CRISPR 설명: 세계에서 가장 강력한 가위

유전학의 세계는 20세기에 대중적 시대정신으로 진입한 이래로 약속과 논쟁의 대등한 부분이었습니다. 특히 유전공학은 어떤 사람들에게는 흑마술로 여겨질 정도로 유혹과 불안에 빠져 있습니다. 그렇지 않으면 건전한 정신을 가진 저명한 개인은 종종 DNA, 특히 인간 DNA의 의도적인 변경을 윤리적으로 ersatz로 선언합니다. 

인간은 수천 년 동안 유전 공학을 사용해 왔습니다.

그러한 전면적인 비난은 수천 년 동안 존재하지 않았던 세계를 반영합니다. 가장 분명한 예는 식품, 특히 GMO 품종입니다. 식료품 진열대에서 날아가는 거대하고 활기차고 즙이 많은 레드 딜리셔스 사과는 인간 이전의 조상에 비해 일탈입니다.

특정 품종의 사과를 교배함으로써 인간은 선호하는 표현형(신체적 발현)을 유도하는 유전자를 전파할 수 있었습니다. 더 중요한 것은 곡물과 쌀과 같은 가뭄에 강한 주식을 선택하는 것이 기아로 인한 붕괴로부터 많은 위대한 문명을 구했다는 것입니다. 

가축은 훨씬 더 뚜렷한 대조를 제공합니다. 늑대는 사납고 영토적인 포식자입니다. 그들은 최대 180 파운드의 순수한 공포로 결투에서 가장 좋은 인간은 거의 없습니다. 이와 대조적으로 찻잔 포메라니안은 몸에 흠뻑 젖어 XNUMX파운드의 무게가 나가며, 한 사람과의 싸움에서 지는 인간은 자신의 유전 물질을 물려줄 가치가 없습니다.

세계에서 가장 유능한 사냥꾼 중 한 명이 숨을 쉬는 플러프볼로 줄어들었다는 것은 의도적으로 DNA를 변경하려는 인류의 사랑 전체에 대한 증거입니다. 사회가 동물 중에서 선택하는 일반적인 특성에는 순응, 순종, 힘, 그리고 물론 맛이 포함됩니다. 

그러나 진정으로 턱을 벌리고 팬티를 뭉치게 만드는 것은 인간 DNA 변형의 아이디어입니다. 미국의 초기 우생학 운동의 숭고한 이상은 인종 우월주의 옹호를 위한 안전한 피난처를 제공했으며, 이는 제XNUMX제국에서 변형되어 무서운 절정에 이르렀습니다. 

그럼에도 불구하고 바람직한 유전자를 의도적으로 배양하는 것은 자유 사회에서 흔한 일입니다. 가장 명백한 예는 대부분의 서구 사회에서 합법화된 낙태입니다. 다운증후군 태아의 약 XNUMX%가 유산되는 세상에서 인간이 특정 게놈에 대한 선호도가 없다고 주장하는 것은 불가능합니다.

미국에서 법원은 유전적 낙태를 헌법상의 권리로 간주했습니다. 산모가 낙태할 것을 두려워하여 태아 사이에 유전적 장애를 보여주는 의사를 숨긴 의사는 제재를 받았습니다.

의도적으로 개인의 DNA를 변경하는 것은 여러 세대에 걸쳐 특정 유전자를 촉진하는 것과 같지 않습니다. 한때 급진적이었던 GMO(유전자 변형 유기체)를 만드는 과정에서도 새로운 유전자를 디자인하는 것과는 반대로 기존 유전자를 다른 종에 삽입할 수 있습니다. 그러나 인간이 특정 유전자를 다른 유전자보다 선호한다는 것은 분명하며 이러한 유전자를 더 많이 보편화하기 위해 과감한 조치를 취할 것입니다. 전자는 후자의 목표를 달성하는 더 빠르고 정확한 방법을 제공할 뿐입니다. 

유전자 물질을 능숙하게 변경하는 방법은 DNA를 둘러싼 생화학적 반응의 극심한 복잡성과 미시적 규모에서 효과적인 도구의 하찮은 범위로 인해 오랫동안 인류를 기피했습니다. 특히, DNA를 정확한 위치에서 절단하여 작은 조각을 대체할 수 있는 방법은 찾기 어려웠습니다.

2015년의 획기적인 발전으로 이 모든 것이 바뀌었습니다. 이 돌파구는 이제 인간이 이 오래 지속되는 부적절함을 흘릴 수 있게 해줍니다. 가능성의 세계가 기다리고 있으며 우리 몸, 환경, 심지어 경제까지 대규모로 재정렬할 가능성이 있습니다. 

