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유전공학

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목차

1. 개요

유전공학은 생명체의 유전 물질(DNA)을 인위적으로 조작하는 기술로, 1970년대 이후 발전해왔다. 폴 버그의 재조합 DNA 분자 생성, 허버트 보이어와 스탠리 코헨의 형질전환 유기체 개발, 루돌프 예니슈의 형질전환 동물 개발 등이 초기 성과이며, 1975년 아실로마 회의를 통해 기술의 안전성에 대한 논의가 시작되었다. 이후 유전자 조작된 인슐린 생산, 유전자 변형 식품 상업화, CRISPR 기술 개발 등 다양한 발전이 이루어졌다. 유전공학은 의학, 연구, 산업, 농업 등 다양한 분야에 활용되며, 유전자 변형 작물 개발과 유전자 치료 등에서 중요한 역할을 한다. 그러나 윤리적, 사회적, 환경적 문제와 안전성 논란이 지속적으로 제기되고 있으며, 이에 대한 규제와 관리 노력이 이루어지고 있다.

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유전공학
정의
유전 공학특정 목적을 위해 생물의 유전자를 인위적으로 조작하는 과정
참고기존 세포에 새로운 유전 정보를 삽입하여 특정 유기체를 수정하고 특성을 변경하는 과정
방법
주요 기술유전자 클로닝
유전자 전달
게놈 편집
응용 분야
농업유전자 변형 작물 개발
의학유전자 치료
기타맞춤 아기 설계
관련 용어
유전자 변형 생물체유전자 변형 생물
유전자 변형 식품유전자 변형 식품 논란
역사유전 공학의 역사
규제유전 공학 규제
논란
윤리적 문제유전자 변형 식품 논란
안전성 문제유전자 변형 식품 논란
음모론GMO 음모론
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2. 역사

인간은 수천 년 동안 선택적 육종 또는 인공 선택[20][21]을 통해 종의 유전체를 변경해 왔다. 이는 자연 선택과는 대조적이다. 더 최근에는 돌연변이 육종에서 화학 물질이나 방사선에 노출시켜 무작위 돌연변이의 높은 빈도를 유발하여 선택적 육종에 사용했다. 유전공학은 육종 및 돌연변이 외에 인간이 DNA를 직접 조작하는 것으로, 1970년대 이후에야 존재했다.

기존의 식물 번식과 형질전환 및 시스제닉 유전자 변형 비교


유전공학은 DNA를 제거하거나 도입하거나, 또는 기존의 유전 물질을 현장에서 수정하여 유기체의 유전 구조를 변경하는 과정이다. 여러 교배를 거친 후 원하는 표현형을 가진 유기체를 선택하는 전통적인 동물 번식 및 식물 육종과 달리, 유전공학은 유전자를 한 유기체에서 직접 가져와 다른 유기체에 전달한다.

1983년, 생명 공학 회사인 Advanced Genetic Sciences (AGS)는 작물을 서리로부터 보호하기 위해 ''Pseudomonas syringae''의 아이스 마이너스 균주를 사용하여 현장 시험을 수행하기 위해 미국 정부의 승인을 신청했지만, 환경 단체와 시위자들은 법적 이의를 제기하여 현장 시험을 4년 동안 지연시켰다.[36] 1987년, ''P. syringae''의 아이스 마이너스 균주는 캘리포니아의 딸기밭과 감자밭에 살포되면서 환경에 방출된 최초의 유전자 변형 유기체(GMO)가 되었다.[37]

1994년, 유럽 연합은 제초제 브로목시닐에 저항성을 갖도록 조작된 담배를 승인하여 유럽에서 상업화된 최초의 유전자 조작 작물이 되었다.[42] 1995년 Bt 감자는 FDA의 승인을 받은 후 환경 보호국에 의해 안전하다고 승인되어 미국에서 승인된 최초의 살충제 생산 작물이 되었다.[43] 2009년에는 25개국에서 11개의 형질전환 작물이 상업적으로 재배되었으며, 재배 면적이 가장 넓은 국가는 미국, 브라질, 아르헨티나, 인도, 캐나다, 중국, 파라과이 및 남아프리카 공화국이었다.[44]

유전공학의 목적은 유용한 단백질 발현, 새로운 형질을 도입하는 생물 개발 등이다. 유전공학을 활용한 예로는 세균이나 배양 세포를 이용한 인슐린이나 에리스로포이에틴 등의 약효 성분 생산, 제초제 내성 등의 성질을 첨가한 유전자 변형 작물, 유전자 타겟팅, 유전자 조작 연구용 생쥐 (트랜스제닉 마우스), 유전자 치료 등이 있다.

1970년대 초까지 DNA를 특정 위치에서 절단하는 제한 효소, DNA 단편을 연결하는 DNA 리가아제, DNA를 세포에 도입하는 형질전환 기술이 개발되었고, 이것들이 재조합 DNA 기술의 기초가 되었다. 또한 1980년대에는 중합효소 연쇄 반응 (PCR)에 의해 목적하는 유전자의 복제가 용이하게 이루어지면서 유전공학은 더욱 이용 범위를 넓혔다.

2. 1. 용어의 기원

'유전공학'이라는 용어는 SF 작가 잭 윌리엄슨이 1951년에 저술한 소설 『드래곤 섬』에서 처음 사용되었다.[23] 이는 알프레드 허시와 마사 체이스가 DNA가 유전에서 하는 역할을 확인하기 1년 전[24], 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA 분자가 이중 나선 구조를 갖는다는 것을 보여주기 2년 전이었다.

2. 2. 발전 과정

1972년, 폴 버그는 원숭이 바이러스 SV40의 DNA와 람다 바이러스의 DNA를 결합하여 최초의 재조합 DNA 분자를 만들었다.[27] 1973년 허버트 보이어와 스탠리 코헨은 항생제 저항성 유전자를 ''대장균'' 박테리아의 플라스미드에 삽입하여 최초의 형질전환 유기체를 만들었다.[28][29] 1년 후 루돌프 예니슈는 이종 DNA를 배아에 주입하여 형질전환 생쥐를 만들어 세계 최초의 형질전환 동물을 만들었다.[30]

이러한 성과는 유전자 공학으로 인한 잠재적 위험에 대한 과학계의 우려를 낳았고, 이는 1975년 아실로마 회의에서 처음 심층적으로 논의되었다. 이 회의의 주요 권고 사항 중 하나는 기술이 안전하다고 판단될 때까지 재조합 DNA 연구에 대한 정부의 감독을 확립해야 한다는 것이었다.[31][32]

1976년에는 최초의 유전자 공학 회사인 Genentech가 허버트 보이어와 로버트 스완슨에 의해 설립되었고, 1년 후 이 회사는 ''E. coli''에서 인간 단백질 (소마토스타틴)을 생산했다. Genentech는 1978년에 유전자 조작된 인간 인슐린 생산을 발표했다.[33] 1980년, 미국 대법원은 ''다이아몬드 대 차크라바티'' 사건에서 유전자 변형 생명체를 특허할 수 있다고 판결했다.[34] 박테리아가 생산한 인슐린은 1982년 식품의약국(FDA)에 의해 출시가 승인되었다.[35]

