인간의 유전적 강화

Human genetic enhancement
아데노바이러스를 벡터로 하는 바이러스 벡터 매개 유전자 전달의 예시

인간 유전자 향상 또는 인간 유전 공학유전자 변형에 의한 인간의 향상을 말합니다. 이것은 질병을 치료하기 위해서(유전자 치료[1]), 특정 질병에 걸릴 가능성을 예방하기 위해서(백신과 유사하게), 스포츠 경기에서 선수들의 경기력을 향상시키기 위해서(유전자 도핑), 또는 신체적 외모와 신진대사를 변화시키기 위해서, 그리고 심지어 기억력과 지능과 같은 신체적 능력과 정신적 능력을 향상시키기 위해서입니다. 이러한 유전적 향상은 변화가 유전될 있는 방식으로 이루어질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다(과학계 내에서 우려를 불러일으켰습니다).[2]

윤리학

유전학은 유전자와 유전적 특성에 대한 연구이며, 이 분야의 지속적인 발전이 여러 수준의 의료 발전을 가져왔지만, 윤리적 고려는 특히 더 중요해졌습니다. 유전공학은 생명윤리학자들 사이에서 항상 도덕적 논쟁의 주제였습니다. 이 분야의 기술 발전은 생물 의학적 개선에 대한 흥미로운 전망을 제시하지만, 그것이 인간의 생물학, 진화 및 환경에 미치는 영향을 이해하기 위한 윤리적, 사회적 및 실제적 평가의 필요성을 촉구합니다.[3] 이러한 주제를 둘러싼 상호 연관된 도덕적 논쟁으로 인해 유전자 검사, 유전 공학 및 줄기 세포 연구가 함께 논의되는 경우가 많습니다. 유전자를 복구하는 것과 유전자를 강화하는 것의 구별은 유전자를 복구하는 것이 도덕적으로 허용된다고 주장하는 사람들이 있지만, 유전자 강화는 차별적인 우생학적 이니셔티브를 통해 사회적 불평등을 초래할 수 있는 잠재력 때문이 아니라고 주장하기 때문에 유전자 향상을 둘러싼 많은 도덕적 논쟁에서 중심적인 아이디어입니다.[4]

유전자 검사와 관련된 도덕적 질문은 종종 유전적 장애가 발견되었을 경우 가족 구성원에게 경고해야 할 의무, 유전자 검사와 관련하여 의사가 환자의 자율성과 기밀성을 탐색해야 하는 방법, 유전자 차별의 윤리, 그리고 유전자 검사를 사용하여 선택적 낙태와 같이 심각한 장애를 가진 사람들이 존재하는 것을 피할 수 있는 도덕적 허용성.[4][5][6]

공중 보건 전문가의 책임은 잠재적인 노출을 확인하고 보고가 필요한 전염성 질병에 대한 검사를 제안하는 것입니다. 의무심사 연장으로 유전자 이상이 신고 가능한 상태로 분류될 경우 공중보건 전문가들은 공개 우려에 직면할 수 있습니다.[7] 유전자 데이터는 개인적이고 개인의 신원과 밀접하게 연결되어 있습니다. 기밀 유지는 업무, 건강 관리 및 보험 보장뿐만 아니라 가족의 전체 유전자 검사 결과에 영향을 미칠 수 있습니다. 영향을 받는 사람들은 또한 유전적으로 지배적이거나 그들에 의해 전염되는 경우 부모, 자녀, 형제 자매 및 확장된 친척을 가질 수 있습니다. 게다가, 한 사람의 결정은 유전자 검사의 결과에 따라 그들의 인생 전체를 바꿀 수 있습니다. 유전자 검사 결과는 사람의 삶의 모든 측면에서 공개되어야 할 수도 있습니다.[7][8]

비침습적 산전검사(NIPT)는 임신 초기 태아의 성별을 정확하게 판별할 수 있는 기능이 있어 간편성, 시기성, 정밀성 등으로 인해 성선택적 임신종결(TOP)이 촉진될 가능성에 대한 우려가 제기되고 있습니다. NIPT는 초음파 기술도 같은 기능을 가지고 있지만, 임신 초기에 태아의 성을 정확하게 식별할 수 있고, 빠르면 임신 7주 만에 정확도를 높일 수 있기 때문에 최근 연구되고 있습니다. 이 기간은 초음파 또는 융모막 융모 샘플링(CVS)과 같은 다른 성별 결정 기술의 일반적인 시기보다 앞서 있습니다.[9][10] NIPT의 높은 조기 정확도는 앞서 언급한 것과 같은 다른 방법과 관련된 불확실성을 줄여 더 많은 정보에 입각한 의사 결정으로 이어지고 성별 선택적 TOP에 대한 의사 결정에 영향을 미칠 수 있는 부정확한 결과의 위험을 제거합니다. 또한 NIPT는 임신 초기에 성 선택적인 TOP를 가능하게 하여 보다 실용적이며, 임산부가 모체-태아 결합을 연기할 수 있도록 합니다. 이러한 고려 사항은 NIPT를 활용할 때 성 선택적 TOP을 추구하는 것을 상당히 용이하게 할 수 있습니다. 따라서 NIPT 채택의 틀 안에서 이러한 윤리적 문제를 검토하는 것이 중요합니다.[11]

유전자 치료와 인간의 유전적 향상과 관련된 윤리적 문제는 치료의 의학적 위험과 이점, 고통을 예방하기 위한 절차 사용 의무, 유전자 선택의 생식 자유, 정상 기능을 향상시키려는 시도를 포함하는 양성 유전자를 실천하는 도덕성에 관한 것입니다.[4]

인류를 위해 수행되는 모든 유전자 기반 연구는 윤리위원회 승인 성명서, 윤리적, 법적 규범 및 인간의 도덕성에 따라 연구가 수행되어야 합니다. 새로운 치료법을 지향하는 CART 세포 치료법. T세포의 유전자를 바꿔 암을 인식하지 못하는 면역계 세포를 암을 인식하고 퇴치하는 세포로 바꾸는 것을 목표로 하고 있습니다. 그것은 크리스퍼로 불리는 특정 짧은 간격으로 회문 반복으로 배열되는 T 세포 치료법과 함께 작동합니다.[12]

