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유전자 변형 동물

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목차

1. 개요

유전자 변형 동물은 유전자를 조작하여 만들어진 동물로, 연구, 산업, 의학, 농업 등 다양한 분야에서 활용된다. 생산 과정은 유전자 분리, 숙주 게놈 삽입, 형질전환 동물 확인 및 선별 등의 단계를 거치며, 최근에는 유전자 표적화 기술과 게놈 편집 기술이 발전하여 더욱 정확하고 효율적인 유전자 변형이 가능해졌다. 유전자 변형 동물은 질병 연구, 의약품 생산, 식량 생산, 환경 정화 등 다양한 목적으로 활용되며, 인간 질병 모델, 녹색 형광 단백질(GFP) 활용, 영장류 유전자 전달 등을 통해 치료법 개발에 기여한다. 하지만 유전자 변형 기술 사용에 대한 윤리적 문제와 안전성에 대한 우려도 존재한다.

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유전자 변형 동물
개요
정의유전자 변형 또는 유전자 공학 기술을 통해 유전 물질이 변경된 동물.
다른 명칭형질 전환 동물
역사
최초의 유전자 변형 동물1974년 루돌프 예니쉬와 베아트리스 민츠가 SV40 바이러스 DNA를 주입한 생쥐.
종류
포유류유전자 변형 포유류
어류유전자 변형 어류
곤충유전자 변형 곤충
활용
농업농업 분야에서 유전자 변형 동물과 어류 활용.
연구의학 연구 및 질병 모델 개발.
의약품 생산특정 의약품 생산을 위한 유전자 변형 동물 활용.

2. 생산

인류는 기원전 12,000년경부터 동물을 가축화했으며, 선택적 육종 또는 인공 선택(자연 선택과 대조적으로)을 사용해 왔다. 원하는 표현형질 (따라서 원하는 유전자)을 가진 유기체를 다음 세대를 번식시키고 해당 특성이 없는 유기체를 번식시키지 않는 선택적 육종 과정은 유전자 변형의 현대적 개념의 전조이다.[20] 유전학의 다양한 발전으로 인간은 유기체의 DNA, 즉 유전자를 직접 변경할 수 있게 되었다. 1972년, 폴 버그는 원숭이 바이러스의 DNA와 람다 파지의 DNA를 결합하여 최초의 재조합 DNA 분자를 만들었다.[21][22]

1974년, 루돌프 야니쉬가 최초의 GM 동물을 만들었다.


1974년, 루돌프 야니쉬는 외래 DNA를 배아에 도입하여 최초의 형질전환 생쥐를 만들었는데, 이는 세계 최초의 형질전환 동물이었다.[23][24] 그러나 형질전환 유전자를 자손에게 전달하는 형질전환 생쥐가 개발되기까지는 8년이 더 걸렸다.[25][26] 1984년에는 복제된 암유전자를 운반하여 암 발생을 유발하는 유전자 변형 생쥐가 만들어졌다.[27] 유전자 녹아웃된 (녹아웃 마우스) 유전자를 가진 쥐는 1989년에 만들어졌다. 최초의 형질전환 가축은 1985년에 생산되었고,[28] 1987년에는 인간 조직 플라스미노겐 활성제를 생산하도록 조작된 생쥐가 최초로 우유에서 형질전환 단백질을 합성했다.[29][30]

최초로 상업화된 유전자 변형 동물은 글로피쉬인데, 제브라피쉬에 형광 단백질 유전자가 추가되어 자외선 아래에서 어둠 속에서 빛나게 할 수 있다.[31] 이 제품은 2003년 미국 시장에 출시되었다.[32] 2015년에는 아쿠아어드밴티지 연어가 식품 사용 승인을 받은 최초의 유전자 변형 동물이 되었다.[33] 이 연어는 치누크 연어에서 성장 호르몬 조절 유전자와 대구에서 프로모터를 형질전환시켜 봄과 여름 동안에만 성장하는 대신 연중 내내 성장할 수 있도록 했다.[34]

2. 1. 유전자 분리 및 조작

포유류에 유전자를 조작하는 과정은 느리고, 지루하며, 비용이 많이 드는 과정이다.[2] 다른 유전자 변형 생물체(GMO)와 마찬가지로, 먼저 유전 공학자는 숙주 유기체에 삽입하려는 유전자를 분리해야 한다. 이는 유전자를 포함하는 세포[3] 또는 인공적으로 합성된 것에서 가져올 수 있다.[4] 선택된 유전자 또는 공여 유기체의 게놈이 잘 연구되었다면, 유전자 라이브러리에서 이미 접근할 수 있을 수 있다. 그런 다음 유전자는 프로모터 및 종결자 영역을 포함하는 다른 유전적 요소와 결합되며, 일반적으로 선택 마커가 결합된다.[5]

분리된 유전자를 숙주 게놈에 삽입하는 데는 다양한 기술이 사용될 수 있다. 동물에서 DNA는 일반적으로 세포의 핵막을 통해 직접 세포핵으로 주입하거나, 바이러스 벡터를 사용하여 미세 주입을 통해 삽입된다.[6] 최초의 형질전환 동물은 바이러스 DNA를 배아에 주입한 다음 암컷에 배아를 이식하여 생산되었다.[7] 삽입된 DNA가 배아 줄기 세포에 존재하는지 확인해야 한다.[8] 배아가 발달하고 유전 물질의 일부가 생식 세포에 통합되기를 바란다. 그런 다음 연구자들은 동물이 번식 연령에 도달할 때까지 기다려야 하며, 이후 자손은 PCR, 서던 블롯, DNA 염기서열 분석을 사용하여 모든 세포에서 유전자 존재 여부를 선별한다.[9]

최근에는 새로운 기술들이 유전자 변형을 더 쉽고 정확하게 만들고 있다.[2] 유전자 표적화 기술은 이중 가닥 절단을 생성하고 세포의 자연적인 상동 재조합 복구 시스템을 활용하여 정확한 유전자좌에 삽입을 표적화하도록 개발되었다. 게놈 편집은 특정 지점에서 절단을 생성하는 인공적으로 조작된 뉴클레아제를 사용한다. 조작된 뉴클레아제에는 메가뉴클레아제,[10][11] 아연 핑거 뉴클레아제s,[12][13] 전사 활성자 유사 이펙터 뉴클레아제 (TALENs),[14][15] 및 Cas9-guideRNA 시스템 (CRISPR에서 채택).[16][17]의 네 가지 종류가 있다. TALEN과 CRISPR는 가장 일반적으로 사용되는 두 가지이며 각각 고유한 장점이 있다.[18] TALEN은 표적 특이성이 더 높고 CRISPR는 설계가 더 쉽고 효율적이다.[18] CRISPR-Cas9 유전자 편집 시스템의 개발로 유전자 변형 동물을 개발하는 데 필요한 시간이 효과적으로 절반으로 줄었다.[19]