유전자 조작 식물의 최초 현장 시험은 1986년 프랑스와 미국에서 이루어졌으며, 담배 식물은 제초제 저항성을 갖도록 조작되었다.[39] 중화인민공화국은 1992년에 바이러스 저항성 담배를 도입하여 형질전환 식물을 상업화한 최초의 국가였다.[40] 1994년 캘진은 유통기한이 더 긴 Flavr Savr 토마토인 최초의 유전자 변형 식품을 상업적으로 출시하도록 승인받았다.[41]

2010년, J. 크레이그 벤터 연구소의 과학자들은 최초의 합성 유전체를 만들어 빈 박테리아 세포에 삽입했다. 그 결과 박테리아인 미코플라스마 라보라토리움은 복제하고 단백질을 생산할 수 있었다.[45][46] 2012년 제니퍼 다우드나와 엠마뉘엘 샤르팡티에는 협력하여 CRISPR/Cas9 시스템을 개발했으며,[49][50] 이 기술은 거의 모든 유기체의 유전체를 쉽고 특이적으로 변경하는 데 사용할 수 있다.[51]

3. 기술

유전공학은 DNA를 분리, 조작, 재도입하는 과정을 거친다. DNA는 세포 내에서 단백질의 구조를 결정하기 때문에, DNA 조작을 통해 단백질을 개량하거나 새로운 단백질을 발현할 수 있다.[4]

유전공학은 전통적인 동물 번식 및 식물 육종과 달리, 유전자를 한 유기체에서 직접 가져와 다른 유기체에 전달한다. 이 방법은 훨씬 빠르고, 다른 영역의 유전자를 삽입할 수 있으며, 원치 않는 유전자가 추가되는 것을 방지할 수 있다.[4]

유전공학은 결함이 있는 유전자를 기능하는 유전자로 대체하여 인간의 심각한 유전 질환을 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.[5] 또한 특정 유전자의 기능을 연구하는 데 중요한 도구로 사용되며,[6] 약물, 백신 및 기타 제품 생산에 활용된다.[7] 유전자 변형 작물은 수확량, 영양 가치를 높이고 환경 스트레스에 대한 내성을 증가시켜 식량 안보에 기여한다.[8]

DNA는 숙주 생물에 직접 도입하거나, 숙주와 세포 융합 또는 잡종화되는 세포에 도입할 수 있다.[9] 재조합 DNA 기술을 사용하여 유전 가능한 유전 물질의 새로운 조합을 형성한 다음, 벡터 시스템을 통해 간접적으로 또는 미세 주입, 거대 주입 또는 미세 캡슐화를 통해 직접적으로 해당 물질을 통합한다.

유전공학은 재래식 육종, 체외 수정, 배수체 유도, 돌연변이 유발 및 재조합 핵산 또는 유전자 변형 유기체를 사용하지 않는 세포 융합 기술을 포함하지 않는다.[9] 그러나 일부 광범위한 정의에는 선택적 육종이 포함된다.[10] 복제 및 줄기 세포 연구는 유전공학으로 간주되지 않지만,[11] 밀접하게 관련되어 있으며 유전공학은 그 안에서 사용될 수 있다.[12] 합성 생물학은 유기체에 인공적으로 합성된 물질을 도입함으로써 유전공학을 한 단계 더 발전시키는 새로운 학문이다.[13]

유전공학을 통해 변경된 식물, 동물 또는 미생물은 유전자 변형 유기체(GMO)라고 한다.[14] 다른 종의 유전 물질이 추가된 경우 형질전환체, 동일 종 또는 자연적으로 교배할 수 있는 종의 유전 물질이 사용되는 경우 시스제닉이라고 한다.[15] 유전공학을 사용하여 대상 유기체에서 유전 물질을 제거하는 경우, 녹아웃 유기체라고 한다.[16] 유럽에서는 유전자 변형이 유전공학과 동의어인 반면, 미국과 캐나다에서는 유전자 변형이 더 전통적인 육종 방식에도 사용될 수 있다.[17][18][19]

유전공학의 일반적인 과정은 다음과 같다.

# 유전자를 포함하는 DNA 단편을 분리한다.

# 유전자를 잘라내어 다른 DNA 부분에 도입한다.

# 세포 융합이나 클론 기술 등과 통합하여 새로운 형질을 도입하거나 유용한 단백질을 발현시킨다.

유전공학을 활용한 예로는 세균이나 배양 세포를 이용한 인슐린이나 에리스로포이에틴 등의 약효 성분 생산, 제초제 내성 등의 성질을 첨가한 유전자 변형 작물, 유전자 타겟팅, 유전자 조작한 연구용 생쥐 (트랜스제닉 마우스), 유전자 치료 등이 있다. 생물학·의학의 실험 기술로서 유전자 조작이 활발하게 이루어진다.

3. 1. 유전자 분리 및 클로닝

중합 효소 연쇄 반응은 분자 클로닝에 사용되는 강력한 도구이다.


유전자 변형 생물체(GMO)를 만들기 위해서는 먼저 유기체에 삽입할 유전자를 선택해야 한다. 후보 유전자를 분리하기 위해, 유전자를 포함하는 세포를 열고 DNA를 정제한다.[54] 이후 DNA를 조각으로 절단하는 제한 효소를 사용하거나,[55] 유전자 부분을 증폭하기 위해 중합 효소 연쇄 반응(PCR)을 사용한다.[56] 이렇게 분리된 유전자는 세균에 삽입되는 플라스미드에 결합된다. 플라스미드는 세균이 분열할 때 함께 복제되어 유전자의 복사본을 많이 만들 수 있게 한다.[58] RK2 플라스미드는 다양한 단세포 생물에서 복제할 수 있어 유전자 공학 도구로 적합하다.[59]

1970년대 초까지 DNA를 특정 위치에서 자르는 제한 효소, DNA 조각을 연결하는 DNA 리가아제가 개발되어 재조합 DNA 기술의 기초가 되었다. 1980년대에는 중합효소 연쇄 반응(PCR)을 통해 원하는 유전자를 쉽게 복제할 수 있게 되면서 유전공학이 더욱 발전했다.

3. 2. DNA 조작

후보 유전자를 분리한 후에는 표적 생물체에 삽입하기 전에 다른 유전 요소와 결합해야 한다. 여기에는 전사를 시작하고 종료하는 프로모터와 종결자 영역이 포함된다.[60] 항생제 내성을 부여하여 연구자들이 어떤 세포가 성공적으로 형질전환되었는지 쉽게 확인할 수 있도록 선택 표지 유전자가 추가되기도 한다. 이 단계에서 유전자를 수정하여 발현 또는 효능을 향상시킬 수도 있다.[60] 이러한 조작은 제한 효소 절단, 연결 및 분자 클로닝과 같은 재조합 DNA 기술을 사용하여 수행된다.[60]

3. 3. 숙주 세포/생물에 도입

숙주 유전체에 유전 물질을 삽입하는 데는 다양한 기술이 사용된다. 일부 박테리아는 자연적으로 외래 DNA를 흡수할 수 있다. 이러한 능력은 스트레스(예: 열 또는 전기 충격)를 통해 다른 박테리아에서 유도될 수 있으며, 이는 DNA에 대한 세포막의 투과성을 증가시킨다.[61] 흡수된 DNA는 유전체와 통합되거나 세포외 DNA로 존재할 수 있다. DNA는 일반적으로 미세주입을 사용하여 동물 세포에 삽입되는데, 여기서 세포의 핵막을 통해 직접 세포 핵으로 주입되거나 바이러스 벡터를 사용할 수 있다.[61]

유전자총은 생물학적 탄도법을 사용하여 식물 조직에 DNA를 삽입한다.


