세계적인 분열을 이끌고 있다.

획기적이지만 논쟁적인 생물학적 연구를 하고 싶다면 중국으로 가는 것을 추천한다. 지난해 중국의 과학자 허젠쿠이는 세계 최초의 유전자 편집 인간 아기를 탄생시켰다고 발표해 대부분의 주요 과학국가에서 그러한 관행이 불법인 상황에서 세계를 충격에 빠뜨렸다. 좀 더 최근에, 미국에 본사를 둔 연구원 후안 카를로스 이즈피수아 벨몬테는 자신이 입양된 나라의 법적 문제를 피하기 위해 중국에서 세계 최초의 인간 원숭이 잡종 배아를 생산했다고 밝혔다. 그러나 만약 중국이 빠르게 논쟁의 여지가 있는 과학의 세계 수도가 되고 있다면, 그것을 생산하는 데에만 혼자가 있는 것은 아니다. "크리스퍼" 유전자 편집 기술을 사용하여 생산된 더 많은 아기들이 현재 러시아의 한 과학자에 의해 계획되고 있는데, 이 곳에서 또 다른 연구자는 또한 세계 최초의 인간 머리 이식을 수행하기를 희망하고 있다. 그리고 일본은 최근 인간과 동물의 잡종들에 대한 자체 금지를 해제했다.

 

아기들의 출산

세계는 최소한의 규제를 가진 나라들과 이 연구의 초기 단계 외에는 어떤 것도 허용하지 않는 나라들 간에 광범위하게 나뉘어 있는 최첨단 의학 연구의 2단계 시스템으로 빠르게 이동하고 있다. 이러한 분할의 결과는 중요할 가능성이 높고 심지어 의료 서비스에 대한 자신의 액세스에도 영향을 미칠 수 있다. 중국에서 크리스퍼 아기들의 출산은 과학계의 소란을 불러 일으켰다. 과학계는 그의 연구를 비판했고, 인간 배아에 대한 크리스퍼 연구를 중단해야 한다는 요구를 불러일으켰다. 약 30개국에서, 인간 배아의 유전자 편집은 이미 전면적으로 또는 최소한 엄격하게 통제되는 것이 금지되어 있다. 예를 들어, 영국에서는 소수의 연구 그룹만이 실험을 수행할 수 있는 허가를 받았으며, 배아를 만기에 이르게 하는 어떠한 목적도 분명히 부여받지 못했다. 그러나 대부분의 나라에서는 상황이 덜 명확하다. 중국 당국은 재빨리 그의 일을 비난하고 그것을 불법이라고 선언했다. 그리고 일부 논평가들은, 외부의 인식에도 불구하고, 중국 과학은 규제되지 않은 것과는 거리가 멀다고 지적하고 있다. 그러나 그가 주정부 자금까지 지원받았을 수도 있다는 증거와 함께, 그가 방해받지 않고 그 일을 수행할 수 있었다는 사실은 여전히 남아 있다.

 

크리스퍼처럼 기술이 빠르게 발전함에 따라, 많은 나라들은 포괄적인 입장을 발전시킬 시간이나 전문지식을 갖지 못했을 것이다. 이에 따라 이런 연구를 위한 2단계 체제를 피할 수 없을 것으로 보인다. 생명공학에 대한 규제가 발달한 국가들은 최근의 진보에 더 빠르고 쉽게 적응할 수 있고 제한을 둘 수 있을 것이다. 다른 주들은 계속해서 싸워서 과학자들이 그들의 작업의 윤리적 또는 사회적 함의를 고려하지 않고 진행하도록 할 것이다. 그리고 그것은 모든 정부가 이런 종류의 연구를 제한하기를 원한다고 가정하고 있지만, 그들은 그렇게 하지 않을 수도 있다. 우리는 다른 생명공학과의 국제적 단절이 있을 때 어떤 일이 일어나는지 보아왔다. '의료관광'은 헬스케어 산업 내에서도 호황 부문이 됐다. 사람들은 전 세계에서 모국에서 사용할 수 없는 줄기세포 치료제를 제공하는 개인 클리닉으로 여행을 떠난다. 국가법을 무시하고 미토콘드리아 대체요법에 접근하기 위해 미국에서 멕시코로 여행하는 사람들의 유명한 사례가 있었다. 따라서, 그렇게 할 수 있는 수단을 가진 사람들은 아마도 그들이 가지고 있는 알려진 유전적 조건의 전이를 피하기 위해, 그들 자신의 나라에서 유전자 편집이 불가능할 때, 해외에서 유전자 편집에 접근하려고 할지도 모른다고 가정해도 무방하다. 그리고 가정용 DNA 테스트 키트가 널리 보급됨에 따라(필수적으로 정확한 것은 아니지만), 아이를 갖기 전에 자신의 게놈을 편집하려는 사람들의 수가 증가할 가능성이 있다. 의료 규정이 부족하거나 느슨한 것은 또한 놀랄만한 치료법처럼 들리지만 기껏해야 설탕 알약이나 최악의 경우 적극적으로 해로운 것에 대해 엄청난 금액을 청구하는 약탈적 클리닉을 만드는 경향이 있다. 그리고, 아마도 가장 나쁜 것은, 규제 문제가 의료 기술의 발전을 약속하는 명성을 손상시키는 데 기여할 수도 있다. 규제되지 않은 치료로 인한 더 고약한 사건일수록, 사람들은 합법적인 의학적 재판을 지지할 의지가 점점 더 약해질 것이다. 이런 종류의 의료 규제 2단계 시스템은 또한 유전자 편집과 같은 기술을 다른 나라들보다 훨씬 더 문화적으로 받아들여지기 위해 이끌 수 있다.

 

우리 사회는 외국인 혐오증과 인종 차별주의로 계속 투쟁하고 있기 때문에, 우리는 또한 유전적으로 조작된 인간들을 위해 발전하는 편견과 법적 딜레마를 발견할 수도 있다. 크리스퍼와 같은 기술을 사용하여 태어난 사람들은 그들의 창조물이 불법인 나라들을 방문하거나 이주하는 것이 허용될까? 그들이 자신의 아이를 갖고 유전적으로 변형된 게놈을 퍼뜨리는 것은 불법일까? 국제인권법과 국내정책 간의 이런 갈등은 아직 검증되지 않았지만 심각한 결과를 초래할 수 있다. 악화되는 건강 불평등의 문제도 있다. 강력한 규제를 가진 국가들이 너무 느리게 움직여 생명을 구하거나 장애를 예방할 수 있는 치료를 허용할 경우 건강 불평등을 악화시킬 수 있다. 우리는 이미 서비스나 기술이 특권층만이 접근할 수 있는 방식인 분배 정의에 심각한 세계적 문제를 안고 있다. 크리스퍼를 통해 특정 질환을 예방할 수 있다면, 그 기술이 합법적인 나라로 여행할 수 없다는 이유만으로 아이가 질병에 걸릴 위험을 감수해야 하는 것이 옳을까? 불행히도, 국제적으로 합의된 표준과 규정인 명백한 해결책은 하나의 해결책이 될 수 있다. 우리는 배아 연구와 마찬가지로 유전자 편집 문제에 대한 세계적 공감대를 지속적으로 찾지 못하고 있다. 공통의 지반에 도달할 수 있다 하더라도, 불가피한 추가 기술 진보를 처리할 수 있을 정도로 유연한 상호 수용 가능한 용어를 개발하고 이행하는 데는 수년이 걸릴 것이다. 현재로서는 유전자 편집 연구를 추적하기 위한 공동의 노력에 대한 제안이 우리가 할 수 있는 최선일 것이다. 그 사이에 무슨 일이 일어날지 예측하기 어렵다. 그러나 점점 더 많은 유전자 편집과 다른 논란이 되는 관행들이 규제되고 규제되지 않은 다양한 환경에서 일어날 것 같다. 슬프게도 위에서 설명한 유형의 문제들이 너무 현실화될 때까지 거의 진전이 없는 경우가 될 수 있다.

앞으로의 모습은 무엇일까?

이 보고서는 지금까지 위원회의 과제 성명에 대한 "경험" 측면에 초점을 맞춰왔다. 본 장의 목적은 "예상" 즉, 앞으로 농작물에서 유전공학이 어떻게 사용될 수 있는지를 고려하는 것이다. 그것은 미래의 이 기술에 대한 추측을 포함한다. 전반적인 농작물 개선에서 유전공학에 대한 맥락을 제공하기 위해, 이 장에서는 먼저 농작물 유전학 및 식물 번식에 관련된 기초지식의 빠른 발전을 가능하게 하는 식물 배양 방법과 유전체학 접근법에 대한 설명을 제공한다. 그런 다음, 현재 사용의 폭과 깊이 및 현재 한계를 조사하면서 일반적으로 사용되는 이 기술에 대해 논의한다. 다음으로, 합성 생물학과 게놈 편집을 포함한 새로운 이 기술에 대한 지평을 스캔하고 그것들이 농작물의 미래를 어떻게 형성할 지 추측한다. 게놈 편집의 예상 적용과 관련 비표적 효과 평가에 이용할 수 있는 기술에 대해 더 자세히 논의한다. 마지막으로, 후생유전체학 접근법을 검토하여 유전공학 및 재래식 식물 번식의 의도되거나 의도되지 않은 영향을 평가할 수 있는 잠재력을 평가한다.