2. 2. 유전자 삽입

포유류를 유전적으로 조작하는 과정은 느리고, 지루하며, 비용이 많이 드는 과정이다.[2] 다른 유전자 변형 생물체(GMO)와 마찬가지로, 먼저 유전 공학자는 숙주 유기체에 삽입하려는 유전자를 분리해야 한다. 이는 유전자를 포함하는 세포[3] 또는 인공적으로 합성된 것에서 가져올 수 있다.[4] 선택된 유전자 또는 공여 유기체의 게놈이 잘 연구되었다면, 유전자 라이브러리에서 이미 접근할 수 있을 수 있다. 그런 다음 유전자는 프로모터 및 종결자 영역을 포함하는 다른 유전적 요소와 결합되며, 일반적으로 선택 마커가 결합된다.[5]

분리된 유전자를 숙주 게놈에 삽입하는 데 사용할 수 있는 다양한 기술이 있다. 동물에서 DNA는 일반적으로 세포의 핵막을 통해 직접 세포핵으로 주입하거나, 바이러스 벡터를 사용하여 미세 주입을 사용하여 삽입된다.[6] 최초의 형질전환 동물은 바이러스 DNA를 배아에 주입한 다음 암컷에 배아를 이식하여 생산되었다.[7] 삽입된 DNA가 배아 줄기 세포에 존재하는지 확인해야 한다.[8] 배아가 발달하고 유전 물질의 일부가 생식 세포에 통합되기를 바란다. 그런 다음 연구자들은 동물이 번식 연령에 도달할 때까지 기다려야 하며, 이후 자손은 PCR, 서던 블롯, DNA 염기서열 분석을 사용하여 모든 세포에서 유전자 존재 여부를 선별한다.[9]

새로운 기술은 유전자 변형을 더 쉽고 정확하게 만들고 있다.[2] 유전자 표적화 기술은 이중 가닥 절단을 생성하고 세포의 자연적인 상동 재조합 복구 시스템을 활용하여 정확한 유전자좌에 삽입을 표적화하도록 개발되었다. 게놈 편집은 특정 지점에서 절단을 생성하는 인공적으로 조작된 뉴클레아제를 사용한다. 조작된 뉴클레아제에는 4가지 종류가 있다. 메가뉴클레아제,[10][11] 아연 핑거 뉴클레아제s,[12][13] 전사 활성자 유사 이펙터 뉴클레아제 (TALENs),[14][15] 및 Cas9-guideRNA 시스템 (CRISPR에서 채택).[16][17] TALEN과 CRISPR는 가장 일반적으로 사용되는 두 가지이며 각각 고유한 장점이 있다.[18] TALEN은 표적 특이성이 더 높고 CRISPR는 설계가 더 쉽고 효율적이다.[18] CRISPR-Cas9 유전자 편집 시스템의 개발로 유전자 변형 동물을 개발하는 데 필요한 시간이 효과적으로 절반으로 줄었다.[19]

2. 3. 형질전환 동물 확인 및 선별

포유류를 유전적으로 조작하는 과정은 느리고 비용이 많이 드는 과정이다.[2] 다른 유전자 변형 생물체(GMO)와 마찬가지로, 유전 공학자는 먼저 숙주 유기체에 삽입하려는 유전자를 분리해야 한다. 이는 유전자를 포함하는 세포[3] 또는 인공적으로 합성된 것에서 가져올 수 있다.[4] 선택된 유전자나 공여 유기체의 게놈이 잘 연구되었다면, 유전자 라이브러리에서 이미 접근할 수 있을 수도 있다. 그런 다음 유전자는 프로모터 및 종결자 영역을 포함하는 다른 유전적 요소와 결합되며, 일반적으로 선택 마커가 결합된다.[5]

분리된 유전자를 숙주 게놈에 삽입하는 데는 다양한 기술이 사용될 수 있다. 동물에서 DNA는 일반적으로 세포의 핵막을 통해 직접 세포핵으로 주입하거나, 바이러스 벡터를 사용하여 미세 주입을 통해 삽입된다.[6] 최초의 형질전환 동물은 바이러스 DNA를 배아에 주입한 다음 암컷에게 배아를 이식하여 생산되었다.[7] 삽입된 DNA가 배아 줄기 세포에 존재하는지 확인해야 한다.[8] 배아가 발달하고 유전 물질의 일부가 생식 세포에 통합되기를 바란다. 그런 다음 연구자들은 동물이 번식 연령에 도달할 때까지 기다려야 하며, 이후 자손은 PCR, 서던 블롯, DNA 염기서열 분석을 사용하여 모든 세포에서 유전자 존재 여부를 선별한다.[9]

최근에는 유전자 변형을 더 쉽고 정확하게 만드는 기술들이 개발되고 있다.[2] 유전자 표적화 기술은 이중 가닥 절단을 생성하고 세포의 자연적인 상동 재조합 복구 시스템을 활용하여 정확한 유전자좌에 삽입을 표적화한다. 게놈 편집은 특정 지점에서 절단을 생성하는 인공적으로 조작된 뉴클레아제를 사용한다. 조작된 뉴클레아제에는 메가뉴클레아제,[10][11] 아연 핑거 뉴클레아제s,[12][13] 전사 활성자 유사 이펙터 뉴클레아제 (TALENs),[14][15] 및 Cas9-guideRNA 시스템 (CRISPR에서 채택).[16][17] 등 4가지 종류가 있다. TALEN과 CRISPR는 가장 일반적으로 사용되는 두 가지이며, 각각 고유한 장점이 있다.[18] TALEN은 표적 특이성이 더 높고, CRISPR는 설계가 더 쉽고 효율적이다.[18] CRISPR-Cas9 유전자 편집 시스템의 개발로 유전자 변형 동물을 개발하는 데 필요한 시간이 효과적으로 절반으로 줄었다.[19]

과학자들은 연구 목적으로 녹색 형광 단백질(GFP)을 포함하도록 일부 포유류를 포함한 여러 유기체를 유전자 변형시켰다.[74] GFP와 다른 유사한 보고 유전자는 유전자 변형 산물의 시각화와 위치 파악을 용이하게 한다.[75]

2. 4. 최신 기술: 게놈 편집

유전자 표적화 기술은 이중 가닥 절단을 생성하고 세포의 자연적인 상동 재조합 복구 시스템을 활용하여 정확한 유전자좌에 삽입을 표적화하도록 개발되었다. 게놈 편집은 특정 지점에서 절단을 생성하는 인공적으로 조작된 뉴클레아제를 사용한다. 조작된 뉴클레아제에는 메가뉴클레아제,[10][11] 아연 핑거 뉴클레아제,[12][13] 전사 활성자 유사 이펙터 뉴클레아제 (TALENs),[14][15] Cas9-guideRNA 시스템 (CRISPR에서 채택)[16][17]의 4가지 종류가 있다. TALEN과 CRISPR는 가장 일반적으로 사용되는 두 가지이며 각각 고유한 장점이 있다.[18] TALEN은 표적 특이성이 더 높고 CRISPR는 설계가 더 쉽고 효율적이다.[18] CRISPR-Cas9 유전자 편집 시스템의 개발로 유전자 변형 동물을 개발하는 데 필요한 시간이 효과적으로 절반으로 줄었다.[19]

3. 적용

형질전환 동물은 다양한 분야에 응용된다.