의료 환경에서 인간 대상을 포함하는 모든 연구는 첫 번째 시험을 모집하기 전에 공개 데이터베이스에 등록되어야 합니다. 사전동의서에는 이해충돌 가능성, 연구의 예상 이익, 잠재적 위험 및 관련 불편과 관련된 기타 문제에 대한 적절한 정보가 포함되어야 합니다.[13]

기술 발전은 새로운 형태의 인간 향상에 필수적인 역할을 합니다. 인간 향상을 위한 표현형 및 체세포 개입은 주목할 만한 윤리적 및 사회학적 딜레마를 제공하지만, 생식선 유전적 개입은 개인 및 사회적 수준에서 훨씬 더 포괄적인 숙고를 필요로 합니다.[14]

도덕적 판단은 경험적으로 기반을 두고 있으며 특히 생물 의학 분야에서 잠재적 위험-편익 비율을 평가하는 것을 수반합니다. 크리스퍼 유전체 편집 기술은 몇 가지 이유로 윤리적인 의문을 제기합니다. 좀 더 구체적으로 말씀드리면 크리스퍼 기술의 역량과 기술적 제약에 대한 우려가 존재합니다. 또한, 변형된 생물체의 장기적인 영향과 편집된 유전자가 다음 세대에 전달되어 예상치 못한 영향을 미칠 가능성도 우려해야 할 두 가지 문제입니다. 도덕성에 대한 의사결정은 이러한 상황에서 오는 불확실성이 적절한 위험/편익 평가를 방해할 때 더욱 어려워집니다.[15]

CRISPR과 같은 혁신적인 도구의 잠재적인 이점은 무궁무진합니다. 예를 들어, 크리스퍼/Cas9은 배아에서 직접 적용할 수 있기 때문에 배아줄기세포(ES) 세포 사용에 의존하는 유전자 표적화 기술에 비해 표적 유전자 변형에 소요되는 시간을 줄여줍니다. 가이드 RNA를 설계하고 실험 조건을 최적화하기 위한 최적의 서열을 식별하기 위해 개발된 생물정보학 도구는 원하는 돌연변이의 성공적인 도입을 보장하는 매우 강력한 절차를 제공했습니다.[16] 안전하고 효과적인 HGGM의 사용으로 인해 주요 이점이 발생할 가능성이 높아 HGGM에 대한 예방적 입장이 비윤리적입니다.[17]

앞으로 많은 사람들이 위에서 언급한 윤리적 복잡성을 가장 잘 통제하는 방법에 대한 지침을 제공하는 조직의 설립을 지지합니다. 최근, 한 과학자 그룹이 게놈 편집의 윤리적인 사용에 대한 연구와 지침을 제공하기 위해 게놈 편집의 책임 있는 연구와 혁신을 위한 협회 (ARRIGE)를 설립했습니다.[18][19]

또한 Janasoff와 Hurlbut는 최근 학제간 "유전자 조절을 위한 글로벌 천문대"의 설립과 국제적 개발을 주장하고 있습니다.[20]

연구원들은 유전자 편집에 대한 논쟁이 과학계에 의해 통제되어서는 안 된다고 제안했습니다. 네트워크는 분산된 소스로부터 정보를 수집하고, 종종 간과되는 관점을 전면적으로 제시하며, 규율 및 문화적 분열에 걸친 교류를 촉진하는 데 초점을 맞출 계획입니다.[21]

유전적 관점에서 인간의 특성을 향상시키기 위한 개입은 유전 공학에 대한 이해에 달려 있다고 강조되며, 이러한 개입의 결과를 이해하려면 인간과 다른 생물체 사이의 상호 작용에 대한 이해가 필요합니다. 따라서 유전공학의 규제는 인간과 환경 사이의 지식을 조사하는 것의 중요성을 강조합니다.[14]

유전자의 진보로 인해 발생하는 윤리적 도전과 불확실성에 대처하기 위해서는 보편적 원칙에 기반한 포괄적인 지침 개발이 필수적이라고 강조되어 왔습니다. 이러한 문제를 극복하기 위해서는 자율성, 글로벌 웰빙, 개인의 존엄성 등 기본적 가치를 지키기 위한 신중한 접근이 중요하다는 점이 밝혀졌습니다.[22]

유전자 증강을 고려할 때 유전자 기술은 직접적인 유전자 조작뿐만 아니라 생합성 약물 등 간접적인 기술까지 포괄하는 정의를 사용하여 넓은 관점에서 접근해야 합니다. 새로운 치료법의 매력을 기대하면서 이러한 기술의 마케팅과 가용성을 형성할 수 있는 기대에 주의를 기울여야 한다고 강조했습니다. 이러한 기대는 잠재적으로 적절한 공공 정책과 효과적인 전문 규제의 장려를 의미하는 것으로 지적되었습니다.[23]

윤리적 가치에 따라 임상 줄기세포 연구를 진행해야 합니다. 여기에는 위험과 이익 간의 균형에 대한 정확한 평가를 포함한 윤리적 원칙에 대한 완전한 존중과 함께 정보와 자발적인 참여자 동의가 수반됩니다. 연구의 설계를 강화하고, 과학적 및 윤리적 검토를 효과적으로 조정해야 하며, 참가자가 연구의 기본 특징을 이해할 수 있도록 보장해야 하며, 부정적인 결과를 공개하기 위한 추가적인 윤리적 요구 사항을 완전히 준수해야 합니다.[24]

임상의들은 환자를 정확하게 진단하고 치료 결정을 안내하는 유전체 의학의 역할을 이해하기 위해 강조되어 왔습니다. 유전자 변이의 정확한 해석을 위해서는 상세한 임상 정보와 전문가 의견이 중요하다는 점이 부각됐습니다. 개인화된 의학 응용은 흥미롭지만, 각 개입의 영향과 근거 기반을 신중하게 평가해야 한다는 점에 주목했습니다. 인간 게놈에는 수백만 가지의 유전자 변이가 포함되어 있으므로 게놈 결과를 분석할 때 주의하고 전문가 의견을 구해야 합니다.[25]