위원회는 유전공학 기술의 발전은 특히 발전된 재래식 재배 방법과 결합했을 때 21세기의 농작물 개선을 향상시킬 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있다고 결론짓는다. 현대식 식물 재배 방법은 전통적인 식물 재배 방법과 많은 차이를 보인다. 전통적인 식물 재배 접근법은 크로스와 돌연변이 유발물을 사용하여 생성된 개별 식물 중에서 바람직한 농균성 및 제품 특성(즉, 표현형)을 가진 식물 세균의 선택에 의존한다. 번식은 전적으로 표현형식에 기반을 두고 있었다. 즉, 식물은 식물의 유전적 구성에 대한 지식 없이 수율과 같은 특징에 의해서만 선택되었다. 잠재적으로 관심이 있는 모든 식물은 재배되고, 표현되고, 수확될 것이며, 모두 시간집약적이고 자원집약적이다. 1980년대 분자생물학의 번식 프로그램 진입은 DNA 기반 분자표시를 사용하여 원하는 형태의 유전자를 가진 개별 식물의 균열을 검사하는 표현형과 표식기 지원 선택의 유전적 결정요인에 대한 지식을 가능하게 했다. MAS는 바람직한 개별 식물을 선택하는 데 필요한 식물 표본 크기를 줄였고, 비용을 절감하고 효율성을 높이기 위해 많은 작물에 사용되어 왔다. MAS는 유전적 구성에 기초하여 개체군에서 개별 식물을 식별하고 제거할 수 있도록 허용하며, 그 결과 지속적인 전파 및 다운스트림 표현과 관련된 비용을 감소시킨다. 예를 들어, MAS 이전에, 과일 나무 사육 프로그램의 각 나무는 표현될 수 있는 과일을 생산하기 전에 몇 년 동안 재배되어야만 했다. 그러나 자기적합성(수정이 외부 기증자 꽃가루를 필요로 하지 않는 수정)과 과일 크기와 관련된 분자표시는 최근 달콤한 체리 번식 프로그램에서 이 두 가지 중요한 시장 특성에 유리한 알레르기가 부족한 묘목을 제거하기 위해 사용되어 상당한 절감 효과를 거두고 있다. MAS는 특성을 부여한 특정 유전자에 대한 지식이 필요하지 않으며, 특성을 제어하는 유전자 내에 있을 수도 있고 없을 수도 있는 특징과 밀접하게 연관된 표지만 요구한다. MAS는 모든 식물 재배 프로그램에 사용되지는 않지만, 더 많은 유전 정보가 제공되고 선별 비용이 감소함에 따라 곧 보편화될 수 있다.

 

다른 모든 생물학 분야와 마찬가지로, 식물 번식은 이제 유전체학 시대에 접어들었으며, 이 시대에서 패러다임 변화 방법이 접목되어 번식의 효율성을 가속화하고 향상시키고 있다. 유전체학을 사육과 유전학 연구에 접목시킴으로써 농작물 유전학, 종의 다양성, 특성의 분자적 기반, 원시 야생종에서 유래한 농작물 기원의 진화적 역사 등에 대한 지식 기반이 확대되었다. MAS와 게노믹스는 피노티핑을 위한 사육 파이프라인에 보존해야 하는 개별 식물의 수를 크게 줄인다. 게놈 수준 데이터 집합과 유전체 기술은 관련 농생명적 특성에 중요한 인과적 유전자, 알레르기와 로키를 식별하기 위해 사용되어 왔으며, 따라서 번식 주기를 가속화하는 도구가 되었다. 유전체 서열화 및 조립화 기초 생물학적 지식 발전 과정은 다음과 같다. 참조 게놈으로 알려진 한 종의 개개인이라도 게놈 서열에 접근하는 것은 유전자와 유전자에 대한 기초지식을 발전시켰고, 그 결과 표식기 지원 선택을 위한 DNA 표지의 식별을 용이하게 했다. 예를 들어, 감자는 번식이 어려운 주요 작물이다. 감자는 안데스 산맥의 적도 지방에 원산지로서, 단일에 따라 결핵의 발달이 좌우된다. 그러나 여름이 긴 지역(유럽, 북미 포함)에서 고수익 감자를 유발한 주요 특성은 긴 날의 결핵 개발이었다. 유전자 지도를 통해 결핵 개시를 제어하는 5번 염색체에 대한 주요 정량적 특성 위치인 성숙도 위치를 밝혀냈다. 감자 게놈 서열에 대한 접근은 결핵 개시를 제어하는 유전자의 알레르성 변종 식별을 허용했는데, 이는 결핵화, 순환시계, 결핵화 신호 사이의 명확한 연결을 제공할 뿐만 아니라 특정 지리적 레지오에 적응한 품종을 식별하기 위해 MAS에 사용할 분자표시를 제공했다.

 

다양한 유전체 기술을 사용하여 MAS와 같은 기술을 통해 개선된 작물 품종을 배양하는 데 사용할 수 있는 모든 종에 대한 대규모 유전적 다양성 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어 게놈 염기서열 분석 및 재시퀀싱(게놈 전체 또는 일부가 배열된 경우)과 단일 뉴클레오티드 다형성 분석(수억에서 수백만 개의 개별 로키가 알레르기의 다양성에 대해 분석되는 경우)은 많은 작물에서 일상적으로 사용되는 게놈법이다. 질량 분광법, 프라이머 확장법 또는 다형성 검사를 위해 축소표시를 사용하는 플랫폼을 포함하여 SNP 로키 검사에 몇 가지 기술적 접근방식을 적용할 수 있다. 기술 플랫폼을 선택할 때 플랜트 사육사가 고려해야 할 주요 고려사항은 마커 밀도, 샘플 처리량, 비용 및 검사할 위치 수입니다. 자르기에 따라 특정 애플리케이션에 대한 사용자 정의 SNP 어레이와 마찬가지로 공개 또는 상업적으로 사용할 수 있는 SNP 플랫폼이 사용된다. 유전자 기술의 지속적인 진보와 처리량 증가와 비용 감소의 결합은 종래의 유전자와 유전공학적인 번식 프로그램이 이제 유전자(그리고 주장)와 표현형 및 농생 형질을 연결하는 데 사용될 수 있는 풍부한 유전적 다양성 데이터에 접근할 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어 경작선뿐만 아니라 관련 야생종과 육지경로를 포함한 몇몇 주요 작물에 대한 대규모 게놈 다양성 데이터가 생성되었다. 그 정보는 의 유전적, 분자적 기초에 대한 통찰력을 제공했다.

 

위원회의 보고서가 작성되고 있을 때, 거의 모든 주요 작물 종에 대한 참조 게놈을 이용할 수 있었다. 참조 게놈 서열의 품질은 기술 및 비용 제한에 따라 상당히 다르다. 간격이 적거나 없는 완전한 게놈 염기서열은 참조 게놈의 '금본 표준'이지만 불완전하게 특징지어지는 게놈도 유용하다. 많은 작물의 경우, 관련 게놈 및 표현형 데이터 집합과 함께 다양성 패널1이 개발되었거나 개발되고 있다. 그러나 대규모 유전정보의 이용가능성은 식물 번식을 위한 만병통치약은 아니다. 단일 개인 또는 유전자형에서 파생된 참조 게놈은 농작물 개선에 필요한 게놈 정보의 완전한 표현을 제공하지 않는다. 그 결과, 게놈 다양성을 적절히 포착하기 위해서는 각 종에 대한 여러 개의 참조 게놈들이 필요하다. 데이터에 대한 접근 부족, 계산 도구 부족, 유전체학에 대한 분석적 전문지식 부족 등 다양한 이유로 인해 일부 연구자들은 게놈 데이터를 완전히 활용하지 않는다. 그러나, 유전체 기술이 향상되어 어떤 개별 식물의 게놈의 염기서열화 및 분석이 가능해지고, 사육자들이 관련 유전체 및 생물정보기술의 사용에 더 많은 전문지식을 습득하고, 유전자형 처리방법과 비용효율성이 향상됨에 따라, 그러한 제한은 극복될 것이며, 이것은 ma로 표현될 것이다. 효율적인 사육의 제한 따라서 병렬 데이터셋을 제공하고 효율성을 높이며 사육과 관련된 비용을 절감할 수 있는 고투과 현장 기반 표현 기술이 개발될 가능성이 높다. 21세기의 전통적인 유전자 변형 식물 재배 접근법은 식물 게놈에 대한 지식 증가, 농형성질의 유전적 기반, 유전자형 세균에 대한 유전적 기술에 의해 가능해졌다. 향후 수십 년 동안 게놈 기술 및 알고리즘과 소프트웨어 개발의 지속적인 개선은 식물 번식의 효율성을 더욱 향상시킬 것이다. 다양성 판넬은 작물을 대표하는 세균의 집합체다. 판넬에는 작물의 유전적 다양성을 집단적으로 나타내거나 작물의 표현형질을 개선하는 데 사용할 수 있는 작물과 관련된 경작물, 육지, 야생종이 포함된다.

