[스프] 유전자 편집할 수 있다던 '유전자 가위', 30년 뒤 미래는?

<예언자들>은 각 분야에서 연구 중인 KAIST 교수들이 특정 시점을 전제로 미래를 예측해 쓰는 가상의 에세이입니다. 그저 공상 수준이 아니라 현재 연구 성과와 미래의 실현 가능성을 정교하게 조율하기에, <예언자들>은 스프 구독자들에게 짧게는 10년, 길게는 50년 이상 과학이 내다보는 미래를 미리 살펴볼 수 있게 할 것입니다. 
“유전자 가위 발견 (Science지, 2012년 6월 28일)으로부터 30년이 지난 미래에 <우주 정원>, <CRISPR 유산균>, <CasX 유전자 가위 쇼핑>, <유전자 가위로 온실가스 감축> 등 전반적인 사회에 미치는 영향을 상상해보았습니다. 가벼운 마음으로 함께해주세요!”(이지민 컨트리뷰터)

크리스퍼(CRISPR) 유전자 가위가 세상에 등장한 지 30주년을 맞이하는 2042년 6월 28일, 2012년 첫 어벤져스 영화 출범 30주년과 동일한 올해, CRISPR 어벤져스급 인공지능 히어로 6인의 기자회견입니다. 30년간 어떤 발전이 이뤄졌을까요?

바이러스(박테리오파지)에 맞서 싸우기 위한 박테리아의 기본 면역 체계에서 아이디어를 얻은 C. R. I. S. P. R. 유전자 가위, 알파벳 하나씩에서 이름이 유래된 6인의 히어로는 본인의 능력치대로 아래와 같이 불리고 있습니다.
 
Q. Space Garden(우주 정원)이 어떻게 가능했나요?

A. SPACE에는 공간이란 의미도 있지만 우주라는 의미도 있습니다. 박테리아는 외부 바이러스에 대항하는 면역체계의 일환으로 자신의 유전자 중 Spacer라는 부위에 바이러스가 감염시킨 유전자를 복사하여 삽입하는 형태로 기억을 하게 되는데, 우주라는 또 다른 SPACE까지 이 원리가 영향을 미칠 거라고는 2012년 발견 당시에는 상상하지 못했을 것입니다. 우주는 너무나도 지구와 다른 환경이지만, 우주탐험이나 여행 시 직접 섭취할 수 있는 식물을 재배하는 게 가능해진 것도 모두 유전자 가위로 농작물을 포함한 식물을 재탄생시킨 덕분입니다. 우주의 대기 상황, 토양 상태 등 달라진 환경에 적응이 가능한 유전자를 보유한 식물들이 맛은 유지하면서 자라날 수 있게 한 거죠. 자세한 이야기는 RNA Panther에게 물어보시죠.
  Q. CRISPR agriculture(유전자 가위 농작물)은 정말 맛도 괜찮나요?

A. Spacer, 이제 유전자 가위는 guide RNA를 필요로 하는 경우도 있지만 그렇지 않아도 되는 기술로까지 발전했어요. 그리고 아시다시피 유전자 가위는 유전자를 없애는 것에 그치지 않고, 새로운 유전자로의 변화, 유전자 삽입으로도 응용 가능하죠. 농작물에서 맛과 영양을 담당하는 유전자는 더욱 발현하도록 하고 동시에 극한 환경(온도, 가뭄, 염분 등)에서도 영양분 공급이 유지되도록 유전자를 돌연변이시켰기에 오히려 맛이 더 좋답니다.

변화시키고 싶은 유전자만 바꾸어 씨가 있어서 먹기 힘든 과일들은 씨만 없애도록 유전자 개량이 되기도 했죠. 그리고 수확 후에도 오랫동안 변색이 되거나 상하지 않도록 하여 보관도 편해졌고요. 해충이나 다양한 자극에 저항성을 갖도록 유전자를 조작하는 것도 가능하니 이제 왜 우주 정원이 만들어지는지 아시겠죠? 농작물 재배에서도 온실가스 효과가 유도된다는 것은 아실 텐데, 이러한 온실가스에는 토양에 사는 특정 마이크로바이옴이 많아서인데, 이 마이크로바이옴을 포함한 미생물 자체도 또 유전자 가위로 변화가 가능한 개체에 속하죠. 그래서 CRISPR 유산균까지 얼마 전 등장을 했답니다.
  Q. CRISPR 유산균 혹시 드셔 보셨나요?

A. 물론입니다. 유익한 균을 단순히 배양해서 먹던 시절과 비교하자면 CRISPR 유산균은 우리 몸속 장을 통째로 유익한 성분으로 바꾸는 수준으로 여러 유익균의 좋은 점만 모아 유전자가 개량되었습니다. 그리고 매일매일 여러 번 먹을 필요도 없죠. 장에서 오랫동안 살아있도록 유전자가 완전 바뀌었거든요. 사람의 몸에 들어가는 미생물뿐 아니라, RNA Panther가 이야기한 것처럼 토양에 살고 있는 미생물도 바꾸어 유전자가 바뀌어진 GMO 식물과 함께 토양의 미생물도 개량하여 메탄의 발생을 최소화하고 공기 중의 탄소를 식물과 토양에 효율적으로 오랜 기간 가둬두는 것도 가능해졌으니… 오! 가위 역할을 하는 Cas 단백질과 guide RNA가 합쳐져 (Assembly) 유전자를 오리고 더하는 CRISPR 기술 덕분에 그나마 환경 오염 속도가 많이 느려진 것 같습니다. 아이언맨 슈트가 조각조각 맞춰지는 것처럼 장갑 RNA와 Cas 가위가 잘 assembly되는 현상의 응용은 어디까지 가능할지 앞으로의 발전도 기대됩니다.     



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