논문·특허로 살펴보는 유전자 가위의 오늘과 내일

차원용 지음

진한엠앤비 2022년 06월 09일 출간 종이책 : 2022년 02월 18일 출간

작품소개

책소개

1세대~3.5세대 유전자 가위는 동식물의 유전자 교정에는 필요한지는 몰라도 인간의 유전자 교정에는 부적합하다. 왜냐하면 표적 DNA의 이중 가닥을 절단해 유전자를 망가뜨리는 인델(Indel)에 의한 NHEJ 교정에 집중하기 때문이다. 3.8세대 염기 교정(BE)과 4세대 프라임 에디터(PE)는 1bp~80bp의 염기를 교정한다는 관점에서, 아직까지는 인간의 유전자 교정에 적합하다고 말할 수 있으나, 80bp 이상의 염기는 어떻게 교정할 것이며, 현재 교정효율이 50%라는 점이 앞으로의 과제이다. 다양한 연구 실험과 기술 향상을 통해 분자 크기인 PE를 인간의 세포에 전달해 실제적인 질병이나 유전질환을 95% 교정할 수 있다면 진정한 3.8세대 또는 4세대 유전자 가위라 부를 수 있으나, 그 다음 임상시험 등 갈 길이 멀다는 것이다. 그러나 인간은 항상 도전과 혁신을 통해 유전공학을 발전시켜왔다. 분명 우리는 그 다음의 5세대~6세대~7세대, 그 이후 세대에 도전하여 언젠가는 인간의 질병과 유전질환을 극복할 것이다. 지난 20세기 유전공학이 과학과 세상을 바꾼 것과 마찬가지로 유전자 가위가 주도하는 유전체(게놈) 공학은 21세기 인류 문명의 눈부신 변화와 발전을 가져올 것이다.

목차

들어가기 전에 / 제4차에서 제5차 산업혁명으로
요약 및 시사점

Chapter 1. 유전자 가위란
1. 1세대~4세대 유전자 가위
2. 3세대 크리스퍼/카스(CRISPR/Cas9)란
〈토론주제〉

Chapter 2. 3세대 CRISPR/Cas9 - 논문 분석
1. 유씨 버클리대(UCB), 제니퍼 다우드나 교수의 논문 분석(2012)
1-1. 요약 - Cas9-TracrRNA:crRNA의 삼원 복합체로 절단
1-2. 연구 실험/검증 결과
1-3. 연구 성과와 한계
〈토론주제〉
2. MIT, 펭 장 교수팀의 논문 분석(2013)
2-1. 요약 -인간 대상 EMX1과 PVALB, 쥐 대상 Th 유전자를 절단
2-2. 연구 실험/검증 결과
2-3. 연구 성과와 한계
〈토론주제〉
3. 서울대/IBS, 김진수 교수팀의 논문 분석(2013)
3-1. 요약 -단일 RGEN으로 에이즈바이러스 유전자 CCR5를 절단
3-2. 연구 실험/검증 결과
3-3. 연구 성과와 한계
〈토론주제〉

Chapter 3. 3.5세대 CRISPR/Cpf1 - 논문 분석
- 요약
1. Cpf1 발견의 과정
2. 펭 장 교수팀, 새로운 CRISPR/Cpf1으로 인간 세포대상 연구결과(2015)
〈토론주제〉
3. CRISPR/Cpf1유전가 가위 전쟁(2016)
3-1. 김진수 교수팀, 돌연변이 쥐와 털 색이 다른 쥐의 생성
〈토론주제〉
3-2. 서울아산병원 및 울산의대, 녹아웃(Knockout) 마우스의 생성
〈토론주제〉
3-3. 김진수 교수팀, Cpf1의 정확성 입증
〈토론주제〉
3-4. 하버드대 케이스 정 박사팀, Cpf1의 정확성 입증
〈토론주제〉

