학문
유전자 가위로 세균의 제거 혹은 기능 저하
현재 과학 기술로 특정 세균을 몸에서 아예 제거하거나 혹은 그 세균의 기능을 저하시키는 방향으로 유전자 가위 기술을 사용할 수 있는 정도인가요? 있다면 간단하게 사례도 알려주신다면 감사하겠습니다..!
6개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재민 수의사입니다.
네 현재 기술로는 가능합니다 다만 사람 몸속 세균을 원하는 대로 넓게 제거하는 치료가 이미 보편화된 단계는 아니고 아직은 연구와 초기 개발 단계에 더 가깝습니다 유전자 가위로 세균의 꼭 필요한 유전자나 항생제 내성 유전자를 겨냥하면 세균을 죽이거나 약하게 만들 수 있습니다
사례로는 박테리오파지를 이용해 대장균에 유전자 가위를 전달해 쥐 장내 대장균의 특정 유전자를 바꾼 연구가 있었고 항생제 내성 유전자를 겨냥해 세균만 선택적으로 없애는 연구도 보고됐습니다
다만 몸속 전달이 어렵고 표적이 아닌 유익균에 영향이 갈 수 있어 아직은 실험실과 동물 연구가 중심이에요 :)
현재 유전자 가위 기술은 특정 세균의 DNA를 잘라내 사멸시키거나, 기능을 무력화하는 수준까지 발전했습니다.
기존 항생제가 자칫 유익균까지 모두 죽이는 것과 달리, 유전자 가위는 유해균의 필수 유전자만 골라 절단하는 비유하자면 '유도 미사일'과 같은 역할을 합니다.
대표적으로 미국의 로커스 바이오사이언스는 박테리오파지에 유전자 가위를 실어 대장균을 제거하는 요로감염 치료제를 개발해 임상 시험을 진행 중입니다.
또한, 세균의 항생제 내성 유전자만 제거해서 일반 항생제가 다시 듣게 만드는 연구도 이루어지고 있습니다.
그리고 장내 미생물 생태계에서 특정 질환을 유발하는 균만 선택적으로 제거하는 '마이크로바이옴 교정'도 이 기술의 중요한 목표 중 하나죠.
결과적으로 이 기술은 기존 항생제로 해결하지 못하는 슈퍼박테리아 문제를 풀 수 있는 대안으로 각광받고 있습니다.
안녕하세요.
CRISPR-Cas9과 같은 유전자 가위 기술은 본래 세균의 면역 시스템에서 유래한 것이지만, 역으로 이를 이용해 특정 세균을 선택적으로 제거하거나 기능을 약화시키는 기술은 현재 실제 연구 단계에서 상당히 진전되어 있습니다. 하지만 말씀해주신 것처럼 인체 내에서 원하는 세균만 완전히 제거하는 것은 아직 한계가 있습니다.
CRISPR 시스템은 특정 DNA 서열을 인식해 절단할 수 있기 때문에, 특정 세균이 가진 고유 유전자를 표적으로 삼는 경우에 그 세균만 선택적으로 공격할 수 있습니다. 우선 세균 자체를 죽이는 방식이 있는데요 예를 들어, 황색포도상구균 감염을 일으키는 Staphylococcus aureus의 특정 유전자 서열을 겨냥해 CRISPR를 전달할 경우 해당 균의 DNA가 절단되면서 세균이 사멸하게 됩니다. 또는 죽이지 않고 세균의 기능만 약화시키는 방식도 있습니다. 예를 들어 어떤 세균이 독소를 만들어 병을 유발한다면, 그 독소 생성 유전자만 비활성화시켜 세균은 살아 있지만 병원성은 사라지도록 만들 수 있는데요, 이는 장내 미생물처럼 완전히 제거하면 오히려 문제가 되는 경우에 특히 중요한 전략입니다. 하지만 인체 적용에서 가장 큰 기술적 장벽은 전달 과정인데요, CRISPR 시스템을 정확히 원하는 세균에만 넣는 것이 매우 어렵습니다. 인체 내에는 굉장히 많은 미생물이 공존하고 있기 때문에, 특정 균만 선택적으로 겨냥하면서 다른 미생물에는 영향을 주지 않는 기술이 아직 개발되지 않았기 때문입니다. 감사합니다.
안녕하세요. 정연수 수의사입니다.
네, 원리적으로는 가능합니다. 현재 연구 수준에서는 유전자 가위(CRISPR)를 이용해 특정 세균을 선택적으로 죽이거나, 혹은 그 세균의 특정 유전자 기능만 낮추는 방법이 이미 동물실험과 실험실 수준에서 꽤 보여졌습니다. 다만 사람에게서 널리 쓰이는 표준 치료까지 온 것은 아니고, 아직은 전임상 단계가 많고 일부는 초기 임상 개발 단계라고 보는 게 맞습니다. 예를 들면, 연구자들이 박테리오파지(세균을 감염시키는 바이러스)에 CRISPR를 실어 보내 장내 E. coli를 선택적으로 줄인 동물실험 결과가 있었습니다.
안녕하세요. 김덕중 박사입니다.
특정 세균을 선택적으로 제거하거나 기능을 억제하는 것은 이미 연구 단계에서는 상당히 가능하지만, 사람 몸속에서 안전하게 널리 치료에 쓰는 수준은 아직 제한적이고 초기 단계입니다.
결론적으로 CRISPR로 특정 세균을 제거하거나 약화시키는 것은 이미 가능하지만, 사람 몸에서 안전하고 정밀하게 사용하는 치료 기술은 아직 개발 중입니다.
현재의 유전자 가위 기술은 특정 세균의 생존에 필수적인 유전자를 절단하여 사멸시키거나 항생제 내성 및 독성 관련 유전자를 무력화하여 기능을 저하시키는 수준까지 발전해 있습니다. 3세대 유전자가위인 크리스퍼(CRISPR-Cas9)를 활용하면 세균의 특정 DNA 서열을 정확하게 찾아내어 절단할 수 있으며 세균은 복구 과정에서 치명적인 손상을 입어 스스로 사멸하게 됩니다. 구체적인 사례로 황색포도상구균이나 대장균의 항생제 내성 유전자를 표적으로 삼아 이를 제거함으로써 항생제에 다시 반응하도록 유도하거나 박테리오파지를 운반체로 사용하여 특정 병원균만 선택적으로 죽이는 항균 치료법이 연구되고 있습니다. 또한 최근에는 유전자를 완전히 제거하지 않고 기능을 억제하는 크리스퍼 간섭(CRISPRi) 기술을 통해 세균의 독소 배출을 줄이거나 바이오필름 형성을 막아 인체 내 유익균은 보존하면서 유해균의 공격성만 약화시키는 정밀 의료 기술이 임상 시험 단계에서 활발히 검토되고 있습니다.