유전체 편집
전망과 한계

유전체 편집의 한계는 3가지 카테고리로 분류할수 있는데, 과학적, 윤리적, 과학적 측면에서이다.
1. 과학적 측면
1) 생물 안정성
최근 연구진들은 인간 배아에서 유전자 가위를 이용해 유전질환을 일으키는 유전자를 교정했다. 이 연구는 모자이크 현상 극복이라는 점에서 성과가 있다. 모자이크 현상이란 배아에 정상 유전자를 사진 세포와 비정상 유전자를 가진 세포가 동시에 존재하는 현상으로, 비정상 세포가 존재하기에 유전자 교정 효과가 없거나 돌연변이 유전자가 자손에게 유전되는 문제 등이 일어날 수 있다.  모자이크 현상의 예시로는 삼색 털 고양이가 있다. 삼색털 고양이는 주황색 털을 가진 고양이와 검은색 털을 가진 고양이가 자손을 만든 것인데, 이 두 털을 가진 고양이는 X 염색체를 유전 시켜 이들의 자손은 암컷만을 띄게 되는 현상이다. 하지만 이 연구는 배아에서 모자이크 현상을 해결했고, 정확하게 목표 유전자만을 자르는데 성공했다. 유전자 편집 과정을 거친 이 배아는 착상 전단계인 배반포단계까지 정상적으로 발달되었기 떄문에 이러한 부분에서 우리는 유전자 편집이 일어난 아이를 보게 될 날이 멀지 않았다고 예측할 수 있다.
하지만, 우리는 똑똑한 아이를 만들기 위해 어떤 유전자를 고쳐야하는지 모를정도로 여전히 많은 유전자의 기능은 밝혀지지 않았다. 또, 특정 변이가 어떤 영향을 주는지 완전히 파악하지 못한 상태에서 유전자 변형으로 인한 위험을 감수할 팔요가 있냐는 의견도 있다. 유전자 교정 연구자들은 ‘영구적인 치료 효과’를 강조하지만, 이는 확신할 수 없다. 유전자는 손상되었을 때 새로운 염기서열로 복구되고는 하는데, 이러한 과정에서 유전자 편집된 유전자가 교체될 수 있기 때문이다.
2) 오프 타겟 효과
오프 타겟 효과란 의도된 대상이 아닌 다른 표적에 약물이 작용할 때 일어나는 효과를 말한다. 유전자 가위는 100만개당 하나 꼴로 정확하게 작용한다. 즉, 매우 희박한 확률로 적중에 성공한다는 것이다. 따라서, 유전자를 치료하려는 목적으로 사용한 유전자 가위가 역효과를 불러올 수 있다.
3) 부작용
유전자 가위에는 부작용 우려도 존재한다. 그 예로는 암 발생확률 증가가 있다. 우리 몸에는 p53이라는 암 억제 유전자가 존재한다. p53은 DNA 손상 시 복구과정에 참여하여 종양을 억제하는 기능을 하는데, 유전자 가위는 이러한 DNA에 손상을 가하는 과정 (절단)을 포함하기 때문에 p53에 의하여 방해를 받는다. 따라서, 유전자 가위는 비정상적 세포 (p53이 없는)에서 더 잘 작동하게 된다. 따라서 유전자 가위를 거친 세포를 유전자 치료용으로 쓴다면 그 세포들에게 암 발생 위험이 높아질 수 있다.
2. 윤리적 측면
1) 기술 남용
유전자 가위는 선천적 질병을 해결하는 열쇠가 될 수 있다. 하지만, 꼭 필요한 질환 치료 외에 다른 우등한 형질만을 수없이 양산 했을 때에는 문제가 생길 수 있다. 예를 들어, 똑똑한 아이를 만들기 위하여 유전자 가위를 사용했다면, 가장 똑똑한 아이를 양산하기 위하여 유전자 가위는 상업적 용도로 사용될 것이다. 또, 이러한 끊임없는 양산으로 인하여 부작용 또한 배로 발생할 수 있다. 이러한 현상의 예시로는 성형수술을 들수 있다. 처음 성형은 화상으로 인해 얼굴이 무너지거나, 손가락을 절단 당한 사람 등 의료 목적을 위한 수술이었지만, 시간이 지나며 더 예쁜 얼굴을 위해 성형수술을 사용하게 되었고, 이는 수많은 부작용으로 이어졌다.
2) 바이오 테러
영국군과 인디언들의 전쟁에서 처음 시작된 생물 테러는 바이러스를 살포하는 것부터 시작하여 의도적인 유전자 조작 등 다양한 방법으로 발전하고 있다. 유전자 가위가 살상, 전쟁 등을 위하여 사용된다면 다른 기술보다도 큰 파장을 일으킬 수 있다. 유전자 가위가 포함된 바이러스를 퍼트리는 방법 뿐 아니라 인공 생명체를 만드는 기술은 더욱 심각하다. 2019년 말 독성이나 병원균 유전자를 지닌 인공 생명체의 탄생이 우려될 정도로 바이오 테러 기술은 점차 발전하고 있다. 우리는 이러한 문제를 해결하기 위해 항상 관심을 가지고 행동해야할 것이다.
3) 접근 기회의 공평성
빈부 격차가 더욱 심화되는 와중, 유전자 가위는 더욱 큰 파장을 일으킬 수 있다. 희귀병 치료 백신은 다른 백신보다 월등히 높은 가격을 자랑한다. 만약 유전자 가위가 상품화 된다고 하더라도, 같은 효과를 가져올 수 있다. 정부가 이 가격을 부담하는 데에도 한계가 있기에 유전자 가위의 상품화 이전에 약가 책정은 중요한 문제가 될 것이라고 예상된다.
