생명공학 산업 키워드, 유전자 변형동물

유전자 변형동물이란?

유전자 변형동물이란 외부 유전자를 개체 내로도입하거나 특정 유전자를 제거하여 변형된 유전체가 자손 대대로 유전되는 종자를 의미한다. 외부 유전자를 도입하는 경우에는 특정 유전자(인슐린 생성 유전자, 암 억제 유전자 등)를 과발현하여 그 증상을 검증하는 경우 또는 특정 유전자의 전사과정을 억제하는 유전자를 과발현 하여 나타나는 증상을 검증할 수 있는 동물모델이 된다. 또 암생성 유전자나 인슐린 생성 유전자 같은 특성 유전자를 제거하여 유전적 결함을 유도한 후 개체수준에서 나타나는 증상을 검증할 수 있는 동물 모델도 있을 수 있다.

유전자 변형 마우스를 만드는 방법

특정 유전자 과발현 동물모델의 경우 수정된 난자 내의 전핵에 특정유전자 DNA를 주입하면 주입된 DNA가 전책 내의 유전체에 삽입된다. 이렇게 만들어진 수정란을 가임신된 마우스의 수란관에 이식하면 약 20일 후에 특정 유전자 과발현 마우스가 만들어진다. 특정 유전자 결손 동물모델의 경우 배아간세포에서 유전자 조작을 통해 유전자의 결손을 유도한 후 결손 유전자를 소유하고 있는 배아간세포를 포배아에 삽입하여 자궁 내에 이식하면 키메라 마우스가 나오는데 이들은 정상 마우스와 교배하면 특정 유전자가 파괴된 마우스를 생산할 수 있다.

유전자 변형 동물의 중요성

최근의 인간 유전체 연구 결과 유전체는 약 30억개의 염기로 구성되어 있으며 약 4만개의 유전자가 있는 것으로 알려져 있다. 하지만 인간 유전체 연구는 염기서열을 밝히는 정도이며 각 유전자의 기능에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 따라서 각 유전자의 기능을 규명하기 위해서는 인간에서 발생하는 각종 질환과 유사한 성질을 나타내는 동물모델이 필요하다. 왜냐하면 인간의 유전질환을 나타내는 개체에 대한 각 집안의 유전질환 모식도(pedigree)를 작성하기가 어렵고 각 질환 분석에 필요한 시료를 구하기가 어렵기 때문이다. 최근의 연구 보고에 의하면 마우스의 유전자와 사람의 유전자는 다른 동물들에 비해 유전적 동질성이 높다고 알려져 있다. 실제도 유전질환에 관련된 마우스의 표현형은 인간에게서 발생할 수 있는 각종 유전질환(당뇨, 비만, 암, 학습장애 등)을 나타내고 있는 실정이다. 본인의 실험 과정에서도 소뇌성 운동실조, 근긴장 장애 등의 선천적 유전질환 동물모델을 생산한 바 있다. 따라서 다양한 인간 유전질환을 재현할 수 있는 유전질환 동물 모델 생산은 유전질환의 조기진단 및 치료에도 도움을 줄 것이라 예측된다.

유전자 변형 동물의 문제점 및 전망

현재 전세계적으로 1000종 이상의 유전자 변형동물이 생산되었다. 이러한 유전자 변형동물이 기존의 사육실에서 탈출하여 자연으로 들어갈 때 자연에 유전자 공해를 일으키지는 않을까? 현재까지 유전자 변형동물이 사육실을 탈출하여 자연으로 들어간 경우는 보고되지 않았다. 게다가 대부분의 유전자 변형동물은 사육실에서 키워진 순종동물이라서 사육실에서 벗어나면 자연의 잡종강세에 시달리며 자신의 유전자를 유전시킬 여유도 없이 사라질 것이다. 이처럼 자연은 강한 자만 살아날 수 있도록 약육강식의 압력을 가하고 있다. 그렇다면 우리가 유전자 변형동물에 대해 막연한 두려움을 가질 것이 아니라 이들을 이용하여 각종 유전질환의 원인을 밝혀내고 산업적으로 응용하며 이들을 통한 유전자 자원 확보 및 각종 질환에 대한 시약개발 시 신약의 안전성 검사를 수행하여 인류복지에 이바지 할 것으로 생각한다.