어떻게 이루어낼수 있을까?

재조합 DNA 기술의 생화학적 산물에 대해서 논하려 한다.

 

재조합 DNA의 많은 실제 적용은 인간과 수의학, 농업, 생명공학에서 발견된다. 이것은 우리가 생각하는것보다 훨씬 넓은 분야인 생명공학, 의학, 연구에 널리 사용된다. rDNA 기술을 사용함으로써 생기는 단백질과 그 밖의 제품들은 기본적으로 모든 약국, 의사 또는 수의사 사무실, 의료 검사 실험실, 그리고 생물학 연구실에서 발견된다. 재조합 기술을 이용해 조작한 유기체들과 그 유기체들로부터 파생된 제품들은 많은 농장, 슈퍼마켓, 가정의학 캐비닛, 심지어 애완동물 가게에까지 판매되고 있다.

 

의약품 및 연구에서의 재조합기술의 생화학적 산물로는 인간 재조합 인슐린, 성장호르몬, 혈액응고인자, B형간염 백신, HIV 감염 진단 등이 있다. 농업 분야에서는 재조합 DNA 기술의 생화학적 산물로는 황금쌀, 제초제 내성 작물, 곤충 내성 작물 등이 있다. 여기서 이 기술은 한 유기체로부터 유전자를 채취하여 다른 유기체의 그것에 삽입하는 과정을 뜻한다.

 

재조합 DNA 기술은 특정 세그먼트의 필요성을 충족시키기 위해 나온 최신 생화학적 분석이다. 이 과정에서 기존 세포에서 나온 주변 유전자는 원하는 양의 분절에서 잘려 수백만 번 복사될 수 있다. 재조합 구성 과정은 다음과 같다. 플라스미드 벡터에 외래 DNA 파편을 삽입한다. 이 예에서 백색으로 표시된 유전자는 그것을 삽입할 때 비활성화된다. 이 기술은 외부 단백질을 생산하기 위해 미생물 세포를 기술하고 있으며, 그 성공은 박테리아 세포 기계의 도움을 받아 만들어진 동등한 유전자의 정확한 판독에 달려 있다. 이 과정은 현대 분자 생물학과 관련된 많은 발전을 부채질하는 역할을 해왔다.

 

지난 20년간의 복제-DNA 염기서열 연구는 유전자 구조뿐만 아니라 조직에도 대한 상세한 지식을 밝혀냈다. 그것은 특히 기본 척추 구조를 가진 신체 계획을 가진 유기체에서 무수한 세포 유형의 유전자 발현이 세포에 의해 제어되는 도움을 받아 규제 경로에 대한 힌트를 제공했다. 이러한 최신 기술은 과학 연구의 중요한 도구가 되는 것 외에도 다양한 질병, 특히 유전 질환에 속하는 질병의 진단과 치료에 중요한 역할을 해왔다. 인류 최고의 발견 중 하나인 이것에 의해 가능하게 된 최근의 발전들 중 일부는 다음과 같다. 단백질을 다량으로 격리하는 것이 가능해졌다. 이제 모낭 자극 호르몬, 폴리스심 AQ 바이알, 성장 호르몬, 인슐린, 그리고 그 밖의 다른 단백질을 포함한 많은 재조합 제품들이 이용 가능하다. 돌연변이 식별도 가능해졌다. 이 기술로 인해 유방암, 신경섬유종, 망막성종 등을 유발할 수 있는 돌연변이 단백질 존재 여부를 쉽게 검사할 수 있다. 유전성 질환 매개자 진단도 가능하다. 낭포성 섬유증, 타이-삭스병, 헌팅턴병 또는 듀첸 근위축증에 대한 유전자를 사람이 지니고 있는지 여부를 판단할 수 있는 테스트가 현재 이용 가능하다. 또한 한 유기체에서 다른 유기체로 유전자가 전이되는 것도 가능하다. 진보된 유전자 요법은 낭포성 섬유증, 혈관 질환, 류마티스성 관절염, 특정 종류의 암을 가진 사람들에게 유익할 수 있다. 박테리아 유전학은 박테리아에 확립된 포유류 유전자 발현 시스템을 허용하도록 조작될 수 있다.

 

최근 개선된 DNA 화학 합성의 방법은 이러한 기술과 결합되어 유전자 공학을 이용한 유전자 발현을 위한 원핵세포에 통합될 수 있는 적당한 크기의 유전자의 설계와 비교적 빠른 합성을 허용하고 있다. 이러한 일반적 접근법의 실현가능성은 대장균에서 포유류 펩타이드 소마토스타틴의 합성 및 발현에 의해 처음 입증되었다. 포유류 유전자 표현은 숙주가 자연적으로 발생하는 기계를 활용함으로써 많은 표현형 숙주에서 이루어질 수 있다. 유전자 발현이란 유전자로부터의 정보가 기능성 유전자 생산물의 합성에 이용되는 과정이다. 이 제품들은 종종 단백질이며 변형되는 과정을 거쳐 생산된다. 유전자공학적 산물로 분류되는 표현 시스템은 선택 유전자 산물의 생산을 위해 특별히 고안된 시스템이다. 이것은 일반적으로 단백질이지만, tRNA나 리보지메와 같은 RNA일 수도 있다. 리보지메는 효소 역할을 할 수 있는 RNA의 조각이다.유전공학적으로 조작된 표현 시스템은 박테리아 숙주에 유입되는 플라스미드로 만들어지는 선택 유전자에 대한 적절한 DNA 염기서열을 포함한다. 플라스미드는 염색체와 분리된 이중 가닥 DNA의 원형으로 박테리아와 원생동물에서 발견되는 것을 말한다. DNA를 전사하는데 필요한 분자 기계는 숙주의 선천적이고 자연적으로 발생하는 기계에서 유래한다. 그리고 나서 DNA는 mRNA로 옮겨지고 단백질로 변환된다. 이러한 시스템에서는 사용된 플라스미드에 따라 이러한 유전자 발현 전 과정이 유도될 수 있다. 가장 넓은 의미에서 포유류 유전자 발현에는 모든 살아있는 세포가 포함되지만, 이 용어는 일반적으로 표현을 실험실 도구로 지칭하는 데 더 많이 사용된다. 그러므로 표현 체계는 어떤 면에서 인위적인 경우가 많다.

 

바이러스와 박테리아는 표현 시스템의 훌륭한 예다. 가장 오래되고 가장 널리 사용되는 표현 시스템은 세포 기반이다. 표현은 종종 매우 높은 수준으로 행해지므로 과도한 표현이라고 한다. 외부 세포를 세포에 도입해 발현하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 발현에 사용될 수 있는 숙주세포도 다양하다. 각 표현 체계에도 뚜렷한 장점과 부채가 있다. 표현 시스템은 일반적으로 호스트와 DNA 소스 또는 유전 물질의 전달 메커니즘에 의해 언급된다. 예를 들어, 일반적인 박테리아 숙주는 E.coli와 B.subilis이다. 대장균과 함께 이것은 보통 플라스미드 표현 벡터로 도입된다. 대장균의 과다압박 기술은 유전자의 복제 수를 증가시키거나 촉진자의 결합 강도를 증가시켜 전사에 도움이 되도록 작용한다.

비례하여 이루어지는 발전

생명공학은 생물학적 기법과 공학적 유기체를 이용하여 원하는 특성을 가진 제품이나 식물과 동물을 만드는 것이다. 수천 년 동안 인류는 농업, 식량 생산, 의학에 생명공학을 사용해 왔다. 20세기 후반과 21세기 초에는 생명공학이 유전체학, 재조합 유전자 기술, 응용면역학, 제약요법 및 디가노리스 테스트 개발 등 새롭고 다양한 과학으로 확대되었다. 생명공학은 의료, 농작물 생산 및 농업, 농작물 및 기타 제품의 비식품(산업) 용도(생분해성 플라스틱, 식물성 기름, 바이오 연료), 환경적 용도 등 4대 산업 분야에 응용이 가능하다.

