[크리스퍼] 11편 : 염기 교정(base editor) - 식물 염기 교정 기술

 

 

 

요즘 유전공학 기술이 빠르게 발전하면서, DNA를 잘라내지 않고도 특정 염기 하나를 정밀하게 바꾸는 ‘염기 교정(base editing)’ 기술이 주목받고 있어요. 사람을 대상으로 한 연구뿐 아니라, 식물에서도 이 기술은 아주 유망한 도구로 평가받고 있죠.

 

 

식물에서는 유전자 조작이 동물보다 더 복잡할 수 있어요.

 

 

세포벽이 두껍고, 조직 재분화 과정이 까다롭기 때문이죠. 그런데 염기 교정은 DNA를 자르지 않으면서도 특정 유전자의 기능을 조절할 수 있기 때문에, 세포 손상은 줄이고 성공률은 높이는 장점이 있어요. 특히 단일 염기 변이(single-nucleotide variant, SNV)가 주요한 형질을 결정하는 경우에, 기존의 유전자 편집보다 훨씬 효율적이에요.

 

식물 세포에 맞춘 염기 교정 시스템

 

동물 세포에서 작동하던 염기 교정기를 식물에 적용하려면 몇 가지 조정이 필요해요.

 

 

 

예를 들어, 식물 특이적인 프로모터를 사용해서 교정기 단백질의 발현을 조절해야 하고, 식물에서 안정적으로 발현되도록 코돈 최적화도 필요해요. 또 식물은 DNA 복구 시스템이 다르기 때문에, 염기 교정기의 구성 요소(예: nCas9, deaminase, UGI 등)를 어떻게 조합하느냐에 따라 교정 효율이 크게 달라질 수 있어요.

 

요즘엔 복수의 유전자 타겟을 동시에 편집하는 ‘멀티플렉스 염기 교정’ 시스템도 개발되고 있어요. 예를 들어 벼나 토마토 같은 작물에서 한 번에 여러 유전자의 염기를 동시에 바꿔서, 복합적인 형질을 조절할 수 있게 된 거죠.

 

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작물에 적용된 실제 사례들

 

염기 교정 기술은 이미 여러 작물에서 효과적으로 활용되고 있어요.

 

가장 대표적인 예는 벼에서 병 저항성 유전자에 특정 염기 변이를 도입해서, 잎 마름병이나 도열병에 강한 품종을 만든 경우예요. 이처럼 한 글자만 살짝 바꿨을 뿐인데, 식물이 병에 훨씬 강해진 거죠.

 

또한 토마토의 당 함량 조절 유전자에 ABE를 적용해서 더 단맛이 강한 품종을 개발한 사례도 있어요. 이 경우, 단백질 기능을 완전히 없애지 않고, 살짝 조정하는 수준으로도 큰 효과를 낼 수 있었어요.

 

그 외에도, 가뭄 저항성, 염분 내성, 식감 개선 등 다양한 분야에서 염기 교정 기술이 활발히 응용되고 있어요.

 

 

규제와 전망

 

재미있는 점은, 염기 교정으로 만든 식물은 일부 국가에서 GMO로 분류되지 않을 수도 있다는 점이에요. 외부 유전자를 삽입하지 않았고, 자연적으로도 발생할 수 있는 돌연변이 수준의 교정이기 때문이죠. 이 덕분에 상용화 가능성도 한층 높아졌고, 실제로 미국과 일본 등에서는 염기 교정 기반 작물의 상업화도 시도되고 있어요.

물론 아직 기술적으로 더 다듬어야 할 부분도 많아요. 예를 들어, 특정 위치만 교정하고 싶은데 인근 염기까지 함께 바뀌는 현상이나, 세포 유형에 따라 교정 효율이 들쑥날쑥한 문제가 있죠. 하지만 분명한 건, 이 기술이 식물 생명공학의 흐름을 바꾸고 있다는 거예요.

 

식물 염기 교정 기술은 작물 유전자의 기능을 아주 정밀하게 조절할 수 있게 해줘요. 더 강하고, 더 맛있고, 더 환경에 잘 적응하는 작물을 만드는 데 큰 역할을 하고 있어요.

 

 

앞으로 이 기술이 더 발전하면, 기존의 유전자 편집보다 더 안전하고 정밀한 방식으로 우리가 먹고, 키우고, 연구하는 식물들을 바꿔갈 수 있을 거예요.