유전자 편집기술 'CRISPR'이란 무엇인가...그리고 인류의 미래는 어떻게 될까?

생명의 '설계도'가 들어있는 유전자의 연구가 진행되면서 인류는 그 설계도를 자유롭게 조작할 수 있게 되었습니다. 생명을 마음대로 조작할 수 있는 이른바 '신의 손'을 얻음으로써 앞으로 인류사회는 어떤 길을 걷게 될지 등을 고심하게 하는 내용을 담은 애니메이션 'Genetic Engineering Will Change Everything Forever - CRISPR(유전공학이 모든 것을 영원히 바꾼다-CRISPR)'이 공개되어 있습니다.

Genetic Engineering Will Change Everything Forever - CRISPR - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=jAhjPd4uNFY

이 애니메이션은 세상의 많은 화제를 동영상으로 설명하는 Kurzgesagt - In a Nutshell이 제작한 것입니다. 독일어로 '아주 간단히 말하면'이라는 뜻의 'Kurzgesagt(영어로 In a Nutshell)'라는 사이트에는 많은 영상이 게재되어 있습니다.


만약 1980년대에 '컴퓨터가 모든 것에 사용된다'고 듣는다면 어떨까요? 전 세계 사람들이 '거미줄(Web)'과 같은 것으로 연결되어 손바닥에 들어갈 정도의 기기에 슈퍼컴퓨터급의 성능을 탑재된다면?

1980년대에는 엉뚱한 이야기처럼 들리는 것이지만, 이것들은 모두 현실이 되었습니다. SF소설 같은 세계가 도래했고 사람들은 그것을 당연하게 받아들이며 조금도 걱정하지 않습니다.

그리고 이제 우리는 유전자공학 분야에서 이와 같은 시대를 맞이할 것입니다.

애니메이션은 인간과 유전자의 관계를 '1. 유전자 변형', '2. 지구에서 가장 오래된 전쟁', '3. 질병이 없어진다?', '4. 디자이너 베이비', '5. 비판적인 관점', '6. 결론'이라는 6개의 장으로 나누어 설명합니다.

1. 유전자 변형

수천 년 동안 인류는 유전자공학을 연구해왔습니다. 더 뛰어난 종을 선별하여 그 특징을 강화해 온 활동도 '유전공학'의 하나로 볼 수도 있습니다.

그러나 그 구조가 진정으로 이해된 시점은 'DNA'의 구조가 밝혀졌을 때입니다.

DNA는 4개의 기본단위로 이루어져 있고 이들이 생명의 정보를 유지하고 성장과 생존에 있어서 중요한 '지시'를 제공하고 있습니다.

1960년대에는 식물에 방사능을 쏘아 유전자에 돌연변이를 일으켜 우수한 종을 만들겠다는 시도를 했습니다.

70년대에는 유전자의 일부를 재조합하여 약물과 농업에 응용하는 연구가 진행되었습니다.

1974년에는 유전자가 조작된 마우스가 태어나 의학의 발전에 기여했습니다.

그리고 1980년대에 '석유를 먹는 미생물'의 제법으로 최초로 특허를 취득했습니다.

현대에는 많은 화학물질이 유전자변형 생물체로 만들어지고 있습니다.

1994년에는 세계 최초로 유전자변형 식품 'Flavr Savr Tomato(신선한 맛이 오래가는 토마토)가 판매되었습니다. 이 토마토에는 부패를 억제하는 유전자가 포함되어 있었습니다.

1990년대에는 인간을 대상으로 한 응용이 시작됩니다. 불임치료의 일환으로 유전자를 이용한 치료를 실시하였고 3명의 유전자에서 1명의 아이가 태어났습니다. 세계 최초로 '3명의 유전적 부모를 가진 인간'의 탄생입니다.

이 밖에도 근육질 돼지나 급성장 연어, 날개가 없는 닭이나 투명 개구리 등이 유전자 조작으로 탄생했습니다.

이전에는 유전자 조작에 매우 많은 돈이 들었습니다. 그러나 'CRISPR'이라 불리는 DNA에 포함된 반복 클러스터를 응용하는 게놈편집기술 'CRISPR/Cas9'의 등장으로 크게 개선되었습니다.

CRISPR/Cas9의 등장으로 게놈편집에 필요한 비용은 99%나 감소했고 필요한 시간도 1년단위에서 몇 주 수준으로 단축되었습니다. 이는 게놈편집이 전세계의 실험실에서 가능한 수준이 되었다는 혁명적인 사건이었습니다.

현재는 쉽게 체감되지 않지만 이 기술은 인류 자체를 영원히 바꾸어 버릴 가능성조차 있는 것입니다.

2. 지구에서 가장 오래된 전쟁

인류가 탄생하기 훨씬 전부터 세균(박테리아)과 바이러스는 치열한 싸움을 벌여 왔습니다.