  • 연구: 사람 질병 모델 동물 확립, 산업용/소비용 섬유 생산, 치료용 약리활성 물질/이식 조직 생산, 저자극성 애완동물 개발 등에 활용된다.[201]
  • 농업: 가축의 성장률, 육질, 우유 성분, 질병 저항성 등을 개선하여 경제적 형질을 향상시킨다. 더 빠르고 건강하며 질병에 강한 가축을 생산할 수 있다.[50][51]
  • 식품 생산: 빠르게 성장하는 생선, 효율적으로 음식을 소화하는 돼지 등을 개발하여 식품 생산을 촉진하고 특성을 개선한다.[201]
  • 동물 건강: 질병 저항성을 높이는 등 동물의 건강을 증진시킨다.[201]


이러한 응용 사례에는 다음과 같은 동물들이 포함된다.

  • 유전자 변형 포유류:
  • 염소: 강한 거미줄과 같은 실크 단백질을 생산하도록 유전자 변형되었다.[52] 인간 리소짐을 함유한 우유를 생산하여 설사 유발 박테리아에 대항하도록 개발되었다.[53]
  • 돼지:
  • Enviropig: 식물 인을 효율적으로 소화하는 요크셔 돼지 품종으로, 배설물 내 인 함량을 줄여 환경 오염을 감소시킨다.[54][55][56][57]
  • 오메가-3 지방산을 생산하도록 조작된 돼지가 개발되었다.[60]
  • 체지방이 적고 체온 조절 능력이 향상된 돼지 품종이 개발되었다.[64]
  • 뿔이 없는 젖소를 개발하여 농부와 다른 동물에게 발생할 수 있는 부상을 방지한다.[65]
  • 소:
  • 헤르만(Herman): 세계 최초의 형질전환 소로, 인간 락토페린 유전자를 가지고 있다.[61]
  • 인간 모유와 유사한 성분의 우유를 생산하는 젖소가 개발되었다.[66][70]
  • 알레르기 유발 성분이 없는 우유를 생산하는 젖소가 개발되었다.[71]
  • 유전자 변형 곤충: 유전자 변형 곤충 문서를 참조.
  • 유전자 변형 물고기: 유전자 변형 물고기 문서를 참조.
  • 닭: 배아 발생 연구, 조류독감 전파 방지, 역설계를 통한 공룡 유사 표현형 재현, 희귀 질환 치료 효소 생산 등에 활용된다.[143][144][145][146]


얼룩무늬 쥐와 같은 일부 키메라는 유전자 표적화와 같은 유전자 변형 기술을 통해 만들어진다.


헤르만(Herman) 황소는 나투랄리스 생물다양성 센터에 전시되어 있다.

3. 1. 연구적 이용

형질전환 동물은 다양한 영역에서 활용될 수 있다. 사람 질병 관련 연구를 위한 동물 모델 확립, 산업적/소비 가능한 형태의 생산(다양한 용도의 섬유 생산), 인간 치료 목적 산물 생산(약리활성 물질 혹은 이식용 조직), 사람과 동물 간 상호작용 증진(저자극성 애완동물), 식품 생산 촉진 및 특성 발굴(빠르게 자라는 생선, 효율적 소화 돼지), 동물 건강 증진(질병 저항성) 등이 있다.[201]

유전자 치료[83]는 유전자 변형 바이러스를 이용해 질병 치료 유전자를 전달한다. 중증 복합 면역 결핍증[84], 레베르 선천성 흑암시[85] 같은 유전 질환 치료에 쓰였고, 낭성 섬유증[86], 겸상 적혈구 빈혈증[87], 파킨슨병[88][89], 암[90][91][92], 당뇨병[93], 심장 질환[94], 근이영양증[95] 등 난치병 치료법 개발에도 활용된다.

유전자 변형 물고기는 과학 연구, 애완동물, 식량으로 사용된다. 수산 양식은 성장 산업이며, 세계 소비 물고기의 절반 이상을 공급한다.[101] 유전자 조작으로 성장률 증가, 음식 섭취량 감소, 알레르겐 특성 제거, 내한성/질병 저항성 향상이 가능하다.

유전자 변형 초파리(''초파리'')는 유전적 변화가 발달에 미치는 영향 연구에 사용되는 모델 생물이다.[122] 유전학, 유전, 배아 발생, 학습, 행동, 노화 연구에 활용된다.[124]

인간 건강에 미치는 중요성 때문에, 과학자들은 유전자 변형으로 모기 통제 방법을 연구 중이다. 말라리아 저항성 모기가 개발되었고,[126] 뎅기열/지카 바이러스 매개체인 ''이집트숲모기'' 개체수를 80~90% 감소시킨 시험도 있었다.[131][132][3] 불임 곤충 기술도 사용된다.[133]

배추좀나방은 전 세계적으로 연간 40억달러~50억달러 피해를 준다.[134] 모기와 유사하게, 암컷 성숙 방지 유전자 변형 수컷 방출 방식이 연구 중이다.[135]

3. 1. 1. 인간 질병 모델

유전자 변형 동물은 표현형 분석을 위한 실험 모델이나 생물의학 연구에 사용된다.[202] 유전자 조작을 통해 특정 단백질을 얻어내어 중증 질환 치료 연구에 활용하며, 이는 의료 목적에 부합한다. 사람 단백질의 안정적인 발현은 양, 돼지, 들쥐 등에서 연구되었는데, 일례로 양에서 Human-alpha-1-antitrypsin을 얻어 해당 효소 결핍 환자 치료에 이용하려는 시도가 있었다.[203] 조직 적합성을 가진 형질전환 돼지는 장기 이식 시 거부반응을 낮출 수 있다는 기대 하에 연구가 진행 중이다.