식물 유전체는 물리적 방법이나 T-DNA 바이너리 벡터에 호스팅된 서열을 전달하기 위해 ''Agrobacterium''을 사용하여 조작할 수 있다. 식물에서 DNA는 종종 ''Agrobacterium'' 매개 형질전환을 사용하여 삽입되며,[62] 식물 세포에 유전 물질을 자연스럽게 삽입할 수 있는 ''Agrobacterium''의 T-DNA 서열을 활용한다.[63] 다른 방법으로는 DNA로 코팅된 금 또는 텅스텐 입자를 어린 식물 세포에 쏘는 생물학적 탄도법과[64], 전기 충격을 사용하여 세포막을 플라스미드 DNA에 투과시키는 전기천공법이 있다.[61]

''A. tumefaciens''가 당근 세포에 부착됨


단일 세포만 유전 물질로 형질전환되므로, 그 단일 세포로부터 유기체를 재생해야 한다.

3. 4. 유전자 편집

유전자 편집은 인공적으로 조작된 누클레아제를 사용하여 유전체의 특정 위치에 이중 가닥 절단을 생성하고, 세포의 자체 메커니즘을 통해 상동 재조합 및 비상동 말단 결합으로 절단을 복구하는 기술이다. 이를 통해 특정 내인성 유전자에 원하는 변화를 만들거나, 유전자 제거를 유도하는 돌연변이를 도입할 수 있다.[80][81]

조작된 누클레아제에는 다음 네 가지 계열이 있다.

  • 메가누클레아제[71][72]
  • 아연 핑거 뉴클레아제[73][74]
  • 전사 활성자 유사 효과 인자 누클레아제 (TALEN)[75][76]
  • Cas9-guideRNA 시스템 (CRISPR 유전자 편집에서 변형됨)[77][78]


TALEN과 CRISPR이 가장 널리 사용되며, TALEN은 표적 특이성이 더 높고, CRISPR은 설계가 더 쉽고 효율적이다.[79]

4. 활용



유전공학은 의학, 연구, 산업, 농업 등 다양한 분야에 활용된다.[8]


  • 의학: 인슐린,[33] 사람 성장 호르몬,[87] 난포자극 호르몬, 알부민, 단클론 항체, 항혈우병 인자, 백신[88] 등 다양한 의약품 생산에 활용된다. 유전자 치료를 통해 결함 있는 유전자를 정상 유전자로 대체하여 질병을 치료하는 연구도 활발히 진행되고 있다.[93]
  • 연구: 특정 유전자의 기능을 연구하거나,[6] 유전자 녹아웃 실험을 통해 유전자의 역할을 규명하는 데 사용된다.[113] 녹색 형광 단백질 (GFP)을 이용하여 단백질의 위치 및 상호 작용을 추적하는 연구에도 활용된다.[113]
  • 산업: 생물 반응기를 이용하여 의약품,[118] 트립토판과 같은 보충제, 식품 생산 보조제 (키모신), 연료 등을 대량 생산하는 데 사용된다.[118] 바이오 연료 생산, 유해 폐기물 정화, 생물 채굴, 생물 정화 등 환경 분야에도 활용된다.[119][120][122]
  • 농업: 유전자 변형 작물을 개발하여 생산량 증가, 비생물적 스트레스 내성 증가, 식품 구성 변경, 새로운 제품 생산 등에 활용된다.[127] 유전자 변형 식품 생산은 유전공학의 가장 잘 알려진 응용 분야 중 하나이다.[127]




이 외에도 유전공학은 미생물 예술 제작,[143] 라벤더색 카네이션,[145] 파란 장미,[146] 형광 물고기와 같은 새로운 품종 개발,[147][148] 보존 및 자연 지역 관리[140] 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

4. 1. 대한민국 현황

대한민국에서는 농산물에 대해 '유전자변형농산물'(농림수산식품부), 이를 가공하여 만든 식품에 대해 '유전자재조합식품'(식품의약품안전청)이라는 용어를 사용하고 있다.[1] DNA를 조작하여 특정한 단백질을 대량 생산하거나 농산물의 특성을 개량하는 데에 사용된다.[1]

4. 2. 의학

유전공학은 의학 분야에서 약물 제조, 인간 질병 모델 동물 제작, 유전자 치료 등에 활용된다. 초기에는 세균을 이용해 인간 인슐린을 대량 생산하는 데 성공했다.[33] 현재는 인간 성장 호르몬, 난포자극 호르몬, 알부민, 단클론 항체, 항혈우병 인자, 백신 등 다양한 의약품 생산에 활용되고 있다.[87][88] 하이브리도마 기술을 통해 만들어진 단클론 항체는 유전공학을 통해 인간 단클론 항체로 개량되었다.[89] 유전자 조작 바이러스는 전염성 질환의 DNA 염기서열은 없애면서도 면역력을 부여할 수 있도록 개발되고 있다.[90]

유전자 변형 생쥐는 암, 비만, 심장 질환, 당뇨병, 관절염, 약물 남용, 불안, 노화, 파킨슨병 등 다양한 질병 연구 및 모델 동물로 활용된다.[91][92]

유전자 치료는 결함 있는 유전자를 정상 유전자로 대체하는 기술이다. 체세포 유전자 치료 임상 연구는 X 염색체 연관 중증 복합 면역 결핍증,[93] 만성 림프구성 백혈병(CLL),[94][95] 파킨슨병[96] 등 여러 질병을 대상으로 진행되었다. 2012년에는 알리포진 티파르보벡이 최초로 유전자 치료제로 승인받았다.[97][98] 2015년에는 바이러스를 이용해 수포성 표피 박리증 환자의 피부 세포에 건강한 유전자를 삽입하여 건강한 피부를 성장시키고 이식하는 데 성공했다.[99]

생식 계열 유전자 치료는 모든 변화가 유전되기 때문에 과학계에서 우려를 낳고 있다.[100][101] 2015년에는 CRISPR 기술을 이용해 인간 배아의 DNA를 편집하는 연구가 진행되었고,[102][103] 주요 학술 단체들은 인간 게놈 편집 모라토리엄을 촉구했다.[104] 또한 이 기술이 치료 목적 외에 인간의 외모, 지능, 성격 등을 개선하는 데 사용될 수 있다는 우려도 제기되고 있다.[105] 2018년 11월, 허젠쿠이는 게놈 편집을 통해 HIV 수용체 유전자를 비활성화하려 했다고 발표하여 비윤리적이라는 비판을 받았다.[107]

최근에는 돼지의 게놈을 변형하여 인간 장기 성장을 유도하고, 이종 이식 성공률을 높이는 연구도 진행되고 있다.[109]

4. 3. 연구

넉아웃 마우스


일부 단백질이 시각화를 위해 녹색 형광 단백질과 융합된 인간 세포


유전공학은 자연 과학자에게 중요한 도구이며, 형질전환 유기체의 생성은 유전자 기능을 분석하는 가장 중요한 도구 중 하나이다.[111] 다양한 유기체의 유전자 및 기타 유전 정보를 세균에 삽입하여 저장하고 수정할 수 있으며, 이 과정에서 유전자 변형 세균이 생성된다. 세균은 저렴하고, 배양하기 쉽고, 클론이며, 빠르게 증식하고, 비교적 쉽게 형질전환이 가능하며, -80 °C에서 거의 무기한으로 보관할 수 있다. 일단 유전자가 분리되면 세균 내에 저장되어 연구를 위한 무한정의 공급을 제공할 수 있다.[112]

유기체는 특정 유전자의 기능을 발견하기 위해 유전적으로 조작된다. 이는 유기체의 표현형에 미치는 영향, 유전자가 발현되는 위치 또는 다른 어떤 유전자와 상호 작용하는지에 대한 효과일 수 있다. 이러한 실험에는 일반적으로 기능 상실, 기능 획득, 추적 및 발현이 포함된다.

