읽기 전에 먼저 풀어 보세요
먼저 한 문제
DNA는 생명체를 만드는 정보를 어떤 방식으로 담고 있을까요?
알아야 할 배경
DNA는 생물이 자라고 살아가고 자손을 남기는 데 필요한 지시를 담은 분자입니다. 번식할 때 부모에게서 자손에게 전해지므로 흔히 생명의 설명서에 비유합니다. 사람 같은 생물에서는 세포 안의 핵에 들어 있고, 좁은 공간에 들어가도록 단단히 감겨 염색체1라는 모양을 이룹니다.
DNA의 글자는 염기2(DNA 사슬에 매달린 작은 화학 조각)입니다. 염기는 아데닌(A)·티민(T)·구아닌(G)·사이토신(C) 네 가지뿐이고, 이 네 글자가 어떤 순서로 늘어서느냐가 곧 정보입니다. DNA는 두 가닥이 꼬인 사다리 모양인 이중나선3 구조이고, 사다리의 가로대마다 염기 두 개가 짝을 짓습니다. 짝은 정해져 있어서 A는 늘 T와, C는 늘 G와 붙습니다. 그래서 한 가닥의 순서만 알면 다른 가닥의 순서도 알 수 있습니다.
유전자4는 DNA 가운데 단백질(몸에서 대부분의 일을 하는 분자)을 만드는 지시가 적힌 구간입니다. 세포는 이 지시를 먼저 mRNA라는 중간 분자로 옮겨 적고, 그 내용을 아미노산(단백질의 재료) 순서로 바꿔 단백질을 만듭니다. 미국 국립인간게놈연구소에 따르면 사람의 DNA 설명서 전체에는 염기 약 30억 개와 유전자 약 2만 개가 23쌍의 염색체에 나뉘어 있습니다.
유전자 가위는 이 설명서의 원하는 자리를 잘라 고치는 기술입니다. 대표가 크리스퍼-Cas9(크리스퍼는 세균 DNA에 짧은 서열이 일정한 간격으로 되풀이되는 구간)입니다. 원래는 세균이 바이러스를 막는 방어 장치였습니다.
요즘 왜 다시 중요할까
크리스퍼는 그전의 유전체 편집 방법보다 빠르고, 싸고, 정확하고, 효율이 높아 과학계의 큰 관심을 받았습니다. 2020년 노벨 화학상은 이 유전자 가위를 개발한 에마뉘엘 샤르팡티에와 제니퍼 다우드나에게 돌아갔습니다. 노벨위원회는 두 사람이 2012년 이 가위를 찾아낸 뒤 동물·식물·미생물의 DNA를 몇 주 만에 아주 정밀하게 바꿀 수 있게 됐다고 설명했습니다.
기대가 큰 분야는 다음과 같습니다.
- 연구: 세포와 동물 실험으로 병이 생기는 원리를 살핍니다. 쥐와 사람은 유전자의 약 85%를 공유해서, 쥐의 유전자를 바꿔 사람에게 생길 변화를 짐작합니다.
- 농업: 곰팡이·해충·가뭄에 견디는 작물을 만들었습니다.
- 치료: 낭포성 섬유증·혈우병·낫 모양 적혈구병처럼 유전자 하나가 원인인 병을 두고 연구와 임상시험이 진행 중입니다. 미국 식품의약국(FDA)은 크리스퍼-Cas9을 쓴 첫 치료제 카스게비를 낫 모양 적혈구병 치료제로 승인했습니다. 환자 자신의 혈액 줄기세포를 편집해 다시 넣는 방식입니다.
그만큼 윤리 쟁점도 큽니다. 가장 큰 논쟁은 생식세포7(정자·난자)와 배아를 고치는 일입니다. 몸의 다른 세포를 고친 결과는 그 사람에게만 남지만, 생식세포나 배아를 고치면 다음 세대로 이어지기 때문입니다.
- 안전: 엉뚱한 자리를 자르는 일이 아직 생깁니다.
- 동의: 배아에게는 치료 동의를 받을 수 없습니다.
- 공정: 비싼 치료가 부자에게만 돌아가 건강 격차를 키울 수 있고, 키나 운동 능력처럼 건강과 상관없는 특성을 고치려 할 수 있습니다.
이런 이유로 미국을 비롯한 여러 나라는 생식세포와 배아 편집을 법으로 막고 있습니다. 반대편에서는 안전과 효과가 확인되면 유전 질환을 고치는 데 허용해야 하고, 능력 향상 걱정은 정책과 규제로 다루면 된다고 주장합니다.
- 7생식세포 정자와 난자처럼 다음 세대로 유전 정보를 넘기는 세포입니다.
면접에서 이렇게 써먹기
유전자 가위가 무엇인지, 또는 생명공학 기술을 어떻게 보는지 물으면 원리와 쓰임과 쟁점을 한 묶음으로 답하면 균형이 잡힙니다.
- 원리: DNA의 정보는 네 염기의 순서이고, 유전자 가위는 가이드 RNA로 목표 자리를 찾아 Cas9이 자른 뒤 세포의 복구 힘으로 고칩니다.
- 쓰임: 기초 연구와 작물 개발에 쓰이고, 낫 모양 적혈구병 치료제 승인처럼 치료로도 이어졌습니다.
- 쟁점: 엉뚱한 자리 편집 같은 안전 문제와, 다음 세대로 전해지는 생식세포·배아 편집을 둘러싼 논쟁이 함께 있습니다.
바이오·제약에 지원한다면 기술의 가능성과 함께 안전성과 윤리 기준을 지키는 일이 신뢰의 바탕이라는 점을 덧붙일 수 있습니다. 다른 산업이라면 새 기술의 혜택과 위험을 함께 따지는 태도의 예로 쓸 수 있습니다. 다만 특정 치료제나 기업의 성공을 단정하거나, 윤리 쟁점에서 한쪽만 옳다고 말하는 것은 피하는 것이 좋습니다.
면접에서 왜 중요한가
유전자 가위는 노벨 화학상을 받은 기술로 유전 질환 치료제 승인까지 이어졌고, 동시에 다음 세대로 전해지는 편집을 두고 윤리 논쟁이 이어지고 있어 바이오·제약 직무와 사회 쟁점 질문에 함께 쓰이기 때문입니다.
세 문제로 확인하기
복습 1 / 3
DNA 이중나선에서 아데닌(A)과 짝을 짓는 염기는 무엇일까요?
복습 2 / 3
크리스퍼-Cas9 유전자 가위에서 Cas9 효소가 하는 일은 무엇일까요?
복습 3 / 3
생식세포와 배아의 유전자 편집이 특히 큰 윤리 논쟁을 부르는 까닭은 무엇일까요?
출처 6개 보기
- 1Deoxyribonucleic Acid (DNA) Fact Sheet - 미국 국립인간게놈연구소(genome.gov)
- 2What are genome editing and CRISPR-Cas9? - MedlinePlus Genetics(미국 국립의학도서관)
- 3What is genome editing? - 미국 국립인간게놈연구소(genome.gov)
- 4What are the Ethical Concerns of Genome Editing? - 미국 국립인간게놈연구소(genome.gov)
- 5Press release: The Nobel Prize in Chemistry 2020 - NobelPrize.org
- 6FDA Approves First Gene Therapies to Treat Patients with Sickle Cell Disease - 미국 식품의약국
이 회차는 AI가 출처를 바탕으로 초안을 쓰고 운영자가 확인해 발행했습니다. 기사 문장을 옮기지 않고 사실만 새로 썼습니다.