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[바이오토픽] DIY 바이오해커들, 유전자편집 준비 갖춰
생명과학 양병찬 (2015-08-27)

"전문적인 과학교육을 전혀 받아보지 못한 아마추어 바이오해커들도 CRISPR를 이용한 유전자 다시쓰기를 시도할 준비와 능력을 갖추고 있다."

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정식 과학훈련을 전혀 받아보지 못했다는 사실도, 강력한 분자생물학 도구를 사용해 보겠다는 요한 소사의 열망을 꺾을 수는 없었다. 이미 CRISPR(http://www.nature.com/news/crispr-the-disruptor-1.17673)를 사용해본 경험이 있는 소사는 다음주에는 효모에, 그 후에는 애기장대(Arabidopsis thaliana)에 CRISPR를 적용해볼 생각이다. CRISPR는 탄생한 지 3년밖에 안 되는 신기술로, 이 기술을 이용하면 DNA의 특정 부분을 겨냥하여 변형시킬 수 있다.

간단하고 다재다능한 것으로 호평받는 CRISPR 덕분에, 과학자들은 유전자 시퀀스의 특정부분을 보다 쉽게 변형할 수 있게 되었다. 과학자들은 CRISPR를 이용하여, 세균에서부터 인간배아(http://www.nature.com/news/chinese-scientists-genetically-modify-human-embryos-1.17378)에 이르기까지 다양한 생물체의 유전자를 교정해 왔다. CRISPR를 이용하면 유전질환을 초래한 유전적 결함을 족보에서 지울 수 있고(http://www.nature.com/news/mini-enzyme-moves-gene-editing-closer-to-the-clinic-1.17234), 암을 치료할 수 있으며, 인간의 장기를 돼지에게서 배양할 수도 있다. 한 과학자는 심지어 코끼리의 유전체를 변형시켜 (오래 전에 멸종된) 털북숭이 매머드를 복제하겠다고 제안하기도 했다(http://www.nature.com/news/mammoth-genomes-provide-recipe-for-creating-arctic-elephants-1.17462).

이상과 같은 일들은 본래 DIY(do-it-yourself)를 지향하는 바이오해커의 영역이 아니었다. [바이오해커란 지역사회실험실에서 종종 활동하며, 약간의 요금을 지불하고 생물학 장비 및 물품을 사용하는 아마추어집단을 말한다.] 그러나 CRISPR가 개입되면서 사정이 달라졌다. 창조정신에 불타는 바이오해커들은 '효모를 조작하여 맥주의 맛을 바꾼다든지, 세균을 이용하여 설치미술을 선보인다든지, 심지어 기초연구까지도 넘볼 수 있다'는 생각에 사로잡혀, CRISPR를 꼭 사용해보겠다는 유혹을 떨쳐버리지 못하고 있다.

"CRISPR는 역사상 가장 놀라운 도구다. 당신은 집에서도 CRISPR를 사용할 수 있다"라고 더블린에 거주하는 바이오해커이자 기업가인 안드레아스 스튀르머는 말했다.

소사는 캘리포니아주 산호세에서 활동하는 IT 컨설턴트로. 3년 전부터 취미로 바이오해킹을 시작했다. 그의 '소박한' 꿈은 실험실에서 장기(또는 신체의 다른 일부분)를 배양하는 것이었는데, 처음에는 그게 얼마나 허황된 꿈인지 알지 못했다. "난 그저 줄기세포 한 뭉텅이에 화학물질을 첨가하기만 하면 되는 줄 알았어요"라고 그는 술회했다.

분자생물학 교과서를 읽고, 세미나에 참석하고, 실험기법을 독학하면서, '살아 있는 세포를 조작한다'는 과제가 점점 더 현실로 다가왔다. 그는 마침내 캘리포니아주 서니베일에 있는 바이오큐리어스(BioCurious)라는 지역사회실험실에 가입했다.

일단 CRISPR 기술을 마스터하고 나자, 소사는 그걸로 뭘 할 건지에 대해 확신이 서지 않았다. 그는 궁리 끝에 '바이오큐리어스의 집단활동에 참가하여, 효모의 유전자를 조작하여 카세인(casein)을 만들기'로 결심을 굳혔다(카세인은 우유 단백질로, 채식주의자용 치즈를 만드는 단계 중 하나다). 효모에 CRISPR을 적용하여 카세인을 만들다 보면, 다양한 효모 균주에서 단백질이 화학적으로 변형되는 메커니즘을 배울 수 있다. "우리는 지금껏 전문연구실에서 해왔던 일들에 도전하고 있다. 그건 생각만 해도 흥분되는 일이다"라고 소사는 말했다.

