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"카카오 가격 잡아라"…마스, 유전자 편집 기술 도입

세계 최대 초콜릿 제조업체인 마즈는 카카오 작물의 안정적인 공급을 위해 카카오 작물을 빠르게 개발할 수 있는 유전자 편집 기술을 도입하고 있다. 카카오의 주요 생산지인 서아프리카 지역이 최근 몇 년간 이상 기후로 수확량 감소에 시달리고 있어서다. 6일(현지시간) 블룸버그 등 외신에 따르면 마즈는 농업 유전자 편집 전문 기업 페어와이즈와 라이언스 계약을 체결했다고 밝혔다. 이를 통해 특정 형질을 가진 식물의 개발을 가속화할 수 있게 됐으며 해당 계약을 통해 마즈는 유전자 편집 도구인 유전자 가위(CRISPR) 기술을 활용할 수 있게 된다. 이 기술은 생물의 유전자(DNA) 염기서열을 정밀하게 수정할 수 있도록 해준다. 초콜릿 제조업체들에게 카카오의 안정적인 공급은 매우 중요한 문제로 최근 몇 년 동안 세계 최대 카카오 생산국인 코트디부아르와 가나에서 기후 악화와 '카카오 부종병'과 같은 만성 질환이 창궐했다. 이로 인해 생산량이 급감하면서 카카오 가격은 사상 최고치를 기록했다. 이번 계약으로 마즈는 페어와이즈의 유전자 편집 도구, 효소 및 형질 라이브러리에 접근할 수 있게 됐다. CRISPR 기술은 전통적인 육종 방식과 달리 원하는 특정 형질만을 정밀하게 조절할 수 있는 장점이 있다. CRISPR 기술을 활용하면 원하는 형질만 선택적으로 편집할 수 있어 기존 육종 방식과 유사한 결과를 더욱 빠르고 정확하게 얻을 수 있다. 톰 애덤스 페이와이즈 최고경영자(CEO)는 이 기술이 다른 작물의 병충해 저항력 향상 및 기후 변화 대응에 성공적인 사례까 있으며 카카오 나무의 수확 시기를 앞당기는 데도 유용하다고 설명했다. 일반적으로 카카오는 열매를 맺기까지 대략 3~5년이 소요된다. 페어와이즈는 “궁극적인 목표는 전 세계 카카오 직물이 기후 변화, 식물 질병 및 환경적 스트레스에 직면한 압박을 해결하는 데 있다”며 “(유전자 편집 기술이) 전 세계 공급망을 강화하고 지지하는 방식으로 작물을 개선할 수 있는 잠재력을 갖고 있다”고 말했다. 칼 존스 마즈 식물과학 디렉터도 이같은 의견에 동의하며 유전자 편집의 중요성을 언급한 것으로 알려졌다. 앞선 2018년 마즈는 이미 카카오 공급망 지원을 위해 10년에 걸쳐 10억 달러(약 1조3천872억 원)을 투자하겠다고 발표한 바 있다. 당시 미국 캘리포니아대 버클리 캠퍼스 연구자들과 협력해 CRISPR 기술을 활용한 병충해 저항성 카카오 나무 개발을 지원했다. 애덤스 CEO는 “전통적 육종 방식은 수 십년이 걸리고 수만 개의 유전자를 뒤섞어야 하기 때문에 원하는 결과를 얻을 가능성이 매우 낮다”고 언급했다.

2025.08.07 10:00박서린

'대상'이 찜한 생명연 유전자 편집 신기술..."DNA 6개 한번에 처리"