  • '''기능 상실 실험'''은 유전자 녹아웃 실험과 같이 유기체가 하나 이상의 유전자의 활성을 갖지 않도록 조작되는 실험이다. 간단한 녹아웃에서는 원하는 유전자의 사본이 비기능적이 되도록 변경되었다. 배아 줄기 세포는 이미 존재하는 기능적 사본을 대체하는 변경된 유전자를 통합한다. 이 줄기 세포는 배반포에 주입되어 대리모에 이식된다. 이를 통해 실험자는 이 돌연변이로 인해 발생하는 결함을 분석하여 특정 유전자의 역할을 결정할 수 있다. 이는 특히 발생 생물학에서 자주 사용된다.[113] 이 작업을 수행할 때 관심 영역의 모든 위치 또는 전체 유전자의 모든 위치에서 점 돌연변이가 있는 유전자 라이브러리를 생성하는 경우 이를 "스캐닝 돌연변이 유발"이라고 한다. 가장 간단하고 가장 먼저 사용된 방법은 "알라닌 스캐닝"이며, 여기서 모든 위치가 차례로 비활성 아미노산인 알라닌으로 돌연변이된다.[114]
  • '''기능 획득 실험'''은 녹아웃의 논리적 대응이다. 이는 원하는 유전자의 기능을 보다 세밀하게 확립하기 위해 녹아웃 실험과 함께 수행되기도 한다. 이 과정은 녹아웃 엔지니어링과 거의 동일하지만, 구성을 유전자의 기능을 증가시키도록 설계하며, 일반적으로 유전자의 추가 복사본을 제공하거나 단백질 합성을 더 자주 유도한다. 기능 획득은 단백질이 기능에 충분한지 여부를 알려주기 위해 사용되지만, 특히 유전적 또는 기능적 중복성이 있는 경우에는 항상 필요하다는 것을 의미하지는 않는다.[113]
  • '''추적 실험'''은 원하는 단백질의 위치 및 상호 작용에 대한 정보를 얻기 위해 수행된다. 이를 수행하는 한 가지 방법은 야생형 유전자를 '융합' 유전자, 즉 야생형 유전자와 녹색 형광 단백질 (GFP)과 같은 보고 요소를 나란히 배치하여 유전자 변형의 산물을 쉽게 시각화할 수 있도록 하는 것이다. 이는 유용한 기술이지만, 조작은 유전자의 기능을 파괴하여 이차적 영향을 생성하고 실험 결과에 의문을 제기할 수 있다. 이제는 기능 저하 없이 단백질 산물을 추적할 수 있는 보다 정교한 기술이 개발 중이며, 단클론 항체에 대한 결합 모티프 역할을 하는 작은 서열을 추가하는 것과 같다.[113]
  • '''발현 연구'''는 특정 단백질이 어디에서, 언제 생성되는지 발견하는 것을 목표로 한다. 이러한 실험에서 단백질을 코딩하는 DNA 앞의 DNA 서열, 즉 유전자의 프로모터는 단백질 코딩 영역이 GFP 또는 염료 생산을 촉매하는 효소와 같은 리포터 유전자로 대체된 유기체에 다시 도입된다. 따라서 특정 단백질이 생성되는 시간과 장소를 관찰할 수 있다. 발현 연구는 프로모터를 변경하여 유전자의 적절한 발현에 중요한 부분과 실제로 전사 인자 단백질에 의해 결합되는 부분을 찾는 방식으로 한 단계 더 나아갈 수 있으며, 이 과정을 프로모터 배싱이라고 한다.[115]


게놈 프로젝트의 진전에 따라, 유전 과학은 새로운 단계에 접어들었다. 존재는 밝혀졌지만 기능이 불명확한 유전자가 증가하면서, 이를 조사하는 연구(역유전학)가 생물학에서 점점 더 중요성을 더해가고 있다. 또한 생물학의 관심은 개별 유전자·단백질에서 방대한 단백질 간의 상호작용 네트워크, 그리고 그것과 각종 생명 현상과의 관계로 옮겨가고 있다. 이러한 연구에도 유전자 조작 기술은 필수적이다.

최근 특히 발전하고 있는 실험 기술은 다음과 같다.

  • '''유전자 파괴''': 유전자의 기능을 잃게 하는 기술로, 특정 유전자의 돌연변이로 인해 어떤 현상이 발생하는지 밝힐 수 있다. 특히 발생학에 크게 기여했다.
  • '''무작위 돌연변이''': 동식물이나 미생물 개체군에 무작위적인 돌연변이를 도입하고, 자손 중에서 목적하는 변이를 가진 개체를 선발한다. 전통적으로 사용되어 온 방법으로, 반드시 유전자 조작에 의한 것은 아니다.
  • '''유전자 녹아웃''': 유전자 조작을 통해 특정 유전자를 파괴한다. 동물에서는 재조합 DNA를 배아줄기세포에 도입하여 원래 유전자를 조작된 유전자로 대체한다. 이 세포를 배아에 주입하여 개체로 육성한다.
  • '''유전자 녹다운''': RNA 간섭 등을 이용해 유전자 자체를 파괴하지 않고 유전자 발현을 억제한다. 유전자 녹아웃보다 훨씬 용이하게 실행할 수 있는 경우가 많다.
  • '''노크인''': 유전자 녹아웃과 반대로 특정 유전자의 기능을 증강시키는 방법이다. 유전자 복제 수를 늘리거나 발현량을 늘리는 방법이 있다.
  • '''단백질 추적''': 목표 단백질을 추적하여 세포 내 위치 및 상호 작용에 대한 정보를 얻는다.
  • '''융합 유전자''': 야생형 유전자를 GFP 등 리포터 단백질과 결합하여 목표 단백질을 실시간으로 시각화한다. 단백질 성질이 변할 수 있다는 점에 주의해야 한다.
  • '''펩타이드 태그 및 항체 추적''': 단백질 분자에 기능에 영향을 주지 않는 작은 펩타이드 태그를 부착하고 항체로 추적하는 개선된 방법이다.