과학자들은 GFP를 포함하도록 일부 포유동물을 유전적으로 조작해왔다. 이는 의료 연구 목적으로, Chalfie, Shimoura, Tsien는 이 공로로 2008년 노벨상을 수상했다.[204] 형광 돼지는 장기 이식(이종이식), 시각 광수용체세포 연구 등에 활용된다.[205] 2011년 일본-미국 팀은 HIV 및 다른 질병 치료를 위한 녹색 형광 고양이를 만드는 데 성공했는데,[206] 이는 고양이 면역결핍 바이러스(FIV)가 HIV와 연관되어 있기 때문이다.[207]

2009년 일본 과학자들은 영장류(마모셋원숭이)에 유전자 전달을 성공하여 안정적인 형질전환 영장류 번식 계통을 만들었다고 발표했다.[208][209] 이 연구는 파킨슨병을 대상으로 했지만, 루게릭병과 헌팅턴병도 고려되었다.[210]

포유류는 인간 질병의 가장 훌륭한 모델이며, 유전자 변형은 여러 심각한 질병 치료법 발견 및 개발에 필수적이다. 인간 유전 질환 유발 유전자를 제거하면 질병 메커니즘 연구 및 치료법 테스트가 가능하다. 유전자 변형 쥐는 저렴하고 조작이 용이하여 생의학 연구에 가장 많이 사용된다. 인간 유전자 산물의 이종이식을 통해 만들어진 인간화 마우스는 인간 특이적 생리학 및 병리 이해를 위한 ''생체 내'' 쥐 인간-동물 잡종으로 활용된다.[36] 돼지는 비슷한 신체 크기, 해부학적 특징, 생리학, 병태생리 반응 및 식단을 가져 좋은 대상이다.[37] 영장류는 인간과 가장 유사하지만, 연구 동물 사용에 대한 대중의 수용은 덜하다.[38]

포유류에서 발현된 인간 단백질은 식물이나 미생물에서 발현된 것보다 자연적인 대응물과 더 유사할 가능성이 높다. 2009년, 염소에서 생산된 최초의 인간 생물학적 약물인 ATryn이 승인되었다. 이는 수술 또는 출산 중 혈전 발생 확률을 줄이는 항응고제로, 염소 젖에서 추출된다.[42] 인간 알파-1-항트립신은 해당 결핍증이 있는 인간 치료에 사용되는 또 다른 단백질이다.[43] 장기 이식(이종이식)에 더 큰 능력을 가진 돼지를 만드는 연구도 진행 중인데, 유전자 변형을 통해 장기가 레트로바이러스를 운반하지 않거나 거부 반응 가능성을 줄이는 수정이 이루어지도록 했다.[44][45][46] 유전자 변형 돼지의 폐는 인간 이식을 고려하고 있다.[47][48] 인간 장기를 운반할 수 있는 키메라 돼지를 만들 가능성도 있다.[37][49]

3. 1. 2. 녹색 형광 단백질 (GFP) 활용

과학자들은 의료 연구 목적으로 일부 포유동물을 포함한 몇몇 유기체들을 녹색 형광 단백질(GFP)을 포함하도록 유전적으로 조작해왔다. 챌피, 시모무라, 그리고 첸은 이를 통해 2008년 노벨화학상을 수상하였다.[204] 예를 들어, 형광을 지닌 돼지는 장기 이식(이종이식), 시각의 광수용체세포 그리고 다른 주제들을 위해 연구되어왔다.[205] 2011년, 일본-미국 팀에서는 HIV 및 다른 질병들의 치료를 위한 녹색 형광을 지닌 고양이를 만드는 데 성공하였다.[206] 이는 고양이 면역결핍 바이러스 (Feline immunodeficiency virus, FIV)가 HIV와 연관이 있다는 점에서 의미를 지닌다.[207]

3. 1. 3. 영장류 유전자 전달

2009년, 일본 과학자들은 영장류에 유전자 전달을 성공적으로 수행하여 최초로 안정적인 형질전환 영장류 (마모셋원숭이) 번식 계통(라인)을 만들었다고 발표했다.[208][209] 마모셋원숭이를 이용한 이 최초의 연구는 파킨슨병을 대상으로 하였으나, 루게릭병과 헌팅턴병도 염두에 두었다.[210]

3. 2. 사람을 위한 치료법에 기여

유전자 변형 동물은 사람의 질병 치료에 기여한다. 유전자 치료는 유전자 변형 바이러스를 이용하여 질병을 치료할 수 있는 유전자를 전달하는 기술이다.[83] 중증 복합 면역 결핍증[84], 레베르 선천성 흑암시[85]와 같은 유전 질환 치료에 사용되었으며, 낭성 섬유증[86], 겸상 적혈구 빈혈증[87], 파킨슨병[88][89], 암[90][91][92], 당뇨병[93], 심장 질환[94], 근이영양증[95] 등 현재 치료가 불가능한 다양한 질병에 대한 치료법 개발에도 활용되고 있다.

유전자 치료는 체세포에만 영향을 미쳐 유전적 변화가 다음 세대로 전달되지 않지만, 생식 세포 유전자 치료는 모든 변화가 유전될 수 있어 우려를 낳고 있다.[96][97] 2015년에는 CRISPR 기술이 생존 불가능한 인간 배아의 DNA 편집에 사용되었고,[98][99] 2018년 11월에는 허젠쿠이가 ''CCR5'' 유전자를 비활성화하기 위해 두 인간 배아의 유전자 편집을 시도했다고 발표하여 논란이 되었다. 그는 쌍둥이 여자아이 루루와 나나가 태어났으며, 이들이 비활성화된 CCR5와 함께 기능적인 CCR5 사본을 가지고 있어 여전히 HIV에 취약하다고 주장했다. 이 연구는 비윤리적, 위험, 시기상조라는 비판을 받았다.[100]

3. 2. 1. 항응고제 생산

유전자 변형 동물은 생물학적 치료제 생산을 위해 연구되고 있다.[211] 2009년 2월 6일, 미국 식품의약국(U.S. Food and Drug Administration)은 유전자 변형 염소에게서 얻은 최초의 생물학적 약물인 ATryn의 사용을 승인하였다. ATryn은 항응고제 역할을 하여 수술이나 출산 시 혈전 발생 가능성을 낮추는 데 사용된다.[212]

3. 2. 2. 장기 이식 연구

포유류는 인간 질병을 연구하는 데 가장 적합한 모델이며, 유전자 변형 포유류는 여러 심각한 질병의 치료법을 찾고 개발하는 데 매우 중요하다. 인간 유전 질환을 일으키는 유전자를 제거함으로써, 연구자들은 질병의 작동 원리를 연구하고 가능한 치료법을 시험할 수 있다. 유전자 변형 쥐는 저렴하고 조작이 쉬워 생의학 연구에서 가장 널리 사용되는 포유류였다. 예를 들어 인간 유전자 산물의 이종이식을 통해 만들어진 인간화 마우스는 인간에게 특이적인 생리학 및 병리학을 이해하기 위한 ''생체 내'' 환경에서 관련 정보를 제공하는 쥐 인간-동물 잡종으로 활용된다.[36] 돼지는 비슷한 신체 크기, 해부학적 특징, 생리학, 병태생리 반응 및 식단을 가지고 있어 좋은 연구 대상이다.[37] 영장류는 인간과 가장 유사한 모델 동물이지만, 연구 동물로 사용하는 것에 대한 대중의 지지는 낮은 편이다.[38] 2009년, 과학자들은 유전자를 영장류 종(마모셋)에 성공적으로 전달하여 처음으로 안정적인 형질전환 영장류 번식 계통을 생산했다고 발표했다.[39][40] 이 마모셋에 대한 첫 번째 연구 대상은 파킨슨병이었지만, 근위축성 측삭 경화증과 헌팅턴병도 고려되었다.[41]