세균에 감염하는 바이러스 '박테리오파지'는 자신의 유전자를 박테리아에 주입하여 세포를 빼앗는 성격을 가지고 있습니다.

반면 박테리아는 어느 정도의 방어 메커니즘을 가지고 있지만, 많은 경우 저항하지 못하고 죽음에 이릅니다. 그 중에서도 생존하는 것이 있는데, 그들은 '안티바이러스 시스템'을 가지고 있기 때문입니다.

안티바이러스 시스템을 가진 박테리아는 바이러스의 DNA를 자신의 CRISPR에 저장한 후 필요할 때까지 안전하게 보관합니다. 이것이 'DNA 보관고'입니다.

그 후에 바이러스의 공격이 있을 때 DNA 보관고에서 바이러스의 RNA를 복사하여 'Cas9'라는 단백질의 '비밀 병기'에 전달합니다.

Cas9 안에 보관하고 있던 DNA와 침입해 온 바이러스의 DNA를 비교하여 위험한 존재인지를 판단합니다. 그리고 배열이 100% 일치하는 경우에는 그 바이러스의 DNA를 절단하여 공격능력을 빼앗아 버립니다.

Cas9의 작업은 매우 정확합니다. 그리고 이 구조를 유전자조작 기술에 응용할 수 있다는 사실을 과학자가 발견하면서 큰 발전으로 이어질 수 있게 되었습니다.

Cas9의 기능을 이용하면 이식하고자 하는 DNA를 세포에 제공하는 것만으로 정확하게 대상이 되는 세포의 DNA를 대체할 수 있습니다.

지금까지의 기술이 종이에 쓰여진 '지도'라고 한다면 CRISPR/Cas9는 위성을 이용한 'GPS 시스템'이라고 부를 수 있을 정도로 정확한 기술입니다.

따라서 박테리아, 식물, 동물, 인간에 관계없이 세포를 조작하여 연구를 할 수 있게 되었습니다.

CRISPR/Cas9도 매우 혁명적인 기술이었지만, 이것도 이른바 '1세대' 기술이라는 것. 이후에도 기술의 진보는 진행되어 더욱 정확한 도구가 개발되고 있다고 합니다.

3. 질병이 없어진다?

2015년 CRISPR을 사용하여 HIV바이러스의 제거를 시도한 결과, 잘 작동하는 것을 발견했습니다.

다음 전체 세포가 HIV에 감염된 마우스를 사용하여 실험한 결과, CRISPR을 주사한 것만으로 50% 이상의 바이러스를 제거하는 데 성공했습니다.

이것을 사용하면 HIV는 물론 사람의 체내에 잠복한 헤르페스와 같은 바이러스를 박멸하는 것도 가능하게 될 것이라고 합니다.

또 CRISPR은 인류 최대의 적인 '암'에도 효과를 기대할 수 있다는 것. 암은 세포 자체가 '죽는 것'을 거부하고 체내에 잠복하고 있는 것입니다만, 면역세포를 강화시킴으로써 암세포의 발견이 용이해집니다.

만약 이 기술이 확립되면 미래의 암치료는 자신의 세포를 강화하여 그것을 체내에 되돌리는 것만으로 해결될 가능성마저 있습니다. 이미 이 치료법은 미국과 중국에서 연구가 진행되고 있습니다.

현재 유전자의 결함으로 발생하는 질병은 3000가지라고 알려져 있는데, 결함이 있는 부분을 '치료'함으로써 질병 자체가 세상에서 없어질 가능성마저 있습니다.

그러나 실제 운용에는 여러 가지 문제가 남아있어 앞으로의 연구과제입니다.

CRISPR/Cas9의 용도는 이 밖에도 '유전자변형 인간의 탄생' 등 다양한 측면에서 논란이 존재합니다.

4. 디자이너 베이비

인간배아 편집기술은 이미 존재하고 있으며, 2015년과 2016년에는 중국에서 초기실험이 이루어져 전세계에서 큰 논쟁을 일으켰습니다. 현 단계에서는 아직 많은 문제가 존재하고 있는 것으로 밝혀졌습니다만, 찬반양론을 불러일으키며 이 기술은 연구되고 발전할 것으로 보입니다.

1970년대에는 컴퓨터가 이 정도까지 보급될 것으로 생각조차 못했던 것처럼 가까운 미래에는 유전자 편집기술이 일반적으로 사용될 가능성이 없는 것은 아닙니다. 그러나 윤리적인 문제를 피할 수 없으므로 어떤 정세변화가 일어날지 추이를 지켜보는 것은 매우 흥미롭습니다.

유전자 조작에 의해 탄생한 인류의 유전자는 세대에 걸쳐 이어져 언젠가는 사회의 대부분을 차지할 수도 있습니다.

