유전자 조작 바이러스

Genetically modified virus
유전자 조작 백신과 혼동해서는 안 된다.
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유전공학
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유전자 조작 생물
역사와 규정
과정
적용들
논쟁

유전자 변형 바이러스는 생명공학적 방법으로 변형되거나 생성된 바이러스로, 감염될 수 있는 상태로 남아 있다.유전자 변형은 바이러스 게놈에서 뉴클레오티드 염기의 직접 삽입, 삭제, 인공 합성 또는 변화를 포함한다.유전자 변형 바이러스는 대부분 생물의학, 농업, 생물 제어 또는 기술적 목적을 위해 바이러스 게놈에 외래 유전자를 삽입함으로써 발생한다.유전자 조작 바이러스와 유전자 조작 바이러스라는 용어는 동의어로 사용된다.

일반적인 사용법

유전자 변형 바이러스는 유전자 변형을 통해 생성되며, 유전자 변형은 생명공학적인 방법을 사용하여 바이러스 게놈에서 뉴클레오티드 배열의 직접 삽입, 삭제, 인공 합성 또는 변화를 포함한다.대부분의 dsDNA 바이러스는 단일 단분할 게놈을 가지고 있지만, 많은 RNA 바이러스는 다분할 게놈을 가지고 있기 때문에, 바이러스가 유전자 변형 바이러스로 간주되기 위해 유전적으로 변형될 필요는 없다.모든 인공 유전자 합성 또는 게놈의 일부(예: 추정된 역사적 염기서열에 기초함)를 통해 생성된 감염성 바이러스도 유전자 변형 바이러스로 간주될 수 있다.자발적 돌연변이, 재조합 또는 재조합 이벤트(실험 환경에서도)의 작용에 의해서만 변화하는 바이러스는 일반적으로 유전자 변형 바이러스로 간주되지 않습니다.

바이러스는 일반적으로 숙주 생물에 새로운 유전 정보를 삽입하거나 기존의 유전 물질을 변경하기 위한 벡터로 사용될 수 있도록 수정된다.이것은 적어도 3개의 프로세스로 달성할 수 있습니다.

  1. 바이러스 게놈의 모든 또는 일부를 숙주의 게놈(예를 들어 염색체)에 통합하는 것.유전자 조작 바이러스 게놈 전체가 통합되면 유전자 조작 프로바이러스로 불린다.바이러스 입자의 일부로 포장되었지만 반드시 바이러스 유전자를 포함할 필요는 없는 DNA 또는 RNA가 숙주 게놈에 통합되는 경우 이 과정을 전달이라고 합니다.
  2. 숙주의 게놈이 아닌 숙주의 세포 내에서 바이러스 게놈을 유지하는 것.
  3. 유전체 편집에 필요한 유전자를 생명공학적 방법으로 [1]바이러스 게놈에 삽입하면 숙주의 게놈 편집이 가능하다.이 과정은 바이러스 게놈을 숙주의 게놈에 통합할 필요가 없다.

이들 3가지 프로세스 중 어느 것도 상호 배타적이지 않습니다.프로세스 2.만이 발생하고 유전자 변형 유전자의 발현을 초래하는 경우, 이것은 종종 일시적인 발현 접근법이라고 언급될 것이다.

숙주 세포나 조직을 감염시키는 능력은 유전자 변형 바이러스의 모든 응용 용도에 필요한 요건이다.그러나 바이러스 전달 능력(숙주 개인 간의 감염 전달)은 필요하지 않거나 대부분의 애플리케이션에서 바람직하지 않은 것으로 간주됩니다.바이러스 전염이 필요하거나 바람직하다고 간주되는 제안된 사용 중 극히 일부만이 [2][3]전염성 백신을 예로 들 수 있다.이는 전염성이 [4]바이러스의 확산을 감시, 제어 또는 억제하는 작업을 상당히 복잡하게 만들기 때문입니다.

역사

1972년, Paul Berg가 최초의 재조합 DNA [5]분자를 만들기 위해 EcoRI 제한 효소와 DNA 연결 효소를 사용했을 때, 바이러스 게놈에 외래 배열을 삽입한 최초의 보고서가 발표되었습니다.이것은 원숭이 SV40 바이러스의 DNA와 람다 바이러스의 DNA를 결합함으로써 달성되었다.그러나 두 바이러스 중 어느 것도 감염이나 복제를 할 수 있는지는 확인되지 않았다.

