MD & PhD

노벨상은 살아있는 사람에게만 수여하는 전통이 있죠.

현재, 근시일내에 "살아만 있다면" 노벨상을 받을 것이 확실시되고 있는 UC Berkeley의 도드나 누님(Jennifer Doudna)이십니다.

이분은 카펜티어(Emmanuelle Charpentier - 이때까지 카펜터라고 읽었는데, 도드나 누님께서 친히 "카펜티어"라고..)누님과 함께 세계 최초로 CRISPR/Cas9 endonuclease 기술을 이용해서 Genome editting이 가능함을 "과학"이란 논문에 선보이셨죠.

Jinek M, Chylinski K, Fonfara I, Hauer M, Doudna JA, Charpentier E (August 2012). "A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity". Science. 337 (6096): 816–21.

본 강연은 보다 일반적인 청중을 대상으로 진행하는 TED 강연입니다.

뭐랄까, 평상시 학계 발표보다 훨씬 더 얼어있는(?) 도드나 누님의 강연을 손쉽게 들을 수 있습니다.

12분 정도의 강연에, 3분 정도 질의 응답이 있습니다.

영국에서 발표한 것같은데, 마지막 질문자의 영어가 조금 알아듣기 힘듭니다만.... 자막 신공이 있기에 충분히 재미있게 보실 수 있을 것 같습니다.

P.S. 그나저나, 요새 분위기를 보면, 짱펭은 현재 performance와는 별개로, 노벨상과 특허에서 조금 소외되는 느낌입니다. 얼마전에는 "히어로즈"였는데 말이죠...

랜달 아저씨가 쓴 논문(아래 링크) 이후로, 오히려 더 가루가 되게 빻이는 느낌이라 좀 아쉽긴 합니다만...

http://www.cell.com/cell/pdf/S0092-8674(15)01705-5.pdf 

("세포"에 나온 The Heroes of CRISPR), 편향적이긴 하지만, 그래도 어느 정도 체계를 갖춘 CRISPR 기술 발전사를 제공하고 있긴 합니다. 참고하세요~

https://www.youtube.com/watch?v=TdBAHexVYzc&feature=share

요건 살짝 된... 5월에 Nature methods에 나온 논문입니다. 논문이라고 보기보다는 correspondence라고 봐야 하겠지만서도.. 데이터가 있으니 일단 참고하시라고 올립니다.

기술적으로 광풍(?)으로 봐야할 CRISPR-Cas9을 포함한, 다양한 기술의 gene-editing의 가장 큰 단점은 의도하지 않는 gene editing이겠지요. 나는 A라는 유전자를 교정하려는 시도를 했는데, A가 교정된 것까지는 좋지만, 공교롭게도 교정하고자 하는 A와 비슷하게 생긴 B라는 녀석까지 교정(?)이 되어버리는 것이 Off-target effect입니다. 아무리 specific한 기작을 이용한다고 해도, 이런 off target effect는 예상하기 힘든 방향으로 생겨날 수 있기 때문에, 임상을 목적으로 한 gene editing - 유전자 교정(혹은 편집)에서 가장 우려하고 있는 부분이기도 합니다.

그래서, 영국의 한 그룹에서 한 일이 뭐냐 하면, 지난 번에 CRISPR-Cas9으로 만든 쥐를 whole genome sequencing 해 버린 것입니다. 즉, 우리가 타겟한 곳 말고 또 다른 부분이 문제 생긴 곳이 있는지 전체 유전자 레벨에서 한 번 살펴 보니깐.. 생각했던 것보다 적더라.. (rare라고 표현한 부분이 중요합니다.) 아주 없지는 않았다는 것이죠.

프로세스 자체는 이러합니다.

- CRISPR-Cas9으로 유전자를 타겟한 마우스를 만듦
-> 그 마우스의 유전자 전체를 whole genome sequencing 함.
-> 집어 넣어준 가이드 RNA가 건드릴 수 있는 부분을 하나하나 다 조사함.
-> 찾아 보니깐 별거 없었음.

입니다.

언급되어 있기로는 ufficient depth (20–25×) to detect more than 95% of heterozygous variant로 시퀀싱을 했고, 8,441 possible off-target sites 중에서 단 한 곳만이 문제가 생겼다고 합니다.

실제로 이 사람들이 한 접근은 zygote에다가 바로 CRISPR-Cas9 시스템을 바로 적용한 사례인데요. 이 역시, stem cell culture 과정에서 생길 수 있는 여러 mutation, variation을 막기 위한 방법으로 접근했는 것 같네요.

