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[lswcap1, 2016.05.12 17:46, IT & Tech]

#1. 지구상에서 가장 위험한 생물은 뭘까. 사자 같은 맹수를 떠올릴 수도 있지만 가장 위험한 건 모기다. 매년 모기로 인해 죽음을 맞는 사람만 해도 75만 명에 달한다고 한다. 뱀은 연간 5만 명 수준이니 명함도 못 내민다. 모기는 말라리아의 매개체 역할을 하기도 한다.

그런데 이런 말라리아 내성 유전자를 100% 유전시킬 수 있게 만드는 기술이 나왔다. 게놈 편집을 이용해 말라리아 기생충에 대한 내성을 가진 모기를 만들 수 있게 된 것이다.

 

#2. 지난 2015년 영국에선 생후 3개월 밖에 안 된 유아가 급성 림프구성 백혈병 진단을 받아야 했다. 이 질병은 조혈 모세포가 림프구로 분화하다가 이상이 발생, 성장을 멈추면서 정상적인 혈액 세포가 만들어질 수 없게 되는 것이다. 골수 이식도 실패했지만 병원 측은 게놈 편집을 통한 유전자 조작 기술을 이용해 면역 세포를 편집, 이 유아의 골수 안에 있는 모든 암세포를 제거하는 데 성공했다.

미국 과학잡지 사이언스는 2015년 가장 위대한 과학적 도약 가운데 하나로 게놈 편집(genome editing) 기술인 유전자 가위, CRISPR-Cas9를 꼽았다. 게놈 편집이란 생물의 설계도 격인 유전자 정보를 자유롭게 설계할 수 있는 기술을 말한다.

DNA에는 생물의 유전적 특징을 결정하는 정보를 보유하고 있는 유전자가 포함되어 있다. 생물 특성을 결정하는 DNA의 유전 정보를 포함한 특정 부위를 유전자라고 부르는 것. DNA와 유전자가 똑같은 건 아니다. DNA와 유전자 물질인 반면 유전자와 염색체 등 세포 내에 포함된 모든 유전 정보를 총칭하는 게 바로 게놈(genome)이다.

이런 유전 정보를 해독하게 되면 유전 정보를 조작할 수 있다. 물론 이렇게 하려면 유전 정보를 모두 해독해야 하는 문제가 있다. 이에 비해 게놈 편집은 유전자 변형 없이 유전자를 조작할 수 있게 해준다.

CRISPR-Cas9는 유전자 조작 기술로 DNA를 절단하고 근처에 비슷한 유전자 배열을 지닌 DNA를 더한다. 이렇게 하면 상동재조합(homologous recombination) 현상이 발생한다. 이를 통해 유전자 기능을 멈추게 하거나 혹은 특정 유전자를 포함시킬 수 있다. 이게 바로 게놈 편집이다. CRISPR-Cas9를 유전자 가위라고 부르는 건 이렇게 DNA를 가위로 잘라내듯 절단하기 때문이다.

CRISPR-Cas9의 가장 큰 장점은 기존 방식보다 취급이 쉽다는 것이다. DNA 기능 중 멈추게 하고 싶은 특정 유전자만 가이드RNA(guide RNA)를 이용해서 효율적으로 찾아내 DNA를 절단하는 것이다. 서로 다른 유전자를 한 번에 여러 개씩 제거하거나 추가할 수도 있다.

그렇다면 이런 게놈 편집을 이용하면 어떤 혜택이 있을까.

2014년 중국 BGI는 유전자를 조작해 미니 돼지를 만들었다. 돼지 태아에서 태아세포를 떼어내고 성장 호르몬 수용체 유전자 중 하나를 멈추게 해 성장을 막은 것이다. 보통 돼지의 몸무게는 100kg이 넘기도 하지만 이 미니 돼지의 무게는 15kg에 불과하다.

2015년 미국 하버드대학 연구팀은 돼지 유전자를 조작해 인간에게 감염될 수 있는 바이러스를 비활성화하는 데 성공했다. 이 연구를 진행한 이유는 돼지 장기를 인간에게 이식하려는 이종 이식을 실현하기 위한 것이었다. 돼지 장기는 인간의 장기 크기와 거의 비슷하다. 하지만 돼지 염색체에 들어있는 바이러스 유전자가 인간에 감염될 우려가 있었던 것. 연구팀은 게놈 편집술을 이용해 돼지 유전자를 동시에 62개 수정시키는 데 성공했다. 여기에 쓰인 기술도 CRISPR-Cas9.