1974년 복제와 감염도 가능한 유전자 변형 바이러스에 대한 첫 보고서가 노린 머레이와 케네스 [6]머레이에 의해 출판을 위해 제출되었다.불과 두 달 뒤인 1974년 8월, 마조리 토마스, 존 카메론, 로널드 W. 데이비스는 비슷한 성과를 [7]발표하기 위해 보고서를 제출했다.

총체적으로, 이러한 실험들은 결국 생명공학 또는 재조합 DNA 방법이라고 알려지게 될 개발의 바로 그 시작을 상징했다.

헬스 어플리케이션

유전자 치료

유전자[8] 치료는 유전자 조작 바이러스를 사용하여 인간 세포의 질병을 치료할 수 있는 유전자를 전달합니다.이 바이러스들은 DNA나 RNA 유전 물질을 표적 세포에 전달할 수 있다.유전자 치료는 [9]또한 바이러스를 이용하여 질병을 일으키는 돌연변이 유전자를 불활성화함으로써 사용된다.

유전자 치료에 사용된 바이러스는 아데노바이러스, 렌티바이러스, 레트로바이러스, 단순 헤르페스 [10]바이러스이다.유전자 전달에 사용되는 가장 흔한 바이러스는 비록 그들이 숙주에서 면역 반응을 유도하고 단지 단기적인 발현만을 제공하는 것으로 알려져 있지만, 그들은 최대 7.5kb의 외래 DNA를 운반하고 비교적 광범위한 숙주 세포를 감염시킬 수 있기 때문에 아데노 바이러스로부터 온다.다른 일반적인 벡터는 아데노 관련 바이러스인데, 그들은 독성이 낮고 장기 발현을 가지고 있지만,[11] 약 4kb의 DNA만 운반할 수 있다.단순 헤르페스 바이러스는 다른 [12]벡터보다 유전자 전달에 덜 효율적이지만 30kb 이상의 운반 능력을 가지고 장기 발현을 제공합니다.유전자를 숙주 게놈에 장기간 통합하기 위한 가장 좋은 벡터는 레트로바이러스이지만 이들의 무작위 통합 성향은 문제가 있다.렌티바이러스는 레트로바이러스와 같은 과에 속하며, 레트로바이러스는 분열세포와 비분열세포를 모두 감염시킬 수 있는 장점이 있는 반면 레트로바이러스는 분열세포만을 대상으로 한다.벡터로 사용된 다른 바이러스로는 알파바이러스, 플라비바이러스, 홍역 바이러스, 랩도바이러스, 뉴캐슬병 바이러스, 독스바이러스,[11] 피코나바이러스가 있다.

주로 아직 시험 [13]단계에 있지만, 몇 가지 성공을 거두고 있습니다.이는 아데노신 탈아미나아제 결핍증(ADA-SCID)[15]에서 발생하는 심각한 복합면역결핍증[14](ADA-SCID)과 같은 유전질환 치료에 사용되어 왔지만, 제시 겔신저의 또 다른 임상시험에서의 사망과 함께 일부 ADA-SCID[11] 환자들의 백혈병 발병은 수년간 [16]이 접근법의 발전을 지연시켰다.2009년 레버의 선천성 자외선을 가진 8세 소년이 정상[16] 시력을 회복하고 2016년 글락소스미스클라인은 ADA-SCID [15]유전자 치료제 상용화를 승인받으면서 또 다른 돌파구가 마련되었습니다.2018년 현재 혈우병, 교아종, 만성 육아종, 낭포성 섬유증 및 각종 [11]암 치료 등 상당한 수의 임상시험이 진행 중이다.비록 몇몇 성공들이 있지만, 유전자 치료는 여전히 위험한 기술로 여겨지며 안전과 [9]효과를 보장하기 위한 연구는 여전히 진행 중이다.

암 치료

유전자 변형 바이러스의 또 다른 잠재적인 용도는 질병을 직접 치료할 수 있도록 바이러스를 변형시키는 것이다.이것은 보호 단백질의 발현을 통해서나 감염된 세포를 직접 겨냥함으로써 일어날 수 있다.2004년, 연구원들은 암세포의 이기적인 행동을 이용하는 유전자 변형 바이러스가 [17][18]종양을 죽이는 다른 방법을 제공할 수 있다고 보고했다.그 이후로, 몇몇 연구자들은 다양한 종류의 [19]암을 치료하기 위한 가능성을 보여주는 유전자 변형 온콜리제 바이러스를 개발했다.[20] [21][22][23]