 

나노기술은 나노입자를 만드는 과학과 기술 그리고 나노미터의 범위 안에 있는 크기의 제조 기술을 말한다. 사람들은 선택적으로 동물을 번식시키고 발효시키는 것과 같은 생명공학 과정을 수천 년 동안 사용해 왔다. 19세기 말과 20세기 초 미생물이 상업적으로 유용한 과정을 어떻게 수행하고, 그것들이 어떻게 질병을 일으키는지에 대한 발견은 백신과 항생제의 상업적 생산으로 이어졌다. 동물 번식을 위한 개선된 방법 또한 이러한 노력에서 비롯되었다. 샌프란시스코 만 지역의 과학자들은 1970년대에 재조합 DNA 기법의 발견과 개발을 통해 큰 진전을 이루었다.

 

생명공학 분야는 21세기 내내 경제에 도움이 될 것으로 기대되는 새로운 발견과 새로운 응용으로 계속 가속화되고 있다. 그것의 가장 넓은 정의에서, 생명공학은 원하는 특성을 전달하기 위해 생산물을 만들거나 식물과 동물을 개조하기 위해 생물학적 기법과 공학적 유기체를 적용하는 것이다. 또한 이 정의는 바람직한 제품을 생산하기 위해 다양한 인간 세포와 다른 신체 부위를 사용하는 것으로 확장된다. 바이오산업은 엔지니어링된 생물제품을 생산하는 기업과 그 지원 사업을 하는 기업의 집단을 말한다. 생명공학은 생물 산업을 위한 제품을 발견, 평가, 개발하기 위해 종종 다른 과학(재료 과학, 나노테크놀로지, 컴퓨터 소프트웨어 등)과 결합하여 생물학(유전자 조작 등)을 사용하는 것을 말한다.

 

생명공학 제품들은 질병을 발견하고 진단하는 것을 더 쉽게 만들었다. 이러한 많은 새로운 기술들은 사용하기 더 쉬워졌고, 임신 테스트와 같은 몇몇 기술들은 심지어 집에서 사용하는 것이 가능해졌다. 생명공학 제품을 사용하는 400개 이상의 임상 진단 장치가 오늘날 사용되고 있다. 가장 중요한 것은 에이즈와 B형, C형 간염 바이러스에 의한 오염으로부터 혈액 공급을 보호하기 위한 선별 기술이다. 유전자 공학은 유용한 제품을 만들기 위해 유기체를 조작하는 것을 의미하며, 광범위한 응용을 가지고 있다.

 

또한 의학, 연구, 산업, 농업에 응용할 수 있고 광범위한 식물, 동물, 미생물에 사용될 수 있다. 의학에서 유전공학은 인슐린, 인간 성장호르몬, 엽리스심(불임 치료용), 인간 알부민, 단핵항체, 항혈성 인자, 백신, 그 밖의 많은 약물을 대량 생산하는데 이용되어 왔다. 이러한 연구에서, 유기체는 특정 유전자의 기능을 발견하기 위해 유전적으로 조작된다. 산업 응용 분야에는 박테리아나 효모 같은 변형 미생물이나 유용한 단백질을 위한 유전자 코딩을 가진 곤충 포유류 세포가 포함된다. 단백질의 대량 양은 발효를 이용하여 생체 반응기에서 변형된 유기체를 배양한 다음 단백질을 정화함으로써 생산될 수 있다. 

 

또한 유전적으로 조작된 농작물이나 유전적으로 변형된 유기체를 만들기 위해 농업에도 사용된다. 여기서 생명공학은 산업용, 농업용, 의료용 및 기타 기술용도에서 살아있는 유기체(특히 미생물)의 사용을 뜻하며, 복제는 체세포의 핵을 난자에 이식하여 복제 배아를 생산하는 것을 뜻한다. 유전자 변형이라고도 불리는 유전공학은 생명공학을 이용하여 유기체의 게놈을 직접 조작하는 것이다. DNA 서열을 생성하기 위해 분자 클로닝 방법을 사용하거나 그것을 합성하여 이 구조를 숙주 유기체에 삽입함으로써 관심 있는 유전 물질을 먼저 분리하고 복제함으로써 새로운 DNA를 숙주 게놈에 삽입할 수 있다. 유전자는 누클레이저를 사용하여 제거되거나 "노크아웃"될 수 있다. 실험실 생쥐는 생물 의학 연구에 사용하기 위해 유전자를 삭제함으로써 유전적으로 조작된다. 유전자 타겟팅은 내생 유전자를 바꾸기 위해 동질 재조합을 사용하는 다른 기법으로 유전자를 삭제하거나 엑손을 제거하거나 유전자를 첨가하거나 포인트 돌연변이를 도입하는 데 사용할 수 있다.

 

의료용으로 다양한 약물과 호르몬을 만들어냈다. 예를 들어, 의약품에서 가장 초기에 사용된 것 중 하나는 대장균 박테리아의 세포를 사용하여 만들어진 다량의 인슐린을 제조하기 위한 유전자 스플라이싱이었다. 특정 바이러스를 제거하고 암세포를 죽이기 위해 사용되는 인터페론도 조직 플라스미노겐 활성제, 혈액 응고를 녹이는 우로키나아제처럼 이 학문의 산물이다.

 

또 다른 부산물은 인간의 성장 호르몬의 일종이다. 왜소증을 치료하는데 사용되고 유전적으로 조작된 박테리아와 효모를 통해 생산된다. 유전자 치료의 진화하는 분야는 유전병과 장애를 치료하거나 치료하기 위해 인간의 유전자를 조작하는 것이다. 변형된 플라스미드나 바이러스는 종종 유전 물질을 신체의 세포에 전달하기 위한 전달자로써, 병을 바로잡아야 할 물질이 생성되는 결과를 초래한다. 때로는 세포가 몸 안에서 유전적으로 변형되기도 하고, 다른 때에는 과학자들이 실험실에서 세포들을 수정하여 환자의 몸에 되돌려주기도 한다. 유전자 치료는 1990년대부터 에이즈, 낭포성 섬유증, 암, 고콜레스테롤 등의 질병과 상태를 치료하기 위해 임상시험에 이용되어 왔다. 유전자 치료의 단점은 때때로 사람의 면역체계가 유전적으로 변형된 세포를 파괴하고, 또한 원하는 효과를 낼 수 있을 만큼 유전 물질을 충분한 세포에 넣기 어렵다는 것이다.

어떻게 이루어져왔습니까?

유전자 변형 또는 유전자 조작이라고도 불리는 학문은 생명공학을 이용하여 유기체의 유전자를 직접 조작하는 것입니다. 개선되거나 참신한 유기체를 생산하기 위해 종 내와 종 경계를 넘나드는 유전자를 전이하는 등 세포의 유전적 구성을 바꾸는 데 사용되는 일련의 기술입니다. 새로운 DNA는 재조합 방법을 사용하여 관심 있는 유전 물질을 분리하고 복사하거나 인공적으로 그것을 합성하여 얻습니다. 구조물은 보통 이것을 숙주 유기체에 삽입하기 위해 만들어지고 사용됩니다.

 

최초의 재조합 DNA 분자는 1972년 폴 버그가 원숭이 바이러스 SV40의 DNA와 람다 바이러스를 결합하여 만들었습니다. 유전자를 삽입하는 것뿐만 아니라, 이 과정은 유전자를 제거하거나 "노크아웃"하는 데 사용될 수 있다. 새로운 DNA는 무작위로 삽입되거나 게놈의 특정 부분을 대상으로 할 수 있습니다. 유전자 공학을 통해 생성되는 유기체는 유전자변형으로 간주되며, 그 결과 생성되는 유기체는 유전자 변형 생물입니다. 최초의 GMO는 1973년 허버트 보이어와 스탠리 코헨에 의해 생성된 박테리아였습니다. 루돌프 재니쉬는 1974년 쥐에 외래 DNA를 삽입하면서 최초의 변형 동물을 만들었습니다. 유전공학에 주력한 최초의 회사인 제넨텍은 1976년 설립돼 인간 단백질 생산을 시작했습니다. 유전자 조작 인간 인슐린은 1978년에 생산되었고 인슐린 생성 박테리아는 1982년에 상용화되었습니다. 유전자 변형 식품은 플라브르 사브르 토마토가 출시되면서 1994년부터 판매되고 있습니다. 플라브르 사브르는 유통기한이 더 길도록 설계되었지만, 대부분의 현재 변형 작물은 곤충과 제초제에 대한 저항력을 높이기 위해 변형됩니다. GloFish는 애완용으로 디자인된 최초의 GMO로 2003년 12월에 미국에서 판매되었습니다. 2016년에는 성장 호르몬으로 변형된 연어가 판매되었습니다.

