KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2007-10-10
유전자의 기능을 쉽게 밝힐 수 있는 기술을 개발한 사람이 그 공로로 생리 의학 분야 노벨상을 받게 되었다. 이 기술을 이용하면 넉-아웃 쥐(`knock-out` mice)-특정 유전자가 결함된 쥐-를 만들 수 있다. 이런 쥐들은 특정 유전자가 건강, 발생 그리고 질병에 있어 어떤 역할을 하는지를 확인하는데 그리고 인간 질병에 대한 동물 모델을 만드는데 이용된다. 사실상 생물의약 분야에서 이 넉-아웃 쥐가 사용되지 않는 경우는 거의 없다고 해도 과언이 아니다.
유타 대학교의 Mario Capecchi, 카디프 대학교의 Martin Evans, 및 노스캐롤리나 대학교의 Oliver Smithies가 공동으로 수상하게 되었는데, 이들은 또한 2001년 라스커 상( Lasker award) 수상으로 그 공로를 인정받은 적이 있다.
1989년 이 기술이 처음 보고된 이래로 수천 계통(strains)의 넉-아웃 쥐가 만들어졌다, 이들 중에 500 계통 이상이 특정 질환(specific human disorders)-심혈관 질환과 퇴행성 신경질환 및 암 등-에 대한 동물 모델이다.
이 기술은 동형 재조합(homologous recombination)-세포가 손상된DNA를 수선하기위해 이용한다고 생각되는-이라고 부르는 자연적인 현상에서 출발한다. 포장된 DNA인 염색체는 쌍-각각의 양친으로부터 유래된-으로 존재하며 동형접합 동안에 두 염색체사이에 DNA 단편들의 교환이 일어날 수 있다. Capecchi와 Smithies는 서열을 알고 있는 인위적(artificial) DNA가 동형접합에 있어 쥐 DNA와 맞물릴 수 있으며 이를 이용하여 특정한 쥐 유전자를 표적으로 삼을 수 있다는 것을 밝혔다. Evans은 넉-아웃 쥐를 개발 가능하게 하는 핵심적인 유전자원( heritability)-어떤 유전자가 미래 세대(future generations)에서도 넉아웃 상태로 유지되는 계통-을 제공했다.
그는 쥐의 배아줄기세포(mouse embryonic stem cell)를 다른 계통 쥐의 배아(embryos) 안으로 도입할 수 있는 아이디어를 가지고 있었다. 줄기세포를 배아 안으로 주사했을 때 예상대로 염색체들이 화합되었다(combined). 이렇게 만들어진 모자이크 배아(mosaic embryos)는 대리모에 이식된다. 이렇게 탄생된 새끼들이 서로 짝을 이루게되면, 이들의 새끼에는 줄기세포에서 유래된 유전자들이 존재한다.
Evans은 줄기세포를 조작하여 쥐의 난자에 주입했는데, 레트로바이러스(retroviruses)를 이용하여 새로운 유전자가 염색체에 끼어들어가게 했다. 그 다음 이러한 새로운 유전자들은 배아와 자손에게 이동될 수 있다. 이 기술이 인위적 동형재조합과 함께 적용되어 최초의 넉-아웃 쥐가 만들어질 수 있었다.
이 기술의 중요한 진전-특히 조건부 돌연변이체(conditional mutants)의 개발-로 생물학의 발전에도 기여하게 된 것이다. Cre-lox로 알려진 이 시스템은 Klaus Rajewsky(Harvard Medical School)에 의해 개발되었으며 표적 유전자를 임의적 시간 혹은 조건에서 잘라낼 수 있도록 개발된 것이다. 이 시스템이 중요한 이유는 15% 에 달하는 유전자가 배 발생에 필수적이어서 개체가 탄생될 수 없고 그리고 일부 유전자는 생애 후기의 어떤 시기에 특정 질병 발생에 관련되는 경우도 있기 때문이다. |
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