백신

대부분의 백신은 어떤 방식으로든 약해지거나, 비활성화되거나, 약해지거나, 죽임으로써 그들의 치명적인 특성이 더 이상 효과적이지 않은 바이러스로 구성되어 있다.유전공학은 이론적으로 치명적인 유전자를 제거한 바이러스를 만드는 데 사용될 수 있다.2001년, 유전자 변형 바이러스고는 면역 체계 반응 반응할 수 있는 면역성의 단백질을 위한 코드 t. 유전자를 가지고 있는 게놈 수정 같은 질병, 에이즈, 헤르페스, 뎅기열, 아데노 바이러스와 같은 증명된 안전한 백신 바이러스를 사용하여 바이러스형 간염 예방 vaccines[24]을 개발하는 데 사용할 수 있는 것으로 보고되었다t입니다암탉은 바이러스와 싸울 수 있다.유전자 조작 바이러스는 감염성을 감소시켜서는 안 되며, 자연적인 면역 반응을 일으켜서는 안 되며, 다른 백신과 함께 발생할 수 있는 독성 기능을 회복할 가능성도 없다.따라서 비표적 감염, 잠재적 부작용, [25]다른 바이러스로의 수평적 유전자 이동에 대한 우려가 남아있지만, 그들은 일반적으로 기존 백신보다 안전하고 효율적인 것으로 여겨진다.또 다른 접근법은 이용 가능한 백신이 없거나 에이즈, 말라리아, 결핵과 같이 효과적으로 작동하지 않는 백신을 위한 새로운 백신을 만들기 위해 벡터를 사용하는 것입니다.벡터 기반 백신은 이미 승인되었고 더 많은 백신이 [26]개발되고 있다.

심장박동조절기

2012년 미국 연구진은 돼지의 심장에 유전자 변형 바이러스를 주입했다고 보고했다.이 바이러스는 심장 근육에 심장 박동을 가능하게 하는 Tbx18이라고 불리는 유전자를 삽입합니다.연구원들은 언젠가 이 기술이 전자 심장 [27][28]박동기를 필요로 하는 인간의 심장 박동을 회복하는데 사용될 수 있을 것이라고 예측했다.

환경에서의 사용을 목적으로 한 유전자 조작

동물

스페인과 포르투갈에서는 2005년까지 점액종증, 토끼출혈병 등의 질병으로 토끼가 50년간 95%나 감소했다.이것은 차례로 멸종위기에 처한 [29][30]종인 이베리아 스라소니와 같은 포식자들의 감소를 야기했다.2000년 스페인 연구진은 야생 토끼를 점액종증과 토끼 출혈성 [31]질병으로부터 보호하는 유전자 변형 바이러스를 조사했다.그러나 이러한 바이러스가 호주와 같은 지역의 야생 개체군에 침투하여 인구 붐을 일으킬 [29][4]수 있다는 우려가 있었다.호주의 토끼는 매우 해충으로 여겨져 토지 소유주들은 [32]토끼를 법적으로 통제할 의무가 있다.

면역체제를 통해 대상 동물을 불임으로 만드는 유전자 변형 바이러스뿐만 아니라 동물의 [34]발달 단계를 목표로 하는 바이러스도 만들어졌다[33].바이러스[33] 억제와 이종간 [35]감염에 대한 우려가 있다.

나무들

2009년부터 시금치 디펜신 단백질을 발현하는 유전자 변형 바이러스가 플로리다(미국)[36]에서 현장 트라이얼을 실시해 왔다.오렌지나무의 바이러스 감염은 [37]2005년 이후 플로리다에서 오렌지 생산량을 70%나 줄인 감귤류 녹색병과 싸우기 위한 것이다.2017년 2월 13일(USDA 17-044-101r)부터 시험 사용 허가를 513,500에이커 면적으로 확대하기 위한 허가 신청이 보류되어 있으며, 이는 USDA 생명공학 규제 서비스에 의해 발행된 이러한 종류의 허가 중 최대가 될 것이다.

곤충 동맹 프로그램

2016년 미국 국방부 산하 DARPA는 [38][39]곤충을 이용한 환경으로의 확산과 관련된 접근방식을 위해 유전자 변형 식물 바이러스 개발 계약을 입찰했다고 발표했다.작업 계획에는 다음과 같이 기술되어 있습니다.

"식물 바이러스는 유전자 편집 회로의 운반체로서 중요한 가능성을 가지고 있으며 곤충이 전달하는 전달 플랫폼의 자연스러운 파트너입니다." [38]

이 프로그램에 제공되는 동기는 농산물 공급과 상품 작물을 보호함으로써 식품의 안정성을 보장하는 것이다.

