정밀함은 과학자의 트레이드마크입니다. 엠마누엘 샤르팡티에와 제니퍼 두드나는 유전자 기술의 혁명적인 도구인 '유전자 가위'인 크리스퍼/Cas9을 발견했습니다. 삶을 변화시킨 이 도구의 선구자인 엠마뉴엘 샤르팡티에와 제니퍼 두드나는 2020년 노벨 화학상을 수상하며 큰 주목을 받고 있습니다. 2012년 발명으로 암 연구, 식물 연구, 유전병 치료법 개발 등 중요한 분야에서 수많은 발견을 이끌어냈습니다. 크리스퍼/Cas9 도구는 짧은 시간에 정확한 위치의 유전자 염기서열을 쉽게 편집할 수 있게 해 주었습니다. 이 발견은 생명 과학에 대한 관점을 변화시켰습니다. 이는 인류에게 혜택을 줄 유전학의 새로운 시대를 위한 디딤돌입니다.
크리스퍼/Cas9이란 무엇이며 어떻게 발견되었나요?
CISPR/CAS9은 원하는 정확한 위치에서 DNA 염기 서열을 자르는 데 사용되는 유전자 편집 도구입니다. 크리스퍼는 규칙적으로 간격을 두고 클러스터링된 짧은 팔린드로믹 반복을 의미하며, Cas9은 염기서열을 자르는 데 도움이 되는 효소입니다. 크리스퍼에는 뉴클레오티드 리피터와 스페이서라는 두 가지 주요 특징이 있습니다. 일반적으로 크리스퍼에서 뉴클레오타이드 서열은 상보적인 RNA를 전사하는 템플릿 가닥처럼 작용하며, 이를 크리스퍼 RNA(cr RNA)라고 부릅니다. 엠마뉴엘 샤르팡티에와 제니퍼 두드나는 이러한 스페이서와 리피터를 최초로 발견한 사람들입니다. 이들은 또한 DNA 염기 서열을 자르는 데 도움을 주는 Cas9 효소가 다른 RNA 분자와 결합한다는 사실도 알아냈습니다. 이 두 분자인 cr RNA와 트랜스 활성화 cr RNA는 Cas9이 이중 가닥 DNA의 표적 부위를 절단하는 데 도움을 주었습니다.
엠마뉴엘 샤르펜티에는 연쇄상구균 박테리아의 바이러스에 대한 면역 메커니즘을 관찰하던 중 이 사실을 발견했습니다. 그녀가 가장 흥미를 느낀 것은 박테리아에서 발견한 RNA 분자가 박테리아의 크리스퍼 유전자가위와 매우 유사한 유전 암호를 가지고 있다는 사실이었습니다. 두 염기서열을 분석한 결과 RNA 분자가 크리스퍼의 반복되는 부분과 일치한다는 것을 발견했습니다. 추가 연구를 통해 그녀는 이 작은 RNA 분자가 Cas9의 존재 하에서 RNA 서열을 활성화한다는 사실을 발견했습니다. 이 RNA 서열은 크리스퍼 서열의 결과였습니다. 이 분자를 트랜스 활성화 크리스퍼 RNA라고 불렀습니다. 박테리아가 바이러스에 감염되면 박테리아는 CRISPR 영역의 게놈에 바이러스 DNA를 메모리로 추가합니다. 이는 박테리아가 더 이상 새로운 감염을 일으키지 않도록 도와줍니다. 그런 다음 이 CRISPR DNA를 복사하여 외부 바이러스 DNA를 인식하는 데 도움이 되는 바이러스 DNA를 형성하기 위해 절단되어야 하는 CRISPR RNA를 만듭니다.
나중에 제니퍼 두드나는 이 바이러스 DNA가 크리스퍼 RNA와 Cas9 효소 분자를 사용하여 식별될 수 있는지 분석했습니다. 몇 번의 실험 후에도 여전히 식별할 수 없었고 무언가 빠진 것이 있다는 것을 깨달았습니다. 따라서 다음 실험에서는 엠마뉴엘이 발견한 트랜스 활성화 cr RNA 분자를 추가했습니다. 놀랍게도 바이러스 DNA가 확인되어 새로운 시대가 열리게 되었습니다.
오늘날 크리스퍼/Cas9은 생명에 대한 새로운 접근법을 제시하고 있습니다. 다양한 과학 분야에서 활용되고 있습니다. 이 도구는 의학 분야에서 진화를 거듭하고 있습니다. 오늘날 연구자들은 인류에게 가장 큰 영향을 미치는 유전 질환을 종식시키기 위해 노력하고 있습니다. 이 도구가 활용되고 있는 또 다른 분야는 식물을 감염에 강하도록 변형시키는 농업, 신약 개발, 유전자 치료 등입니다. 이 도구를 규제적이고 윤리적으로 사용한다면 인류는 무한한 세상을 경험할 수 있습니다.
참조
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2020/popular-information/
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