결과적으로 이 그룹의 주장은, CRISPR-Cas9 시스템이 생각보다 안전하고, off-target effect가 잘 없다는 것인데.. 개인적으로 아직까지는 안전하다고 보기는 좀 힘들지 않나.. 보고 있습니다. 물론 CRISPR-Cas9 시스템 자체가 아주 specific하긴 하지만, 여전히 완벽하게 내가 원한 딱 그 곳만 타겟팅하는 디자인을 짜기가 쉽지 않고, 아직은 원하는 곳만 보고 있는 수준이기 때문이죠. 그리고, 내가 원하는 유전자를 타겟팅하는 과정 중에 deletion이 생기거나, frame shift가 일어나는 경우도 종종 있기에, 실험실 수준에서는 아직까지 충분히 좋은(이라고 쓰고 거의 휩쓸다시피한 이라고 읽습니다 쿨럭..) 툴이라 볼 수 있겠으나, 임상적용은... 아직 쉽지 않을 것 같습니다.

마우스야 off target effect로 태어났으면.. 어 이상하네... 다시 만들어 보자!!! 고 할 수 있겠지만...

사람의 경우라면 아주 큰 윤리적 문제에 봉착할 수 있기 때문에, zygote 혹은 수정란을 통한 교정은 아주 많은 시일이 걸려야만 가능하지 않을까.. 아니 어쩌면 불가능하지 않을까 하는 생각을 해 봅니다. 물론, 이미 유전적으로 문제(?)가 생긴 사람은 문제가 생긴 그 부분만 교정하는 시도가 있을 수 있기에, 현재 CRISPR-Cas9 시스템의 임상 적용은 많은 과학자들이 예상하는 "수정란 교정"을 통한 유전병 치료라는 접근보다는, 오히려 성인이 된 사람에게 문제가 생긴 조직이나 장기 교정이 될 것 같습니다. 아울러, 그런 측면에서 본다면, 고정화된 장기인 간, 위, 브레인 등과 같은 solid organ보다 유동적이면서 cell lineage hierarchy 가 비교적 잘 세팅된 hematopoietic organ에 조금 더 적합하지 않을까 하는 생각을 해 봅니다.

뭐 물론, 될라고 하면, 뭐든 안 되겠습니까만은... 항상 사람에게 적용할 때는 신중에 신중을 기해야 합니다. 태어나면 무를 수가 없어요.

아주 좋은 논문이네요. 

유전학과 관련해서 아주 강력한 도구가 될 가능성이 아주 큽니다. 원샷 원킬(시간적으로 homo 를 만드는 것이 엄청나게 줄어듭니다) 현재 이슈화되고 있는 맞춤형 아기 생산(?)에도 훨씬 더 쉽게 다가갈 수 있는 무서운 도구가 될 수도 있습니다.

다만, 우려되는 점은 off-target effect이겠죠. 자신이 타겟한 gene을 가이드할 녀석이 들어갔는데, 우연하게,의도와는 다르게 다른 유전자를 건드리는 가능성. 또는 세대를 거쳐가면서, 들어간 유전자가 아주 우연하게 mutation이 일어나면서 또 다른 유전자를 건드릴 가능성. 그리고 아주 우연히 그런 과정이 lethal gene을 건드리거나 random off-target effect가 생겨서 완전히 gene 여러개가 뭉터기로 날라가버려서 종족 번식조차 못하게 될 가능성은 이 시스템에서 우려할 만한 일이 아닐까 생각합니다. 

특히 한번 날라가 버리면, 나머지 하나가 살아있는 것이 아니라, 또 날라가 버리는 일타 쌍피(?)이기 때문에, 이게 더 무서운 겁니다.

이런 가능성이 전혀 없지도 않는 것이, 간혹 Cre line 중에 germline expression이 되는 마우스는 의도치 않게 완전히 Flox gene 이 날라가버려서 tissue specific이 아니라, total Knock-out mice가 되어서 lethal 되는 경우도 종종 있거든요. 물론 hetero면 살아 남긴 하지만요. ^^

개념 자체는 아주 신선하고, 충분히 실용가능한 이야기인데, 거기에 얽혀 있는 윤리적 문제는 정말 간단하지 않아 보입니다. CRISPR/Cas 9. 정말 발전의 속도가 후덜덜 하네요~