분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2015-06-09 10:53:54 , Hit : 1204
 제브라 피쉬의 새로운 역할 : 대규모의 유전자 기능 연구


http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2015060105&service_code=03  
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-06-09  
    
대규모 유전자 기능 연구를 통해 제브라 피쉬의 새로운 기능이 밝혀졌다.

2015년 6월 5일 온라인 `Genome Research`에 게재된 연구에서 연구진은 유전자 편집 기술로 알려진 CRISPR/Cas9이 유전자를 표적으로 하고 특정 서열을 삽입 또는 제거하는 다른 기술보다 6배 더 효과적이라는 것을 보고하였다. 이번 연구는 또한 CRISPR/Cas9 기술은 "멀티 플렉스" 방식으로 다수의 유전자를 동시에 표적으로 하여 돌연변이시킴으로써 그들의 기능을 결정할 수 있다는 것을 증명하였다.

"약 1년 전에 CRISPR이 빠르게 유전자를 넉아웃(knock out)시킬 수 있다는 것을 보여주었다"고 국립 인체 게놈 연구소 (National Human Genome Research Institute, NHGRI)의 해독 및 기능 게놈 분과의 책임 연구자인 숀 버지스(Shawn Burgess)" 박사가 말했다. "우리가 수행한 것은 여러 유전자를 넉아웃시키기 위한 전체 파이프라인을 구축하여 척추 동물 모델에서 그들의 기능을 빠르게 테스트하는 것"이라고 버지스 박사는 덧붙였다. 연구원은 종종 하나의 유전자를 결정하기 위해 유전자를 끄거나 제거하여 넉아웃시키고 그것을 결핍시킨 생물에 잠재적인 영향을 관찰하고자 한다.

동물 모델에서 유전자를 대규모로 표적화하는 것은 특히 인체 게놈 연구에서 유용할 것이다. 인체 유전자 중의 10~20% 만이 엄격한 테스트를 거쳐왔다고 버지스 박사가 말했다. 여러 다른 유전자의 기능은 단백질을 분석하거나 가능한 질환 유전자로서 규명되었지만 이들 유전자의 기능을 동물 모델에서 넉아웃을 통해 어떤 일이 일어나는지는 확인되지 않았었다."이것은 좀 더 비용 효율적이고 대규모로 할 수 있는 방법"이라고 버지스 박사가 말했다.

"제브라 피쉬의 연구는 이미 암과 기타 인체 질환 이해를 주도해왔다. 우리는 NHGRI 연구진이 개발한 기술이 특정 유전자의 생물학적 기능과 인체 유전 질환에서 어떤 역할을 하는지 이해하도록 가속화시킬 것으로 기대하고 있다"고 NHGRI 수장인 에릭 그린 (Eric Green) 박사가 말했다.

유전자 편집 기술인 CRISPR/Cas9 방법은 NHGRI 연구진의 대규모 연구 방법을 구성하는 두 개의 중요한 요소 중 하나라 할 수 있다. 바이러스에 대항하는 박테리아의 방어 기전을 기반으로 한 CRISPR/Cas9의 활성은 2012년에 처음으로 기술되었다. 그 이후로 이 기술은 "바이러스"처럼 미국과 해외 게놈 연구실에서 빠르게 확산되어 사용되고 있다.

CRISPR은 "Clustered, Regularly Interspaced, Short Palindromic Repeat"의 약어로, 박테리아 DNA에서 종종 나타나는 DNA 서열 패턴을 말한다. 과학자들은 CRISPR 서열이 과거의 바이러스 공격에 진화상의 반응을 반영하는 것이라고 믿고 있다.

Cas9 단백질은 핵산 분해 효소(nuclease)로 두 곳에서 DNA의 일부를 자르는 효소이다. 함께 결합한 CRISPR/Cas9는 강력한 연구용 도구로서, 연구자가 새로운 서열 또는 특정 서열을 표적으로 제거하여 동물 모델의 배아에 DNA로 삽입할 수 있다.

NHGRI 연구진이 사용한 방법 가운데 나머지 다른 중요한 것은 제브라 피쉬(Danio rerio)이다. 제브라 피쉬와 마우스는 게놈 서열이 완성되었으며 실험실에서 가장 많이 연구되는 척추 동물이다. 제브라 피쉬는 인체 유전자와 약 70%를 가지고 있으며 마우스보다 유지 비용이 적기 때문에 대량 유전자 편집에 더 적합하다. 제브라 피쉬는 놀라울 정도로 신속하게 분열하며 한 번에 200개의 알을 생산할 수 있다. 또한 배아는 외부에서 수정될 수 있으며 투명하기 때문에 연구진이 쉽게 접근할 수 있다.