"곤충 벡터의 자연적 능력을 활용하여 높은 숙주 식물 특이성을 가진 바이러스를 전달하고, 이 능력을 유전자 편집의 진보와 결합함으로써, 산업 기반 시설 없이도 광범위한 분야에서 성숙한 식물의 급속한 향상을 달성할 수 있습니다." [38]

이름에도 불구하고, "곤충 연합군" 프로그램은 대부분 바이러스 프로그램으로, 이미 심어진 [40][41][42][43]밭에서 작물의 유전자 편집을 수행할 바이러스를 개발한다.작업계획서 및 기타 공문서에 기재된 유전자 변형 바이러스는 유전자 변형 바이러스의 한 종류로, 그 후 HEGAA(Hezontal Environmental Genuarternal Genuarters)라고 불린다.곤충 동맹 프로그램은 2017년부터 2021년까지 3개 컨소시엄이 계약을 체결할 예정이다.유전자 변형 바이러스를 환경에 방출할 계획은 없으며, 온실에서 곤충의 전분산 시스템을 시험하는 것은 이미 언급되었다(바이오 안전성 레벨 [44]3의 시설은 언급되었다).

이 프로그램과 이 프로그램이 생성하는 데이터가 생물 무기 방제와 농업 [45][46][47]공존에 어떻게 영향을 미칠지에 대한 우려가 표명되었다. 그러나 이 프로그램의 명시적인 [48]목표에 대한 지지도 있었다.

테크놀로지 응용 프로그램

리튬 이온 배터리

2009년 MIT 과학자들은 보다 친환경적인 리튬 이온 배터리를 [49][50][51]만들기 위해 유전자 변형 바이러스를 만들었다.배터리는 E4 박테리오파지와 M13 박테리오파지와 같은 다양한 바이러스를 음극으로 사용하기 위해 유전공학적으로 제작되었습니다.이것은 단백질 외피를 코드하는 바이러스의 유전자를 편집함으로써 이루어졌다.단백질 피막은 높은 전도성 탄소 나노튜브에 부착할 수 있도록 자체 인산철 피막을 편집한다.다기능성 단백질 피막을 가지도록 변형된 바이러스는 양이온과 이온 상호작용을 일으키는 나노 구조의 음극으로 사용될 수 있다.바이러스를 소형 배터리로 사용할 수 있습니다.이 프로젝트에서 MIT 연구팀을 이끈 과학자인 Angela Blecher는 배터리가 충전식 배터리, 전력 하이브리드 전기 자동차, 그리고 많은 개인 [52]전자제품으로 사용될 수 있을 만큼 강력하다고 말한다.E4 및 M13 바이러스 모두 세균 숙주 내에서 감염 및 복제를 할 수 있지만 배터리의 일부가 된 후에도 이 용량을 유지할 수 있을지는 불분명합니다.

안전에 관한 우려와 규제

생물학적 유해성 연구 한계

국립보건원은 2015년 [53][54]1월 선별된 Gain-of-Function 바이러스 연구에 대한 연구 자금 모라토리엄을 선언했다.2017년 1월 미국 정부는 향상된 잠재적 전염병 병원체(PPP)[55]를 생성, 이전 또는 사용할 것으로 예상되는 연구의 검토 및 감독을 위한 최종 정책 지침을 발표했다.생물안전연구소에서의 수정 바이러스 탈출 가능성 및 DURC(dual-use-technology, dual-use research of concern)의 유틸리티에 대한 질문이 NIH의 자금 지원 정책 [56][57][58]개정을 촉진했습니다.

GMO 렌티바이러스 사건

한 과학자는 그녀가 화이자에서 일하는 동안 유전자 변형 바이러스에 감염되었다고 주장한다.연방 소송에서 그녀는 화이자가 고안한 바이러스로 인해 간헐적으로 마비되었다고 말한다."매클레인, 깊은 강, 그녀는 무심코, 2002년 2003년 전 화이자 동료로 일을 통해, 그 lentivirus, 바이러스 후천성 면역 결핍 증후군과 에이즈로 발전할 수 있는 것과 비슷한 규모의 변형 형태에 노출되었을 것으로 의심하다."[59]법원은 매클레인 그녀의 질병 노출에 의해 발생된 것을 입증하는 데 실패했다를 발견했다.로.화이자가 [60]내부고발자 보호법을 [61]위반했다는 사실도 밝혀졌습니다.

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