CRISPR: 역사상 가장 강력한 가위

(참고: 세포의 모든 주요 세포 소기관의 이름을 지정할 수 있고 머리 꼭대기에서 세 가지 이상의 RNA 유형을 지정할 수 있다면 다음 설명이 지나치게 단순화되어 있음을 알 수 있습니다. DNA와 RNA가 무엇인지에 대한 기본적인 이해가 있다면, 이것은 Goldilocks의 설명이 될 것입니다.RNA가 무엇인지 모른다면 DNA의 심부름꾼으로 끝난 DNA의 형으로 생각하십시오.) 

이 돌파구의 이름은 크리스퍼/카스9, 일반적으로 CRISPR로 단축됩니다. "내 토스트가 더 바삭했으면 좋겠다"로 발음되는 이 혁신적인 방법은 Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats의 줄임말입니다. 이게 한 입 베어물 것 같죠? 그것은이다. 빨아. "일반상대성이론과 특수상대성이론"과 "데옥시리보핵산"도 마찬가지였습니다. 선구적인 발견에는 종종 긴 이름이 있습니다. 미래 기술을 다룰 때는 큰 소년/큰 소녀 바지를 입는 것이 좋습니다.

변경된 DNA는 인공적이지만 CRISPR의 두 구성 요소는 모두 자연적으로 발생합니다. 핵심적으로 모든 살아있는 세포를 뒷받침하는 면역 체계를 활용합니다. 이를 고려하십시오. 면역 체계는 특히 인간의 면역 체계는 매우 복잡하지만 99%의 경우 단일 바이러스가 동일한 사람을 두 가지 다른 경우에 감염시킬 수 없습니다.

이는 바이러스 DNA 가닥이 첫 만남 이후 세포 내에 저장되고 "기억"되기 때문입니다. XNUMX세기에 과학자들은 특정 형태의 박테리아가 회문(palindromic)인 염기쌍의 짧고 반복적인 가닥인 CRISPR 사이에 이러한 DNA 단편을 끼운다는 것을 발견했습니다. 바이러스의 일부는 이제 박테리아의 게놈에 영구적으로 박혀 있습니다. 그리고 당신은 당신이 원한을 참는 데 능숙하다고 생각했습니다. 

박테리오파지(인간과 같은 다세포 유기체와 반대로 박테리아를 표적으로 하는 바이러스)가 Barry Bacteria를 거칠게 만들지만 그를 죽이지는 않는다고 상상해 보십시오. 일주일 후 Phil Phage는 2라운드를 위해 다시 돌아옵니다. Barry는 Phil이 자신을 습격하는 것을 보았지만 백혈구를 보내지 않아 Phil을 때릴 수 없습니다. 박테리아 면역 체계는 다른 접근 방식을 사용합니다.

여기에서 CRISPR 시스템의 나머지 절반인 Cas9가 작동합니다. CRISPR-associated protein 9를 나타내는 Cas9는 외부 DNA를 스캔하여 CRISPR 사이에 저장된 바이러스 DNA와 일치하는 것이 있는지 확인합니다. 그렇다면 Cas9는 제한 효소라고도 하는 엔도뉴클레아제를 유발하여 필의 팔이나 발, 심지어 머리까지 잘라냅니다. 세그먼트가 무엇이든 간에 유전자 코드의 많은 부분이 손실되면 거의 항상 바이러스가 약탈적 의도를 실행할 수 없습니다.

인간의 면역 체계는 적의 모습과 전술에 대한 믿을 수 없을 정도로 정확한 설명을 갖춘 진화론의 가장 미세한 전사를 보내 바이러스와의 전투에서 승리합니다. 박테리아 접근 방식은 보병에 대한 지휘관의 지시를 가로채는 것과 비슷합니다. "새벽에 성문을 공격하라"는 "[BLANK]에서 [BLANK]를 공격한다"가 되고, 기습은 실패한다. 

결국 과학자들은 거의 모든 살아있는 유기체가 CRISPR와 Cas9의 요소를 모두 가지고 있다는 것을 발견했습니다. 이것은 충격적으로 보일지 모르지만 모든 생물이 박테리아의 후손임을 감안할 때 실제로는 아주 사소한 일입니다. 이 유기체에서 CRISPR은 도시에서 결코 허물어지지 않는 오래된 도서관과 유사하며 Cas9는 가장 덜 중요한 제한 효소 중 하나입니다.

