영국 연구팀이 유전자 편집기술로 새로 태어날 생쥐의 성별을 결정하는 기술을 개발했다. 알을 낳지 못한다는 이유로 전 세계적으로 매년 40억에서 60억 마리 정도 도살되는 수평아리나 연구의 목적과 성별이 맞지 않아 폐기되는 생쥐들의 생명을 보호할 기술로 주목받고 있다. 영국 정부는 유전자 편집기술을 축산업에 적용하는 방안을 고려하고 있다. 

피터 엘리스 영국 켄트대 바이오과학부 교수와 제임스 터너 영국 프랜시스크릭연구소 성염색체생물연구소 연구원 공동연구팀은 유전자 편집기술로 태어날 생쥐의 성별을 결정하는 데 성공했다는 연구결과를 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 5일 공개했다. 

유전자 편집기술은 특정 유전자에만 결합하는 효소를 이용해 원하는 DNA 부위를 정확히 자르는 유전체(한 생명체가 지닌 DNA 전체) 교정 기술이다. 여러 유전자 편집기술 중 2012년 등장한 크리스퍼 유전자 가위는 빠른 속도와 높은 정확도로 생명과학의 판도를 바꿀 신기술로 큰 주목을 받고 있다. 크리스퍼 유전자 가위는 크게 DNA를 절단하는 가위 역할을 하는 '캐스나인(Cas9)'과 절단 해야할 부위를 알려주는 ‘가이드 RNA’로 구성된다. 

연구팀이 개발한 기술은 케스나인을 암컷의 DNA에, 가이드 RNA를 수컷의 X 또는 Y염색체에 집어넣는 방식이다. 생쥐와 같은 포유류는 성별이 성염색체에 의해 결정된다. 암컷은 한 쌍의 X 염색체를, 수컷은 X 염색체와 Y 염색체 하나씩을 갖고 있다. 이 원리를 활용해 원치 않는 쌍의 염색체가 수정돼 배아로 자라나는 것을 유전자 편집기술로 막았다.

가령 암컷 생쥐만 태어나도록 한다면 가이드 RNA를 부모 수컷의 Y 염색체 넣는다. 가이드 RNA는 DNA 복제와 복구에 필수적인 ‘TOP 1’이라는 유전자를 표적으로 한다. 이 경우 수컷의 Y 염색체와 암컷의 X 염색체가 만나 수정하게 되면 이 때 캐스나인과 가이드 RNA도 서로 만나 크리스퍼 유전자 가위가 작동하게 된다. TOP1 유전자를 제거하고 XY 염색체의 배아는 DNA 복제와 복구 기능을 잃게 된다. XX 염색체를 가진 배아만 자라나고 XY 염색체를 가진 배아는 성장이 불가한 셈이다. 이로 인해 암컷 생쥐만 태어나게 된다는 게 연구팀의 설명이다. 

연구팀은 "반대로 가이드 RNA를 생쥐 정자의 X 염색체에 집어넣으면 수컷만 태어나게 된다"며 "유전자 편집기술이 작동한 배아는 16~32개 세포 이상 발달하지 못한 것으로 나타났다"고 말했다. 이어 "100% 성별을 결정하는 데 성공했으며 태어난 새끼도 건강하다"고 덧붙였다.

현재 전 세계 가금류 산업에서는 매년 40억에서 60억 마리의 수평아리가 도살되는 것으로 집계된다. 연구팀이 지난 5년간 발표된 논문들을 조사한 결과, 2만 5000개 연구논문이 수컷이나 암컷 실험쥐만 필요한 것으로 집계됐다. 연구팀은 “연구 목적과 성별이 맞지 않아 수십만 마리의 생쥐가 폐기되는 것을 예방할 수 있다”고 말했다.

이번 연구에서 크리스퍼 유전자 가위가 표적으로 한 ‘TOP 1’ 유전자는 쥐를 포함한 포유류 대부분이 갖고 있는 것으로 분석된다. 연구팀은 해당 기술을 다른 포유류에도 확대 적용할 수 있을 것으로 보고 있다. 엘리스 교수는 “윤리와 규제적 문제가 해결돼야 한다"면서도 "동물 복지를 개선하는 데 굉장한 잠재력을 갖고 있으며 동물 과학실험 분야에 즉각적이고 가치있는 영향을 줄 것"이라고 말했다. 
 

출처: 브릭