 

연구, 의학, 산업생명공학, 농업 등 수많은 분야에 적용되어 왔습니다. 연구에서 GMO는 기능상실, 기능상실, 추적 및 표현실험을 통한 유전자 기능과 발현을 연구하는 데 사용됩니다. 특정 조건에 책임이 있는 유전자를 제거함으로써 인간 질병의 동물 모델 유기체를 만드는 것이 가능합니다. 호르몬을 생산하는 것뿐만 아니라, 백신과 다른 약품들의 유전자 공학은 유전자 치료를 통해 유전병을 치료할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 약품 생산에 사용되는 동일한 기법도 세탁세제, 치즈, 기타 제품용 효소 생산과 같은 산업적 응용이 가능합니다. 상업화된 유전자 변형 작물의 증가는 많은 다른 나라의 농부들에게 경제적 이익을 제공했지만, 또한 이 기술을 둘러싼 대부분의 논쟁의 원인이 되었습니다. 이것은 일찍부터 존재해왔고, 첫 현장 실험은 반대 운동가들에 의해 파괴되었습니다. 현재 변형 작물에서 파생된 가용 식품이 재래식 식품보다 인간의 건강에 더 큰 위험을 끼치지 않는다는 과학적 공감대가 있지만 GM 식품 안전은 비판자들의 주요 관심사입니다. 유전자 흐름, 비표적 유기체에 대한 영향, 식량 공급 통제, 지적 재산권 등도 잠재적 이슈로 제기돼 왔습니다. 이러한 우려는 1975년에 시작된 규제 프레임워크의 개발로 이어졌습니다. 그것은 2000년에 채택된 국제 조약인 생물학적 안전성에 관한 카르타헤나 의정서로 이어졌습니다. 개별 국가들은 GMO에 관한 자체적인 규제 시스템을 개발했으며 미국과 유럽 사이에 가장 현저한 차이가 발생하고 있습니다. 변형에 대한 문제는 연구, 개발됨으로써 국제 규제 또한 이루어져 왔습니다.

 

1971년 GMO에 노출되는 인간에 대한 위험에 대한 첫 번째 논쟁은 흔한 장내 미생물인 대장균이 종양을 유발하는 바이러스의 DNA에 감염되면서 시작되었습니다. 초기에, 안전 문제는 함께 실험실에서 일하는 개인들뿐만 아니라 인근 거주자들에게도 걱정거리였습니다. 그러나, 나중에 재조합된 유기체가 무기로 사용될 수 있다는 우려에 대한 논란이 일어났습니다. 처음에는 과학자들에게만 국한되었던 그 커져가는 논쟁은 결국 대중에게까지 확산되었고 1974년 국립보건원은 재조합 DNA 자문 위원회를 설립하여 이러한 문제들을 다루기 시작했습니다. 환경에 그것을 의도적으로 방출하기 시작한 1980년대에 미국은 규제가 거의 없었습니다. 국립보건원이 제공한 지침을 준수하는 것은 업계에 자발적인 것이었습니다. 또한 1980년대에는 유전자 변형 공장의 사용이 신약 생산을 위한 귀중한 노력이 되어가고 있었고, 개별 기업, 기관 및 국가 전체가 생명공학을 돈벌이 수단으로 보기 시작했습니다.

 

생명공학 제품의 전 세계적인 상업화는 생물체의 특허성, 재조합 단백질에 대한 노출의 부작용, 기밀성 문제, 과학자들의 도덕성과 신뢰도, 과학을 규제하는 정부의 역할, 그리고 다른 문제들에 대한 새로운 논쟁을 불러일으켰습니다. 미국에서는 의회 기술평가국 이니셔티브가 개발되었고, 결국 그것의 사회적 영향을 예측하여 정책 입안자들에게 조언하는 톱다운 접근법으로 전 세계적으로 채택되었습니다. 그 후 1986년 경제협력개발기구의 '재조합 DNA 안전 고려사항'이라는 간행물이 GMO 사용을 둘러싼 문제를 다루는 최초의 정부간 문서가 되었습니다. 이 문서는 위험 평가를 사례별로 수행할 것을 권고했습니다. 그 이후로 유전자변형 제품에 대한 위험평가에 대한 사례별 접근방식이 널리 받아들여졌지만, 미국은 일반적으로 제품 기반 평가 접근방식을 취했지만 유럽 접근방식은 프로세스 기반으로 되어있습니다. 과거에는 많은 나라에서 철저한 규제가 부족했지만, 전 세계 정부들은 이제 대중의 요구를 충족시키고 유전자 변형 작물에 대한 더 엄격한 시험과 라벨 부착 요건을 시행하고 있습니다. 그것의 사용을 지지하는 사람들은 적절한 연구를 통해 이러한 유기체들이 안전하게 상업화될 수 있다고 믿습니다. 잠재적 위험을 최소화하기 위해 적용할 수 있는 공학적 유전자의 발현과 제어에는 많은 실험적인 변화가 있습니다. 이러한 관행 중 일부는 과잉 DNA 전달(벡터 시퀀스)을 피하고 연구실에서 일반적으로 사용되는 선택 가능한 표식 유전자를 무해한 식물에서 유래한 표식기로 대체하는 것과 같은 새로운 법률의 결과로 이미 나타났습니다.

 

백신을 추출하는 식물이 일반 식품과 혼합될 위험과 같은 문제는 색소 침착과 같은 식별 요소가 내장되어 있어 유전자 변형 제품을 비 GMO로부터 감시하고 분리하는 것을 용이하게 함으로써 극복할 수 있습니다. 기타 내장 제어 기법에는 유도성 촉진자(예: 스트레스, 화학 물질 등에 의해 유도됨), 지리적 격리, 수족 멸균 식물 사용 및 별도의 성장기가 포함됩니다. 변형된 것들은 식품과 의료의 가용성과 품질을 높이고 더 깨끗한 환경에 기여하는 등의 목적으로 사용될 때 인류에게 이익을 줍니다. 현명하게 사용하면 득보다 실이 많을 뿐 아니라 개선된 경제로 이어질 수 있고, 세계적으로 기아와 질병을 완화하는 잠재력을 최대한 활용할 수도 있습니다. 그러나 GMO의 모든 잠재력은 사례별로 각각의 새로운 GMO와 관련된 위험에 대한 실사와 철저한 주의 없이는 실현될 수 없습니다.

사용에 따른 다양한 문제

GMO 사용을 둘러싼 위험과 논란이 있습니다. 전이되는 유전자가 다른 종에서 자연적으로 발생함에도 불구하고, 외래 유전자 발현을 통해 유기체의 자연 상태를 변화시키는 데에는 예측하지 못하는 결과가 있습니다. 결국, 그러한 변화는 유기체의 신진대사, 성장 속도, 그리고/또는 외부 환경 요인에 대한 반응을 변화시킬 수 있습니다. 이러한 결과는 GMO 그 자체뿐만 아니라 그 유기체가 증식할 수 있는 자연환경에도 영향을 미칩니다. 인간에 대한 잠재적인 건강 위험은 유전자 변형 식품에서 새로운 알러지에 노출될 가능성뿐만 아니라 항생제에 내성이 있는 유전자가 내장의 식물체에 전이되는 가능성까지 포함합니다. 농약, 제초제 또는 항생제 내성을 다른 유기체에 수평적으로 유전자가 전달하면 인간을 위험에 빠뜨릴 뿐만 아니라, 이전에 무해했던 식물이 통제되지 않고 자랄 수 있게 되어 식물과 동물 모두의 질병 확산을 촉진시킬 수 있습니다.

 

GMO와 다른 유기체 사이의 수평적 유전자 전달 가능성은 부인할 수 없지만, 실제로는 이 위험은 상당히 낮은 것으로 간주됩니다. 수평 유전자 전달은 매우 낮은 속도로 자연적으로 발생하며, 대부분의 경우 민감도를 높이기 위해 표적 게놈을 능동적으로 수정하지 않으면 최적화된 실험실 환경에서 시뮬레이션할 수 없습니다. 이와는 대조적으로 변형된 그룹과 그들의 야생형 유전자 간의 수직적 유전자 전달의 놀라운 결과는 같은 종의 야생 개체군에 방사된 유전자 변형 어류를 연구함으로써 부각되었습니다. 유전자 변형 물고기의 향상된 짝짓기 이점은 그들의 자손의 생존 가능성을 감소시켰습니다. 따라서, 변형된 새로운 야생 어류가 개체군에 유입되면, 그것은 번식하고 결국 야생형과 유전자 변형 유기체 모두의 생존 가능성을 위협할 수 있습니다.