질병예방

다양한 종류의 면역 관련 질환이 발견됨에 따라 예방과 치료의 다양화가 필요하게 되었습니다. 이 치료법의 범위에 포함시키기 위해 유전자 치료 분야의 발전이 연구되고 있지만, 물론 긍정적인 결과를 높이고 유전자 치료 응용의 부정적인 영향을 최소화하기 위해서는 더 많은 연구가 필요합니다.[26] 크리스퍼/Cas9 시스템은 HIV-1/AIDS 치료를 위한 유전자 편집 기술로도 설계되었습니다. 크리스퍼/Cas9은 DNA 염기서열의 삽입, 삭제, 변형이 가능하고 잠재되어 있는 HIV-1 바이러스의 파괴에 이점을 제공하는 최신 유전자 편집 기술로 개발되었습니다. 그러나 HIV-1에 감염된 세포에 대한 일부 벡터의 생산은 여전히 제한적이며 추가 연구가 필요합니다[27]. HIV 보균자가 되는 것 또한 자궁경부암의 발병에 중요한 역할을 합니다. 자궁경부암 발병에 기여하는 많은 개인적, 생물학적 요인이 있지만 HIV 보균은 발생과 상관관계가 있습니다. 하지만 예방적 치료의 효과에 대한 장기적인 연구는 여전히 진행 중입니다. 전 세계적으로 접근 가능한 조기 교육은 예방에 중요한 역할을 할 것입니다.[28] 약물과 치료 방법을 일관되게 고수하고 안전한 성행위를 유지하며 건강한 생활습관 변화를 시행하면 HIV 감염자 대부분에서 전염 위험이 줄어듭니다. 예방 전략을 일관되게 시행하면 HIV 감염 발생률을 크게 줄일 수 있습니다. HIV 보균자든 아니든 모두를 위한 안전한 성행위와 위험을 줄이는 변화에 대한 교육은 질병을 예방하는 데 매우 중요합니다.[29] 그러나 HIV 유행을 통제하고 질병과 관련된 낙인을 제거하는 것은 일반적인 에이즈 인식 캠페인을 통해서만 가능하지 않을 수 있습니다. 특히 사회경제적으로 낮은 지역에 있는 개인들 사이에서 HIV에 대한 인식이 일반 인구보다 상당히 낮은 것으로 관찰되고 있습니다. HIV의 전염과 성병 전파를 막을 수 있는 명확한 해결책은 없지만, 예방책을 함께 사용하면 HIV의 확산을 통제하는 데 도움이 될 수 있습니다. 지식과 인식을 높이는 것은 위험 인식이 높은 행동 결정의 향상에 기여하여 HIV의 확산을 방지하는 데 중요한 역할을 합니다.[30] 유전학은 질병 예방에 중추적인 역할을 하며, 특정 조건에 대한 개인의 성향에 대한 통찰력을 제공하고 질병 위험을 완화하기 위한 개인화된 전략의 길을 열어줍니다. 급성장하고 있는 유전자 검사 및 분석 분야는 다양한 질병과 관련된 유전자 표지자를 식별하기 위한 귀중한 도구를 제공해 왔습니다. 질병 예방에 적극적인 조치를 취할 수 있도록 유전자 검사를 통한 질병 예방은 유전자 검사를 통해 특정 질병에 대한 개인의 유전적 민감성을 밝힐 수 있으므로 조기 발견 및 개입이 가능하여 유전성 암, 유방암 및 난소암과 같은 질병에 매우 중요할 수 있습니다.[34][35] 유전자 정보를 가지고 있으면 일반적으로 질병 예방을 위한 정밀 의학 접근법과 표적 치료법의 개발을 알 수 있습니다. 자가면역질환과 관련된 특정 유전자 돌연변이와 같은 질병 민감도에 기여하는 유전적 요인을 확인함으로써 연구자들은 면역 반응을 조절하고 이러한 질환의 시작 또는 진행을 방지하기 위한 표적 치료법을 개발할 수 있습니다.[36][37][38]

신경퇴행성 질환에는 여러 종류가 있습니다. 알츠하이머병은 이러한 질병 중 가장 흔한 질병 중 하나이며 전 세계 수백만 명에게 영향을 미칩니다. CRISPR-Cas9 기술은 알츠하이머병을 예방하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 상염색체 우성 돌연변이인 문제성 뉴런을 교정하고 관련 전기 생리학적 결손을 회복시키고 Aβ 펩타이드를 감소시킬 가능성이 있습니다.[39] 근위축성 측색 경화증(ALS)은 또 다른 매우 치명적인 신경퇴행성 질환입니다. 그리고 CRISPR-Cas9 기술은 ALS에 대한 특정 점 돌연변이의 변화에 간단하고 효과적입니다. 또한 이 기술로 첸과 그의 동료들은 RNA 초점, 폴리펩티드 및 하플로 충분성의 감소와 같은 ALS의 주요 지표에서 몇 가지 중요한 변화를 발견했습니다.[40][39]

어떤 사람들은 면역력이 약해지고 인플루엔자를 포함한 다양한 질병에 대한 방어에 효과가 떨어지는 상태인 면역력 저하를 경험합니다. 이러한 감염에 대한 민감성은 유전적 결함과 중증결합면역결핍증(SCID)과 같은 유전적 질병을 포함한 다양한 요인에 기인할 수 있습니다. 일부 유전자 치료법은 이러한 유전적 결함/질병을 교정하기 위해 이미 개발되었거나 개발 중에 있습니다. 따라서 이러한 사람들은 추가적인 질병(즉, 인플루엔자)에 덜 걸리기 쉽습니다.[41] 이러한 유전적 결함과 질병은 인체가 효과적인 면역 반응을 할 수 있는 능력에 큰 영향을 미쳐 사람들을 다양한 병원체에 취약하게 만들 수 있습니다. 그러나 유전자 치료 연구 및 개발의 발전은 이러한 유전적 결함을 해결하는 데 유망한 잠재력을 보여주었지만 관련 문제가[42][43] 없는 것은 아닙니다.