대규모 유전자 편집의 가능성을 입증하기 위하여 연구진은 83개의 제브라 피쉬 유전자에 162개의 위치를 표적으로 하였으며 이는 청력과 관련된 인체 유전자와 약 50개가 유사한 것으로 알려져 있다. 청력은 버지스 박사 연구실의 여러 관심 분야 중 하나이다. 이 방법으로 83개의 유전자 중 82개에서 돌연변이를 일으켰다.

형광 중합 효소 반응을 통해 배아를 선별하고 대량 DNA 서열을 분석하여 연구진은 전체의 돌연변이가 28%의 경우에 다음 세대로 전달된다는 것을 규명하였다. 돌연변이 전달 비율은 다른 경우보다 일부 유전자에서 더 높았으나 나머지 유전자의 경우에 어미 물고기에서 자손을 선별하는 것은 대부분의 돌연변이를 발견하기에 충분할 것이라고 연구진은 보고하였다.

"이번 결과는 제브라 피쉬에서 CRISPR/Cas9 기술을 통해 게놈 상의 모든 유전자의 돌연변이와 대규모 표현형을 수행할 수 있게 되었다"고 연구진은 `Genome Research` 논문에 기술하였다.

CRISPR/Cas9 방법은 또한 마우스에서 작동하지만 훨씬 더 비용이 많이 들고 오래 걸린다. 마우스가 제브라 피쉬보다 훨씬 일찍 성적 성숙에 이르지만 훨씬 적은 자손을 생산한다.

궁극적으로 버지스 박사는 그의 연구실에서 이 새로운 방법을 사용하여 제브라 피쉬의 약 2만 5천 개의 유전자의 10%를 넉아웃시킬 수 있을 것으로 기대하고 있으며 좀 더 광범위한 노력을 기울이고 싶어한다. "우리는 상대적으로 온건한 자원으로 수 백 개의 유전자를 분석할 수 있다. 이제 수 천만 달러의 비교적 적은 투자로 거대한 과학 규모로 게놈 상의 모든 유전자를 표적으로 연구할 수 있을 것"이라고 버지스 박사가 말했다.


http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-06/nhgr-anr060415.php







1047   환기불량이 한국에서 MERS 슈퍼전파를 일으켰을까?  이성욱 2015/06/09 1264
  제브라 피쉬의 새로운 역할 : 대규모의 유전자 기능 연구  이성욱 2015/06/09 1204
1045   세균의 도구로 식물 DNA 편집  이성욱 2015/06/09 1039
1044   한국에서 MERS 폭발사태를 야기한 슈퍼전파 사건  이성욱 2015/06/04 931
1043   의문이 제기된 `젊은 피`의 항노화 효과  이성욱 2015/05/22 1126
1042   옥스포드 나노포어, 휴대용 시퀀서 미니온 출시 임박  이성욱 2015/05/08 1090
1041   맹인을 위한 유전자치료의 쇠퇴  이성욱 2015/05/08 1168
1040   인간 노화 조절 가능하다  이성욱 2015/05/04 1532
1039   세부모 배아의 대안적 방법  이성욱 2015/04/29 1030
1038   중국의 인간배아 유전자편집 연구를 바라보는 상반된 시각  이성욱 2015/04/28 1370
1037   유전자 조작인간배아를 만들어낸 중국과학자들  이성욱 2015/04/27 1038
1036   항체를 이용한 HIV치료법  이성욱 2015/04/15 981
1035   CRISPR의 능력을 배가(倍加)시키는 미니 유전자  이성욱 2015/04/02 1151
1034   여러 질환에 대한 치료제의 가능성을 보여준 신물질  이성욱 2015/03/31 998
1033   안젤리나 졸리 이번엔 난소 절제, `졸리 효과` 부활하나?  이성욱 2015/03/31 999
1032   Gilead secures approval in Japan for Sovaldi to treat genotype 2 chronic HCV  이성욱 2015/03/31 975
1031   수지상 세포의 항암 작용을 향상시키는 갑상선 호르몬  이성욱 2015/03/30 1214
1030   화학적 태그로 미래의 마이크로 RNA 표시  이성욱 2015/03/30 1483
1029   생명탄생의 수수께끼를 해결한 화학자들  이성욱 2015/03/18 969
1028   흔한 헤르페스 약물, 헤르페스 감염과는 별도로 HIV-1 수준 낮춘다.  이성욱 2015/03/17 1583

[이전 10개] [1]..[11] 12 [13][14][15][16][17][18][19][20]..[64] [다음 10개]
 

Copyright 1999-2021 Zeroboard / skin by ROBIN