도쿄 대학교에서 리서치펠로 자격으로 생물학데이터 시각화(biological-data visualization)를 연구하고 있는 예술가 게오르그 트레멜은 뚜렷한 목표를 갖고 있다. 그는 CRISPR을 이용하여 일본에서 판매되는 GM 카네이션(푸른 카네이션)에서 특정유전자(카네이션을 파랗게 만든 유전자)를 잘라내, 자연색(흰색)을 복원하는 프로젝트를 진행하고 있다. 그는 이 같은 이중조작 카네이션(doubly modified carnation)과 천연 카네이션을 관람객들에게 보여주고, 양자(兩者) 사이에 어떤 차이점이 있는지 판단하게 할 생각이다.

지금까지 프로젝트를 수행하는 과정에서 가장 어려운 작업이 뭐였냐는 질문에, 트레머는 "'CRISPR를 사용하는 것'이 아니라, '카네이션을 세포배양으로 재배하는 것'"이라고 대답했다. 그에 의하면, 두 번째로 어려운 점은 전시 허가를 받는 것이라고 한다. 왜냐하면 유전자조작으로 만든 푸른 카네이션은 일본에서 판매가 승인되었지만, 탈조작(de-engineered)으로 만든 흰색 카네이션을 실험실 밖으로 반출하려면 관계당국의 승인을 받아야 하기 때문이다.

CRISPR는 창조적 가능성을 실현할 수도 있지만, 나쁜짓에도 사용될 수 있다. 미 연방수사국(FBI) 산하 바이오테러 방지팀은 지난 몇 년 동안 바이오해커 집단과 긴밀한 관계를 유지하면서, 정기적으로 '의심되는 행위를 주목해 달라'고 주의를 환기시키고 있다. 그러나 윌슨 센터(워싱턴 DC 소재 싱크탱크)에서 과학정책을 연구하는 토드 퀴켄 박사는 이 같은 우려를 '기우(杞憂)에 불과하다'고 잘라 말한다. 그에 의하면, 대부분의 바이오해커들은 순수한 동기를 갖고 있으며, '무지개빛 세균'이나 '독특한 향기를 보유한 맥주'를 만드는 게 꿈이라고 한다.

또한 퀴켄 박사에 의하면, 우리 사회에는 전형적인 DIY 생물학자들을 과대평가하는 경향이 있다고 한다. 효소나 항체와 같은 시약은 가격이 매우 비싸며, 분자생물학 실험에는 시간이 많이 소요되는 데다가, (전문 과학자들이 당연시하는) 실험장비들은 개인이나 지역사회실험실의 수준을 훨씬 넘어서므로, 별로 걱정할 필요가 없다는 것이다. 또한 대부분의 지역사회실험실들은 "우리 회원들은 최저수준의 생물학적 안전성이 요구되는 생물체만을 다루며, 인간의 세포나 병원체 등은 취급하지 않는다"고 주장하고 있다. 참고로 일부 유럽국가들의 경우, 전문시설 밖에서 이루어지는 유전자조작은 불법으로 간주된다.

"많은 생물학 애호가들은 DIY 실험실의 한계를 감안하여, 유전체에 극히 간단한 변형을 가할 때만 CRISPR을 사용한다"라고 케오니 간달은 말했다. 간달은 열여섯 살 난 바이오해커로, 캘리포니아 주 헌팅턴 비치에서 열린 과학박람회에서 우승했으며, 약 3년 동안 집에서 PCR(polymerase chain reaction) 장비와 원심분리기를 사용한 경력이 있다. 지금까지 간달은 지역사회 대학의 실험실이 운영하는 과학 프로그램에서만 CRISPR를 사용해 왔다고 한다.

CRISPR를 둘러싼 가장 큰 공포 중 하나는, 생물체 집단에 엄청난 속도로 퍼져나갈 수 있는 유전자변형체를 만들 수 있다는 것이다(http://www.nature.com/news/caution-urged-over-editing-dna-in-wildlife-intentionally-or-not-1.18123). 그러나 환경관련 변호사로 LA에서 DIY 바이오해커로 활동하고 있는 댄 라이트에 의하면, 그 같은 시나리오(유전자 드라이브)는 아마추어의 수준을 한참 벗어난 것이라고 한다. 바이오해커들이 ‘갖고 노는’ 간단한 방법으로 유전자 드라이브 시스템을 구축하는 것은 어림 반 푼어치도 없다는 것이다.

"현재로서, 바이오해커 한 명은 한 식물의 유전자를 겨우 녹아웃시킬 수 있는 정도의 능력을 갖고 있다. 그 이상의 일을 저지르기는 너무 벅차다"라고 라이트는 말했다.

※ 출처: Nature 524, 398–399 (27 August 2015) doi:10.1038/524398a(http://www.nature.com/news/biohackers-gear-up-for-genome-editing-1.18236)

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양병찬 (약사, 번역가)

서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리...

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