크리스퍼 기술은 유전병 교정뿐만 아니라 바이러스 및 세균 감염 예방에도 유망한 도구입니다. 연구자들은 크리스퍼-카스 치료법을 사용하여 HSV-1, EBV, HIV-1, HBV, HPV 및 HCV와 같은 바이러스 감염을 표적으로 삼았고, EBT-101이라는 HIV 제거 전략에 대한 지속적인 임상 시험을 진행했습니다. 또한 크리스퍼는 바이러스 RNA 유전체를 Cas13d로 표적화함으로써 IAV, SARS-CoV-2 등의 바이러스 감염을 예방하는 효능을 입증했으며, 박테리오파지를 통해 전달된 Cas9을 통해 항생제 내성 황색포도상구균을 치료에 민감하게 만드는 데 사용되었습니다.[44]

유전자 편집 및 유전자 치료의 발전은 특정 질환과 관련된 유전적 요인을 해결함으로써 질병 예방에 대한 가능성을 가지고 있습니다. CRISPR-Cas9과 같은 기술은 유전성 질환과 관련된 유전자 변이를 교정할 수 있는 잠재력을 제공하여 미래 세대에서의 유전자 변이 발현을 방지하고 질병 부담을 줄여줍니다. 2018년 11월 룰루와 나나가 탄생했습니다.[45] 유전자 편집 기술인 클러스터된 규칙적으로 간격을 둔 짧은 회문 반복 (CRISPR)-Cas9를 사용함으로써, 그들은 HIV가 세포로 들어갈 수 있도록 허용하는 단백질 문을 닫고 실험 대상자들이 HIV 바이러스에 면역이 되게 하는 것을 목표로 배아에서 CCR5라고 불리는 유전자를 무력화시켰습니다.

CRISPR 기술의 기존 증거에도 불구하고, 이 분야의 발전은 한계를 줄이는 데 지속됩니다. 연구원들은 나노입자와 펩티드 핵산(PNA)을 이용하여 배아를 위한 새롭고 부드러운 유전자 편집 방법을 개발했습니다. 가혹한 주사 없이 편집 도구를 전달하는 이 방법은 발달을 해치지 않고 쥐의 유전자를 성공적으로 교정했습니다. 윤리적이고 기술적인 문제가 남아 있지만, 이 연구는 가축과 연구 동물, 그리고 심지어 질병 예방이나 치료를 위한 인간 배아에서 미래에 사용될 수 있는 길을 열어줍니다.[46]

예비 부모들에게 유전병에 대한 취약성을 알리는 것은 매우 중요합니다. 이식 전 유전자 진단은 유전적으로도 중요한 의미가 있는데, 유전체 증폭 및 분석을 통해 이식할 건강한 배아를 선택하는 데 도움을 주어 가족 내 치명적인 대사 장애의 전염을 예방할 수 있기 때문입니다.[47]

유전적 인간향상은 다양한 질병에 대한 유전적 소인을 정확하게 목표로 함으로써 질병 예방의 잠재적인 최전선으로 부상합니다. 크리스퍼와 같은 기술을 통해 질병과 관련된 특정 유전자를 수정하거나 수정할 수 있어 암, 심혈관 질환 또는 신경퇴행성 질환과 같은 질병의 유전적 위험을 줄일 수 있습니다. 이 접근법은 특정 유전 질환의 주기를 깰 뿐만 아니라 미래 세대의 건강 궤도에 영향을 미칠 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

게다가, 유전자 강화는 면역 체계를 강화하고 전반적인 건강 변수를 최적화하는 데 집중함으로써 그 영향을 확대할 수 있습니다. 면역 반응을 강화하고 일반적인 웰빙과 관련된 유전적 요인을 미세 조정함으로써 감염성 질환에 대한 민감도를 최소화할 수 있습니다. 건강에 대한 이러한 사전 예방적 접근은 질병에 덜 취약하고 환경 문제에 직면하여 더 회복력이 있는 사람들에게 기여할 수 있습니다.

그러나 유전자 조작의 윤리적 차원은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 과학적 진보와 윤리적 고려 사이에 섬세한 균형을 이루는 것이 필수적입니다. 의도하지 않은 결과나 잠재적인 오용을 방지하고 유전적 인간 향상이 책임감 있게 활용되도록 하기 위해서는 강력한 규제 프레임워크와 투명한 지침이 중요합니다. 이 분야가 발전함에 따라 개인의 권리와 사회적 가치를 존중하면서 질병 예방을 위한 유전적 인간 향상의 잠재력을 최대한 활용하기 위해 윤리적, 법적, 사회적 관점의 통합이 가장 중요합니다.[48]

전반적으로 이 기술은 효과, 정밀도 및 응용 분야의 개선을 필요로 합니다. CRISPR 기술이 직면하는 주요 과제는 면역원성, 표적 외 효과, 돌연변이, 전달 시스템 및 윤리적 문제입니다. 안전 문제, 윤리적 고려 사항 및 오용 가능성은 이러한 기술에 대한 신중하고 책임 있는 탐색의 필요성을 강조합니다.[49] CRISPR-Cas9 기술은 질병 예방과 치료에 많은 것을 제공하지만 특히 다음 세대에 영향을 미치는 미래 측면은 엄격하게 조사되어야 합니다.

질병치료

유전자치료

유전자 치료법은 유전병을 치료하기 위해 인간의 유전자를 변형하는 것입니다. 유전자 치료는 환자의 세포에 유전물질을 주입해 유전병을 치료하기 위해 오작동한 유전자를 복구하거나 고정하는 의료 시술입니다. 1989년부터 2018년 12월까지 2,900건 이상의 유전자 치료제 임상시험이 진행되었으며, 그 중 절반 이상이 1상에 해당합니다.[50] 그 이후로, 졸겐스마파티시란과 같은 많은 유전자 치료 기반 약물들이 이용 가능하게 되었습니다. 이러한 접근법의 대부분은 생체또는 생체 외에서 형질전환 유전자를 삽입하거나 대체하기 위해 아데노-연관 바이러스(AAV), 아데노바이러스(AV) 렌티바이러스(LV)와 같은 바이러스 벡터를 사용합니다.[51][52]

2023년에는 바이러스 벡터와 유사한 작용을 하는 나노 입자가 만들어졌습니다. 바이오 정형외과적으로 조작된 바이러스 유사 재조합 바이오솜으로 불리는 이 나노입자들은 세포 표면의 LDL 수용체에 강하고 빠른 결합 능력을 발휘해 효율적으로 세포에 들어가 종양이나 관절염 조직과 같은 특정 표적 부위에 유전자를 전달할 수 있습니다.[53]

질레베시란과 같은 RNA 간섭 기반 제제는 표적 세포의 mRNA와 결합하는 siRNA를 포함하여 유전자 발현을 수정합니다.[54]

