콜레스테롤 수치를 낮추는 크리스퍼(CRISPR) 유전자 가위 기술

미래 의학 분야에서 다양한 질병의 치료와 예방에 적용될 수 있는 크리스퍼(CRISPR) 기술

 

 

인간의 유전자를 수정하여 콜레스테롤 수치를 낮출 수 있는 기술인 크리스퍼(CRISPR) 기술은 유전자 편집 기술 중 하나로과다하게 생성된 콜레스테롤의 유전자를 식별하고 이를 수정하여 콜레스테롤 수치를 낮출 수 있게 해 주는데 3세대 유전자 가위 기술입니다.
콜레스테롤이 생기는 원인과 크리스퍼(CRISPR)를 통한 장단점과 활용방안 분석에 대해 알아보겠습니다.

유전자 가위기술 적용 치료제의 작용 기전

 
 

콜레스테롤이란?

 
콜레스테롤은 인체에 세포를 만들기 위해 필요한 지방성 물질이며 왁스 모양의 지방과 같은 물질로 몸의 모든 세포에 존재합니다. 간에서 생산되며 고기, 유제품, 계란 등의 몇몇 식품에도 존재합니다.
콜레스테롤은 세포막 형성이나 호르몬 생성 등 특정 신체 기능에 중요하지만 혈중 콜레스테롤 고농도는 심장병 발병에 기여할 수 있습니다.
콜레스테롤에는 LDL(저밀도 지포단백질) 콜레스테롤과 HDL(고밀도 지포단백질) 콜레스테롤의 두 종류가 있습니다. LDL 콜레스테롤은 동맥벽에 축적돼 폐색으로 이어질 수 있어 흔히 '나쁜' 콜레스테롤로 불리며 HDL 콜레스테롤은 혈액에서 여분의 콜레스테롤을 제거하는 데 도움이 되기 때문에 '좋은' 콜레스테롤로 알려져 있습니다.
콜레스테롤 수치가 너무 높으면 동맥에 플라크가 축적돼 심장마비나 뇌졸중으로 이어지는 아테롬성 동맥경화증 발생에 기여할 수 있습니다. 고콜레스테롤 수치의 원인이 될 수 있는 다른 요인으로는 포화지방과 트랜스지방이 많은 식사, 신체활동 부족, 비만, 흡연, 특정 의학적 조건 등을 꼽을 수 있습니다.

 

콜레스테롤의 원인

 
콜레스테롤은 간에서 생성되며 체내에 자연스럽게 존재하는 물질로 고기, 유제품, 계란 등 일부 식품에도 존재합니다. 그러나 혈액 속 콜레스테롤의 높은 수준은 아래와 같은 많은 요인에 의해 발생할 수 있습니다:
 
1. 식사 : 포화지방과 트랜스지방이 많은 식사를 섭취하면 종종 '나쁜' 콜레스테롤이라고 불리는 LDL(저밀도 리포 단백질) 콜레스테롤의 수준이 증가할 수 있습니다. 포화지방은 고기나 유제품과 같은 동물 제품에 포함되어 있고 트랜스지방은 가공식품이나 구이에 많이 포함되어 있습니다.
 
2. 신체 활동의 결여: 정기적인 신체 활동은 종종 '좋은' 콜레스테롤이라고 불리는 HDL(고밀도 리포 단백질) 콜레스테롤의 수준을 높이는 데 도움이 됩니다. 신체 활동의 결여는 높은 콜레스테롤 수치의 원인이 될 수 있습니다.
 
3. 유전적 원인: 경우에 따라서는 콜레스테롤 수치가 높은 것은 가족성 고콜레스테롤혈증이라고 불리는 유전적 상태 때문일 수 있는데, 이는 건강한 생활습관을 따르는 사람이라도 높은 LDL 콜레스테롤 수치를 일으킬 수 있습니다.
 
4. 질병적 원인: 당뇨병, 갑상선 기능 저하증, 신장병과 같은 특정 의학적 상태는 높은 콜레스테롤 수치를 초래할 수 있습니다.
 
5. 연령과 성별: 콜레스테롤 수치는 나이가 들면서 증가하는 경향이 있으며, 남성은 폐경까지 여성보다 콜레스테롤 수치가 높은 것이 일반적입니다.
 
