CRISPR 아기가 여전히 너무 위험한 이유 — 배아 연구는 도전을 강조합니다

사회가 유전 가능한 게놈 편집의 사회적, 윤리적 의미와 씨름하는 동안 기술적 장애물은 여전히 많습니다.

NEWS 10 March 2023

Why CRISPR babies are still too risky — embryo studies highlight challenges

https://www.nature.com/articles/d41586-023-00756-0

 

16 세포 단계의 인간 배아는 핀 끝에 있습니다. 연구원들은 게놈 편집 기술이 여전히 번식을 위한 배아에 사용될 만큼 충분히 안전하지 않다고 말합니다.

 

편집된 게놈을 가진 최초의 아이들이 태어난 지 4년이 넘었지만, 게놈 편집 기술은 여전히 번식할 인간 배아에 사용될 만큼 안전하지 않다고 제3차 인간 게놈 편집에 관한 국제 정상 회담 주최 측은 회의가 끝날 때 발표했다.

 

“유전 가능한 인간 게놈 편집은 현재로서는 받아들일 수 없다”라고 3월 8일 발표된 성명서에서 밝혔다. “유전 가능한 인간 게놈 편집의 안전성과 효능에 대한 전임상 증거가 확립되지 않았으며 사회적 논의와 정책 논쟁도 끝나지 않았습니다.”

 

이 성명서는 런던에서 배우자라고 불리는 배아 또는 생식 세포의 게놈을 미래 세대에게 전달할 수 있는 방식으로 변경할 가능성에 관한 토론과 토론의 끝에서 나왔습니다. 회의의 많은 회담은 배아에서 DNA 이중 나선의 두 가닥(일부 형태의 게놈 편집에서 필요한 단계)을 모두 끊는 불확실한 결과와 같은 기술 및 과학적 과제에 초점을 맞췄습니다.

 

이러한 도전 과제 외에도 사회는 기술을 배포해야 하는지에 대한 질문과 씨름해야 한다고 주최 측은 “유전 가능한 인간 게놈 편집의 책임 있는 사용을 위한 거버넌스 프레임워크와 윤리적 원칙이 마련되어 있지 않다”라고 말했다.

 

편집의 효과

일부 연구자들은 유전 가능한 게놈 편집이 유전 질환을 앓고 있는 사람들이 그러한 상태를 자녀에게 전달하는 것을 피하는 데 도움이 될 수 있다고 주장했습니다. 많은 경우에, 이것은 체외 수정 (IVF)과 주어진 유전 질환에 관한 결과 배아의 테스트를 결합하여 이미 수행할 수 있습니다. 그러나 모든 부부의 배아가 필연적으로 유전적 장애를 물려받을 때나 사용 가능한 모든 배아가 책임 있는 유전자를 가지고 있는 경우와 같이 항상 선택 사항은 아닙니다.

 

윤리와 사회 정의에 대한 광범위한 우려 외에도 배아 편집에는 배아, 결과 아동 및 해당 아동의 후손에게 해를 끼칠 가능성을 최소화하기 위해 안전하고 효과적인 게놈 편집 플랫폼이 필요합니다. 그러나 배아의 게놈 편집에 관한 대부분의 연구는 인간 배아에서 일어나는 일을 정확하게 반영하지 못할 수 있는 생쥐와 같은 동물 모델을 사용하여 수행되었습니다. 그리고 잠재적인 게놈 편집 요법이 성인 인간 세포에서 널리 연구되었지만, 배아는 일부 게놈 편집 도구로 인한 DNA 손상에 대해 성인 세포와 다르게 반응할 수 있습니다.

 

소수의 실험실만이 인기 있는 편집 시스템인 CRISPR-Cas9을 사용하여 인간 배아의 게놈을 직접 편집하려고 시도했으며, 이들 중 일부는 정상 회담에서 관련 결과를 발표했습니다.

 

Cas9 효소는 RNA의 유도 조각으로 지정된 부위에서 두 가닥의 DNA를 모두 분해하여 작동합니다. 그런 다음 세포는 두 끝을 함께 꿰매지만 때로는 그 과정에서 몇 개의 DNA 문자를 삭제하거나 삽입하는 오류가 발생하기 쉬운 메커니즘을 사용하거나 빠진 DNA를 연구원이 제공한 주형에서 복사한 서열로 대체하여 DNA 절단을 복구합니다. 배아에서 Cas9에 의해 생성된 DNA 절단은 일반적으로 주형 DNA를 사용하는 대신 오류가 발생하기 쉬운 경로를 사용하여 복구된다고 뉴욕시 컬럼비아 대학의 줄기세포 생물학자인 Deitrich Egli는 회의에서 말했다.