그럼에도 불구하고 그들은 거기에 있고 작동하며 무엇보다도 매우 무차별적인 것으로 판명되었습니다. 과학자들은 바이러스와 관련이 없는 DNA 부분을 그들에게 제공할 수 있었고 CRISPR는 충실하게 기록하고 Cas9는 충실하게 절개했습니다. . 갑자기 우리는 신의 가위를 손에 들고 우리가 시도한 거의 모든 유형의 DNA, 즉 음식, 동물, 질병 및 사람의. 

이 방식이 'CRISPR'로 대중화되고 있지만 CRISPR과 Cas9의 조합이라는 말도 안 되는 위력이 있다. 언급했듯이 이전에 발견된 제한 효소 또는 DNA 가위가 많이 있습니다. 그러나 CRISPR은 인간이 가위로 절단하는 위치를 고도로 정밀하게 제어할 수 있는 최초의 방법입니다. 

기본적으로 CRISPR은 책갈피 역할을 하거나 "여기서 자르기 시작" 및 "여기서 자르기 중지"라는 두 가지 표시 역할을 하는 DNA의 짧은 부분입니다. Cas9은 책갈피로 표시된 두 공간에서 CRISPR을 읽고 효소를 방출하여 절단할 수 있는 단백질입니다.

CRISPR는 무엇을 할 수 있습니까?

자기야, 뭐 수 없습니다 크리스퍼 할? 이 기술의 적용에는 두 가지 주요 범주가 있습니다. 즉, 암에서 발견된 나쁜 유전 물질을 수정된 DNA 서열로 대체하여 유해한 돌연변이를 제거할 수 있고, 특정 표현형 측면을 개선하는 데 적용할 수 있습니다.

CRISPR은 아직 어린 나이에 불과하지만 이미 실험실에서 클리닉으로 뛰어들었기 때문에 흥미진진합니다. 2015년 연구의 저자들은 자연 할 수 있었다 HIV 유전 물질의 48%를 소비 CRISPR를 사용하여 HIV 감염 세포에서. 그러나 암과 관련하여 CRISPR는 이미 페트리 접시에서 인간으로 도약했습니다. 국립보건원 CRISPR를 통해 조작된 T 세포의 첫 번째 연구를 승인했습니다.

이 시험은 암의 재발 방지에 중점을 둡니다. 암과 싸운 친구나 가족이 있는 사람(슬프게도 대부분의 사람들)이 알고 있듯이 암이 없는 것으로 선언되는 것이 완치되는 것과 같지 않습니다. 앞으로 XNUMX년에서 XNUMX년 동안은 암의 작은 주머니가 치료를 벗어나 다시 자랄 기회를 기다리고 있는지 지켜보는 것 외에 선택의 여지가 없습니다. CRISPR T 세포에는 암성 DNA가 게놈에 삽입되어 있어 모든 질병의 황제를 찾는 초시력 고글과 동등합니다.

HIV와 암은 병리학의 가장 강력한 골리앗입니다. 그러나 CRISPR를 David와 비교하는 것은 불충분한 비유입니다. David는 적어도 성인이었지만 CRISPR은 겨우 유아였으며 이 유아는 이미 인류의 가장 끈질긴 적에 맞서 목표를 향해 총을 쏘고 있습니다.

물론 대부분의 인간은 HIV와 암 사이에서 끊임없이 고민하며 삶을 보내지 않습니다. 감기나 독감과 같이 훨씬 덜 복잡하고 덜 흔한 질병은 바삭한 스테로이드의 T 세포에 더 쉽게 노출될 것입니다.

나쁜 DNA를 잘라내는 것도 좋지만, CRISPR의 진정한 잠재력은 결함이 있는 DNA를 복구하는 데 있습니다. DNA가 올바른 위치에서 절단되고 돌연변이된 부분이 제거되면 DNA 중합효소를 사용하여 올바른 DNA를 함께 융합하는 것이 상당히 간단해집니다.

미국에서 가장 흔한 유전병 are 혈색소 침착 (혈액 내 철분 과다), 낭포성 섬유증, 헌팅턴병 및 다운 증후군. 질병을 유발하는 DNA 부분을 수정하면 엄청난 양의 인간 고통을 예방할 수 있습니다. 게다가, 경제적 이익은 굉장할 것입니다. 재정 보수주의자들은 NIH가 낭포성 섬유증에만 매년 지출하는 83만 달러를 절약하는 것을 기뻐할 것입니다. 자유주의자들은 이 금액을 사회 복지에 재투자할 기회를 가질 것입니다.