 

다른 종에 대한 의도하지 않은 영향도 있습니다. 유전자변형 식물의 사용에 대한 공개적인 논쟁의 한 예는 BT 옥수수의 경우를 포함합니다. BT 옥수수는 바실러스 튜링겐시스 박테리아에서 추출한 단백질을 가리킵니다. 이 단백질은 재조합 옥수수를 짓기 전에는 군주 애벌레 등 여러 해충에게 독성이 있다고 오래 전부터 알려져 있었으며, 몇 년 동안 환경 친화적인 살충제로 성공적으로 사용되어 왔습니다. 옥수수 식물에 의한 이 단백질의 발현의 이점은 농부들이 농작물에 적용해야 하는 살충제의 양을 줄인다는 것입니다. 불행히도 재조합 단백질의 유전자를 함유한 씨앗은 의도치 않게 그것이 퍼지거나 환경의 새로운 독성 화합물에 비표적 유기체가 노출될 수 있습니다. 현재 유명한 BT 옥수수 논란은 로스티 외 연구진(1999)의 실험실 연구로 시작되었는데, 이 연구는 일반 옥수수의 꽃가루로 덮인 밀크위드(그들의 자연식량 공급)를 먹었을 때 보다 군주 유충의 사망률이 더 높다고 보고되었습니다. 로지 외 연구원의 보고서는 또 다른 연구에 이어 밭에서 BT 옥수수 꽃가루의 자연 수준이 군주에게 해롭다는 것을 시사했습니다. 다른 실험실의 과학자들이 실험실에서 사용하는 꽃가루의 농도가 극도로 높다는 것을 비현실적이라고 주장하며, 그리고 군주들의 철새 패턴이 꽃가루를 흘리는 시간 동안 옥수수 근처에 꽃가루를 놓아주지 않는다는 결론을 내리면서, 이 연구에 이의를 제기하자 논쟁이 이어졌습니다. 이후 2년간 정부, 학계, 산업계의 6개 연구팀이 이 문제를 조사하여 BT 옥수수가 군주에게 미치는 위험은 "매우 낮다"고 결론 내렸으며, 이는 미국 환경보호국이 BT 옥수수를 추가로 7년간 승인할 수 있는 근거를 제공했습니다.

 

경제적 문제도 있다.

때로 GMO는 의도하지 않은 경제적 결과를 가져오기도 합니다. GMO와 관련된 또 다른 우려는 민간 회사들이 그들이 만든 유기체의 소유권을 주장할 것이고, 그것들을 대중과 합리적인 비용으로 공유하지 않을 것이라는 것입니다. 이러한 주장이 맞다면 대규모 농장 생산 센터(비용 많은 종자를 감당할 수 있는 사람)의 단농 관행이 기술 여력이 없는 소규모 농가들이 기여하는 다양성을 지배하게 되기 때문에 유전자 변형 작물의 사용은 경제와 환경을 해칠 것이라는 주장이 제기되고 있습니다. 그러나 최근 15개 연구에 대한 메타 분석 결과, 평균적으로 1세대 유전자 변형 작물의 편익의 3분의 2가 하류에서 공유되는 반면, 상류에서는 발생되는 것은 3분의 1에 불과하다는 결론이 제기되고 있습니다. 이들 이익주식은 산업계와 개발도상국 모두에서 전시됩니다. 따라서, 민간 기업이 그것의 소유권을 공유하지 않을 것이라는 주장은 1세대 유전자 변형 작물의 증거에 의해 뒷받침되지 않습니다.

 

GMO 및 일반 대중의 인식은 아래와 같습니다. 국제식품정보위원회가 2007년 미국 성인 1000명을 대상으로 실시한 설문조사에서 응답자의 33%가 생명공학 식품이 자신이나 가족에게 혜택을 줄 것이라고 믿었지만 23%는 생명공학 식품이 이미 시장에 도달했다는 사실을 알지 못했습니다. 또 생명공학 제품 사용과 관련한 우려로 구매 습관을 바꾸는 등 조치를 취하겠다고 응답한 응답자는 5%에 불과했습니다. 유엔 식량농업기구에 따르면 조사 당시 나라와 현재 분위기에 따라 유럽과 아시아의 대중 수용 추세가 엇갈리고 있습니다. 복제, 생명공학, 유전자변형 제품에 대한 태도는 사람들의 교육 수준과 이러한 용어 각각이 무엇을 의미하는지 해석하는 것에 따라 다릅니다. 지원은 생명공학의 종류에 따라 달라지지만, 동물을 언급할 때는 일관되게 낮습니다.

 

게다가, 기술이 공평하게 공유된다고 해도, 개인적이거나 종교적인 믿음 때문에, 안전성에 대한 철저한 테스트를 하더라도, 여전히 소모성 변형식품에 저항할 사람들이 있습니다. 그것을 둘러싼 윤리적 문제에는 종교적인 이유로 기권하는 음식에 이물질을 도입하는 것뿐만 아니라 우리의 권리에 대한 논쟁도 포함되어 있습니다. 어떤 사람들은 자연을 조작하는 것은 본질적으로 잘못되었다고 믿고 있으며, 다른 사람들은 식물 유전자를 동물에 삽입하는 것, 또는 그 반대의 경우도 부도덕하다고 주장합니다. 유전자변형식품에 대해서는 그것의 개발이 자연이나 종교에 반한다고 강하게 느끼는 사람들은 어떤 물건을 살 것인지 선택할 때 정보에 입각한 선택을 할 수 있도록 명확한 라벨링 규칙을 요구해왔습니다. 소비자 선택과 가정된 위험에 대한 존중은 유전자 변형 제품과 비 유전자 변형 식품의 혼합을 방지하기 위한 안전장치를 갖는 것만큼이나 중요합니다. 그러한 안전장치에 대한 요건을 결정하기 위해서는 그것을구성하는 것에 대한 명확한 평가와 제품에 라벨을 붙이는 방법에 대한 보편적인 합의가 있어야 합니다. 이러한 문제들은 전체 게놈의 염기서열 분석을 위한 실험실 기법과 도구들의 개선, 유전자의 복제와 전달을 위한 더 나은 과정, 그리고 유전자 발현 시스템에 대한 이해의 향상으로 인해 그것의 수가 계속해서 증가함에 따라 고려되어야 할 중요성이 점점 더 커지고 있습니다. 따라서 이 연구를 규제하는 입법 관행은 보조를 맞춰야 합니다. GMO의 상업적 사용을 허용하기 전에, 정부는 위험 평가를 수행하여 그것의 사용의 가능한 결과를 결정하지만, 상업적 GMO 사용의 영향을 추정하는 데 어려움이 있어 이러한 유기체에 대한 규제는 난제가 되고 있습니다.

정의와 실례

유전공학이란 무엇입니까?  DNA를 직접 조작해 특정 방식으로 유기체의 특성(패노타입)을 바꾸는 것을 말합니다. 유전자 변형이라고도 불리는데 유기체의 게놈에서 DNA를 바꾸는 과정을 뜻합니다. 이것은 하나의 염기쌍을 바꾸거나 DNA의 전체 영역을 삭제하거나 유전자의 추가 복사본을 도입하는 것을 의미할 수 있다. 그것은 또한 다른 유기체의 게놈에서 DNA를 추출하여 그 개인의 DNA와 결합하는 것을 의미할 수도 있습니다. 유전공학은 과학자들이 개별 유기체의 특성을 강화하거나 수정하기 위해 사용합니다. 유전공학은 바이러스로부터 어떤 유기체에도 적용될 수 있습니다. 예를 들어, 이것은 더 높은 영양가치를 가지거나 제초제에 노출되는 것을 견딜 수 있는 식물을 생산하는 데 사용될 수 있습니다.

 

유전공학의 과정을 설명하기 위해 인슐린의 예를 들어보겠습니다. 단백질은 우리 혈액의 당도를 조절하는 데 도움이 됩니다. 때문에 반드시 필요한 물질 중 하나입니다. 인슐린은 췌장에서 생산되지만 1형 당뇨병을 가진 사람들은 자체적으로 인슐린을 생산하는데에 문제가 있습니다. 따라서 당뇨병 환자들은 혈당 수치를 조절하기 위해 인슐린을 주사해야 합니다. 사람들은 유전공학을 이용하여 효모와 박테리아로부터 우리 것과 매우 유사한 형태의 인슐린을 생산하기 위해 대장균을 사용하는 방법을 발견했습니다. 이 유전자를 조작하여 만들어진 인슐린인 '휴물린'은 1982년에 인간에게로의 사용이 허가되었습니다. 과정은 다음과 같습니다. 먼저 플라스미드라고 불리는 작은 원형 DNA 조각을 박테리아나 효모세포에서 추출해 냅니다. 그런 다음 추출해낸 원형 플라스미드에서 제한 효소인 분자 가위로 작은 부분을 잘라냅니다. 이렇게 잘라낸 인간 인슐린의 유전자는 플라스미드의 틈새에 삽입된다. 이 플라스미드는 이제 유전적으로 변형되었습니다. 그리고 이 과정을 거쳐 유전적으로 조작된 플라스미드는 새로운 박테리아나 효모세포에 도입됩니다. 그리고 나서 이 세포는 빠르게 분열되어 인슐린을 만들기 시작합니다. 많은 양의 세포를 만들기 위해, 유전적으로 조작된 박테리아나 효모는 그들이 필요로 하는 모든 영양소를 포함하고 있는 큰 발효 용기에서 재배됩니다. 세포가 분열할수록 인슐린은 더 많이 생성됩니다. 발효가 완료되면 세포는 혼합물을 여과하고 인슐린을 분비합니다. 그런 다음 인슐린은 정제되어 병과 인슐린 펜으로 포장되어 당뇨병 환자에게 분배됩니다.

