다. 이 아이디어를 사용하여 하버드 대학 처치 연구팀은 2017년 2월 코끼리와 매머드의 유전물질로부터 잡종 동물을 만들겠다는 계획을 발표했다. 크리스퍼 유전자가위를 사용해 두 생물체로부터 선택한 DNA를 조합한 다음 인공 배아로 넣어 길고 거친 털, 피하지방, 그리고 동결 온도에 독특하게 적응된 혈액 등 매머드의 특징을 갖는 코끼리를 10년 내에 만들겠다고 공언했다. _본문 210쪽

특히 하버드 대학의 처치 연구팀은 이 과정에서 인간 줄기세포가 키메라 배아의 주기에 맞추어 생장하도록 크리스퍼 유전자가위를 사용해 특정 유전자를 제거했다. 궁극적으로는 배아를 몇 달 생장시킨 후 인간에서 기원한 장기인지 여부를 확인한다. 이런 실험들이 성공하면 배아가 분만 시까지(돼지의 경우는 넉 달) 자라도록 한다. 아직 키메라 돼지 새끼를 생산할 단계는 아니다. 키메라가 임신기간 동안 생존할 수 있도록 인간 줄기세포와 동물 배아를 가장 잘 마련할 수 있는 방법도 알아내야 한다. 완벽하게 형성된 장기를 만들 수 없을지라도 그동안 발견한 기술들은 암을 비롯한 많은 복잡하고 치명적인 질병들의 발병과 진행, 그리고 임상 결과들을 더 잘 이해하게 해 줄 것이다. 만약 성공한다면, 이 방은 장기 이식 치료에 엄청난 영향을 미칠 수 있다. 전 세계 수만 명의 고통 받는 사람들을 위해 농장 동물로부터 대체 장기를 대량 공급할 수 있기 때문이다. _본문47쪽
2017년 현재, 중국과 미국의 과학자들이 인간 배아에 크리스퍼 유전자가위를 직접 실험하는 데에까지 이르렀다. ‘크리스퍼 유전자가위’는 이미 인간에게 직접적인 영향을 끼치기 시작한 것이다.
‘크리스퍼 유전자가위’는 생명과학의 축복일까? 거대한 상상일 뿐일까? 이 문제는 결코 쉽지 않다. 그래서 여러 나라에서 여러 기술적, 윤리적 쟁점을 포함한 논의가 진행 중이다. 제2의 황우석 사태가 우려될 정도로 이 기술에 대한 맹신적인 학자들도 있고, 이를 비판적으로 바라보는 학자들도 있다.
DNA 혁명 크리스퍼 유전자가위는 혁명적 기술, ‘크리스퍼 유전자가위’의 지금까지의 연구 성과, 여러 사례와 적용 가능성 등을 통찰하고, ‘과학과 인간 생명이 어떻게 공존할 수 있는가’에 대한 과학적·사회적 논의점을 제공한다.

생명을 위한 선택인가, 과학기술의 발칙한 상상인가