 

Egli와 다른 연구자들은 Cas9에 의해 만들어진 이중 가닥 파손의 결과에 대해서도 보고했습니다. 영국 케임브리지 대학의 발달 생물학자 캐시 니아칸(Kathy Niakan)은 CRISPR-Cas9을 사용하여 인간 배아를 편집할 때 발생하는 염색체의 넓은 영역의 명백한 손실에 대한 실험실의 경험에 관해 이야기했습니다. 포틀랜드의 Oregon Health & Science University의 생식 생물학자인 Shoukhrat Mitalipov는 또한 그의 실험실에서 인간 배아의 편집 사이트에서 큰 DNA 결실을 발견했으며 이러한 결실은 표준 테스트를 사용하여 감지되지 않을 수 있다고 말했습니다.

 

“이 단계의 인간 배아가 이런 종류의 개입을 정말로 용인할 수 있습니까?” 영국 옥스포드 대학의 생식 유전학자인 Dagan Wells는 인간 배아의 DNA 파괴에 대한 반응에 대해 보고했습니다. 그의 게놈 편집 연구 중 하나에서 배아의 약 40%가 깨진 DNA를 복구하지 못했습니다. 그 배아의 3분의 1 이상이 계속 발달하여 일부 세포에서 염색체 조각이 손실되거나 증가했다고 그는 말했습니다. 그러한 배아가 더 발달하도록 허용되면 자손의 건강을 위협할 수 있습니다. “이 결과는 정말로 경고입니다.”라고 그는 말했습니다.

 

더 나은 기술

CRISPR-Cas9 편집에는 DNA 나선의 두 가닥을 모두 끊지 않는 새로운 변형이 있습니다. 예를 들어, 염기 편집은 하나의 단일 DNA 문자를 다른 문자로 변환할 수 있으며, 프라임 편집이라는 기술을 통해 연구자들은 CRISPR-Cas9 편집보다 DNA 서열을 더 예측가능하게 삽입할 수 있습니다. 이러한 방법 중 어느 것도 이중 가닥 파손을 일으키지 않지만, CRISPR-Cas9만큼 철저히 연구되고 최적화되지는 않았습니다. 정상 회담에서 중국 쿤밍 과학 기술 대학의 발달 생물학자 Yuyu Niu는 한 종류의 염기 편집기가 붉은털원숭이 (Macaca mulatta) 배아에서 표적을 벗어난 DNA 돌연변이를 일으키지 않았지만 원치 않는 RNA 돌연변이를 일으켰다고 보고했습니다.

 

배아 편집의 대안은 난자와 정자와 같은 배우자 또는 이를 생성하는 줄기세포를 대신 편집하는 것입니다. 이것은 또한 배아를 편집하려는 노력이 배아의 모든 세포에서 성공하지 못하여 편집된 세포와 편집되지 않은 세포가 혼합된 자손을 초래할 수 있다는 우려를 회피할 것입니다. 정상 회담의 몇몇 연구자들은 실험실에서 배우자 생성에 대한 진전을 보고했지만, 생식 용도로 사용되는 인간 세포로 이를 수행하는 것은 여전히 어려움을 겪고 있습니다.

 

정상 회담 주최 측은 정책 입안자와 대중이 유전 가능한 게놈 편집에 어떤 제한을 가해야 하는지에 대해 고심하고 있음에도 불구하고 연구자들이 이러한 각 옵션을 계속 탐색할 것을 촉구했습니다. “우리는 여전히 연구가 진행되기를 열망하고 있습니다.”라고 정상 회담 조직위원회 위원장인 런던의 Francis Crick Institute의 발달 생물학자 Robin Lovell-Badge는 말했습니다. “동시에 이 기술이 사용되는지에 대해 더 많은 논쟁 해야 합니다.“

 

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-00756-0

References

Alanis-Lobato, G. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 118, e2004832117 (2021)

Liang, D. et al. Nature Commun. 14, 1219 (2023).

Kang, Y. et al. Sci. Adv. 8, eabo3123 (2022).