유전공학

유전 공학 기술을 사용하여 생물학적 구성을 제어하여 인간 종을 향상시킬 수 있습니다. 유전공학 분야는 유전체 물질을 조작할 수 있는 기회를 제공함으로써 삽입, 삭제, 교체 등의 행위를 포괄하는 유전체 편집 과정을 통해 표적 DNA의 직접적인 변형을 가능하게 합니다. 유전체 편집의 위업은 CRISPR-Cas9 효소 시스템을 사용하여 가능하며, 이 시스템은 정밀도를 높여 유전자 변형을 용이하게 합니다. 크리스퍼-Cas9 시스템은 DNA 염기서열을 보완하는 가이드 RNA와 가위 역할을 하는 cas9로 구성되어 원하는 염기서열의 DNA를 꼼꼼하게 잘라냅니다. 유전체 편집과 관련된 정확성과 특이성은 유전자 공학 분야에서 사용된 이전 방법보다 훨씬 우수하며, 비용 효율적이고 신속하며 효율적인 능력은 유전자 변형을 위한 탁월한 도구가 됩니다. 게놈 편집 분야는 의학, 농업, 생명공학을 포함한 수많은 분야에서 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다.93

크리스퍼/카스9

많은 질병이 복잡하고 간단한 코딩 서열 표적화 전략으로는 효과적으로 치료할 수 없습니다. CRISPR/Cas9은 인간 유전체의 이중 가닥 파손을 표적으로 하는 기술 중 하나로 유전자를 수정하고 유전 질환을 치료하는 빠른 방법을 제공합니다. CRISPR/Cas 기반 유전자 치료법은 CRISPR/Cas 유전체 편집 방법을 이용한 유전자 치료법으로 알려져 있습니다. 포유동물 세포는 간단하고 저렴하며 매우 특이한 크리스퍼/Cas 방법으로 유전자 변형이 가능합니다. 단일 염기 교환, 상동성 지향 수리 및 비상동성 말단 접합에 도움을 줄 수 있습니다. 주요 응용 분야는 해로운 단백질을 침묵시키기 위한 코딩 서열의 파괴를 포함하는 표적 유전자 녹아웃입니다. 2010년과 2012년 사이에 크리스퍼-Cas9 유전자 편집 방법이 개발된 이후, 과학자들은 그들의 DNA에 특정한 분열을 일으켜 유전자를 바꿀 수 있었습니다. 이 기술은 유전체 편집 및 분자 진단을 포함하여 많은 용도를 가지고 있습니다.

유전 공학은 더 큰 동물에서 질병 모델을 구축하기 위한 유연한 프레임워크를 제공하는 CRISPR/Cas 기술 덕분에 혁명을 겪었습니다. 이 돌파구는 가능한 치료 전략을 평가하고 다양한 질병의 유전적 기반을 이해할 수 있는 새로운 기회를 만들었습니다. 하지만 크리스퍼/Cas 기반 유전자 치료의 가능성을 완전히 실현하기 위해서는 여러 가지 장애물을 제거해야 합니다. CRISPR/Cas 시스템의 편집 정밀도와 효율성을 향상시키는 것이 주요 이슈 중 하나입니다. 이 기술은 정확한 유전자 편집을 가능하게 하지만, 목표를 벗어난 결과를 줄이는 것은 여전히 주요 과제입니다. 목표를 벗어난 수정으로 인한 의도하지 않은 유전적 변화는 예상치 못한 영향이나 어려움을 초래할 수 있습니다. 향상된 가이드 RNA 디자인, 업데이트된 Cas 단백질 및 최첨단 생물정보학 도구를 사용하여 연구자들은 CRISPR/Cas 절차의 특이성을 개선하고 목표 외 효과를 줄이기 위해 적극적으로 시도하고 있습니다. 더욱이 표적 조직에 CRISPR 성분을 효과적이고 구체적으로 전달하는 것은 또 다른 장애물을 제시합니다. CRISPR 기계가 의도한 세포나 장기에 효율적이고 안전하게 도달할 수 있도록 전달 시스템을 개발하거나 최적화해야 합니다. 잠재적 독성이나 면역 반응을 최소화하면서 크리스퍼 성분을 표적 조직으로 정확하게 운반하기 위해 바이러스 벡터, 나노 입자 또는 지질 기반 담체와 같은 다양한 전달 방법을 탐색하는 것이 여기에 포함됩니다.

최근의 발전에도 불구하고 안전하고 효과적인 크리스퍼 치료법을 개발하기 위해서는 추가적인 연구가 필요합니다. CRISPR/Cas9 기술은 현재 활발하게 사용되고 있지 않지만, 낫형세포질환, 인유두종바이러스(HPV) 관련 자궁경부암, 코로나19 호흡기 감염, 신장세포암, 다발성골수종 등 다양한 질환을 치료하기 위한 임상시험이 진행 중입니다.[55]

