유전자재조합기술, 유전자편집, 유전자가위(크리스퍼), GMO

안녕하세요,

농업생명공학정보한국센터(KBIC)입니다. 우선, 답변을 드리자면,

1. 유전자재조합기술은 유전자변형기술이라고도 합니다. 이 기술은 생명공학기술을 이용하여 생물의 유전자 중 유용한 유전자를 분리하여 개량을 원하는 생물 종에 인위적으로 도입함으로써 개발자가 원하는 특성을 갖도록 DNA의 일부를 변형시키는 기술입니다. 우리는 이러한 유전자변형 기술로 만들어진 생물체를 유전자변형생물체(GMO)라고 부릅니다. 이러한 유전자변형생물체(GMO)에는 식물, 동물 그리고 미생물을 모두 포함하고 있습니다.

2. 유전자편집기술 역시 유전자재조합 기술이지만 외래 유전자도입 보다는 기존의 유전자를 잘라내어 더 나은 형질을 획득하는 기술로서 새로운 동식물 등 유전자변형이 필요한 모든 분야(유전병 치료, 멸종 생물 복원 등)에 적용이 가능한 기술이며, 유전자가위(CRISPR-Cas9)를 사용하여 특정 염기서열을 인식하여 절단하고 편집하는 게놈 편집 기술입니다.

* CRISP-CAS9는 ‘CRISPR, Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic

Repeat’와 'CRISPR-associated sequences'의 약자임.

3. 좀 더 쉽게 설명하면 GM작물은 외래 유용 유전자를 삽입하여 식물이 새로운 형질을 획득하게 하거나 DNA 단편인 운반체를 목적하는 식물의 특정 유전자 내부에 삽입하여 그 유전자의 기능을 억제함으로서 원하는 형질을 개선한 작물을 말합니다. 이 경우 삽입된 외래 유전자나 DNA 조각이 식물 제놈에 영구히 삽입되어지는 것입니다. 반면, 유전자 편집기술은 기능을 억제하고자 하는 작물의 특정 유전자에 DNA 단편을 삽입 후 이 단편이 빠져나올 때 생기는 해당 유전자의 돌연변이에 의해 발생되는 유전자 기능 억제를 통한 작물의 형질변경을 이용하는 것입니다.

4. 이와 같이 유전자재조합기술을 이용한 GMO와 유전자편집기술로 만든 생명공학작물은 각각의 특성과 장점이 있으므로 어느 것이 상위기술이라고 판정할 수는 없다고 생각합니다.

5. 반면 규제차원에서 볼 때 GMO는 국가별로 도입된 외부 유전자 도입에 따른 잠재적 위해성 여부 평가/심사를 통과해야만 상업화가 이루어지는 등 안정성 규제가 매우 엄격하여 연구개발과 상업화에 매우 어려움이 많습니다. 하지만 유전자 가위로 불리는 유전자편집 기술을 적용할 경우 왜래 유전자 도입으로 만든 GM작물에 비해 개발 시간과 비용 면에서 크게 절약이 가능하고, 특히 규제에서 자유로울 수 있다고 예측하고 있습니다.

6. 실지로 이 기술을 활용한 생명공학작물도 속속 보고되고 있으며 미국의 경우 당국으로부터 규제 대상이 아닌 것으로 판정됨으로써 개발된 생명공학작물들의 상업화가 급속히 이루어질 것으로 전망되고 있습니다.

5. 여러 유형의 유전자편집 기술들이 있지만 최근 개발된 CRISPR-Cas9(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat-Cas9) 기술이 가장 전망 있는 기술로 간주되고 있습니다. 기존의 1세대 유전자가위 기술인 징크핑거 뉴클레이즈(ZFNs: Zinc Finger Nucleases)와 2세대 탈렌(TALENs) 기술보다 정확성과 효율이 상당히 제고되었으며, 사용하기 편리하고 비용이 저렴하다는 장점이 있기 때문입니다.

6. CRISPR_Cas9은 사이언스지가 선정한 2015년 ‘올해의 획기적 발전상(Breakthrough of the Year Laurels)’ 대상을 수상했습니다. 과학계의 저명한 인사들은 유전자편집을 포함하는 어떠한 기술도 만병통치약이나 묘약은 아니라는 점을 인정하면서도, 유전자편집이 정밀도, 규제, 개발속도, 개발비용 등에서 기존 육종 및 유전자변형 작물보다 비교 우위를 제공한다는 의견을 밝혔습니다.

7. 현재, 유전자 편집기술로 개발 또는 개발 중인 제품에는 유채(제초제저항성), 옥수수(가뭄 저항성), 밀(병 저항성과 교잡 기술), 콩(기름 품질 개선), 쌀(병 저항성), 감자(저장 품질 개선), 토마토(저장 능력 개선), 땅콩(알레르기 제거) 등 모든 주요 식량 및 사료 작물이 포함되어 있습니다.

<미국 농무부 'Am I regulated" 절차를 통해, 규제 대상 여부 질의에 답변>

* 2016. 6월 현재까지 gene editing 산물 10개 품목의 규제 대상 여부에 대해 판정.

8. 향후 생명공학작물 개발은 외래 유전자가 도입된 기존의 GM작물 개발기술과 유전자가위 기술을 활용한 생명공학작물 개발기술이 병행되어 진행될 것으로 보입니다. 또한, GM작물이나 유전자편집기술을 활용한 연구는 좀 더 그 영역을 넓히면서 지구상 또는 국가별 현안 문제들을 해결하는 방향으로 진행될 것입니다. 즉, 인구증가, 기후변화, 신종 병해충, 고령화 시대 대비 연구와 함께 기능성, 안전성, 저장성, 품질개선 등 수요자/소비자들의 다양한 요구를 충족시키기 위한 다양한 연구개발 노력이 진행될 것입니다.

10. 이상 살펴 본 것과 같이 유전자재조합 기술의 발전은 글로벌 문제 해결이라는 매우 바람직한 방향으로 진전되고 있으며, 국내 전문가들도 이러한 생명공학 작물이 우리 농업의 현안 문제 및 향후 기후변화 등으로 발생할 새로운 문제들을 해결할 핵심 농업기술이라고 기대하고 있습니다.

11. 이런 관점에서 우리도 당장의 상용화는 아니더라도 국가 기술경쟁력 확보 및 미래 육종소재 확보차원에서의 생명공학작물 연구개발은 멈추지 말아야 할 것입니다. 농업생명공학기술의 지속적 연구 보장은 유전자편집기술과 같이 또 다른 새로운 생명공학 기술의 발전을 탄생시킬 것입니다. 인류의 지속적인 창조적 아이디어와 함께 타 분야의 새로운 점단기술의 접목이 생명공학 기술의 발전을 자연적으로 견인할 것입니다. 우리도 이러한 기술발전의 과정에서 다른 국가에 뒤처지지 않게 생명공학기술의 발전을 이어가야 할 것입니다.

이상 답변 드리며 조금이라도 궁금증 해소에 도움이 되시기를 바랍니다.

※ 참고로, 저희 센터에서는 GMO 관련 전문가와 함께 다양한 궁금증에 대한 정보공유와 격의 없는 토론을 위한 열린토론회를 실시하고 있습니다. 현재 9월13일 수원에서 실시할 계획입니다만, 필요할 경우 희망자에게 찾아가는 미니토론회도 개최하고 있습니다. 필요하신 경우 ([email protected])로 연락주시기 바랍니다.

감사합니다,