﻿인간 배아에서 유전자 편집 기술을 평가하는 데 한계가 있는 연구

인간 배아에서 유전자 편집 기술을 평가하는 데 한계가 있는 연구 날짜: 2023년 3월 7일 원천: 오레곤 건강 및 과학 대학교 요약: 새로운 연구에 따르면 초기 인간 배아에서 소량의 DNA를 분석하기 위해 일반적으로 사용되는 과학적 방법이 유전자 편집을 정확하게 반영하지 못한다고 합니다. 유전자 편집 기술이 쇠약해지는 유전병을 예방하고 치료하는 데 유망하지만, 새로운 연구는 임신을 확립하기 위한 유전자 편집이 안전하거나 효과적이라고 간주되기 전에 극복해야 할 한계를 보여줍니다. 전체 이야기 Oregon Health & Science University의 과학자들이 주도한 새로운 연구에 따르면 초기 인간 배아에서 소량의 DNA를 분석하기 위해 일반적으로 사용되는 과학적 방법이 유전자 편집을 정확하게 반영하지 못한다고 합니다. Nature Communications 저널에 오늘 발표된 이 연구는 유전자 편집 도구 CRISPR을 사용하여 게놈 편집을 거친 초기 인간 배아의 게놈을 시퀀싱하는 것과 관련이 있습니다. 이 작업은 유전자 검사 목적으로 소량의 DNA를 증폭하는 데 의존하는 DNA 판독 절차의 정확성에 의문을 제기합니다. 또한, 이 연구는 초기 인간 배아에서 질병을 유발하는 돌연변이를 수정하기 위한 유전자 편집이 의도하지 않은 잠재적으로 해로운 게놈 변화를 초래할 수 있음을 보여줍니다. 함께, 이 발견은 임신을 확립하기 위해 유전자 편집 배아를 사용할 준비가 된 모든 과학자들에게 주의를 기울여야 하는 새로운 과학적 근거를 제시합니다. 유전자 편집 기술이 쇠약해지는 유전병을 예방하고 치료하는 데 유망하지만, 새로운 연구는 임신을 확립하기 위한 유전자 편집이 안전하거나 효과적이라고 간주되기 전에 극복해야 할 한계를 보여줍니다. OHSU 배아 세포 및 유전자 치료 센터의 수석 저자인 Shoukhrat Mitalipov, Ph.D.는 "이것은 게놈 편집에 대해 우리가 아는 것이 얼마나 적은지, 특히 CRISPR이 유도하는 DNA 손상에 세포가 어떻게 반응하는지를 알려줍니다. 그리고 산부인과, 분자 및 세포 생명과학 교수, OHSU 의과대학, OHSU 오레곤 국립 영장류 연구 센터. "유전자 복구는 큰 잠재력을 가지고 있지만, 이 새로운 결과는 우리가 할 일이 많다는 것을 보여줍니다." 이번 연구 결과는 런던에서 열린 인간 게놈 편집에 관한 제3차 국제 정상회담에서 나왔다. 2018년 11월 홍콩에서 열린 마지막 국제 정상 회담 전날, 중국 과학자가 실험을 통해 유전자 편집 배아로 탄생한 세계 최초의 아기를 공개해 전 세계적으로 비난을 샀다. 배아 오진 편집된 배아를 이식하여 임신을 확정하기 전에 절차가 의도한 대로 작동하는지 확인하는 것이 중요합니다. 초기 인간 배아는 몇 개의 세포로 구성되어 있기 때문에 이를 효과적으로 분석할 수 있을 만큼 충분한 유전 물질을 수집하는 것은 불가능합니다. 대신 과학자들은 몇 개 또는 심지어 단일 세포에서 채취한 작은 DNA 샘플의 데이터를 해석한 다음 전체 게놈 증폭으로 알려진 과정에서 수백만 번 곱해야 합니다. 착상 전 유전자 검사(Preimplantation Genetic Testing, PGT)로 알려진 동일한 과정은 종종 시험관 수정을 받는 환자의 다양한 유전적 상태에 대해 인간 배아를 선별하는 데 사용됩니다. 전체 게놈 증폭은 유전자 검사의 정확성을 감소시키는 한계가 있다고 OHSU 의과대학의 산부인과 교수인 Paula Amato, MD는 말했습니다. "우려사항은 우리가 배아를 잘못 진단하고 있을지도 모른다는 것입니다."라고 Amato는 말했습니다. 불임 환자를 치료하고 유전병의 전염을 예방하기 위해 체외 수정을 사용하는 Amato는 더 발전된 기술을 사용하는 PGT가 여전히 임상적으로 유용하다고 말했습니다. 아이에게. 이 연구는 유전자 편집 기술의 안전성 확립 문제를 강조합니다. Mitalipov는 "우리는 이 배아가 건강한 아기를 낳을 것이라고 확실하게 예측할 수 없을 수도 있습니다."라고 말했습니다. "그게 큰 문제야." 이러한 문제를 극복하기 위해 OHSU 연구원들은 한국 및 중국의 연구 기관과 협력하여 유전자 편집 배아에서 배아 줄기 세포주를 확립했습니다. 