6. 흡연: 흡연은 HDL 콜레스테롤 수준을 낮추고 심장병 위험을 높이며 높은 콜레스테롤 수치를 초래할 수 있습니다.
 
일부 사람들은 상기의 위험인자를 가지고 있지 않은 경우에도 콜레스테롤 수치가 높을 수 있다는 점에 주의하는 것이 중요합니다. 정기적으로 콜레스테롤 체크를 통해 고콜레스테롤 수치 검출과 감시 및 심장병 위험을 대비할 수 있습니다.

 
 

크리스퍼(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) 기술

 
CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) 기술은 연구자가 살아있는 유기체의 DNA를 정밀하게 변경할 수 있도록 하는 유전공학의 최첨단 도구입니다. 최근 과학자들은 콜레스테롤 수치를 낮추기 위해 CRISPR 기술을 사용하여 상당한 건강상의 이점을 갖는 방법을 조사하고 있습니다.
콜레스테롤은 혈액에서 발견되는 지방 물질로 수치가 너무 높으면 심장병 발병에 기여할 수 있습니다. 특히 LDL(저밀도 지질 단백질)이라는 콜레스테롤의 일종은 동맥벽에 축적돼 폐색을 유발할 수 있기 때문에 종종 '나쁜' 콜레스테롤이라고 불립니다.
CRISPR 기술을 사용하여 콜레스테롤 수치를 낮추는 한 가지 접근법은 PCSK9이라는 유전자를 표적으로 하는 것입니다. 이 유전자는 혈중 LDL 콜레스테롤 양을 조절하는 단백질을 생성합니다. CRISPR을 사용하여 PCSK9 유전자를 변형함으로써 연구자들은 단백질 생산을 감소시킬 수 있으며, 이는 결과적으로 LDL 콜레스테롤 수치를 낮출 수 있습니다.
2019년 한 과학자 팀이 CRISPR을 사용하여 마우스 콜레스테롤 수치를 줄이는 데 성공했다고 보고했습니다. 이들은 PCSK9 유전자를 수정하기 위해 '염기편집'이라는 기술을 사용했고, 그 결과 동물의 LDL 콜레스테롤 수치가 크게 감소했습니다. 연구자들은 안전성과 효능을 확인하기 위해 추가 연구와 임상시험이 필요한데, 이 접근법은 고콜레스테롤을 치료하는 데 인간에게 사용될 수 있다고 제안했습니다.
전반적으로 CRISPR 기술은 우리가 의료 및 질병 예방에 접근하는 방법을 혁신할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이 접근법을 사용하여 콜레스테롤 수치를 낮추는 것은 이 도구를 사용하여 인간의 건강을 개선하는 방법의 한 예에 불과합니다.
 

 

크리스퍼(CRISPR)의 장, 단점

 
 
CRISPR(Clustered Regular Interspaceed Short Palindromic Repeats)은 의학, 농업 등의 분야에 혁명을 일으킬 수 있는 강력한 유전자 편집 도구입니다. CRISPR의 장점과 단점을 몇 가지 소개합니다.
 

장점

 
1. 정확한 편집: CRISPR을 통해 과학자들은 DNA의 특정 부분을 전례 없는 정확도로 표적화하고 편집할 수 있어 유전자 치료와 질병 치료의 새로운 가능성을 열 수 있습니다.
 
2. 범용성: CRISPR은 세균부터 식물, 동물까지 다양한 생물의 DNA를 수식하는 데 사용할 수 있으며 매우 범용성이 높은 도구입니다.
 
3. 속도와 효율성: CRISPR은 다른 유전자 편집 방법보다 빠르고 효율적이며 실험에 필요한 시간과 자원을 줄일 수 있습니다.
 
4. 저비용: CRISPR은 다른 유전자 편집 방법에 비해 상대적으로 저비용이기 때문에 보다 폭넓은 연구자와 기관이 이용할 수 있습니다.
 
5. 지속 가능한 농업의 가능성: CRISPR은 수확량, 내병성, 영양분을 개선한 작물을 개발하여 잠재적으로 식량 안보를 개선하고 농업의 환경 영향을 줄이는 데 사용할 수 있습니다.
 