크리스퍼(CRISPR) 유전자가위 기술은 특정 유전자만 정확하게 골라내어 편집할 수 있는 유망기술이다. 그러나 현재는 DNA를 낱개로 편집한다. 여러 DNA를 한번에 잘라 편집할 때 단백질이 목표로 하는 유전자에 도달하도록 하는 '가이드 RNA'의 서열이 서로 유사해, 합성 및 재조합 오류가 빈번하기 때문이다. 이 문제를 국내 연구진이 해결했다. 유전자를 최대 6개까지 편집하는데 성공했다. 한국생명공학연구원(원장 권석윤)은 합성생물학연구센터 이대희 박사 연구팀이 합성생물학 기술을 바탕으로 새로운 '싱글가이드RNA'(sgRNA) 배열 방식의 고효율 다중 유전자 편집 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 연구팀은 "이 기술 개발에 외부의 유도물질 없이도 스스로 RNA를 절단할 수 있고, 주변 유전자의 영향을 받지 않으면서도 정확하고 안정적으로 sgRNA를 발현할 수 있는 리보자임(RiboJ) 기술을 활용했다"고 설명했다. 연구팀은 이를 통해 여러 개의 sgRNA를 효율적으로 처리하는 시스템(RAMBE)과 반복되는 유전자를 서열 없이 배열할 수 있는 시스템(NR-RAMBE) 시스템 기술을 확보했다. 대장균주로 실험한 결과 한 번에 6개 이상의 유전자 동시 편집이 가능했다. 연구팀이 이를 부티르산에 적용한 결과 생산량을 최대 7배 증가시켰다. 아세트산 소비도 조절, 전체 대사경로 최적화에도 성공했다. 'NR-RAMBE' 시스템은 기존 시스템 대비 유전자 합성 복잡성이 약 7배 줄어 유전자 편집의 실패율도 대폭 감소했다는 것이 연구팀 설명이다. 이대희 박사는 "유전자를 동시에 6개까지 편집했음에도 기존 시스템과 비슷한 수준의 높은 편집 효율을 보여줬다"고 말했다. 이 기술은 향후 바이오파운드리(유전자 설계부터 합성, 검증까지 자동화하는 시스템)와 같은 첨단 유전체 생산에 유용할 것으로 연구팀은 내다봤다. 연구팀은 또 의료용, 산업용 미생물 개발에도 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대했다. 공동 연구책임자인 이승구 박사는 "이번 기술은 유전자 편집을 세포 내에서 논리적으로 조절할 수 있다는 가능성을 보여준 사례”라며 "합성생물학 발전에 크게 도움될 것"으로 전망했다. 연구책임자인 이대희 박사는 “지난해 대상에 기술이전했다. 당장 산업화를 해도 될 수준의 기술이기에, 어디든 원하면 기술이전할 것"이라고 덧붙였다. 이 박사는 또 "이달 초 합성생물학 진흥법이 만들어 졌다"며 "이제는 시행령에 무엇을 담느냐가 중요하다. 또한 산업화의 어려움을 해소하기 위해 시행령 만드는 작업이 속도를 냈으면 하는 바람"이라고 언급했다. 연구는 합성생물학 분야 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널' 온라인판에 게재됐다. 교신저자는 이대회·이승구 박사, 제1저자는 우승균·김성근 박사다. 과기정통부 바이오·의료기술개발사업과 생명연 주요사업의 지원을 받았다.

2025.04.24 10:45박희범

KAIST 이광형 총장 '필연기술·대응전략'주제 국회서 특별강연

KAIST 이광형 총장이 국회 과학기술정보방송통신위원회(위원장 최민희) 위원과 일반국민들을 대상으로 과학기술에 대한 인식 제고에 나선다. 국회 과방위는 오는 27일 국회도서관 대강당에서 '21세기 필연 기술과 대한민국 전략'을 주제로 '특별 강연'프로그램을 마련했다. 이 행사는 '필연기술'에 대해 이 총장의 지식과 정책 방향을 국회 과방위 소속 위원과 국회의원 보좌진, 그리고 일반 국민에 전하기 위해 마련했다. 이 총장은 이날 인공지능(AI), 유전자가위, 줄기세포, 기후·에너지 등 ʻ필연기술ʼ과 이에 우리가 어떻게 대응할 것인가에 대해 얘기할 계획이다. 이광형 총장은 "인류 발전의 원리를 살펴보면 환경과 인간의 상호작용을 통해 역사가 만들어져 왔다}ʼ라며, "첨단 과학기술이라는 환경과 인간이 어떻게 상호작용하며 미래를 대비하는지, 그리고 대한민국이 필연기술을 활용해 번영하려면 어떤 전략을 펼쳐야 할 지 이야기하는 기회가 될 것"이라고 말했다.

2024.09.23 08:35박희범

GIST-서울대, 유전자가위로 새 항암법 찾아…효능 최대72% 개선

국내 연구진이 유전자가위를 이용해 신규 항암 표적 발굴에 성공했다. 광주과학기술원(GIST)은 유전체 스크리닝 플랫폼과 종양 마우스 모델 기반으로 신규 항암 표적인 TPST2를 억제시켜 면역항암제의 치료 효능을 50~72% 정도 끌어 올리는데 성공했다고 14일 밝혔다. 항암치료에 면역관문단백질 치료(ICT; Immune checkpoint therapy)방법이 많이 쓰이지만, 내외재적 저항성이 발생한다. 연구진은 이를 극복하기 위해 크리스퍼 (CRISPR) 유전자가위 기반의 유전체 스크리닝 플랫폼을 활용했다. 또 이를 활용해 면역항암제 치료 반응성을 높일 수 있는 새로운 표적 'TPST2'를 발굴했다. 연구팀은 "'TPST2'억제가 암 치료의 면역 반응을 증대시켜 항암 효과를 경우에 따라 50~72%까지 극대화할 수 있다는 결론을 내렸다"고 말했다. 유방암, 두경부암, 난소암, 육종, 위암, 자궁내막암 환자에서 'TPST2' 발현이 높은 경우 예후가 더 좋지 않다는 것도 확인했다. 뒤집어 해석하면 'TPST2'억제가 암 면역 치료에 중요한 역할을 할 수 있다는 것을 시사한다는 것이 연구진의 설명이다. GIST 박한수 의생명공학과 교수는 “기존 면역항암제가 잘 듣지 않는암환자를 대상으로 맞춤형 항암병용요법 치료 전략이 가능하다”고 덧붙였다. 서울대학교 조셩엽 의과대학 교수는 “이번 연구 성과는 'TPST2'가 암면역 억제자로서 새로운 항암 치료 표적으로 고려될 수 있음을 시사한다”고 말했다. 논문 공동제1저자는 서울대학교 의과대학 오유미 연구원, GIST 의생명공학과 김수정·김윤재·김현 학생 등이다. 연구는 한국신약개발사업단과 한국연구재단, 서울대학교 창의선도 신진연구자 과제, GIST 연구원 과제의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 암생물학 분야 국제학술지 모리큘라 캔서(Molecular Cancer) 8월2일자 온라인으로 게재됐다.