<중국 BGT가 유전자 조작으로 탄생시킨 미니 돼지>

게놈 편집은 다방면에 활용될 수 있다. 열악한 환경에서도 거뜬하게 성장하고 영양가도 높은 작물을 만들 수도 있다. 예를 들어 토마토를 게놈 편집해 오랫동안 탄력을 유지할 수 있게 하거나 조류의 기름기를 50%나 높인 것도 이미 만든 상태다. 소도 유전자를 조작해 근육량을 2배로 키우는 데 성공하기도 했다. 가축이나 작물 등 식량을 이상적으로 만드는 데에도 게놈 편집을 활용할 수 있는 것이다.

앞서 소개한 말라리아 내성 유전자를 가진 모기도 마찬가지다. 유전자 조작을 통해 말라리아 기생충 항체를 만드는 유전자를 발견해 게놈 편집을 거쳐 말라리아 감염체 역할을 하는 모기의 DNA에 삽입한 것이다. 이런 말라리아에 대한 내성을 가진 모기를 번식시켜 말라리아 기생충 매개체 역할을 하는 모기를 없애겠다는 것이다.

하지만 게놈 편집의 궁극적인 목적 가운데 하나는 바로 인간이다. MIT는 매년 주목할 만한 혁신 기술 10가지를 발표한다. 올해 발표한 것 가운데 눈길을 끄는 건 면역 공학(Immune Engineering)이다. 마찬가지로 앞서 소개했듯 급성림프모구백혈병 진단을 받은 유아의 게놈을 편집해 백혈병에서 회복하게 만든 것처럼 인간의 면역 체계를 유전자 조작, 질병을 극복할 수 있게 하려는 게 바로 면역 공학이다.

생후 3개월이 지난 영국 유아는 게놈 편집을 이용해 유전자를 조작, 백혈병을 극복하는 데 성공했다.

미래 인류가 게놈 편집술을 이용해 질병을 극복할 수 있게 되는 건 물론이고 건강을 증진시키는 데 도움이 될 것이라는 얘기다. 난치병을 극복하는 이상적인 인간의 몸을 만드는 것이다.

물론 이런 면역 공학이나 게놈 편집은 이런 장점에도 불구하고 윤리적 문제에 대한 논란이 끊이지 않는다. 건강 증진 같은 장점도 있지만 인체에 유전자 조작을 가하는 행위를 어디까지 허용해야 하는지에 대한 문제가 꾸준히 제기되고 있는 것이다.

실제로 지난해 미국에선 동물 체내에서 인간의 장기를 만드는 이른바 키메라(chimera) 기술에 대한 윤리적 비판이 일어나기도 했다. 쉽게 말하자면 심장이나 간 같은 장기 등 인체 요소 일부를 돼지나 양 같은 동물의 체내에서 만들겠다는 것이다. 종의 경계를 넘어선 것이라는 비판에 직면하면서 미국국립보건원은 키메라 기술 관련 연구 지원을 잠정 중단하겠다는 발표를 하기도 했다. 이런 논란은 결국 유전자 조작 행위 자체를 어디까지 허용해야 하는지에 맞닿아 있다.

예를 들어 심장이나 장기는 둘째 치고 만일 인간의 뇌 세포를 다른 동물에서 키운다면 어떤 결과가 이어질까? 행여 높은 지능을 가진 동물이 태어날 수도 있다는 우려가 생길 수 있다. 물론 실제로는 인간 세포가 미치는 영향이라는 게 0.5% 정도인 만큼 돼지가 인간만큼 똑똑해질 우려는 없다고 한다. 하지만 과학계에선 만일 인간 세포가 미치는 영향이 40%까지 높아진다면 문제가 생길 수 있다고 말한다.

게놈 편집과 이를 통한 면역 공학은 인류에게 2가지 숙제를 안겨주고 있다. 과학 진보에 따른 놀라운 혜택이 동식물 등 인간이 필요로 하는, 미래에 문제가 될 수 있는 식량 문제 개선에 도움을 주는 한편 인류 앞에 닥친 질병이나 건강 문제를 해소할 신의 한 수가 될 수 있다는 것이다.

하지만 다른 한편으로는 종의 경계를 넘어 신의 영역으로 넘으려는 인간의 오만함과 이로 인한 파괴적 문제에 대한 우려가 존재하는 것이다. 장단점을 떠나 인간이 그동안 넘지 못했던 영역에 가위질을 하려 한다는 건 분명하다.

이 글은 미래창조과학부와 정보통신산업진흥원이 운영 중인 소프트웨어중심사회(http://software.kr)가 소정의 원고료를 제공, 작성해 기고한 것입니다

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