치즈 생산을 위한 형질전환 돼지


포유류에서 발현된 인간 단백질은 식물이나 미생물에서 발현된 단백질보다 자연적인 대응물과 더 유사할 가능성이 높다. 양, 돼지, 쥐 및 기타 동물에서 안정적인 발현이 이루어졌다. 2009년, 염소에서 생산된 최초의 인간 생물학적 약물이 승인되었다. 이 약물인 ATryn은 수술 또는 출산 중 혈전 발생 가능성을 줄이는 항응고제로, 염소의 젖에서 추출되었다.[42] 인간 알파-1-항트립신은 이러한 결핍증이 있는 사람들을 치료하는 데 사용되는 또 다른 단백질이다.[43]

장기 이식 (이종이식)에 더 적합한 돼지를 만드는 연구도 진행 중이다. 돼지는 유전자 변형을 통해 장기가 더 이상 레트로바이러스를 옮기지 않도록 하거나, 거부 반응의 가능성을 줄이는 수정이 이루어지도록 했다.[44][45][46] 유전자 변형 돼지의 돼지 폐는 인간에게 이식하는 것을 고려하고 있다.[47][48] 인간 장기를 운반할 수 있는 키메라 돼지를 만들 가능성도 있다.[37][49]

3. 3. 음식물의 생산

유전자 변형 동물은 식품 생산 촉진 및 특성 발굴에 활용될 수 있다. 예를 들어, 더 빠르게 성장하는 생선이나 음식을 더 효과적으로 소화할 수 있는 돼지 등이 개발되었다.[201]

2012년에는 뉴질랜드 과학자들이 알레르기 유발 성분이 없는 우유를 생산하는 유전자 변형 젖소를 개발했다.[220] 또한, 거미줄과 같은 실크를 생산하는 우유를 만들도록 유전자 변형된 염소도 개발되었다.[221]

3. 3. 1. 오메가-3 지방산 생성 돼지

2006년에 roundworm 유전자를 발현시켜 오메가-3 지방산을 생성하도록 조작된 돼지가 만들어졌다.[213]

3. 3. 2. 친환경 돼지 (Enviropig)

Enviropig영어는 식물 인을 기존의 요크셔 돼지보다 더 효율적으로 소화할 수 있도록 개발된 캐나다의 유전자 변형 요크셔 돼지 품종이다.[54][55] 생쥐의 이하선에서 발현된 프로모터와 ''대장균''의 피테이스 유전자로 구성된 전이 유전자 구조가 돼지 배아에 핵 주입 방식으로 도입되었다.[56] 이를 통해 돼지는 침에서 소화되지 않는 인을 분해하는 효소인 피테이스를 생산하게 되었다.[54][57] 그 결과, 나이와 식단에 따라 배설물의 인 함량이 30~70% 감소했다.[54][57] 표면 유출수의 인 농도가 낮아지면 조류의 제한 영양소인 인의 특성으로 인해 조류 성장이 감소한다.[54] 조류는 많은 양의 산소를 소비하므로 과도한 성장은 물고기에게 사막 지대를 초래할 수 있다. Enviropig 프로그램의 자금 지원은 2012년 4월에 종료되었으며,[58] 새로운 파트너를 찾지 못해 돼지는 도살되었다.[59] 그러나 유전 물질은 캐나다 농업 유전자 저장소 프로그램에 보관될 것이다.

3. 3. 3. 인간 모유 성분 함유 우유 생산

2011년에 중국 과학자들은 사람의 모유와 동일한 성분을 가진 우유를 생산하도록 소를 유전자 조작했다.[217] 이는 모유 수유가 불가능하지만 분유 대신 모유를 먹이고 싶어하는 산모들에게 도움이 될 수 있다. 연구자들은 형질전환된 소가 일반 소와 동일하다고 주장했다.[218] 2달 뒤, 아르헨티나 과학자들은 사람 모유와 유사한 우유를 생산하기 위해 2개의 사람 유전자를 포함하는 형질전환 소 Rosita를 발표했다.[219]

3. 4. 사람의 유전자 치료

유전자 치료는 사람에게서 발생하는 질병을 치료하기 위해 유전적으로 변형된 바이러스를 이용해 유전자를 전달하는 것을 의미한다.[222] 유전자 치료는 여전히 새로운 기법이지만, 일부 성공한 사례들도 있었다. 주로 중증 합병성 면역결핍장이나 레버씨 선천성 흑암시와 같은 유전적 질병을 치료하기 위해 사용되어왔다.[223][224] 또한 최근 치료가 어려운 것으로 알려진 낭포성 섬유증, 겸상적혈구빈혈증, 파킨슨병, 암, 당뇨병, 심장병, 근육성이영양증 등을 치료하기 위해 활용되고 있다.[225][226][227][228][229][230][231][232][233][234]

최근의 유전자 치료 기술은 오직 비생식세포만을 대상으로 하므로 다음 세대로 전달될 수 없다. 소위 "생식 계열 유전자 치료"라 불리는 생식세포를 대상으로 하는 유전자 치료는 매우 논란의 여지가 될 것으로 보이며, 쉽게 실현되기는 어려울 것으로 보인다. 2015년에는 CRISPR가 생존할 수 없는 인간 배아의 DNA를 편집하는 데 사용되었다.[98][99] 2018년 11월, 허젠쿠이는 세포 침투에 사용되는 수용체를 암호화하는 ''CCR5'' 유전자를 비활성화하기 위해 두 개의 인간 배아의 유전자 편집을 시도했다고 발표했다. 그는 몇 주 전에 쌍둥이 여자아이인 루루와 나나가 태어났으며, 이들이 비활성화된 CCR5와 함께 기능적인 CCR5 사본을 가지고 있었고 (모자이크 현상), 여전히 HIV에 취약하다고 말했다. 이 연구는 비윤리적이고 위험하며 시기상조라는 비판을 받았다.[100]

4. 유전자변형생물체에 대한 긍정적/부정적 견해

유전자변형생물체(GMO)는 식량, 환경, 의료 등 다양한 분야에 긍정적 또는 부정적 영향을 미칠 수 있다.
식량 및 작물 측면에서 유전자 변형 기술은 농작물 생산량 증가와 품질 개선을 통해 기아 문제 해결에 기여할 수 있지만, 실제 생산량 증가 효과는 미미할 수 있으며 장기적인 안전성 문제도 존재한다.[155]
환경적 측면에서 유전자 변형은 산림 보전, 생물 보전, 환경 오염 감소에 기여할 수 있지만,[126] 유전자 전이, 내성 잡초/해충 출현, 생태계 교란 등의 위험성도 내포하고 있다.[126][127][128][129][130][131][132][3][133][134][135][136][137]
의료적 측면에서 유전자 변형 동물은 난치병 치료, 의약품 생산, 바이오 장기 생산 등에 활용될 수 있지만,[235] 인체에 직접적인 영향을 미치는 만큼 안전성 검증이 필수적이며 윤리적 문제도 고려해야 한다.[196]

각 측면에 대한 자세한 내용은 하위 섹션에서 다룬다.