4. 4. 산업

생물체는 효소와 같은 유용한 단백질을 암호화하는 유전자로 형질전환하여 원하는 단백질을 과다 발현할 수 있다. 형질전환된 생물체를 생물 반응기 장비에서 산업 발효를 사용하여 배양하고, 단백질을 단백질 정제하여 대량의 단백질을 제조할 수 있다.[116] 일부 유전자는 박테리아에서 잘 작동하지 않으므로 효모, 곤충 세포 또는 포유류 세포를 사용할 수도 있다.[117] 이러한 기술은 인슐린, 사람 성장 호르몬, 백신과 같은 의약품, 트립토판과 같은 보충제 생산, 식품 생산 지원 (키모신 치즈 제조) 및 연료 생산에 사용된다.[118]

유전자 변형 박테리아는 바이오 연료 생산,[119] 유출된 기름, 탄소 및 기타 유해 폐기물 정화,[120] 식수에 있는 비소 감지[121]와 같이 자연적인 주기 외의 작업을 수행하도록 할 수 있다. 특정 유전자 변형 미생물은 환경에서 중금속을 추출하여 더 쉽게 회수할 수 있는 화합물로 통합하는 능력이 있기 때문에 생물 채굴 및 생물 정화에도 사용할 수 있다.[122]

재료 과학에서 유전자 변형 바이러스는 연구 실험실에서 더 친환경적인 리튬 이온 배터리를 조립하기 위한 골격으로 사용되었다.[123][124] 박테리아는 또한 특정 환경 조건에서 형광 단백질을 발현시켜 센서로 기능하도록 조작되었다.[125]

4. 5. 농업

DNA를 조작하여 특정한 단백질을 대량 생산하거나 농산물의 특성을 개량하는 데 사용된다. 유전공학을 통해 만들어진 새로운 식물 또는 가축을 유전자변형생물(GMO)라고 부른다.[4] 작물은 수확량, 영양 가치를 높이고 환경 스트레스에 대한 내성을 증가시켜 식량 안보를 지원하도록 개발되었다.[8]

유전공학의 가장 잘 알려지고 논란이 많은 응용 분야 중 하나는 유전자 변형 작물 또는 유전자 변형 가축을 만들어 유전자 변형 식품을 생산하는 것이다. 작물은 생산량 증가, 비생물적 스트레스에 대한 내성 증가, 식품 구성 변경, 또는 새로운 제품을 생산하기 위해 개발되었다.[127]

상업적으로 대규모로 처음 출시된 작물은 곤충 해충으로부터의 보호 또는 제초제에 대한 내성을 제공했다. 곰팡이 및 바이러스 저항성 작물도 개발되었거나 개발 중이다.[128][129] 이는 작물의 곤충 및 잡초 관리를 더 쉽게 만들고 간접적으로 작물 수확량을 증가시킬 수 있다.[130][131] 성장 속도를 가속화하거나 식물을 더 튼튼하게 (염분, 추위 또는 가뭄 내성 개선을 통해) 만들어 수확량을 직접적으로 향상시키는 유전자 변형 작물도 개발 중에 있다.[133] 2016년에는 연어가 성장 호르몬으로 유전자 변형되어 정상 성체 크기에 훨씬 더 빠르게 도달하도록 했다.[132]

유전자 변형 생물체는 영양 가치를 높이거나 더 산업적으로 유용한 특성이나 양을 제공하여 농산물의 품질을 변경하도록 개발되었다.[133] 암플로라 감자는 더 산업적으로 유용한 전분 혼합물을 생산한다. 콩과 카놀라는 더 건강한 오일을 생산하도록 유전자 변형되었다.[134][135] 최초의 상업화된 유전자 변형 식품은 숙성을 지연시켜 유통 기한을 늘린 토마토였다.[136]

식물과 동물은 일반적으로 만들지 않는 물질을 생산하도록 조작되었다. 파밍은 백신, 약물 중간체 또는 약물 자체를 생산하기 위해 작물과 동물을 생물 반응기로 사용한다. 유용한 제품은 수확물에서 정제된 다음 표준 제약 생산 공정에 사용된다.[137] 소와 염소는 우유에서 약물 및 기타 단백질을 발현하도록 조작되었으며, 2009년 FDA는 염소 우유에서 생산된 약물을 승인했다.[138][139]

이 외에 유전공학의 응용으로 잘 알려진 것은 이미 실용화된 유전자 변형 작물 등을 포함한 유전자 변형 생물 (GMO)이다. 아직 실용화되지는 않았지만 유망하고 연구되고 있는 것으로는 경구용 백신이나 알레르기 치료용 펩타이드를 작물로 저렴하게 생산하려는 시도가 있다.

5. 윤리적, 사회적, 환경적 문제 및 논란

유전자 변형 생물(GMO)의 안전성, 환경 영향, 생명 윤리 문제 등은 현재까지도 계속 논란이 되고 있다.[179]

대한민국에서는 농산물에 대해 유전자변형농산물(농림수산식품부), 이를 가공한 식품에 대해 유전자재조합식품(식품의약품안전청)이라는 용어를 사용한다.[179] 유전자 변형 생물(GMO) 도입은 여러 생태학적 문제와 선진국-개발도상국 간 경제적 문제를 야기할 수 있어 정치적, 윤리적 논란의 대상이다.[179]

유전자 재조합 기술은 DNA를 조작하여 특정한 단백질을 대량 생산하거나 농산물의 특성을 개량하는 데 사용된다. 이 기술은 DNA를 절단하는 제한효소와 연결하는 DNA 연결효소의 발견, 플라스미드와 같은 벡터에 대한 지식 등 분자생물학 연구 성과 덕분에 가능해졌다. 유전자 변형 작물은 생산량 증가, 비생물적 스트레스에 대한 내성 증가, 식품 구성 변경, 또는 새로운 제품 생산을 위해 개발되었다.

1970년대 유전자 공학의 발전은 생물학적 재해의 위험과 윤리적인 문제를 야기했다. 1975년 아실로마 회의에서 유전자 재조합 실험 규제에 관한 논의가 이루어졌고,[221] 자율적 규제의 기초적 틀이 구축되었다.[222] 2003년에는 생물 다양성 보호를 위한 생물다양성협약이 체결되었고, 당사국은 법적 규제(카르타헤나 법)를 시행하고 있다.

2015년 중국에서 CRISPR를 사용한 세계 최초의 인간 수정란 유전자 조작이 이루어져 국제적으로 물의를 빚었다.[223][224] 2018년에는 중국 과학자가 디자이너 베이비 Lulu and Nana|루루와 나나영어의 탄생을 발표하여 인간 면역 결핍 바이러스(HIV) 내성 부여 목적의 유전자 조작이 뇌 기능 및 인지 능력 강화로 이어졌을 가능성이 제기되어 일본 의사 회와 일본 의학회 등이 비난했다.[232] 세계 보건 기구(WHO)는 게놈 편집 국제 기준 마련을 위한 전문가 위원회를 설치했다.[233][234]

5. 1. 윤리적 문제

비판가들은 유전 공학의 사용에 대해 윤리적, 생태적, 경제적 우려를 포함한 여러 가지 이유로 반대해 왔다. 과학자들이 "신의 뜻을 거스르고 있다"는 비난과 다른 종교적 문제는 처음부터 이 기술에 기인해 왔다.[180] 제기된 다른 윤리적 문제로는 생물 특허,[181] 지적 재산권 사용,[182] 제품의 표시 수준,[183][184] 식량 공급 통제,[185] 규제 절차의 객관성 등이 있다.[186]

1975년 아실로마 회의에서 유전자 재조합 실험 규제에 관한 논의가 이루어졌고,[221] 그 후 자율적 규제의 기초적 틀이 구축되었다.[222]

