일본-스페인 연구진, 유전자 가위기술로 곤충 게놈편집 성공
배아 편집 아닌 유전자 가위물질 성체 주입하면 끝
해충 박멸은 물론 농수산자원 양식에도 도움 기대

오래된 아파트 같은 공동주택은 물론 새로 지은 집에서도 커다란 바퀴벌레가 튀어나와 깜짝 놀라는 경우가 많다. 약 3억년 전에 지구에 나타난 바퀴벌레는 인류보다 더 오래 존재한 ‘살아있는 화석’이다. 3억년의 시간을 살아남았던 만큼 바퀴벌레를 박멸하는 것은 쉽지 않다. 그런데 최신 생명과학 기술로 주목받고 있는 유전자 가위기술이 새로운 바퀴벌레 퇴치 방법으로 사용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

일본 교토대 농업대학원, 스페인 바르셀로나 진화생물학연구소 공동 연구팀은 배아 유전자를 편집하는 것이 아닌 난자가 발달하고 있는 암컷 성체에 유전자 가위 물질을 주입하기만 하면 되는 비교적 간단한 방법을 개발했다. ‘DIPA-크리스퍼’라고 이름 붙인 새로운 크리스퍼 유전자 가위기술에 대한 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠 메서드’ 5월 17일자에 실렸다.

곤충 유전자 편집은 배아 초기에 유전자 가위 물질을 미세하게 주입해야 하기 때문에 값비싼 장비와 고도의 숙련된 연구기술 인력이 필요하다. 또 각 곤충별로 실험 설정이 달라지기 때문에 곤충의 유전자 편집은 쉽지 않았다.

더군다나 바퀴벌레는 다른 곤충들과 다른 생식 체계를 갖고 있어 유전자 편집이 더 어려웠다. 바퀴벌레는 불완전변태를 하는 곤충으로 알, 유충을 거쳐 성충으로 성장하는데 성충 암컷은 18~50개의 알이 두 줄로 들어가 있는 충란낭을 낳아 꼬리에 매달고 다니다가 떨어뜨려 산란한다. 알에서 유충이 나오고 6~7회 탈피해 성충이 되는 불완전변태를 하는 것으로 알려져 있다.연구팀은 성체 암컷 바퀴벌레 몸 속에 크리스퍼-캐스9 유전자 가위 중 가위 역할을 하는 캐스9 단백질을 주입하는 실험을 했다. 그 결과 암컷 바퀴벌레 몸 속에 있는 난자를 유전자 편집하는데 성공했고 유전자 편집 성공률이 22%에 이르는 것으로 확인됐다. 연구팀은 쌀벌레 중 하나인 거짓쌀도둑거저리(red flour beetle)라는 곤충에도 이번 기술을 적용한 결과 유전자 편집 효율은 50%를 넘는 것으로 나타났다.

연구팀에 따르면 이번 기술은 기존 유전자 가위기술와 달리 단일 유도RNA와 캐스9 단백질 2가지만으로 구성된 물질을 주사하는 것만으로 유전자 편집이 가능해 곤충 같이 작은 생물체 편집에 다양하게 활용할 수 있다. 이번에 직접 실험하지는 않았지만 바퀴벌레의 생식능력을 없애 번식을 차단할 수 있어 ‘바퀴벌레와의 전쟁’에서 승리할 수도 있을 것으로 전망된다.

연구를 이끈 다카키 다이몬 교토대 교수는 “이번 기술은 곤충 게놈을 더 자유롭게 편집할 수 있게 해줄 것으로 보며 실제로 곤충종 90% 이상에 해당하는 약 150만 종의 곤충 게놈편집이 가능해질 것”이라며 “진드기, 바퀴벌레 같은 해충을 없앨 뿐만 아니라 새우, 게 같은 주요 수산자원 양식에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.