Chapter 4. 3.8세대 염기 교정(BE): CRISPR/Cas9n+시토신 탈아미노효소 - 논문 분석
- 요약
1. 데이비드 리우, crRNA+dCas9 or Cas9n+APOBEC 발견(2016)
1-1. 요약 - 5nt 내의 교정 폭에서 C-〉T로 교정(37%)
1-2. 1세대 염기 에디터(BE1): crRNA-APOBEC1-Cas9
1-3. 2세대 염기 에디터(BE2): crRNA-APOBEC-Cas9-GI
1-4. 3세대 염기 에디터(BE3): crRNA-APOBEC-Cas9(A840H)-GI
2. 데이비드 리우, SaBE3로 2nt 내의 교정 폭에서 C-〉T로 교정(75%)(2017)
〈토론주제〉
3. 김진수 교수, 절단 유전체 시퀀싱으로 ‘염기 교정'의 특이성/정확성 밝혀(2017)
3-1. 요약
3-2. 연구 실험/검증 결과
〈토론주제〉

Chapter 5. 4세대 프라임 에디터(Prime editor): pegRNA+Cas9n+역전사 효소(2019)
- 요약
1. 4세대 유전자 가위 ‘프라임 에디터(PE, Prime Editing or Editor)’
2. 70,000 여개의 유전자 질환들의 발병 원인
3. NHEJ/HDR과 무관한 ‘프라임 에디터(PE)’
4. 정밀 에디터(Precision Editor) - 교정 효율 20~50%
5. 멀티 목적 툴(A multipurpose tool)
7. 디스커션 및 미래 방향(Discussion and future directions)
〈토론주제〉

Chapter 6. 3세대 유전자 가위로 인간 배아에서 돌연변이 유전자 교정 - 논문 분석
1. 연구 방법 및 결과 요약
1-1. 논문 요약
1-2. 비대성 심근증(HCM)과 현재 치료 방법, 새로운 방법의 고찰
1-3 우리 몸의 자연적인 DNA 복구 메커니즘(NHEJ/HDR)과 모자이크 현상
1-4. 정상인 난모세포와 4개의 염기 쌍이 빠진(ΔGAGT) 정자의 MYBPC3 돌연변이를 표적
1-5. 모자이크 최소화, 난모세포의 대립유전자를 이용 HDR로 복구
2. 연구 실험/검증 결과
2-1. HCM 성인환자의 피부이용 유도만능줄기세포들(iPSCs)에 대한 테스트
2-2. 난모세포와 정자의 수정란 배아의 교정과 HDR 효율, 가타카의 환상이 깨져
2-3. 모자이크를 제거하는 수정 전 생식세포들을 표적, 가타카의 환상이 깨져
2-4. 복구(교정)된 배아의 발달과 세포 유전학
2-5. 복구(교정

작가정보

저자(글) 차원용

저자 : 차원용
영어교육학(영어 교사를 했음)-MBA-정보경영(MIS, 공학박사)을 공부하고, 저서(공저)로 [디지털 비즈니스 게임], [솔루션 비즈니스 마케팅], [미래기술경영 대 예측-3,300년 지도], [다른 것이 아름답다], [반도체로 움직이는 세상], [한국을 먹여 살릴 녹색융합-2,030년 지도], [바이블매트릭스 1권~7권], [상상, 현실이 되다], [구글의 인공지능형 자율차 특허분석], [글로벌 드론 특허 집중분석], [대한민국 제4차 산업혁명 마스터 플랜], [미래 유망기술 도출과 신사업 추진전략], [인공지능 강대국으로 가는 길], [양자 컴퓨터/컴퓨팅의 오늘과 내일], [애플이 3년내 출시할 제품과 서비스], [아마존의 물류혁명] 등 50권을 저술했다. 애플-구글 등 기업전략 분석 500건, 기업 사례 분석 2,000건, 미국-유럽 특허청에 등록된 특허 분석 100,000건, 네이처-사이언스 등에 발표된 논문 분석 5,000건 등 주로 기술경영 및 기업전략에 중점을 두고 30년간 연구하고 있으며, 미래 세대가 나가야 할 방향을 제시하고 있다.