유전자 도핑

운동선수들은 경기력을 향상시키기 위해 유전자 치료 기술을 채택할 수 있습니다.[56] 유전자 도핑은 발생하지 않는 것으로 알려졌지만, 여러 유전자 치료법이 그런 영향을 줄 수도 있습니다. Kayser et al. 는 모든 운동선수들이 동등한 접근을 받을 경우 유전자 도핑이 경기장을 평평하게 할 수 있다고 주장합니다. 비평가들은 비치료적/향상적 목적을 위한 어떤 치료적 개입도 의학과 스포츠의 윤리적 기반을 손상시킨다고 주장합니다.[57] 따라서 스포츠에서 흔히 말하는 유전자 도핑의 하위 분야인 이 기술은 잠재적인 위험성 때문에 금지되어 왔습니다.[58] 유전자 도핑의 주요 목적은 질병을 가진 사람들을 돕는 것입니다. 그러나 관련 건강 위험을 인식한 운동선수들은 향상된 운동 경기력을 추구하기 위해 이 방법을 사용합니다. 세계반도핑기구(WADA)의 결정에 따라 2003년부터 스포츠에서 유전자 도핑의 무분별한 사용 금지가 시행되고 있습니다.[59] 2011년에 수행된 한 연구는 유전자 도핑과 관련된 문제를 해결하는 것의 중요성을 강조하고 운동 경기력을 향상시킬 수 있는 잠재력을 설명함으로써 스포츠 및 운동 의학에서 유전자 도핑이 의료 서비스에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 즉시 이해하는 것의 중요성을 강조했습니다. 세계반도핑기구(WADA)에 따르면 이 기사는 유전자 도핑이 스포츠의 공정성에 어떻게 위협이 되는지를 설명합니다. 또한, 이 논문은 스포츠 경기력 향상만을 목적으로 한 유전자 도핑의 사용으로 인해 발생할 수 있는 건강상의 문제에 대해서도 연구합니다.[60] 운동 경기력 향상을 위한 유전자 도핑의 오용은 비윤리적인 행위에 해당하며, 암, 바이러스 감염, 심근경색, 골격 손상, 자가면역 합병증을 포함하지만 이에 국한되지 않는 심각한 건강상의 위험을 수반합니다. 게다가, 유전자 도핑은 과도한 근육 발달이 강직성 심근병증과 같은 질환으로 이어지는 등 다양한 건강 문제를 야기하고 뼈와 힘줄을 더[61] 부상에 취약하게 만들 수 있습니다. EPO, IGF1, VEGFA, GH, HIFs, PPARD, PCK1 및 myostatin과 같은 여러 유전자가 유전자 도핑에 대한 중요한 선택입니다. 특히 유전자 도핑에서 선수들은 미오스타틴이나 미오스타틴 차단제에 대한 항체와 같은 물질을 사용합니다. 이 물질들은 선수들의 질량을 증가시키고, 근육 발달을 촉진하고, 힘을 증진시키는 데 기여합니다. 하지만 인간에게 유전자 도핑에 사용되는 1차 유전자는 과도한 근육 성장 등의 합병증을 유발해 심혈관계에 악영향을 미치고 부상 가능성을 높일 수 있습니다.[62] 그러나 이러한 위험에 대한 인식이 부족하기 때문에 많은 선수들이 진정한 의도와 다른 목적으로 유전자 도핑을 사용합니다. 운동선수 건강, 스포츠 윤리 및 페어플레이 정신 영역에서 과학자들은 유전자 도핑 검출을 위한 다양한 기술을 개발했습니다. 초기에 사용된 기술은 신뢰할 수 없었지만 더 성공적인 유전자 도핑 사례를 찾기 위한 더 나은 기술을 위해 더 광범위한 연구가 수행되었습니다. 초기에 과학자들은 다양한 형태의 PCR과 같은 기술에 의존했습니다. 이러한 기술은 DNA의 엑손 접합에 의존하기 때문에 성공하지 못했습니다. 이것은 오해의 소지가 있는 프라이머를 사용하여 결과를 쉽게 조작할 수 있고 유전자 도핑이 감지되지 않기 때문에 검출에 있어서 정확성이 부족하게 됩니다.[63] 새로운 기술이 등장하면서, 더 최근의 연구들은 차세대 염기서열 분석(NGS)을 검출 방법으로 활용했습니다. 이 기술은 생물정보학의 도움을 받아 DNA 구성에 대한 심층 분석에서 이전의 시퀀싱 기술을 능가했습니다. 차세대 시퀀싱(NGS)은 샘플 서열을 분석하고 유전자 데이터베이스에서 기존의 참조 서열과 비교하는 정교한 방법을 사용하는 데 중점을 둡니다. 이렇게 하면 검출이 유전체 수준이기 때문에 프라이머 변조는 불가능합니다. 생체정보 시각화 도구를 사용하면 데이터를 쉽게 읽을 수 있고 참조 시퀀스와 일치하지 않는 시퀀스를 강조할 수 있습니다. [64][65] 가장 최근에는 첨단 기술을 활용하여 2023년에 수행된 고효율 유전자 도핑 분석 방법 중 하나가 크리스퍼/데드카스9 기술을 적용한 HiGDA(High Efficiency Gene Doping Analysis)입니다.[66]

유전자 도핑에 관한 윤리적 문제는 발견되기 훨씬 전부터 존재해 왔습니다. 비록 유전자 도핑이 비교적 새로운 것이지만, 어떤 종류의 유전자 강화라는 개념은 항상 윤리적인 문제의 대상이 되어 왔습니다. 유전자 치료는 치료적으로 사용되는 경우에도 예측 불가능성으로 인해 많은 위험을 초래합니다. 건강 문제 이외의 요인들도 윤리적인 문제를 제기해 왔습니다. 이것들은 대부분 이러한 치료법의 유전적 요인과 관련이 있는데, 어떤 경우에는 유전자 편집이 다음 세대에 더 높은 예측 불가능성과 결과 위험으로 전달될 수 있습니다.[67] 이러한 이유로 유전자 치료의 비치료적 적용은 비의학적 관심사에 대한 위험한 접근으로 볼 수 있습니다.[68]

한 연구에 따르면, 역사에서 오늘에 이르기까지 인간은 항상 경쟁 관계에 있었습니다. 과거의 전사들이 전쟁에서 더 강해지기 위해 경쟁했다면, 오늘날은 모든 분야에서 성공하기 위한 경쟁이 벌어지고 있으며, 이러한 심리는 오늘날까지도 인류 역사에 항상 존재해 온 현상으로 이해되고 있습니다. 운동선수는 유전적인 잠재력을 가지고 있지만 필요한 훈련과 생활습관을 준수하지 않으면 챔피언이 될 수 없다고 알려져 있습니다. 하지만 경쟁이 치열해지면서 더 많은 체력 훈련과 더 많은 정신적 성과가 필요합니다. 역사 속의 전사들이 좀 더 강하고 공격적으로 보이기 위해 어떤 한약재를 사용했듯, 오늘날 선수들은 경기력을 높이기 위해 도핑 방법에 의존하고 있는 것이 사실입니다. 그러나 이러한 상황은 경기의 도덕성과 이해에 부합하지 않기 때문에 스포츠 윤리에 위배됩니다.[69]

부정적인 영향 중 하나는 암의 위험이며, 긍정적인 영향으로 특정한 병리학적 상태에 대한 예방 조치를 취하는 것입니다.유전자를 바꾸면 의도하지 않은, 예측할 수 없는 신체의 변화를 초래할 수 있고, 예상치 못한 건강 문제를 잠재적으로 야기할 수 있습니다. 스포츠에서 유전자 도핑의 추가적인 효과는 세계반도핑기구가 승인하지 않은 약물에 대한 끊임없는 싸움과 약물을 복용하고 있지 않은 운동선수들에 대한 불공정입니다. 유전자 도핑의 장기적인 건강 결과는 완전히 이해되지 않을 수 있으며 운동선수들은 나중에 건강 문제에 직면할 수 있습니다.[70]

