크리스퍼 유전자 가위 기술 등장(2012)을 기점으로, 현대와 과거의 유전자 조작 기술을 비교해보도록 하겠다.

비교

1. 과거의 유전자 조작기술 (old gmo)

1970년 DNA의 특정 서열을 인지해 자르는 '제한효소'가 발견된 것을 시작으로 DNA를 자르고 붙이고 삽입하는 유전자 조작 기술이 탄생했다.

그러나 제한효소를 활용한 유전자조작기술은 그 한계가 명확했다. 인식할 수 있는 서열의 길이가 너무 짧았다. 제한효소는 6~8개의 염기서열을 인식한다. DNA의 염기는 A,C,G,T 등 4가지이기 때문에 만약 염기 여섯 개를 인지하는 제한효소를 쓰면 약 46(4,096)개의 순서쌍밖에 구분하지 못한다.

예를 들어, 제한효소를 활용해 유방암 유전자 치료를 한다고 생각해보자. 유방암을 일으키는 유전자를 제거하려면 그 부분을 정밀하게 도려내야 한다.

고작 4,096개를 구분하는 효소로는 이런 정밀한 조작이 불가능하다.

인간의 DNA는 길이가 32억 개가 넘는데, 4,096개마다 한 번씩 반복되는 서열을 잘랐다가는 산술적으로 7만 개가 넘는 다른 DNA까지 잘라버릴 수 있기 때문이다.

그래서 제한효소는 플라스미드^[각주:1] 같이 염기서열이 수천 개 내외인 곳에서만 사용됐다.

2. 현대의 유전자 조작기술 (new gmo)

크리스퍼가 유전자 가위로 활용되는 데 결정적인 역할을 한 것은 미국 버클리대 제니퍼 다우드나 교수와 독일 하노버대 엠마뉴엘 카펜디어 교수가 이끄는 공동연구팀이다. 이들은 크리스퍼 적응면역에서 중요한 역할을 하는 'Cas9' 단백질을 세균에서 찾아냈다고 '사이언스'에 2012년 발표했다.

연구팀은 세균에 기억된 파지 DNA(21개 염기)가 RNA로 전사되고, 이 RNA와 Cas9이 결합해 외부에서 침투한 파지의 DNA를 자른다는 것을 발견했다. 군대에 비유하면 21개 염기는 다른 유전자를 찾아내는 정찰병이고, Cas9은 직접 적을 물리치는 전투병인 셈이다.

더구나 Cas9에 결합하는 RNA를 바꾸면, 파지의 유전자가 아닌 다른 유전자 서열도 자를 수 있다는 것을 찾아 냈다. 새로운 유전자 가위가 탄생하는 순간이었다. 크리스퍼를 활용한 유전자 가위는 기존 기술보다 훨씬 간편하다. 징크 핑거나 탈렌 같은 인공 유전자 가위는 단백질이 정찰병 역할을 했다.

두 가지 모두가 원래는 DNA와 결합해 전사를 촉진하는 DNA 결합 단백질로부터 나왔기 때문이다. 단백질은 덩치가 꽤 커서 연구자가 자신이 원하는 서열을 자르려면 수천 개의 새로운 인공 유전자로 적절한 단백질을 만들어야 했다. 반면에 크리스퍼는 단백질보다 훨씬 작은 RNA가 그 역할을 한다. DNA 100개만 바꾸면 전혀 다른 서열 특이성을 가지는 유전자 가위를 만들 수 있는 것이다.

현실적으로 크리스퍼로 당장 할 수 있는 것은 기능을 아는 유전체 내의 유전자 몇 개의 기능을 없애고 잘못된 부분을 수선하는 정도다. 이마저도 넘어야 할 산이 많다. 가령 유전자의 기능을 없애는 것에 비해서 새로운 유전자를 집어넣는 것은 아직까지 걸음마 단계다. 또 세포 밖에서 만들어진 크리스퍼를 세포 안으로 전달하는 것도 큰 난관이다. 크기가 꽤 큰 Cas9 단백질을 최소화하는 게 관건이다.

아직까지는 우리에게 시간이 꽤 남아있다. 남은 시간을 어떻게 활용하느냐가 인간과 크리스퍼의 미래를 결정할 수 있다. 인간이 처음으로 가진 무서운 힘을 어떻게 사용할지에 대한 사회적 합의가 우선돼야 한다. 크리스퍼를 발견한 다우드 박사를 비롯한 유수의 외국 연구자들은 중국 연구진이 결과를 발표하기 전부터 인간 유전체 편집을 자제할 것을 호소하는 성명을 발표했다.

올해 하반기에는 인간 유전자 조작에 얽힌 윤리문제만을 다루는 콘퍼런스도 개최할 예정이다. 우리나라는 어떨까. 우리나라는 생명윤리 및 안전에 관한 법률에 의해 인간 생식세포에 대한 유전자 조작이 법으로 금지돼 있고, 이 문제에 대한 관심이 미미하다. 아직까지 크리스퍼를 연구하는 학자의 숫자도 많지 않다. 크리스퍼의 무분별한 사용을 막기 위해 우리도 논의를 시작해야 될 시점이다.