2015년에는 CRISPR를 사용한 세계 최초의 인간 수정란 유전자 조작이 중국에서 이루어져 국제적으로 물의를 빚었다.[223][224] 2018년 11월에는 중국 과학자가 세계 최초로 디자이너 베이비 Lulu and Nana|루루와 나나영어의 탄생을 발표하여 중국 당국의 조사에서 실재가 확인되었고,[229] 이 과학자는 인간 면역 결핍 바이러스 (HIV)에 대한 내성을 부여할 목적으로 이 유전자 조작이 뇌 기능과 인지 능력 강화로 이어졌다는 동물 실험에 언급했기 때문에 인간 강화의 일종인 지능 증폭을 실시했을 가능성도 우려되어[230][231] 일본 의사 회와 일본 의학회와 같은 학회도 비난했으며,[232] 세계 보건 기구 (WHO)는 게놈 편집의 국제 기준을 만들기 위한 전문가 위원회를 설치하는[233][234] 등 세계적인 파문을 일으켰다.[235][236]

5. 2. 사회적 문제

비판가들은 윤리적, 생태적, 경제적 이유를 들어 유전 공학의 사용에 반대해 왔다. 유전자 변형 작물의 안전성과 재배가 환경에 미치는 영향에 대한 우려가 크다. 이러한 논란은 소송, 국제 무역 분쟁, 시위로 이어졌으며, 일부 국가에서는 규제가 강화되었다.[179]

과학자들이 "신의 뜻을 거스르고 있다"는 비난과 종교적 문제도 제기되었다.[180] 생물 특허,[181] 지적 재산권 사용,[182] 제품의 표시 수준,[183][184] 식량 공급 통제,[185] 규제 절차의 객관성[186] 등도 윤리적 문제로 거론된다. 대부분의 연구는 유전자 변형 작물 재배가 농부들에게 유익하다는 것을 발견했지만, 의문은 여전히 제기되고 있다.[187][188][189][190]

유전자 변형 작물과 호환 가능한 식물 간의 유전자 흐름, 선택적 제초제 사용 증가로 "슈퍼 잡초"가 발생할 위험이 커질 수 있다.[191] 토양 미생물을 포함한 비표적 생물에 대한 잠재적 영향,[192] 2차 해충 및 저항성 해충 증가도 우려된다.[193][194] 유전자 변형 물고기가 탈출할 경우의 환경적 결과에 대한 우려도 있다.[196]

유전자 변형 식품의 안전성에 대한 주요 우려 사항은 알레르기 반응 유발 가능성, 유전자의 인간 세포 전달 가능성, 승인되지 않은 유전자의 다른 작물 교잡 가능성이다.[197] 현재 유전자 변형 작물에서 파생된 식품이 기존 식품보다 인간 건강에 더 큰 위험을 초래하지 않는다는 과학적 합의가 있다.[198][199][200][201] 그러나 각 유전자 변형 식품은 도입 전에 개별적으로 테스트해야 한다.[207][208][209] 일반 대중은 과학자보다 유전자 변형 식품을 안전하다고 인식할 가능성이 낮다.[210][211][212][213]

1975년 아실로마 회의에서 유전자 재조합 실험 규제에 관한 논의가 이루어졌고,[221] 자율적 규제의 기초적 틀이 구축되었다.[222] 2003년에는 생물 다양성 보호를 위한 생물다양성협약이 체결되었고, 당사국은 법적 규제(카르타헤나 법)를 시행하고 있다.

2015년 중국에서 CRISPR를 사용한 세계 최초의 인간 수정란 유전자 조작이 이루어져 국제적으로 물의를 빚었다.[223][224] 2018년에는 중국 과학자가 디자이너 베이비 Lulu and Nana|루루와 나나영어의 탄생을 발표하여 인간 면역 결핍 바이러스(HIV) 내성 부여 목적의 유전자 조작이 뇌 기능 및 인지 능력 강화로 이어졌을 가능성이 제기되어 일본 의사 회와 일본 의학회 등이 비난했다.[232] 세계 보건 기구(WHO)는 게놈 편집 국제 기준 마련을 위한 전문가 위원회를 설치했다.[233][234]

5. 3. 환경적 문제

유전자 변형 작물과 호환되는 식물 간의 유전자 흐름 및 선택적 제초제 사용 증가는 "슈퍼 잡초" 발생 위험을 높일 수 있다.[191] 다른 환경적 우려로는 토양 미생물을 포함한 비표적 생물에 대한 잠재적 영향,[192] 2차 해충 및 저항성 해충 증가[193][194] 등이 있다. 유전자 변형 작물과 관련된 많은 환경적 영향은 이해하는 데 수년이 걸릴 수 있으며, 기존의 농업 관행에서도 나타난다.[192][195] 유전자 변형 물고기 상업화로 인해 물고기가 탈출할 경우 발생할 환경적 결과에 대한 우려도 제기되었다.[196]

2003년에는 생물 다양성 보호 관점에서 생물다양성협약이 체결되었고, 현재 당사국은 이에 따른 법적 규제(일본에서는 카르타헤나 법)를 시행하고 있다.

5. 4. 대한민국 관련 논란

대한민국에서는 유전자변형농산물(농림수산식품부) 및 유전자재조합식품(식품의약품안전청)이라는 용어가 사용된다.[179] 유전자 변형 생물(GMO) 도입은 여러 생태학적 문제와 선진국-개발도상국 간 경제적 문제를 야기할 수 있어 정치적, 윤리적 논란의 대상이다.

GMO에 대한 주요 비판은 윤리적, 생태적, 경제적 우려를 포함한다.[179] 특히 유전자 변형 작물과 식품의 안전성, 재배가 환경에 미치는 영향에 대한 논란이 크다. 이러한 논란은 소송, 국제 무역 분쟁, 시위로 이어졌으며, 일부 국가는 상업 제품에 대한 규제를 강화했다.[179]

생물 특허,[181] 지적 재산권 사용,[182] 제품 표시 수준,[183][184] 식량 공급 통제,[185] 규제 절차 객관성[186] 등 다양한 윤리적 문제와 더불어 GMO 기술에 대한 종교적 문제도 제기되었다.[180]

유전자 변형 작물과 호환 가능한 식물 간의 유전자 흐름, 제초제 사용 증가로 인한 "슈퍼 잡초" 발생,[191] 토양 미생물을 포함한 비표적 생물에 대한 영향,[192] 2차 해충 및 저항성 해충 증가[193][194] 등 환경적 우려도 존재한다.