4. 1. 식량 및 작물의 측면

유전자 변형 동물 기술은 농작물 생산량 감소 및 품질 저하 문제를 개선하여 세계적인 기아 해결에 기여할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 과거 대비 작물 수확량 증가 및 농약 비용, 인건비 절감으로 농가 소득 향상에도 도움을 줄 수 있다. 하지만, 식량 문제는 생산량보다는 분배 불균형에 기인하기 때문에 유전자 변형 기술이 식량 문제 해결에 큰 영향을 주지 못할 수도 있다. 실제로 기존 작물에 비해 수확량이 적거나 비슷하다는 통계 결과도 있다.[155] 비타민 A가 강화된 황금쌀과 같이 인류 건강 증진에 기여할 수 있는 유전자 변형 작물도 있지만, 개발 역사가 짧아 장기간 섭취 시 인체에 어떤 영향을 미칠지 예측하기 어렵다는 한계도 존재한다.

4. 1. 1. 긍정적 측면

유전자 변형 동물 기술은 농업 생산성 향상과 인류 건강 증진에 기여할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 농작물 생산량 증가와 품질 개선을 통해 세계적인 기아 문제 해결에 도움을 줄 수 있으며, 농가 소득 향상에도 기여할 수 있다. 예를 들어, 비타민 A가 강화된 황금쌀은 인류의 건강 증진에 기여할 수 있는 유전자 변형 작물의 좋은 예시이다.[155]

1980년대 발톱개구리(''Xenopus laevis'')를 이용한 형질전환 양서류 개발 성공 후,[155] 2006년에는 I-SceI 엔도뉴클레아제 효소를 활용하는 기술을 통해 멕시코 도롱뇽(Ambystoma mexicanum)에서 생식계열 형질전환 도롱뇽 생산에 성공했다.[156] 이 효소는 특정 DNA 부위를 절단하여 외래 DNA가 게놈에 삽입되도록 돕는다.[156] 발톱개구리와 멕시코 도롱뇽은 재생 연구에 사용되는 중요한 모델 생물이다.[157]

유전자 변형 개구리, 특히 아프리카 발톱개구리(''Xenopus laevis'')와 서부 발톱개구리(''Xenopus tropicalis'')는 발생 생물학 연구에 활용된다.[158] 또한, 유전자 변형 개구리는 내분비 교란 물질과 같은 오염원을 감지하는 센서로도 사용될 수 있다.[158] 오스트레일리아 사탕수두꺼비를 제어하기 위해 유전자 공학 기술이 사용될 수 있다는 제안도 있다.[159][160]

선충류 ''예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)''은 분자 생물학 연구의 주요 모델 생물체 중 하나이다.[176] RNA 간섭(RNAi)은 ''예쁜꼬마선충''에서 발견되었으며,[177] 이중 가닥 RNA를 발현하도록 수정된 박테리아를 먹이는 것만으로도 유도할 수 있다.[178] 형질전환 선충류는 바이러스,[180] 독성학,[181] 질병[182][183] 연구 및 환경 오염 물질 감지에 활용된다.[184]

해삼의 백색증 유발 유전자를 이용해 희귀한 흰해삼을 유전자 조작하는 기술이 개발되었다.[185] 또한, 편형동물은 단일 세포로부터 스스로 재생하는 능력을 가지고 있으며,[186][187] 2017년에는 미세 주입과 방사선을 이용해 최초의 유전자 변형 편형동물을 만드는 데 성공했다.[188] 해양 환형동물인 다모류는 생식 주기, 재생 능력, 느린 진화 속도 때문에 유전자 변형 연구에 활용된다.[189] 자포동물인 ''히드라''와 말미잘 ''Nematostella vectensis''는 면역 및 특정 발달 과정의 진화 연구에 사용되는 모델 유기체이다.[190] 이 외에도 달팽이, 도마뱀붙이, 거북이,[192] 가재, 굴, 새우, 대합, 전복,[193] 해면동물 등 다양한 동물에서 유전자 변형 기술이 개발되었다.[194]

4. 1. 2. 부정적 측면

유전자 변형 동물 기술은 여러 가지 부정적인 측면을 가지고 있다. 유전자 변형 작물이 식량 문제 해결에 기여할 수 있다는 장점에도 불구하고, 실제로는 생산량 증가 효과가 미미하거나 기존 작물보다 생산량이 적을 수도 있다는 통계 결과도 존재한다.[195] 이는 식량 문제가 생산량 부족보다는 분배 불균형에 더 크게 기인하기 때문으로 보인다. 또한, 유전자 변형 생물체는 개발 역사가 짧아 장기간 섭취 시 인체에 어떤 영향을 미칠지 예측하기 어렵다는 한계가 있다.[195]

유전자 변형 동물을 만드는 과정에서도 여러 어려움이 존재한다. 예를 들어, 아프리카 발톱개구리(''Xenopus laevis'')는 4배체 게놈을 가지고 있어 형질전환 실험에 적합하지 않을 수 있다.[164] 이는 동일한 유전자가 여러 번 나타나 돌연변이 유발 실험의 성공 가능성을 낮추기 때문이다.[166] 도롱뇽의 경우, 정자 냉동 및 해동 과정에서 기능이 상실될 수 있어 형질전환 계통 유지가 어렵고 비용이 많이 들 수 있다.[167][168] 또한, 도롱뇽은 큰 게놈 크기로 인해 형질전환 과정이 복잡하며, 현재 기술로는 형질전환 유전자 카세트를 게놈에 무작위로 통합하는 데 그쳐 불균등한 발현이나 침묵을 초래할 수 있다.[168][169] 유전자 중복 역시 효율적인 유전자 녹아웃 생성을 어렵게 만든다.[168]

선충류 ''Caenorhabditis elegans''(예쁜꼬마선충)은 형질전환이 비교적 쉽지만,[179] 해삼, 편형동물, 환형동물, 자포동물 등 다른 동물들은 형질전환 기술 개발에 어려움을 겪고 있다.[185][188][189][190]

Animal welfare and ethics resources


유전자 변형 동물의 사용은 윤리적인 문제도 야기한다. 동물의 무결성, 자연성, 동물 복지 등의 윤리적 가치를 고려해야 하며, 대중의 인식과 당국의 규제 결정에도 영향을 미친다.[196] 동물 실험의 경우, 동물 데이터의 인간 외삽 유용성에 대한 의문이 제기되면서, 윤리 위원회는 4R(감소, 개선, 대체, 책임) 원칙을 채택하고 있다.[197] 하지만 실험 동물 사용을 완전히 중단하기는 아직 어려우며, 강력한 대안 개발을 위한 추가 연구가 필요한 상황이다.[197]

4. 2. 환경적 측면

유전자 변형은 환경에 긍정적 측면과 부정적 측면을 모두 가지고 있다. 긍정적인 측면으로는 산림 보전, 생물 보전, 환경 오염 감소 등이 있으며, 부정적인 측면으로는 유전자 전이로 인한 예측 불가능한 피해, 내성을 가진 잡초나 해충의 등장, 생태계 교란 등이 있을 수 있다. 이러한 내용은 하위 섹션에서 더 자세히 다룬다.