배아 줄기 세포는 무한정 성장하며 분석을 위해 전체 게놈 증폭이 필요하지 않은 충분한 DNA 물질을 제공합니다. 연구원들은 이번 발견이 오류가 발생하기 쉬운 전체 게놈 증폭의 특성과 배아 줄기 세포주를 확립하여 배아의 편집을 검증할 필요성을 강조한다고 말합니다. 연구를 통해 유전자 복구 확인 배아 줄기 세포를 사용하여 새로운 연구는 Mitalipov의 연구실이 개발한 유전자 복구 과정을 검증합니다. 연구 결과는 2017년 Nature 저널에 발표되었으며 2018년에 검증되었습니다. 그 연구에서 과학자들은 정자 기증자가 가지고 있는 것으로 알려진 돌연변이 유전자에서 특정 표적 서열을 절단했습니다. 연구원들은 인간 배아가 다른 부모의 정상적인 유전자 사본을 주형으로 사용하여 이러한 파손을 복구한다는 사실을 발견했습니다. Mitalipov와 공동 저자는 유전자 전환으로 알려진 이 과정이 DNA의 이중 가닥 절단 후 초기 인간 배아에서 정기적으로 발생함을 확인했습니다. 체외 수정과 배아 이식을 통해 임신을 확립하는 데 사용되는 이러한 복구는 이론적으로 알려진 가족 질병이 아이와 가족의 모든 미래 세대에게 전달되는 것을 방지할 수 있습니다. 2017년에 발표된 연구에서 OHSU 연구원들은 치명적인 심장병을 일으키는 것으로 알려진 유전자를 표적으로 삼았습니다. 이 새로운 간행물에서 연구자들은 기증된 정자와 난자를 사용하여 심장 근육이 비정상적으로 두꺼워지는 상태인 비대성 심근병증을 유발하는 것으로 알려진 돌연변이와 고콜레스테롤과 관련된 다른 돌연변이를 포함하여 다른 개별 돌연변이를 표적으로 삼았습니다. 각각의 경우에 CRISPR과 함께 사용되는 Cas9로 알려진 효소는 돌연변이의 정확한 위치에서 DNA의 이중 가닥 절단을 유도했습니다. 문제 생성 새로운 연구는 2017년에 보고된 유전자 복구 메커니즘을 복제하고 확인하는 것 외에도 돌연변이 유전자가 복구되는 특정 부위를 넘어 게놈에서 어떤 일이 일어나는지 조사합니다. 그리고 여기서 문제가 발생할 수 있습니다. "이 논문에서 우리는 '유전자 변환 복구 메커니즘이 얼마나 광범위한가?'라고 물었습니다."라고 Amato는 말했습니다. "매우 길 수 있다는 것이 밝혀졌습니다." 한 부모에서 다른 부모로 게놈이 광범위하게 복사되면 이형 접합체의 손실로 알려진 시나리오가 생성됩니다. 모든 인간은 인간 게놈에 있는 모든 유전자의 두 가지 버전 또는 대립 유전자를 공유합니다. 하나는 각 부모로부터 제공됩니다. 대부분의 경우, 대립유전자는 동일하며 개인 DNA 서열의 99.9%가 나머지 인류와 공유됩니다. 그러나 어떤 경우에는 한 부모가 질병을 유발하는 열성 돌연변이를 가지고 있는데, 이는 일반적으로 다른 부모의 우세하고 건강한 동일한 유전자 버전에 의해 취소됩니다. 유전자 코드의 이러한 다형성은 매우 중요할 수 있습니다. 예를 들어, 유전자는 특정 유형의 암으로부터 보호하는 단백질을 암호화할 수 있습니다. "열성 돌연변이의 비정상적인 사본이 하나라도 있다면 위험하지 않을 수 있습니다."라고 Amato는 말했습니다. "그러나 동일한 종양 억제 유전자의 두 개의 돌연변이 사본으로 이어지는 이형 접합체의 손실이 있다면 이제 암 위험이 크게 증가합니다." 복제된 유전자 코드가 많을수록 위험한 유전적 변화의 위험이 커집니다. 새로운 연구에서 과학자들은 상대적으로 작은 부분에서 18,600 염기쌍에 이르는 DNA의 유전자 전환 영역을 측정했습니다. 사실, 하나의 알려진 돌연변이를 복구하면 해결되는 문제보다 더 많은 문제가 발생할 수 있습니다. Mitalipov는 "염색체 중간에서 자르면 거기에 2,000개의 유전자가 있을 수 있습니다."라고 말했습니다. "당신은 하나의 작은 점을 고치고 있지만, 상류와 하류에 있는 수천 개의 유전자 모두가 영향을 받을 수 있습니다." 이 발견은 유전자 편집을 임상적으로 사용하여 임신을 확립하기 전에 유전자 편집에서 작동하는 메커니즘을 이해하기 위해 훨씬 더 많은 연구가 필요함을 시사합니다. OHSU 배아 세포 및 유전자 치료 센터에서 수행된 연구는 OHSU 기관 기금과 Burroughs Wellcome Fund의 보조금으로 지원되었습니다. 출처 : <a href="https://www.sciencedaily.com/" target="_blank" class="ke-link">https://www.sciencedaily.com/</a>