기타 용도

다른 가상의 유전자 치료법은 (예를 들어, 우울증에 대한 저항력을 증가시키거나 만성 통증을 완화시킴으로써) 신체적 외모, 대사, 기억력 및 지능과 같은 정신적 능력 및 웰빙에 대한 변화를 포함할 수 있습니다.[71][72]

외형

특히 자연 유전적 다양성 내에서 유전자 변형이 표현형에 미치는 영향을 이해하는 데 어려움이 있음을 강조합니다. 시스템 생물학의 가능성과 복잡한 특성을 연구하기 위한 유전자형/표현형 기술의 발전에 중점을 두고 있습니다. 진보에도 불구하고 유전자 변형이 표현형 변화에 미치는 영향을 예측하는 데 지속적인 어려움이 인정되며 이 분야에 대한 지속적인 연구 필요성이 강조되고 있습니다.[73]

일부 선천성 장애(근골격계에 영향을 미치는 장애 등)는 신체적 외모에 영향을 미칠 수 있으며, 경우에 따라 신체적 불편함을 유발할 수도 있습니다. 이 선천성 질환을 일으키는 유전자(이들 질환을 일으키는 것으로 알려진 유전자의 돌연변이가 있다고 진단된 사람들에게)를 수정하는 것은 이것을 예방할 수 있습니다.

- Tyr 유전자를 표적으로 하는 마우스에서 CRISPR-Cas9 편집의 표현형 영향:

유전자 편집에 관한 포괄적인 CRISPR-Cas9 연구에서 쥐의 Tyr 유전자가 표적이 되어 유전자 변형을 촉진하려고 했습니다. 분석 결과 42명의 피험자에서 목표를 벗어난 효과는 발견되지 않았으며, 의도된 Tyr 유전자좌에서만 수정 사항을 관찰했습니다. 구체적인 사항은 명시적으로 논의되지 않았지만 이러한 변경은 잠재적으로 코트 색상과 같은 정의되지 않은 측면에 영향을 미칠 수 있으며 다양한 표현형 변화를 유도하는 유전자 편집의 광범위한 잠재력을 강조합니다.[74]

또한 미오스타틴 유전자의[75] 변화는 외모를 바꿀 수 있습니다.

행동

1970년대와 1980년대에는 유전성을 추정하는 것에서 나아가 중요한 양적 유전학적 발견이 이루어졌습니다. 그러나 곡선과 같은 문제가 다시 대두되었고, 1990년대에 이르러 과학자들은 지능과 같은 행동 특성에 대한 유전의 중요성을 인식하게 되었습니다. 1992년 미국심리학회 100주년 컨퍼런스에서는 심리학의 과거, 현재, 미래에 대한 주제로 행동유전학을 선택했습니다. 정량적인 유전자 발견이 늦어지면서 분자 유전학이 합성돼 DNA 혁명과 행동 유전체학이 탄생했습니다. 이제 행동과학의 DNA 혁명 덕분에 개인의 행동 차이를 조기에 예측할 수 있게 되었습니다. 행동유전학의 제1법칙은 1978년 30개의 쌍둥이 연구를 검토한 결과 지능의 유전성 추정치가 평균 46%[76]로 밝혀졌습니다. 유전적 개입에 의해 행동이 수정될 수도 있습니다.[77] 어떤 사람들은 공격적이고, 이기적이고, 사회에서 잘 기능하지 못할 수도 있습니다. 유전자 연구에 따르면 GLI3와 다른 패턴화 유전자의 돌연변이는 HH 병인과 관련이 있습니다. HH를 가진 어린이의 약 50%-80%는 급성 분노와 폭력을 가지고 있으며 대부분의 환자는 외부적인 문제를 가지고 있습니다. 뇌전증은 행동의 불안정성과 지적 무능력이 선행될 수 있습니다. 이기심(예: 무자비한 유전자), 공격성(예: 전사 유전자), 이타성(예: OXTR, CD38, COMT, DRD4, DRD5, IGF2, GABR2[79])을 담당하거나 부분적으로 담당할 수 있는 유전자에 대한 연구가 현재 진행 중입니다.

재조합 DNA 기술이 발명된 이후 유전자를 변형하고 우리의 생물학을 조절하는 유전자 편집 기술에 대한 큰 기대가 있었습니다. 그러나 이러한 기대는 대부분 충족되지 않았습니다. 유전자 편집 연구가 임상 적용을 향해 크게 발전했음에도 불구하고 생식 의학에서 생식선 개입의 적절한 용도에 대한 평가는 향상 또는 우생학에 대한 우려에 기초해서는 안 됩니다.[80]

낭포성 섬유증(CF)은 낭포성 섬유증 막횡단 전도도 조절기(CFTR) 유전자의 돌연변이로 인해 발생하는 유전성 질환입니다. CF 환자의 90%는 치료할 수 있지만 현재 치료법은 치료가 되지 않고 CFTR 돌연변이의 전체 스펙트럼을 다루지 않습니다. 따라서 모든 CF 환자를 한 번, 한 번 치료할 수 있는 종합적이고 장기적인 치료법이 필요합니다. 유전자 치료를 위한 실행 가능한 플랫폼으로 CRISPR/Cas 유전자 편집 기술이 개발되고 있습니다.[81] 그러나 충분한 CFTR 유전자를 전달하고 폐에서 발현을 유지하는 것이 어렵기 때문에 유전자 치료의 효과가 떨어졌습니다. CF 생물학 및 기도 상피에 대한 우리의 이해를 활용하여 바이러스 및 비바이러스 벡터 수송, 대체 핵산 기술, mRNACRISPR 유전자 편집과 같은 새로운 기술을 포함한 최근의 기술적 혁신을 이루어냈습니다.[82]

인간의 유전자 전달낭포성 섬유증 (CF)과 같은 유전적 질병에 대한 지속적인 치료법의 약속을 그것의 개념과 사용 이후로 유지해 왔습니다. 프로그래밍 가능한 뉴클레아제로 부위별 변형을 허용하는 정교한 기술의 등장으로 유전자 치료 영역에 큰 활력을 불어넣었습니다.[83] 유전자 치료를 통한 정신 질환의 가상 치료에 대한 연구가 진행되고 있습니다. 유전자 전달 기술을 사용하면 (동물 모델을 사용한 실험 환경에서) 중추신경계 유전자 발현을 변경하여 신경 가소성 및 신경 재생에 관여하는 분자의 고유 생성을 변경하여 궁극적으로 행동을 수정할 수 있다고 가정합니다.[84]