유전자 변형 식품의 안전성에 대한 주요 우려는 알레르기 반응 유발 가능성, 유전자 이동 가능성, 교잡 가능성이다.[197] 각 유전자 변형 식품은 도입 전에 개별적으로 테스트해야 하지만,[207][208][209] 현재 유전자 변형 식품이 기존 식품보다 인체에 더 큰 위험을 초래하지 않는다는 과학적 합의가 있다.[198][199][200][201]

6. 규제

유전자 변형 생물체(GMO) 개발 및 방출에 따른 위험을 평가하고 관리하기 위해 각국 정부는 규제를 마련하고 있다. 이러한 규제는 1975년 캘리포니아 주 아실로마에서 시작되었으며,[149] 아실로마 회의에서는 재조합 기술 사용에 대한 자발적인 지침을 권고했다.[31] 1970년대 유전자 공학의 발전은 생물학·의학에 대한 무한한 가능성을 열었지만, 생물학적 재해의 현실적 위험과 윤리적인 문제도 제기되었다. 폴 버그의 유전자 재조합 실험을 계기로 1975년 아실로마 회의에서 유전자 재조합 실험 규제에 관한 논의가 이루어졌고,[221] 자율적 규제의 기초적 틀이 구축되었다.[222] 유전자 재조합체의 균주 배양 용량은 20리터 이내로 제한되어 있다.[240]

6. 1. 국제 규제

유전자 변형 생물체(GMO)의 개발과 방출에 따른 위험을 평가하고 관리하기 위해 각국 정부는 규제를 마련하고 있다. 이러한 규제는 1975년 캘리포니아 주 아실로마에서 시작되었으며,[149] 아실로마 회의에서는 재조합 기술 사용에 대한 자발적인 지침을 권고했다.[31]

기술 발전과 함께, 미국은 과학기술정책실에 위원회를 설치하여,[150] 유전자 변형 식품에 대한 규제 승인을 미국 농무부(USDA), 미국 식품의약국(FDA), 미국 환경 보호국(EPA)에 할당했다.[151]

2000년 1월 29일에는 유전자 변형 생물체의 이동, 취급 및 사용을 규제하는 국제 조약인 생물 안전성에 관한 카르타헤나 의정서가 채택되었다.[152][153] 157개 국가가 이 의정서의 회원국이며, 많은 국가들이 자체 규제의 기준으로 삼고 있다.[154] 2003년에는 생물 다양성 보호를 위해 생물다양성협약이 체결되었고, 당사국들은 이에 따른 법적 규제를 시행하고 있다.

유전자 변형 식품의 법적, 규제적 지위는 국가별로 다르다. 일부 국가는 이를 금지하거나 제한하고, 다른 국가는 규제 정도가 다른 상태에서 허용한다.[155][156][157][158] 유전자 변형 생물체 재배를 허용하지 않는 대부분의 국가는 연구는 허용하며,[159] 일부 국가는 유전자 변형 식품 수입은 승인하지만 재배는 허용하지 않거나(러시아, 노르웨이, 이스라엘), 아직 유전자 변형 제품이 생산되지 않더라도 재배를 위한 조항을 가진 국가도 있다(일본, 대한민국).

규제 방식에서 가장 두드러진 차이를 보이는 곳은 미국과 유럽이다. 미국의 정책은 (과정이 아닌) 제품에 초점을 맞추고, 검증 가능한 과학적 위험만 고려하며, 실질적 동등성 개념을 사용한다.[160] 반면, 유럽 연합은 세계에서 가장 엄격한 유전자 변형 생물체 규제를 가지고 있다.[178] 모든 유전자 변형 생물체는 방사선 조사 식품과 함께 "새로운 식품"으로 간주되어 유럽 식품 안전청의 광범위하고 사례별, 과학 기반의 식품 평가를 받는다. 승인 기준은 "안전", "선택의 자유", "표시", "추적성"의 네 가지 범주로 나뉜다.[161] 유전자 변형 생물체를 재배하는 다른 국가의 규제 수준은 유럽과 미국의 중간 정도이다.

지역별 규제 기관
지역규제 기관비고
미국USDA, FDA 및 EPA[151]
유럽유럽 식품 안전청[161]
캐나다캐나다 보건부 및 캐나다 식품 검사청[162][163]출처 방법에 관계없이 새로운 특징이 있는 규제 제품[164][165]
아프리카동남부 아프리카 공동 시장[166]최종 결정은 각 개별 국가에 달려 있다.[166]
중국농업 유전자 변형 생물 안전 관리 사무소[167]
인도기관 생물 안전 위원회, 유전자 조작 검토 위원회 및 유전자 변형 승인 위원회[168]
아르헨티나국가 농업 생명 공학 자문 위원회(환경 영향), 국가 보건 및 농식품 품질 서비스(식품 안전) 및 국가 농업 사업부(무역에 미치는 영향)[169]최종 결정은 농업, 축산, 수산 및 식품 사무국에서 한다.[169]
브라질국가 생물 안전 기술 위원회(환경 및 식품 안전) 및 각료 회의(상업 및 경제 문제)[169]
호주유전자 기술 규제 기관 (모든 유전자 변형 제품 감독), 치료 제품 관리청 (유전자 변형 의약품) 및 식품 기준 호주 뉴질랜드 (유전자 변형 식품).[170][171]개별 주 정부는 시장 및 무역에 미치는 영향 평가 후 승인된 유전자 변형 제품을 통제하기 위한 추가 법률을 적용할 수 있다.[171]



규제 기관과 관련된 주요 문제 중 하나는 유전자 변형 제품의 표시 여부이다. 유럽 위원회는 정보에 입각한 선택을 허용하고, 잠재적인 허위 광고를 피하며,[172] 건강이나 환경에 유해한 영향이 발견될 경우 제품의 철수를 용이하게 하기 위해 의무적인 표시와 추적성이 필요하다고 말한다.[173] 반면, 미국 의학 협회[174]와 미국 과학 진흥 협회[175]는 해로운 과학적 증거가 없는 경우에도 자발적 표시는 공포, 불확실성 및 의구심을 유발하고 소비자에게 잘못된 경고를 할 것이라고 말한다. 시장에서 유전자 변형 생물체 제품의 표시는 64개 국가에서 요구된다.[176] 캐나다와 미국에서는 유전자 변형 식품 표시가 자발적인 반면,[177] 유럽에서는 0.9% 이상의 승인된 유전자 변형 생물체를 함유한 모든 식품(가공 식품 포함) 또는 배합 사료에 표시가 의무적이다.[178]

2015년에는 CRISPR를 사용한 세계 최초의 인간 수정란 유전자 조작이 중국에서 이루어져 국제적으로 물의를 빚었다.[223][224] 2018년 11월에는 중국 과학자가 세계 최초로 디자이너 베이비 Lulu and Nana|루루와 나나영어의 탄생을 발표하여 중국 당국의 조사에서 실재가 확인[229]되었고, 이 과학자는 인간 면역 결핍 바이러스(HIV)에 대한 내성을 부여할 목적으로 이 유전자 조작을 시행하였으나, 해당 유전자 조작이 뇌 기능과 인지 능력 강화로 이어졌다는 동물 실험 결과가 있어, 인간 강화의 일종인 지능 증폭을 실시했을 가능성도 우려되고 있다.[230][231] 이에 대해 일본 의사 회와 일본 의학회와 같은 학회도 비난[232]했으며, 세계 보건 기구(WHO)는 게놈 편집의 국제 기준을 만들기 위한 전문가 위원회를 설치[233][234]하는 등 세계적인 파문을 일으켰다.[235][236]

6. 2. 대한민국 규제

대한민국은 유전자변형생물체의 국가간 이동 등에 관한 법률(카르타헤나법)을 제정하여 시행하고 있다.[152][153][154] 농림축산식품부는 농산물에 대해 유전자변형농산물, 식품의약품안전처는 이를 가공하여 만든 식품에 대해 유전자재조합식품이라는 용어를 사용하며, 이들 부처에서 GMO 안전성 평가 및 관리를 담당한다.