찾으시는 분들을 위해 Down 증후군 낙태 통계 혼란스러운 CRISPR 수정은 태아의 생명을 구하는 동시에 심각한 장애를 가진 아이를 낳지 않을 어머니의 권리를 보호하는 적절한 절충안이 될 수 있습니다.

생명 공학 세계는 이미 CRISPR에 의해 고정되고 있습니다. GMO 식품 산업만으로도 이미 CRISPR에 비해 상당히 거친 방법으로 연간 수십억 달러의 가치가 있습니다. 몬산토와 같은 GMO 회사는 다른 식품의 단단함, 크기 및 맛을 촉진하는 전체 유전자를 삽입하여 수많은 식품을 개선했습니다.

이제 유전자 청소부 사냥은 끝났고 생명 공학 회사는 삽입할 완벽한 유전자를 설계할 수 있습니다. 앞으로 몇 십 년 동안 레드 딜리셔스는 레드 오르가즘이나 레드 스피릿 익스피리언스 라인을 따라 제품에 패권을 넘겨야 할 것 같습니다.

비즈니스 및 정치적 영향

CRISPR은 또한 파괴적이며 민주화하는 의미도 있습니다. 2010년대의 유전자 편집은 1970년대의 컴퓨터와 같았습니다. 그것들은 존재하지만 서투르고 터무니없이 비싸다. 그럼에도 불구하고 이 제품은 너무 가치가 있어서 제품을 구매할 수 있을 만큼 큰 회사가 막대한 시장 우위를 점할 수 있습니다.

이것이 몬산토와 같은 회사가 GMO 분야에서 거의 독점을 얻을 수 있었던 이유입니다. CRISPR은 1980년대에 개인용 컴퓨터가 소프트웨어에 했던 것과 같이 유전 공학에 할 것입니다. 즉, 기술을 크게 향상시키면서 소규모 기업과 개인이 활용할 수 있도록 매우 저렴하게 만듭니다. 당신이 생물학 학생이든, 아마추어 바이오해커이든, 스타트업 기업가이든 상관없이 인터넷에서 수백 달러에 CRISPR 키트를 구입할 수 있습니다.

따라서 CRISPR는 몬산토와 같은 생명공학 거대 기업을 매우 긴장하게 만들 것입니다. 회사를 훼손하거나 경쟁에서 앞서고자 하는 수백만 명의 사람들에게 모두 단검이 주어졌습니다.

어떤 사람들은 GMO를 반대하기 때문에 몬산토를 반대합니다. 이러한 목소리는 과학계에서 그다지 신뢰를 받지 못하고 있습니다. GMO는 매우 안전한 것으로 간주되어 사실상 모든 사람이 먹습니다. 1970년대 아프리카와 인도에서 "녹색 혁명"을 뒷받침한 가뭄 저항성/수확 증가 GMO는 수백 명의 생명을 구했습니다. 기아에 빠진 수백만 명의 사람들.

그러나 많은 친 GMO 개인들은 몬산토의 독점 사업 관행과 가난한 농부들에게 종자를 사용하도록 강요하려는 시도 때문에 반대합니다. CRISPR 이전에는 유전 공학 스타트업을 시작하기 위한 여유 자금이 XNUMX억 달러가 아니었다면 할 수 있는 일이 거의 없었습니다. 그들의 보다 세련된 주장은 "GMO는 당신의 치아를 빠지게 만들고 당신의 아이들에게 자폐증을 줄 것입니다" 군중에 의해 익사되는 경향이 있어, 몬산토가 반대를 비과학적이라고 칠함으로써 그 반대를 정당화하지 못하게 했습니다.

이제 CRISPR의 상대적인 경제성으로 인해 민주주의적 사고를 가진 젊은이, 중산층, 기업 간의 엄격한 경쟁이 더 빠른 발전과 더 건강한 경제를 낳는다고 믿는 사람들이 GMO와 유전 공학 분야를 되찾을 수 있습니다. 골화된 독점보다.

윤리 및 기타 문제

유전 공학의 윤리적 문제는 잠재적으로 방대합니다. 인간 면역 체계의 안팎이 게놈에 전사된 슈퍼바이러스를 설계할 가능성을 무시할 수 없습니다. 이것은 불안한 전망입니다. 그것은 정상적인 패러다임을 뒤집을 것이고, 면역 체계에 대한 예방 접종을받는 바이러스. "디자이너 베이비"는 우생학의 부활과 문명이 가장 지적이고 무자비한 시민을 만들기 위한 끊임없는 투쟁에 갇힌 인간 군비 경쟁으로 이어질 수 있습니다.