4. 2. 1. 긍정적 측면

유전자 변형 작물 재배는 동일한 토지에서 이모작을 가능하게 하여 산림 보전에 기여하고, 농약 및 살충제 사용 감소는 생물 보전에 기여한다. 또한, 환경 정화 능력이 높은 유전자 변형 미생물 및 식물은 환경 오염 가능성을 낮춰준다는 긍정적인 효과를 기대할 수 있다.[126]

과학자들은 유전자 변형을 통해 질병을 옮기는 모기를 통제하는 방법을 연구하고 있다. 예를 들어, 말라리아에 저항성을 가지도록 유전자를 변형하거나, 뎅기열과 지카 바이러스의 매개체인 이집트숲모기의 개체 수를 80~90% 감소시키는 연구가 진행되었다.[131][132][3] 불임 곤충 기술을 사용하여 유전자 변형된 수컷을 통해 개체 수를 줄이는 방법도 연구 중이다.[133]

배추좀나방과 같은 나방 해충 방제에도 유전자 변형 기술이 활용될 수 있다. 암컷이 성숙하지 못하도록 유전자를 변형시킨 수컷을 방출하는 방식이 연구 중이며, 2017년에는 현장 시험도 진행되었다.[134]

발톱개구리와 멕시코 도롱뇽은 재생 연구에 사용되는 모델 생물이다. 특히, 형광 표지 단백질을 이용하여 세포를 추적하고, 유전자 녹아웃과 같은 기술로 특정 유전자의 기능을 연구한다. 이를 통해 재생 신호 전달 경로를 연구하고, 인간의 흉터 없는 피부 복원과 같은 분야에 응용할 가능성을 제시한다.[163]

선충류 ''Caenorhabditis elegans''(예쁜꼬마선충)은 분자 생물학 연구에 널리 사용되는 모델 생물이다. RNA 간섭 (RNAi) 기술을 활용하여 유전자 발현 및 기능을 연구하고, 환경 오염 물질 감지 등 다양한 분야에 활용된다.[184]

해삼, 편형동물, 환형동물, 자포동물 등 다양한 동물에서도 유전자 변형 기술이 개발되어, 각 동물의 특성 연구 및 활용에 기여하고 있다.

4. 2. 2. 부정적 측면

유전자 변형은 동일한 토지에서 이모작을 가능하게 하여 산림 보전에 기여하고, 농약 사용 감소로 생물 보전에 기여하며, 환경 정화 능력이 높은 유전자 변형 미생물 및 식물은 환경오염 가능성을 낮춘다는 긍정적인 측면이 있다. 반면, 유전자 전이로 인해 예측 불가능한 피해가 발생할 수 있고, 내성을 가진 잡초나 해충이 등장하여 더욱 통제하기 어려워질 수 있으며, 인위적인 변화는 생물의 질서를 파괴하고 생태계를 교란할 수 있다는 점에서 위험성이 존재한다.[126][127][128][129][130][131][132][3][133][134][135][136][137]

유전자 변형과 게놈 편집은 미래에 대한 잠재력을 가지고 있지만, 이러한 기술의 사용에 대한 결정은 가능성뿐만 아니라 윤리적으로 합당한 것을 기반으로 해야 한다. 동물 무결성, 자연성, 위험 식별 및 동물 복지 원칙은 윤리적으로 중요한 요소이며, 이러한 요소는 반드시 고려해야 하며, 대중의 인식과 당국의 규제 결정에도 영향을 미친다.[196]

동물 데이터를 인간에게 외삽하는 유용성에 대한 의문이 제기되었다. 이로 인해 윤리 위원회는 동물 실험과 관련된 의사 결정에 대한 지침으로 네 가지 R(감소, 개선, 대체 및 책임)의 원칙을 채택하게 되었다. 그러나 실험 동물의 완전한 포기는 아직 불가능하며, 그 사용을 완전히 중단하기 전에 강력한 대안을 위한 로드맵을 개발하기 위한 추가 연구가 필요하다.[197]

4. 3. 의료적 측면

유전자 변형 동물 기술은 의료 분야에서 다양한 가능성을 제시하고 있지만, 동시에 윤리적, 안전성 측면에서 신중한 접근이 필요하다.

점액종 바이러스를 유전자 변형하여 이베리아 반도의 유럽 토끼를 보존하고 호주에서는 토끼 개체수를 조절하는 데 사용하였다. 이베리아 종 보호를 위해 바이러스를 변형하여 면역력을 부여하고, 호주에서는 번식력을 낮추는 데 활용되었다.[80] 복원생물학 측면에서 유전자 조작을 통해 멸종 동물을 복원하는 방안도 제시되었다. 북아메리카 여행비둘기 복원이 시도되고 있으며, 털매머드 유전자를 아프리카코끼리 게놈에 추가하는 연구도 진행되었지만, 살아있는 코끼리를 사용할 의도는 없다고 밝혔다.[82]

잭 호너가 이끄는 연구팀은 닭을 수정하여 '치킨사우루스'를 만드는 프로젝트를 진행 중이다.[149] 공룡과 유사한 두개골,[150] 다리,[145] 발[151] 해부학적 구조를 발현하는 닭 배아 생성 프로젝트도 진행되었다.

아프리카 발톱개구리와 서부 발톱개구리는 발생 생물학 연구에, 특히 내분비 교란 물질과 같은 오염 센서로 활용된다.[158] 오스트레일리아 사탕수두꺼비 제어에 유전자 공학을 사용할 수 있다는 제안도 있다.[159][160] 로체스터 대학교 의과대학에서는 면역학 연구에 활용하고 있으며,[161] WNT 경로와 같은 재생 신호 전달 경로 연구 및 검증에도 사용된다.[162][161] 양서류의 상처 치유 능력은 화상 환자 치료 등 인간 성형 수술에 응용될 수 있다.[163]

양서류는 큰 배아를 가지고 있어 실험 발생학에 적합하며,[164] 도롱뇽 실험에서는 GFP 시각화 및 추적을 위해 흰색 돌연변이를 사용한다.[165] 도롱뇽은 사지, 척수 등 다양한 조직 재생 능력을 가지고 있어 조직 재생 연구에 유용하다.[168][170] 전기천공 기술을 통해 세포에 DNA를 주입하여 장기간 표지할 수 있으며, 세포외 기질(ECM) 때문에 형질 감염이 어렵지만, 척수 세포 표지 등 다양한 연구에 활용된다. 유전자 녹아웃과 CRISPR/Cas9-매개 게놈 편집 기술을 통해 특정 유전자 기능을 이해할 수 있다. Sox2 유전자 녹아웃은 도롱뇽 신경 줄기 세포 증폭 역할을 확인하는 데 사용되었다.[168]

RNA 간섭 (RNAi)은 예쁜꼬마선충에서 발견되었으며,[177] 이중 가닥 RNA 발현 박테리아를 먹여 유도할 수 있다.[178] 형질전환 선충류는 바이러스,[180] 독성학,[181] 질병,[182][183] 환경 오염 물질 감지[184] 등에 사용된다.