6. 3. 기타 국가 규제

유전자 변형 규제는 유전자 변형 생물체(GMO)의 개발 및 방출과 관련된 위험을 평가하고 관리하기 위해 각국 정부가 취하는 접근 방식이다. 1975년 캘리포니아주 아실로마에서 열린 아실로마 회의를 통해 규제 틀 개발이 시작되었으며,[149] 재조합 기술 사용과 관련된 일련의 자발적인 지침이 권고되었다.[31] 기술 발전에 따라 미국은 과학기술정책실에 위원회를 설립하고,[150] USDA, FDA, EPA에 유전자 변형 식품 규제 승인 권한을 할당했다.[151]

2000년 1월 29일에는 유전자 변형 생물체의 이전, 취급 및 사용을 규율하는 국제 조약인 생물 안전성에 관한 카르타헤나 의정서가 채택되었다.[152][153] 157개 국가가 이 의정서의 회원국이며, 많은 국가가 자체 규제의 기준으로 사용하고 있다.[154]

유전자 변형 식품의 법적 및 규제적 지위는 국가별로 다르다. 일부 국가는 이를 금지하거나 제한하고, 다른 국가는 규제 정도가 크게 다른 상태에서 이를 허용한다.[155][156][157][158] 러시아, 노르웨이, 이스라엘은 유전자 변형 식품의 수입은 승인하지만 재배는 허용하지 않으며, 일본과 대한민국은 아직 유전자 변형 제품이 생산되지 않더라도 재배를 위한 조항을 가지고 있다. 유전자 변형 생물체 재배를 허용하지 않는 대부분의 국가는 연구는 허용한다.[159]

미국과 유럽의 규제 방식은 가장 큰 차이를 보인다. 미국의 정책은 (과정이 아닌) 제품에 초점을 맞추고, 검증 가능한 과학적 위험만 고려하며, 실질적 동등성 개념을 사용한다.[160] 반면 유럽 연합은 세계에서 가장 엄격한 유전자 변형 생물체 규제를 가지고 있다.[178] 모든 유전자 변형 생물체는 방사선 조사 식품과 함께 "새로운 식품"으로 간주되며, 유럽 식품 안전청의 광범위하고 사례별, 과학 기반의 식품 평가를 받는다. 승인 기준은 "안전", "선택의 자유", "표시", "추적성"의 네 가지 범주로 나뉜다.[161] 유럽과 미국을 제외한 다른 국가의 규제 수준은 그 중간 정도에 위치한다.

지역별 규제 기관
지역규제 기관비고
미국USDA, FDA 및 EPA[151]
유럽유럽 식품 안전청[161]
캐나다캐나다 보건부 및 캐나다 식품 검사청[162][163]출처 방법에 관계없이 새로운 특징이 있는 규제 제품[164][165]
아프리카동남부 아프리카 공동 시장[166]최종 결정은 각 개별 국가에 달려 있다.[166]
중국농업 유전자 변형 생물 안전 관리 사무소[167]
인도기관 생물 안전 위원회, 유전자 조작 검토 위원회 및 유전자 변형 승인 위원회[168]
아르헨티나국가 농업 생명 공학 자문 위원회(환경 영향), 국가 보건 및 농식품 품질 서비스(식품 안전) 및 국가 농업 사업부(무역에 미치는 영향)[169]최종 결정은 농업, 축산, 수산 및 식품 사무국에서 한다.[169]
브라질국가 생물 안전 기술 위원회(환경 및 식품 안전) 및 각료 회의(상업 및 경제 문제)[169]
호주유전자 기술 규제 기관 (모든 유전자 변형 제품 감독), 치료 제품 관리청 (유전자 변형 의약품) 및 식품 기준 호주 뉴질랜드 (유전자 변형 식품).[170][171]개별 주 정부는 시장 및 무역에 미치는 영향 평가 후 승인된 유전자 변형 제품을 통제하기 위한 추가 법률을 적용할 수 있다.[171]



규제 기관과 관련된 주요 문제 중 하나는 유전자 변형 제품의 표시 여부이다. 유럽 위원회는 정보에 입각한 선택을 허용하고, 잠재적인 허위 광고를 피하며,[172] 건강이나 환경에 대한 유해한 영향이 발견될 경우 제품의 철수를 용이하게 하기 위해 의무적인 표시와 추적성이 필요하다고 주장한다.[173] 반면, 미국 의학 협회[174]와 미국 과학 진흥 협회[175]는 해로운 과학적 증거가 없는 경우에도 자발적 표시는 공포, 불확실성 및 의구심을 유발하고 소비자에게 잘못된 경고를 할 것이라고 말한다.

현재 64개 국가에서 유전자 변형 생물체 제품의 표시를 요구하고 있다.[176] 표시는 유전자 변형 함량 수준(국가마다 다름)에 따라 의무적이거나 자발적일 수 있다. 캐나다와 미국에서는 유전자 변형 식품 표시가 자발적인 반면,[177] 유럽에서는 0.9% 이상의 승인된 유전자 변형 생물체를 함유한 모든 식품(가공 식품 포함) 또는 배합 사료에 표시가 의무적이다.[178]

2003년에는 생물 다양성 보호의 관점에서 생물다양성협약이 체결되었고, 현재 당사국은 이에 따른 법적 규제(일본에서는 카르타헤나 법)를 시행하고 있다.

2015년에는 CRISPR를 사용한 세계 최초의 인간 수정란 유전자 조작이 중국에서 이루어져 국제적으로 물의를 빚었다.[223][224] 2016년에도 세계 두 번째 인간 수정란의 게놈 편집이 중국에서 이루어졌고,[225] 같은 해 10월에는 세계 최초의 게놈 편집 인체 응용 임상 시험,[226][227] 2017년 3월에는 세계 최초의 정상적인 인간 수정란에 대한 게놈 편집[228]도 중국에서 이루어졌으며, 2018년 11월에는 중국 과학자가 세계 최초로 디자이너 베이비 "Lulu and Nana영어"(루루와 나나)의 탄생을 발표하여 중국 당국의 조사에서 실재가 확인[229]되었다. 이 과학자는 인간 면역 결핍 바이러스 (HIV)에 대한 내성을 부여할 목적으로 이 유전자 조작을 했으며, 이것이 뇌 기능과 인지 능력 강화로 이어졌다는 동물 실험에 언급했기 때문에 인간 강화의 일종인 지능 증폭을 실시했을 가능성도 우려되어,[230][231] 일본 의사 회와 일본 의학회와 같은 학회도 비난[232]했으며, 세계 보건 기구 (WHO)는 게놈 편집의 국제 기준을 만들기 위한 전문가 위원회를 설치[233][234]하는 등 세계적인 파문을 일으켰다.[235][236]

CRISPR/Cas9를 비롯한 게놈 편집 기술에 대해 인간의 수정란 등 생식 세포에 대한 윤리적인 우려가 제기되었지만, 착상시키는 조작은 국제적인 학회의 합의에 의해 자율 규제하기로 했다.[237] 단, 정기적으로 규제를 재검토해야 한다고 언급되었다.[238] 또한, 일본 국내에서는 후생노동성의 가이드라인에 따라 생식 세포와 수정란의 유전자 변형을 착상 여부와 관계없이 전면적으로 금지하고 있다.[239] 유전자 재조합체의 균주 배양 용량은 20리터 이내로 제한되어 있다.[240] 한편, 돌연변이의 경우에는 이러한 배양 용량 제한이 없다.[240]

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