합성생물학에서의 인간 DNA

합성생물학은 1978년 바슬라프 시발스키에 의해 처음 제안된 이름으로 유전자 합성을 통한 변형된 또는 새로운 생물체를 유용한 목적으로 재설계하는 과학분야이다.

 

1. 유전자 합성

유전자 가위에 대한 기술의 발전으로 유전자 조작이 가능해 졌다. 합성생물학에서는 단순히 자르고 붙이는 수순을 넘어서 합성의 수준에서 사용하는 기술이 되었다.

 

2. 인간유전체 프로젝트(Human Genome Project)

이 프로젝트는 2003년에 마무리되었으며 인간에 대한 유전자 분석이 완료되었다. 인간 뿐만 아니라 많은 생물들의 유전자 분석이 이루어졌다. 이렇게 발견된 각 생물들의 유전정보는 유전정보 공유시스템에 저장되어 공유되고 있다.

 

3. 유전자 시스템

노버트 위너에 의해 제안된 개념이다. 많은 유전자 분석을 통해 생물의 유전자 조합은 어떤 기능을 하디 위한 기능 별 유저자 모듈이 존재하며 이러한 모듈들의 모임에 의한 시스템 구조를 가지고 있다. 즉 이러한 유전자 모듈을 가지고 새로운 시스템을 만들 수 있다는 개념이다. 여러 모듈들의 조합을 바이오브릭이라고 하며 시스템을 만드는 모듈의 최소 단위가 된다.

 

4. 새로운 유전체의 창조

리차드 파인만은 "what I cannot create, I do not understand"라고 이야기하였다. 즉 만들어야 비로소 이해할 수 있다는 것이다. 생물학에 대한 이해 역시 만들어야 이해할 수 있다. 크레이그 벤터는 2010년 5월 논문 "Creation of Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome)을 통해 박테리아의 기존 DNA를 제거하고 만들어진 DNA를 삽입하여 세로운 박테리아는 창조하는 연구를 보고하였다. 그 후 연구를 계속하여 2021년 버전 3(JCVI-Syn3.0)에서는 기존 유전자 조합(약 901개)을 반정도 없애고 생명에 필요한 최소한의 유전자 조합(473개)을 알게 되었고 여기에 19개 정도의 유전자 모듈을 추가하여 번식이 가능한 버전 JCVI-Syn3A를 완성하였다.

 

5. 만들어진 아기(Designer Baby)

2018년 11월 중국 허젠쿠이 교수는 난자 단계에서 HIV 감염을 막도록 유전자 편집을 통해 루루와 나나라는 두 여자아이를 출산시켰다.

 

6. iGEM 대회

매년 합성생물학의 유전자 시스템을 통해 새로운 결과를 내는 경진대회를 진행하고 있다.

 

최근 합성생물학의 결과가 적용된 사례는 다음과 같다.

- 코로나19 백신

- 성장호르몬 주사

- 말라리아 치료제

- 인슐린 대량 생산 - 바이오파운드리를 통해 대량생산을 진행하고 있다.

- 비료, 옷감 등을 유전자 변형된 생물들이 생성하는 방식으로 발전하고 있다.

 

합성생물학에서는 이미 인간의 DNA를 합성하기 위한 기술적인 기반을 가지게 되었다.