 

유전공학은 또 다음의 분야에 쓰입니다. 1973년에 처음으로 만들어진 유전자 변형 유기체는 박테리아였습니다. 1974년에는 쥐에도 같은 기술이 적용되었습니다. 1994년에 최초의 유전자 변형 식품이 이용 가능하게 되었습니다. 유전자 공학은 과학 연구, 농업, 기술을 포함한 많은 유용한 응용 프로그램을 가지고 있습니다. 식물에서는 감자, 토마토, 쌀과 같은 작물의 복원력, 영양 가치, 성장률을 향상시키기 위해 이 학문이 적용되었습니다. 동물에서 그것은 낭포성 섬유증을 치료하는데 사용될 수 있는 우유에 치료용 단백질을 생산하는 양이나, 과학자들이 알츠하이머병과 같은 질병에 대해 더 많이 배울 수 있도록 어둠 속에서 빛을 내는 벌레를 개발하는 데 사용되어 왔습니다.

 

이 학문은 알츠하이머 병을 치료하는데에 특히 이용되고 있습니다. 네마토드 웜인 C.선충은 신경계 전체에 약 300개의 세포만 가지고 있어 알츠하이머병을 연구하는 아주 간단한 모델이 되고 있습니다. 또한 지렁이가 거의 투명하다는 사실 때문에 그들의 신경세포에 녹색 형광 단백질이라는 라벨을 붙이면 현미경 아래 다양한 구조와 단백질의 위치와 활동을 관찰할 수 있습니다. 선충의 유전적 물질은 연구자들이 연구하고자 하는 특정 단백질을 벌레가 생산하도록 하기 위해 쉽게 유전적으로 변형될 수 있습니다. 인간에게 있어서, 알츠하이머병을 앓고 있는 사람들의 특징인 아밀로이드 판과 관련된 단백질의 APP 유전자 코드와 관련된 연구를 진행하고 있습니다. 그래서, 알츠하이머를 연구하기 위해 연구원들은 알츠하이머 유전자를 포함하도록 이 벌레의 신경 세포를 유전적으로 조작하여 알츠하이머를 효과적으로 투여했습니다. 웜에서 생산되는 APP 단백질에 녹색 형광 단백질을 태깅함으로써, APP와 접촉한 모든 세포가 나이가 들면서 죽었다는 것을 알 수 있었습니다. 연구원들은 그 후 알츠하이머 병에서 알츠하이머 병의 진행을 관찰할 수 있었고 계속해서 알츠하이머 병을 앓고 있는 사람에게 있어서 앱의 역할을 이해하는 데 그들의 연구 결과를 적용할 수 있었습니다.

 

다음은 다양하게 적용된 사례를 살펴보겠습니다. 현재까지도 가장 논란이 되는 용도 중 하나는 복제 또는 유전적으로 동일한 유기체를 복제하는 것의 문제였습니다. 복제의 윤리가 뜨겁게 논의되고 있는 가운데, 최초의 양(돌리라는 이름)은 1996년 과학자들에 의해 복제되었습니다. 또 이상하게 들릴 수 있겠지만, 2007년, 한국의 과학자들은 고양이의 털이 어둠 속에서 빛날 수 있도록 고양이의 DNA를 변형시킨 후, 고양이의 다른 고양이들을 복제하여 세계 최초의 야광 고양이를 만들었습니다. 유채는 특정 종류의 식물성 기름을 만드는데 사용되는 꽃식물인데 유전공학은 이러한 식물들이 특정 종류의 살충제에 내성을 갖도록 허용하였습니다. 그 결과로, 들판이 해충을 제거하기 위해 처리될 때, 그 식물들은 손상되지 않은 채로 남아 있을 수 있는 결과를 만들어내었습니다. 또 가스를 덜 생산해 내는 소도 만들어 내었습니다. 메탄은 소의 편평성에 의해 생성되며, 이 화학 물질은 지구 온난화에 큰 영향을 미치고 있는 물질입니다. 그래서 평균보다 적게 방귀를 뀌는 소는 환경에 미칠 수 있는 해로운 효과와 싸우기 위해 생산되었습니다. 워싱턴 대학의 과학자들이 개발한 포플러 나무는 오염된 물을 뿌리로 흡수하고 물이 다시 공기로 방출되기 전에 그것을 청소할 수 있습니다. 그 식물들은 일반 포플러보다 몇 배나 더 효율적으로 특정 오염물질을 청소했습니다. 또 유전자변형은 종종 당근을 오렌지색으로 만드는 비타민과 동일한 베타 카로틴을 함유한 황금 쌀과 같은 "건강한" 음식을 만드는데 사용됩니다. 그 결과 많은 비타민을 섭취하지 못한 사람들은 쌀을 섭취할 때 건강한 비타민 A를 섭취하게 됩니다. 유전자 변형 덕분에 인광을 더 잘 소화할 수 있는 돼지를 만들 수 있었고, 이것은 돼지의 인산량을 감소시킬 수 있었습니다. 돼지 배설물로 만들어지는 거름이 인화 함량이 낮아 환경 파괴력이 떨어진다는 결과가 나왔습니다. 현대사회에서 목재의 사용이 많아지며 나무들에 대한 수요가 급증하고 있습니다. 하지만 이 문제는 평균보다 빠르게 자라는 나무들에 의해 충족될 수 있습니다. 유전공학은 생물학적 공격을 막아내고, 더 빠르고 강하게 자라고, 유전적으로 변형되지 않은 나무보다 더 좋은 목재를 만들어낼 수 있는 나무를 만들어냈습니다. 토마토 또한 유전자를 수정하여 만들어질 때, 토마토는 더 크고 더 튼튼하게 만들어질 수 있습니다. 이것들은 토마토들을 더 오래 신선하게 유지할 수 있고, 재배지에서 더 멀리 배송될 수 있으며, 수확할 때마다 밭의 일부만 수확하는 것이 아니라 동시에 수확할 수 있도록 설계되었습니다. 연어 또한 더 빠르게 성장시킬 수 있습니다. 연어는 일년 내내 성장 호르몬을 생산하지 않기 때문에 과학자들은 유전자 공학을 연구하여 해결책을 찾아냈다습니다. 그 방법은 연어가 공학을 받지 않은 연어보다 두 배 더 빨리 자랄 수 있게 하는 변형하는 것입니다. 살충제 옥수수는 식물에 살충제를 뿌리는 대신에, 해충을 스스로 죽이는 농작물을 유전적으로 조작하는 것은 어떨까라는 아이디어에서 착안되어 만들어졌습니다. 옥수수는 유전 공학을 통해 곤충을 죽이는 독을 생산하기 위해 개발되었습니다. 이 옥수수는 나비 같은 유익한 곤충에게도 해를 끼칠 수 있지만, 지지자들은 이익이 반대보다 많다고 말합니다. 바나나는 콜레라와 간염과 같은 질병에 대한 백신을 제공하는 유전자 변형을 통해 개발되었습니다. 바늘 백신을 사용하는 것과 마찬가지로, 그것을 먹는 사람들은 병에 대한 면역성을 갖게 하는 질병 결합 항체를 개발합니다.

 

이 예들 중 몇 가지가 보여주듯이, 유전 공학은 논란의 여지가 있는 과학이 될 수 있지만, 그것은 또한 많은 유용한 목적을 제공할 수도 있습니다.

3 년 전 Elon Musk은 도시 내 차량 이동 속도를 높이는 터널 층으로 도시 내 차량 이동의 미래에 대한 장대 한 비전을 제시했습니다. 운전자는 자체 테슬라를 거리 수준 엘리베이터로 조종 할 수 있으며,이를 통해 최대 120mph의 속도로 자율 전기 썰매에서 휘젓을 수 있습니다. 보행자와 자전거 타는 사람은 유리로 도금 된 기차 차량과 유사한 자율 전기 자동차를 타게됩니다. 머스크의 경력은 그에게 역사에서 자리를 얻은 업적이 풍부합니다. 그는 테슬라에서 인기있는 전기 자동차를 만들고 SpaceX에서 재사용 가능한 로켓을 개척했으며 최근 우주 비행사를 우주로 보낸 최초의 민간 회사가되었습니다. 그러나 그는 또한 대담한 진술로 명성을 얻었으며 항상 그에 충실하지는 않았습니다. 그는 2018 년 달 주위에 우주 관광객을 파견하고 2017 년 말까지 자율적 인 테슬라에서 크로스 컨트리 드라이브를 시연하려고했다. 머스크는 수년 동안 도시 간 교통과 도시 간 교통의 변화에 ​​대한 시력을 설정했다. 지금까지 거의 성공을 거두지 못했습니다.