해삼의 백색증 유발 유전자를 이용해 희귀한 흰해삼을 유전자 조작하고, 해삼의 특이한 특징 연구에 활용한다.[185] 히드라와 말미잘 ''Nematostella vectensis''는 면역 및 발달 과정 진화 연구에 사용된다.[190] 달팽이, 도마뱀붙이, 거북이,[192] 가재, 굴, 새우, 대합, 전복,[193] 해면동물[194] 등도 유전자 변형 연구에 활용된다.

4. 3. 1. 긍정적 측면

유전자재조합 미생물을 이용한 B형 간염 백신 등 고부가가치 의약품 제조 및 상용화, 난치병 치료에 기여할 수 있는 연구, 의약품 생산, 의료용 원료 물질 생산 및 바이오 장기 생산이 가능하다는 점에서 기대가 된다.[235] 1980년대에 형질전환 양서류를 성공적으로 개발한 최초의 실험은 ''발톱개구리''(Xenopus laevis)에서 시작되었다.[155] 이후, 2006년에는 I-SceI 엔도뉴클레아제 효소를 활용하는 I-SceI 매개 형질전환이라는 기술을 사용하여 멕시코 도롱뇽에서 생식계열 형질전환 도롱뇽이 생산되었다.[156] I-SceI 엔도뉴클레아제는 특정 부위에서 DNA를 절단하여 외래 DNA가 게놈에 삽입되도록 한다. ''발톱개구리''(Xenopus laevis)와 멕시코 도롱뇽은 모두 재생 연구에 사용되는 모델 생물체이다. 또한 일본 newt인 Pyrrhogaster와 Pleurodeles watl을 포함한 다른 도롱뇽에서도 형질전환 계통이 생산되었다.[157]

4. 3. 2. 부정적 측면

유전자재조합미생물을 이용한 B형간염 백신 등 고부가가치 의약품 제조 및 상용화, 난치병 치료 연구, 의약품 생산, 의료용 원료 물질 생산 및 바이오 장기 생산에 기여할 수 있다는 기대가 있지만, 인체에 직접적인 영향을 미치므로 작은 문제 발생 시 회복에 많은 시간과 노력이 필요하고 생명과 직결되는 만큼 위험 요인에 대한 철저한 검증이 필요하다는 점에서 실질적인 활용 가능성에 의문이 제기되기도 한다.[235]

유전자 변형 동물을 만드는 데 필요한 자원 측면에서 양서류가 항상 이상적인 것은 아니다. 1~2년의 세대 주기와 더불어, ''아프리카 발톱개구리''(Xenopus laevis)는 4배체 게놈으로 인해 형질전환 실험에 이상적이지 않다고 간주될 수 있다.[164] 동일한 유전자가 게놈에 여러 번 나타나기 때문에 돌연변이 유발 실험이 성공할 가능성이 낮다.[166] 형질전환 도롱뇽을 생산하는 것은 큰 게놈 크기로 인해 많은 어려움이 따른다.[168] 현재 형질전환 도롱뇽을 생성하는 방법은 형질전환 유전자 카세트를 게놈에 무작위로 통합하는 데 국한되어 있어 불균등한 발현 또는 침묵을 초래할 수 있다.[169] 유전자 중복 또한 효율적인 유전자 녹아웃을 생성하는 노력을 복잡하게 만든다.[168]

선충류 ''Caenorhabditis elegans''(예쁜꼬마선충)은 분자 생물학 연구의 주요 모델 생물체 중 하나이다.[176] 형질전환 선충류의 가장 일반적인 용도는 리포터 유전자를 부착하여 유전자 발현과 국소화를 연구하는 것이다. 형질전환 유전자는 또한 RNAi와 결합하여 표현형을 구제하고, 유전자 기능을 연구하기 위해 변경하고, 세포가 발달하는 동안 실시간으로 이미징하거나, 다른 조직 또는 발달 단계에 대한 발현을 제어하는 데 사용할 수 있다.[179]

편형동물은 단일 세포로부터 스스로를 재생하는 능력이 있다.[186][187] 2017년까지는 이들을 형질전환시킬 효과적인 방법이 없었고, 이로 인해 연구가 방해받았다. 미세 주입과 방사선을 사용하여 과학자들은 이제 최초의 유전자 변형 편형동물을 만들었다.[188]

유전자 변형 (GM) 동물의 식품은 아직 유럽 시장에 진출하지 않았다. 그럼에도 불구하고 GM 작물에 대한 현재 진행 중인 논의와 GM 동물과 식물 모두에서 생산된 식품 및 제약 제품의 안전성과 윤리에 대한 논쟁이 전개되면서 사회의 다양한 분야에서 다양한 견해를 불러일으켰다.[195]

유전자 변형과 게놈 편집은 미래에 대한 잠재력을 가지고 있지만, 이러한 기술의 사용에 대한 결정은 가능성뿐만 아니라 윤리적으로 합당한 것을 기반으로 해야 한다. 동물 무결성, 자연성, 위험 식별 및 동물 복지 원칙은 윤리적으로 중요한 요소의 예시이며, 이러한 요소는 반드시 고려해야 하며, 또한 대중의 인식과 당국의 규제 결정에도 영향을 미친다.[196]

동물 데이터를 인간에게 외삽하는 유용성에 대한 의문이 제기되었다. 이로 인해 윤리 위원회는 동물 실험과 관련된 의사 결정에 대한 지침으로 네 가지 R(감소, 개선, 대체 및 책임)의 원칙을 채택하게 되었다. 그러나 실험 동물의 완전한 포기는 아직 불가능하며, 그 사용을 완전히 중단하기 전에 강력한 대안을 위한 로드맵을 개발하기 위한 추가 연구가 필요하다.[197]

5. 윤리

유전자 변형과 게놈 편집은 미래에 대한 잠재력을 가지고 있지만, 이러한 기술의 사용에 대한 결정은 가능성뿐만 아니라 윤리적으로 합당한 것을 기반으로 해야 한다. 동물 무결성, 자연성, 위험 식별 및 동물 복지 원칙은 윤리적으로 중요한 요소이며, 이러한 요소는 반드시 고려해야 하고, 대중의 인식과 당국의 규제 결정에도 영향을 미친다.[196]

동물 데이터를 인간에게 외삽하는 유용성에 대한 의문이 제기되었다. 이로 인해 윤리 위원회는 동물 실험과 관련된 의사 결정에 대한 지침으로 네 가지 R(감소, 개선, 대체 및 책임)의 원칙을 채택하게 되었다. 그러나 실험 동물의 완전한 포기는 아직 불가능하며, 실험 동물 사용을 완전히 중단하기 전에 강력한 대안을 위한 로드맵을 개발하기 위한 추가 연구가 필요하다.[197]

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[235] 웹인용 기대와 우려, 안전성 논란 사례 http://www.biosafety[...]


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