초기단계에서는 게놈편집에 의한 치료는 유전질병을 치료하는 데 이용되게 될지도 모릅니다.

그러나 시대가 변천하여 사람들의 의식이 변화하면 '유전자를 재조합하지 않는 것이 비윤리적'이라고 간주하게 될 시대가 도래할지도 모릅니다.

일단 문이 열리면 돌이킬 수 없습니다.

'알츠하이머를 예방하면서 대사증후군은 예방하지 않는가?'라는 생각이나 '완벽한 시력', '큰 키', '근육질 몸', '풍성한 두발', '높은 지성'이 가능하게 된다면 사람들은 어떤 결정을 내릴까요.

또 모든 사람이 피할 수 없는 '노화'가 해결되는 날이 올 가능성도 있습니다.

세계에서 사망하는 사람 중 3분의 2는 노화가 원인으로 사망하고 있습니다. 이것은 노화에 의해 축적되는 세포의 손상 하에서 세포의 수정능력이 약해지기 때문에 일어나는 것입니다.

이는 곧 유전자의 기능과 크게 관련있는 것이기 때문에, 유전자 치료기술이 발달하면 인간에게서 노화가 사라질 날이 올지도 모른다는 것입니다.

세계에는 탈피와 함께 내장도 모두 새로워지는 과정으로 불로불사를 실현한 생물로는 랍스터와 해파리 등의 생물이 존재합니다. 그 생물의 유전자를 차용하여 인간도 불로불사의 능력을 갖추는 것이 가능하다고 생각하는 과학자도 존재합니다.

이 문제에 관해서는 아직도 앞으로 해결해야 할 과제가 산적되어 있고, 실현될 수 없다는 견해도 존재하고 있습니다.

인간의 몸에 더 나은 면역체계를 갖게 하는 것으로, 지금 존재하는 많은 질병을 극복할 수 있게 될지도 모릅니다. 또 지구를 떠나 우주에서 살 수 있는 '인류'와 수중이나 하늘에서 살 수 있는 '인류' 등이 탄생할 날이 올지도 모릅니다.

5. 비판적인 관점

그러나 이 기술은 아직 기술적, 윤리적인 과제가 많이 남아 있습니다. 유전자에 결함이 있는 인간이 배제되는 '신세계'가 도래할 것을 우려하는 사람도 적지 않습니다. 그러나 이 흐름은 이미 세상에 받아들여지고 있습니다.

유전자의 결함으로 일어나는 '다운증후군'을 임신진단하는 방식으로, 유럽에서는 임산부의 92%가 아기를 포기하고 있다는 사실이 존재합니다.

낙태는 지극히 개인적인 것이므로 그 선악을 물을 수는 없지만, 이것이 의학적 조건에서의 '사전선별'이라는 것입니다.

이런 추세가 계속되어 인간의 선택사항이 증가하면, 더 주의 깊게 존중을 소중히 하는 생각이 중요해질 것입니다.

하지만 그 단계에 도달하려면 아직 시간이 걸릴 수 있습니다. CRISPR라는 강력한 도구가 있지만 아직 유전자 재조합이 어떤 작용을 했는지 그 전모는 밝혀지지 않았습니다.

우리가 현재 알고 있는 것도 사실 '빙산의 일각'이며, 실제 단지 작은 부분일지도 모릅니다.

또 이 기술이 '악용'될 가능성도 존재합니다. 만일 국가 차원에서 의도적으로 게놈편집을 '악용'하는 국가가 나오면 어떻게 될까요. 1명의 지도자가 국민에게 유전자 조작을 강제한다면?

유전자가 조작된 강력한 '슈퍼 솔저'가 국가와 지도자를 지킨다는 SF소설 같은 세상이 가까운 미래에 도래하더라도 그것은 결코 이상한 일이 아닌 수준에 도달했습니다.

그렇다고 해서 이러한 기술을 금지해 버리는 것은 실수라고 보는 견해도 있습니다. 위험을 포함한 기술도 연구를 진행함으로써 안전하고 건전하며 투명한 것이 된다는 것이 과학적 관점 중 하나라는 것입니다.

6. 결론

유전공학은 인간의 새로운 '진화'일지도 모릅니다. 무한의 수명을 손에 넣고 지구를 뛰쳐나와 새로운 세계로 진출한다면, 그것은 하나의 '진화'라고 부를 수 있을 것입니다.

단 하나 확실한 것은, 미래는 확실히 다가온다는 것입니다. 그리고 거기에는 현재의 사회에서는 생각지도 못했던 새로운 '상식'이 존재하고 있을지도 모릅니다.

그것이 어떤 사회인지는 알 수 없지만 기술로 인해 가능성과 도전이 많은 '현실'이 도래할 가능성도 있습니다.