단점

 
1. 오프 타깃 효과: CRISPR은 의도하지 않은 표적 이외의 장소에서 DNA를 표적화하고 수정할 수 있으며 잠재적으로 의도하지 않은 영향을 일으킬 수 있습니다.
 
2. 윤리적 우려: DNA를 수정하는 능력은 '디자이너 베이비'가 탄생할 가능성과 모든 종류의 게놈 편집에 의한 잠재적 의도치 않은 결과일 가능성 등 윤리적 우려를 제기하고 있습니다.
 
3. 이해 부족: 유전학과 인간 게놈의 복잡성은 CRISPR이 건강과 환경에 미치는 장기적인 영향에 대해 과학자들이 아직 이해하지 못하고 있음을 의미합니다.
 
4. 미지의 위험: CRISPR은 초기 연구에서 유망한 결과를 보여주었지만 아직 비교적 새로운 기술이며 장기적인 위험과 잠재적 의도치 않은 결과를 아직 완전히 이해하지 못하고 있습니다.
 
5. 지적 재산 문제: CRISPR을 둘러싼 특허 환경은 복잡하고 논쟁의 여지가 있으며, 기술에 대한 접근을 제한하고 널리 채택되는 것을 방해하고 있을 가능성이 있습니다.
 
상기와 같이 볼 때 크리스퍼(CRISPR)는 많은 분야에 혁명을 일으킬 수 있는 유망한 도구이지만 신중하게 고려해야 할 잠재적 위험과 윤리적 우려도 수반하고 있습니다.
 

 

크리스퍼(CRISPR)의 활용방안 분석

 
CRISPR은 연구, 의학, 농업 분야에서 많은 잠재적 응용이 가능한 유전자 편집을 위한 강력한 도구입니다.
다음은 CRISPR 사용에 관한 몇 가지 단계입니다.
 
1. 가이드 RNA 설계: 가이드 RNA는 Cas9 효소를 표적 DNA 배열로 안내하는 짧은 RNA 배열입니다. 연구자들은 소프트웨어 도구를 사용하여 편집하려는 DNA 배열에 특정 가이드 RNA 배열을 설계합니다.
 
2. 가이드 RNA 및 Cas9 효소 도입: 가이드 RNA 및 Cas9 효소는 전기 천공, 리포펙션 또는 바이러스 형질 도입 등의 다양한 방법으로 세포에 도입될 수 있습니다.
 
3. Cas9은 DNA를 절단합니다: 가이드 RNA와 Cas9 효소가 세포 내부에 있으면 Cas9 효소가 표적 부위에서 DNA를 절단합니다. 이로 인해 세포의 자연 회복 메커니즘을 일으키는 DNA 이중 사슬 절단이 생깁니다.
 
4. DNA 복구: 세포의 자연 회복 메커니즘은 DNA 배열의 절단된 두 말단을 재결합하거나 절단 부위에 새로운 DNA 배열을 도입할 수 있습니다. 이것은 새로운 유전 정보를 도입하거나 유전적 돌연변이를 수정하는 데 사용할 수 있습니다.
 
5. 성공적인 편집 스크리닝 : DNA 복구 프로세스 후 연구자는 세포를 스크리닝 하고 표적 사이트에서 DNA를 편집하는 데 성공한 세포를 식별합니다. 이는 PCR, 시퀀싱 또는 형광 기반 분석 등 다양한 방법으로 수행될 수 있습니다.
 
6. 편집 확인: 잠재적 편집이 식별되면 정확하고 DNA 시퀀스에 의도하지 않은 변경이 발생하지 않도록 확인해야 합니다.
 
CRISPR 기술은 유전자 편집을 위한 유망한 도구이지만, 그 사용에 관해서는 여전히 많은 문제와 제한 사항이 있다는 점에 주의해야 합니다. 예를 들어, 비표적 효과는 게놈에 의도하지 않은 변화를 일으킬 수 있어 유전자 편집의 잠재적 영향에 대한 윤리적 우려가 제기되고 있습니다. 모든 강력한 기술과 마찬가지로 CRISPR의 사용은 안전하고 윤리적인 적용을 보장하기 위해 신중하게 고려되고 규제되어야 합니다.