 

 

그는 운송 비전을 추구하기 위해 지루한 회사를 만들었습니다. 라스 베이거스에서 1 마일 길이의 터널이 2 개있는 그의 프로젝트 중 하나가 지난 달에 완료되었습니다. 2021 년 1 월에 사업을 시작하면 원래 비전 중 거의 실현되지 않았을 것입니다. Las Vegas Convention and Visitors Authority CEO Steve Hill에 따르면 승객들은 자율적 인 썰매가 아닌 다른 사람이 조종하는 테슬라에 입국하여 시속 35 마일의 최고 속도로 운전할 것이라고한다.

 

머스크는 2017 년 뉴욕에서 워싱턴 DC까지 터널을 건설하기 위해 "언어 정부 승인"을 받았다고 전했다. 2013 년에 처음 발표되어 하이퍼 루프 (Hyperloop)라고 불리는이 도시 간 고속 운송 프로젝트는 이론적으로 승객을 시간당 최대 600 마일로 운반 할 수있는 자율 전기 포드를 구축함으로써 달성 될 것입니다. 그러나이 프로젝트의 첫 번째 단계는 현재 환경 검토에 빠져 있으며 완료 될 명확한 일정이 없습니다.

 

머스크는 2017 년 4 월 테드 아이디어 컨퍼런스 (Ted ideas Conference)에서 무대에 올라 차량의 터널에 주차 된 차량에 대한 애니메이션 비디오를 연석 주차 지점과 혼합하고 도시를 통해 전기 썰매로 쫓아내는 것을 보여 주었다. 그는이 도시 내 교통 프로젝트 루프라고 부르며 자율 주행 버스가 버스보다 저렴할 것이라고 주장했다. 머스크는 2018 년 11 월에 도시의 30 개 층의 터널이 고밀도 도시의 혼잡 문제를 완전히 해결할 수있을 것이라고 말했다. 그러나 머스크의 원래 추정치보다 1 년 넘게 열리는 라스 베이거스 컨벤션 센터에서 지루한 회사의 두 개의 터널은 매끄러운 테드 비디오 피치와는 거리가 멀다. 35 마일의 속도 제한과 인간 운전자에 대한 초기 요구를 넘어서,이 프로젝트는 회의 참석자를 위해 만들어졌으며 현재 대중 교통 수단이 아닙니다. 이 시스템은 Tesla Model 3 및 X에 의존합니다. Hill에 따르면 12-16 명의 승객을 태우는 Model 3 섀시에 내장 된 전차가 나중에 소개 될 수 있습니다. 그는 안전하다고 입증되면 차량이 결국 자율적으로 운전할 것으로 예상합니다. 힐은 시간이 얼마나 걸릴지 확신하지 못했다고 말했다. Boring Company와 Musk의 담당자는 CNN 비즈니스의 의견 요청에 응답하지 않았습니다. 최근에 완성 된 터널은 결국 라스 베이거스 전역으로 확장되어 카지노, 리조트, 주거 지역, 스포츠 경기장 및 공항 간 여행을 제공 할 수 있습니다. Wynn Las Vegas와 Resorts World Las Vegas 리조트는 이번 달에 지방 정부에 승인 계획을 제출했습니다. 둘 다 컨벤션 센터에서 약 1 마일 거리에 있습니다.

 

공사는 올해 말에 승인 대기 중일 수 있습니다. 2021 년 여름에 개장 할 예정인 리조트 월드 라스 베이거스 대변인에 따르면 요금은 저렴할 것으로 예상된다. 제안 된 확장에 대한 자세한 내용은 발표되지 않았다. 힐은 티켓 가격이 3 ~ 5 달러로 버스 티켓보다 비싸다고 말했다. 라스 베이거스에서 단일 버스 여행은 $ 3 이하가 될 수 있으며, 월간 버스 패스는 $ 65가 될 수 있습니다. 보링 컴퍼니는 라스 베이거스에서 27 개 더 정거장과 로스 앤젤레스로 확장하여 루프를 더 확장 할 수있는 방법에 대한 맵을 발표했습니다. 그러나이 제안은 아직 드로잉 보드를 떠나지 않았습니다. 지금까지는 라스 베이거스에서 서명하지 않은 제안으로 보입니다. 맥 캐런 국제 공항 대변인은 스트립이나 컨벤션 센터와의 새로운 공항 연결을위한 공식적인 작업은 없다고 말했다. 캐롤린 굿맨 라스 베이거스 시장은이 이야기에 대한 언급을 거부했다. 이 시점의 현실은 머스크의 초기 비전에 미치지 못하지만, 라스 베이거스 지도자들은 잠재적 인 확장에 대해 흥분하고 있으며, 이는 지역 교통을 개선하는 비용 효율적인 방법으로 간주됩니다. 힐은“우리는 지하철 시스템, 모노레일, 라이트 레일을 보았다”고 말했다. "아무것도 생각하지 않았기 때문이 아닙니다. 그럴 여지가 없거나 여유가 없기 때문입니다."

 

예를 들어, 모노레일은 1 억 달러가 소요될 수 있다고 그는 말했다. 지루한 회사는 공공 자금을 요청하지 않았으며 터널링 비용을 크게 줄일 수 있다고 생각합니다. 그러나 그것이 약속을 지키고 비용 효율적이며 많은 수의 방문자에게 서비스를 제공 할 것인지에 대한 의문이 있습니다. SpaceX, Tesla, Neuralink의 CEO 인 머스크는 지난달 자신의 시간의 1 % 미만을 회사에서 보낸다고 말했다. 머스크는 다른 회사의 성공에 핵심적인 역할을했기 때문에 제한된 시간의 기여는 회사의 성공에 영향을 줄 수 있습니다. 머스크는 2017 년에 뉴욕과 워싱턴 DC 사이를 30 분 이내에 600mph 이상의 속도로 운행 할 수있는 고속 지하 열차 서비스 제안 된 하이퍼 루프 (Hyperloop)에 대한 정부 승인을 받았다고 발표했다. Musk가 프로젝트를 완료하기에 충분한 승인을 받았는지 여부에 대한 질문이 남아 있습니다. 한편, 라스 베이거스 외에도 보링 컴퍼니의 다른 루프 프로젝트 중 일부는 서서히 발전했습니다. 완료되면, 그들은 155mph의 모자와 함께 낮은 속도로 작동합니다. 연방 고속도로 청 대변인에 따르면 DC와 볼티모어 간의 프로젝트는 환경 검토 중이다. 인프라 프로젝트의 허용을 추적하는 연방 정부 웹 사이트에서 2019 년 말까지 검토가 완료된 것으로 설명했습니다. 대변인은 검토가 지연된 이유를 밝히지 않았습니다. 정부의 프로젝트 환경 평가에 따르면이 프로젝트는 처음에는 하루에 방향 당 승객 1,000 명으로 제한됩니다. 메릴랜드 주 데이터에 따르면 동일한 두 도시를 연결하는 통근 열차 서비스 인 Marc Camden Line보다 용량이 줄어 듭니다. 평가에 따르면 루프 용량은 DC 루프 스테이션 위치의 크기가 제한되어 있기 때문입니다. 평가에 따르면, 향후 확장은 미래의 중간 국으로의 여행을 포함 할 때 하루에 방향 당 100,000 명 이상의 승객을 수용 할 수 있습니다.

 

 

보링 회사가 DC에서 뉴욕 하이퍼 루프 프로젝트로 나아가는 것이 분명하다면, 볼티모어 남쪽의 매력적인 노선은 머스크가 예상 한 고속을 유지하는 것이 기술적으로 비현실적이라고 대학 교통 공학 교수 크리스티안 클로델에 따르면 Hyperloop 프로젝트에 대해 학생들에게 조언 한 Texas-Austin 그는 프로젝트 맵에서 곡선이 얼마나 예리한 지 감안할 때 전투기 조종사조차도 G 힘이 너무 강할 것이라고 말했다. 시카고 시내에서 오 헤어 공항까지의 루프를 건설하려는 계획은 혼란스러워 보입니다. 시카고시의 한 대변인은 로리 라이트 풋 시장이 1 년 전에 취임 한 이후이 프로젝트에 대해서는 논의되지 않았다고 밝혔다. 그러나 라스베가스에서는 지루한 회사가 확장된다면 무엇을 얻을 수 있는지에 대한 관심이 여전히 높습니다. Las Vegas Stadium Authority Board의 대변인 인 Jeremy Aguero는“제 생각에는 시간 문제 일뿐입니다. "네바다 남부와 그 너머에는 가능성의 세계가 중요합니다."

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