그러나 이것은 CRISPR의 현재 현실이 아니라 유전 공학의 미래 능력에 관한 문제입니다. 현재로서는 주요 윤리적 문제 중 어느 것도 실현할 수 없습니다. 주로 우리 자신의 생물학에 대한 제한된 이해 때문입니다. CRISPR은 앞서 언급한 슈퍼바이러스를 만들기 위한 청사진이 있다면 가능하다는 것을 의미합니다. 그러나 면역 체계에 대한 우리의 지식은 면역 체계를 우회할 수 있는 바이러스를 구현하기에는 너무 제한적입니다.

디자이너 아기에 대한 걱정도 마찬가지로 과장되어 있습니다. 우선, 유전공학과 우생학의 융합은 위험하고 잘못된 것입니다. 우생학은 쓰레기 과학입니다. 우생학은 1) 이러한 특성이 극도로 잘못 정의되고 2) 이러한 특성이 게놈 (단 몇 개의 개별 유전자가 아닙니다).

대부분의 우생학자들이 백인 인종의 공표에 집착하는 것을 보면 그 운동이 오래된 인종차별주의 사상에 유사과학적 합법성을 부여하려는 시도에 불과하다는 것을 알 수 있습니다. 결국, 백인 "인종" 자체는 생물학적 현실과 반대되는 사회적 구성물입니다.

더 중요한 것은 우생학자들이 강제로 "깨끗한" 유전자를 촉진하는 것을 일관되게 주장해 왔다는 것입니다. 1920년대 미국에서는 이것이 정신병자에서 성적으로 난잡한 사람에 이르기까지 모든 사람을 살균하는 것을 의미했으며 1940년대 독일에서는 수백만 명의 무고한 사람들을 처형하는 것을 의미했습니다. 제XNUMX제국이 진단된 정신분열증 환자의 대다수를 처형했음에도 불구하고, 현대의 독일은 주변국과 정신분열증의 현저한 차이를 보이지 않습니다.

즉, 유전공학자들을 우생학자로 그리는 것은 더 나은 결과를 위해 노력하는 과학자들의 명성을 더럽히는 것입니다. 모든 현재 과학에서 가장 흥미로운 발명품에 자신을 묶음으로써 우생학자들이 복귀할 수 있는 완벽한 기회를 제공합니다. CRISPR 엔지니어는 미친 인종 이론을 지지하지 않으며, 배우기 자유, 배우기 당신의 인생을 살기 위한 선택.

아니요, CRISPR은 부모가 아기에게서 동성애를 조작하도록 하지 않을 것입니다. "게이 유전자"는 동성애가 선택 사항이 아니라는 생각을 표현하는 매우 적절한 은유입니다. 그러나 현실의 실제 표현으로서는 거의 제공하지 않습니다. 인간의 섹슈얼리티는 유전적 기반과 환경적 기반을 모두 갖고 있는 일련의 복잡하고 맞물린 행동입니다. 동성애혐오성 부모가 나중에 게이로 밝혀진 아이를 낙태하지 않는다는 사실은 CRISPR가 그것을 이성애로 전환할 수 있을 만큼 단순한 "게이 유전자"가 없다는 것을 증명합니다.

마찬가지로 CRISPR을 통한 "배아 지능 폭발"에 대한 두려움 뒤에 있는 추론에는 결함이 있습니다. 인간의 지능은 지구의 보석이자 아마도 전체 태양계의 보석입니다. 그것은 너무 복잡하고 영감을 주어 많은 사람들이 그 기원이 초자연적이라고 믿습니다. 생물학적 프로그래밍 언어인 DNA는 그것을 인코딩하지만 현재로서는 우리가 이해할 수 없는 수준입니다. CRISPR을 통해 지능을 변경하는 방법을 이해한 세상은 프로그래밍 언어로 지능을 표현하는 방법을 아는 세상이 될 것입니다.

DNA가 프로그래밍 언어라는 것을 상기하면 CRISPR의 능력과 유전 공학에 대한 사람들의 두려움을 구현하는 데 필요한 능력 사이의 격차를 이해하는 데 유용한 비유를 제공합니다. 인체는 수십억 줄의 DNA 염기쌍 코드로 작성된 컴퓨터 프로그램입니다.

CRISPR은 이 코드를 변경할 수 있는 기능을 제공합니다. 그러나 입력하는 방법을 배운다고 해서 전문 프로그래머가 되는 것은 아닙니다. 타이핑은 분명히 전문 프로그래머가 되기 위한 전제 조건이지만 개인이 프로그래밍 능력에 가까워질 때쯤에는 타이핑 방법을 배우는 것을 이미 오래전에 경험한 것입니다.