2024.08.14 10:42박희범

차세대 유전자 가위로···유전병 걸려 앞 못 보는 쥐 시력 일부 회복

차세대 유전자 편집 기술로 주목받는 프라임 편집의 효과를 높이는 새로운 체내 수송체가 개발됐다. 이 기술을 시력을 잃는 유전병에 걸린 쥐에 적용하자 일부 시력을 되찾았다. 미국 MIT와 하버드대학이 공동 운영하는 브로드연구소 연구진이 프라임 편집에 쓸 수 있는 고효율 인공 바이러스 유사 입자(eVLP)를 개발했다. 프라임 편집을 유전병 환자 임상에 적용 가능한 단계로 올려 놓을 수 있다는 기대가 나온다. 이 연구 결과는 학술지 '네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology)'에 8일(현지시간) 실렸다. 브로드연구소 데이빗 리우 교수가 2019년 선보인 프라임 편집은 기존 CRISPR-카스9을 이을 새로운 유전자 편집 기술로 꼽힌다. 원하는 염기서열을 절단할 수만 있고 DNA 두 가닥을 모두 절단해야 해 오류 위험이 큰 CRISPR-카스9과 달리, 프라임 편집은 절단 부위에 새로운 유전 정보를 넣어 교정도 할 수 있다. 돌연변이에 의해 변화된 DNA 서열도 수정할 수 있다. 하지만 기존 유전자 편집 방식보다 구조가 복잡해 설계가 어렵고, 가위 역할을 하는 카스9 단백질과 역전사주형, 프라이머 편집 가이드 RNA(pegRNA) 등 유전자 편집에 필요한 정교한 분자들을 환자 세포 안에 효과적으로 주입하기가 어렵다는 문제가 있다. 연구진은 바이러스 중 감염 우려가 있는 부분을 없애고 원하는 분자를 넣어 실어나를 수 있게 한 eVLP를 활용했다. eVLP는 감염을 일으키는 요소가 제거돼 실제 바이러스를 쓰는 것보다 발암 등 부작용 위험이 적지만, 효율이 떨어지고 운송하는 분자 종류에 맞춰 개별적으로 만들어야 한다는 단점이 있다. 연구진은 유전자 편집의 체내 주입 효유을 높이기 위해 eVLP와 이 안에 들어갈 분자들의 개선 작업에 나섰다. 분자가 입자 안에선 안전하게 보관되다 필요할 때엔 적절히 분리되도록 하고, 목표 세포의 핵에 효과적으로 전달되게 하는 과정의 효율을 높이는 것이 관건이었다. 각 분야에서 거둔 적은 개선 사항들이 결합되자 프라임 편집 효율이 큰 폭으로 향상됐다. 처음 연구를 시작할 때에 비해 100배 이상 효과가 좋아져 실제 임상에 적용할 수 있으리란 기대를 갖게 됐다고 연구진은 밝혔다. 이에 따라 연구진은 이 기술을 유전병을 가진 쥐에 적용했다. 미국 캘리포니아주립 어바인대학 연구진과 손잡고, 색소성 망막염과 레베르 선천성 흑암시를 일으키는 유전 변이를 지닌 쥐들에게 개발돤 eVLP로 프라임 편집 분자를 주입했다. 그 결과, 양쪽 모두 홍채 세포의 20%까지 변이가 교정되어 쥐가 시력을 일부 회복했다. 또 프라임 편집 분자를 담은 eVLP를 살아있는 쥐의 뇌에 주입하자 대뇌 피질 세포의 약 50%에서 유전자 교정이 일어났다는 사실도 확인했다. 리우 교수는 "이번 연구로 유전자 편집을 일으키는 요소들을 단백질 형태로 전달해 부작용을 줄일 수 있음을 보였다"라며 "eVLP 기술을 신체 다른 조직에도 적용할 수 있또록 연구를 확대하겠다"라고 말했다.

2024.01.08 19:22한세희