최근 몇 년 동안 동물 모델에서 에탄올 섭취량을 수정할 수 있었습니다. 구체적으로, 이것은 알데히드 탈수소효소 유전자(ALDH2)의 발현을 표적으로 함으로써, 알코올-음주 행동을 크게 변화시킵니다.[85] 핵에서 세로토닌 수용체 결합 단백질인 p11의 감소는 설치류의 우울증과 유사한 행동을 초래한 반면, 이 해부학적 영역에서 p11 유전자 발현의 회복은 이러한 행동을 역전시켰습니다.[71]

최근에는 CBP(c-AMP 반응 요소 결합 단백질)의 유전자 전달이 BDNF(뇌 유래 신경영양인자)의 발현을 증가시킴으로써 알츠하이머 치매 동물 모델에서 인지 결손을 개선한다는 것도 밝혀졌습니다.[86] 같은 저자들도 이 연구에서 아밀로이드-β(Aβ)의 축적이 생리학적으로 기억 형성에 관여하는 CREB 활성을 방해한다는 것을 보여줄 수 있었습니다.

또 다른 연구에서는 네프릴리신(엔도펩티다아제) 유전자의 지속적인 발현에 의해 Aβ 침착 및 플라크 형성이 감소될 수 있음을 보여주었고, 이는 또한 행동(즉, 인지) 수준의 개선으로 이어졌습니다.[87]

유사하게, 우측 전방 피질과 해마에 입체적으로 주입된 바이러스 벡터를 통한 ECE(endothelin-converting enzyme)의 뇌내 유전자 전달은 또한 Alzeimer 치매의 형질전환 마우스 모델에서 Aβ 침착을 감소시키는 것으로 나타났습니다.[88]

개인의 금융 행동이 그들의 DNA로 추적될 수 있고 유전자경제 행동과 관련이 있다는 생각에 기반을 둔 원형 과학인 유전경제학에 대한 연구도 진행 중입니다. 2015년 현재, 그 결과는 결론이 나지 않았습니다. 약간의 사소한 상관관계가 확인되었습니다.[89][90]

일부 연구는 우리의 유전자가 우리의 행동 중 일부에 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여줍니다. 예를 들어, 어떤 유전자들은 우리의 정체 상태를 따를 수도 있고, 다른 유전자들은 우리의 나쁜 습관에 책임이 있을 수도 있습니다. 예를 들어, 이 유전자의 특징인 MOA(Mono oxidase A) 유전자는 세로토닌, 에피네프린, 도파민 등의 호르몬 분비에 영향을 주고 이를 억제합니다. 어떤 상황에서는 반응하지 못하게 하고, 다른 상황에서는 멈춰서 신속한 결정을 내리지 못하게 하여, 발생 가능한 나쁜 상황에서 잘못된 결정을 내릴 수 있습니다. 어떤 연구 결과, 이 유전자를 가지고 있는 사람들에게서 공격성, 연민, 짜증과 같은 기분 상태가 관찰될 수 있습니다. 또한 MOA 유전자를 가진 사람들을 대상으로 한 연구 결과, 이 유전자는 부모로부터 유전적으로 전달될 수 있으며, 후성유전학적인 이유로 돌연변이가 발생할 수도 있습니다. 후성유전학적 이유에 대해 이야기하면, 나쁜 환경에서 자라는 가정의 아이들은 부모에게서 보는 모든 것을 실행하기 시작합니다. 이러한 이유로, 그 아이들은 미래에 짜증과 공격성과 같은 나쁜 습관이나 행동을 보이기 시작합니다.[91]

군사의

2022년 인민해방군 군사과학원은 군 과학자 팀이 핵 낙진에서 살아남기 위해 급성 방사선 증후군에 대한 군인들의 저항력을 향상시킬 수 있는 가능성을 언급한 실험에서 인간 배아 줄기 세포에 완두콩의 유전자를 삽입했다고 보고했습니다.[92]

군대에서 CRISPR/Cas9 기술을 사용하기 위한 다양한 프로젝트가 있습니다: 동상으로부터 보호, 스트레스 수준 감소, 수면 부족 감소, 힘과 지구력 향상. DARPA는 이를 연구하는 연구 및 기술 프로젝트를 수행하고 있으며, 여기서 그들은 인간 세포가 영양 공장으로 작동하도록 설계할 계획입니다.[93] 또한 비병원성 AAV8 벡터를 사용하여 후보 촉매 바이오세이버인 PON1-IF11을 마우스 혈류로 전달함으로써 화학적 대량살상무기(CWNA)에 대한 장기적인 보호를 위한 예방적 치료와 같은 동물 실험도 있습니다.[94]

미국 특수 작전 부대의 76%가 경기력 향상을 위해 부분적으로 식이 보조제를 사용하는 반면, 운동 선수들이 사용하는 스테로이드, 인간 성장 호르몬, 에리트로포이에틴과 같은 다른 종류의 생물 강화제를 사용하는 사람이 얼마나 있는지는 알려지지 않았습니다. 이 문제는 전투원들이 안전 및 효능 테스트를 완료하지 않은 상태에서 생물 의학적 향상을 사용하는 것을 중심으로 진행됩니다. 이러한 우려는 걸프전 기간 동안 피리도스티그민 브로마이드와 보툴리눔 톡소이드 백신의 보급과 더불어 1998년 DoD의 탄저병 백신 면역 프로그램으로 인해 발생했습니다. 이러한 제품은 다른 용도로 승인되었지만 화학적 및 생물학적 무기로부터 보호하기 위해 라벨 외로 사용되어 이러한 특정 용도에 대한 FDA 승인이 부족하다는 문제가 제기되었습니다.[95]

잠재적인 수정 사항에 대한 데이터베이스

George Church수면의 필요성 감소, 알츠하이머병을 보호하는 인지 관련 변화, 질병 저항성과 같은 유리한 특성에 대한 과학적 연구를 바탕으로 잠재적인 유전자 변형의 목록을 작성했습니다. 관련 연구 및 잠재적인 부정적인 영향과 함께 더 높은 제지방 근육량과 향상된 학습 능력.[96][97]

참고 항목

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