4) 과학계의 의견
유전자 편집 기술 연구가 활발한 가운데 과학계에서는 다음과 같이 주장을 내세웠다. ‘안전성, 효율성, 관리감독의 요건이 충족된다면 인간 생식계옐 세포에 생식 목적으로 이 기술을 적용하는 것이 도덕적으로 정당화될 수 있다. 하지만 인가 배아를 대상으로 하는 유전자 편집 연구는 허용하되, 안전성과 사회적 합의 등이 확보될 때까지 임상 적용은 제한되어야한다.’
5) 착상의 문제
만약 유전자 편집을 거친 인간 배아를 착상하여 출산까지 성공한다면 이는 굉장한 연구 결과가 될 것이다. 하지만 기술 자체의 한계로써 오프 타겟 효과가 발생한다면 예상치 못한 질병이나 장애가 발생할 수 있다. 이 경우에 태어난 아이는 이를 납득할 수 없을 것일 뿐 아니라 이 아이의 인생에 대한 책임 소재의 문제 또한 발생할 수 있을 것이다. 이러한 문제로 인해 앞의 4번 (과학계의 의견)에서 과학계가 임상실험의 제한을 주장하는 것이라 예측할 수 있다.
3. 진화적 측면
유전자들은 생존을 위하여 경쟁하게 된다. 이러한 유전자들의 대립과정으로 인하여 생물은 진화하게 된다. 하지만, 유전자 가위를 통하여 인간이 개입한다면 정상적인 진화 과정에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 대립과정에서 사라져야할 유전자가 인위적인 개입으로 인해 다른 유전자들을 멸종시켰을 때 파급 효과가 생길 수 있다.
1) 병목현상
병목 현상이란 어떠한 원인에 의하여 기존에 있던 개체군 수가 급격하게 줄고 어떠한 종은 절멸하기도 하는 현상을 말한다. 이 때 만약 인간의 개입으로 인하여 병목현상이 발생한다면 ‘병목’의 원인은 유전자 편집을 거친 유전자와의 대립이 될 것이고, 그 결과로는 유전적 다양성의 단순화를 예측할 수 있다.
2) 유전적 다양성 감소
유전적 다양성의 단순화는 이전에도 일어난 사례가 있다. 그 예로 카벤디시 바나나를 들 수 있다. 1950년대 이후 널리 재배되고 있는 카벤디시 바나나는 뿌리를 썩게 하는 곰팡이 (파나마병) 에 걸려 절멸할 위기에 처했었다. 이는 무성생식 때문에 일어난 사태인데, 바나나는 잘라내고 남은 그루터기에서 생장지를 옮겨심는 방식으로 재배되기 때문에 같은 품종의 바나나는 유전자가 거의 동일하다. 이 때문에 같은 유전자를 가진 바나나는 모두 파나마병에 취약했고, 절멸 위기를 맞은 것이다. 뿐만 아니라 감자 또한 감자마름병에 의하여 절멸의 위기를 맞은 적이 있고 (감자는 씨눈으로 번식하므로 품종 단일화가 일어났다) 카사바도 해충에 의해 절멸 위기를 맞은 적이 있다. 식량의 절멸 위기는 많은 사람들을 죽음으로 이끈 비극으로써 작용하였다. 하지만 만약 유전자에서 같은 현상이 일어나면 어떻게 될까? 만약 유전자의 획일화가 일어난다면 앞의 식품 절멸 위기와 같이 바이러스에 의한 절멸 위기가 발생할 수 있을 것이다. 또, 유전자의 획일화로 인한 유전적 다양성 감소와 개체군 크기 감소가 서로 맞물려 악순환을 이끌어낼 것이다.
4. 미래 전망
미래에는 유전체 교정에 있어서 핵산분해효소의 안전성과 특이성을 높이기 위한 노력이 주를 이룰 것이다. 예를 들어, 원하지 않는 부분에 교정이 일어나는 Off-target 현상을 확인할 수 있는 능력이 높아진다면, 우리는 그것을 막을 수 있는 방법을 고안해낼 수 있을 것이다. 뿐만 아니라, ZFNs에 이용되는 zinc-fingers는 특이성이 높지 않기 때문에 세포 독성이 있을 수 있다. 그러나, 절단을 위한 서열을 일부 변형하여 특이성을 높여줌으로서 독성을 줄일 수 있다.
또한, Dana Carroll의 연구에 의하면 조작된 핵산분해효소를 이용하는 과정에서 재조합 및 DNA 수선 기술에 대한 전반적인 이해가 높아졌음을 확인할 수 있었다. 미래에는, 2차 타겟을 구별해낼 수 있는 방식이 개발되어 ZFNs를 발현하는 세포로부터 부서진 말단을 인식해내고, 고해상도 염기서열분석을 이용해 그 주변 DNA 서열을 분석해낼 수 있게 될 것으로 전망한다.
유전체 편집은 인위적인 유전자 조작 뿐만 아니라 자연스러운 과정으로서도 일어난다. 바이러스 또는 바이러스의 일부를 이루는 RNA 매개체는 유전암호를 편집할 수 있는 능력이 있는 것으로 알려져 있다.
하지만, 원하는 변이를 얻을 수 있는 확률은 매우 낮다는 것을 염두에 두어야 한다. 예를 들어, 누군가 세포가 NHEJ에 의한 변이를 만들고자 계획 하였을지라도, 세포는 이중가닥절단을 수선하기 위해 HR을 채택할 수 있는 것이다.