Earticle

Jennifer Doudna교수 등의 CRISPR-Cas9 기술의 개발은 유전자 편집기술에 획기적인 발전을 가져온 기술로서 앞으로 그 활용 가능성에 세계가 주목하고 있다. 3세대 유전자편집기술인 CRISPR-Cas9 기술은 정확성, 경제성 측면에서 본격적인 유전자치료 시대의 등장을 예고하고 있다. 또한 2017년 11월에는 미국 캘리포니아의 한 병원에서는 세계 최초로 유전자 편집 치료제의 첫 번째 환자 체내투여가 이루어져 유전자치료가 현실로 다가오고 있다. 그러나 중국을 비롯한 일부 국가에서는 유전자편집기술이 배아 등 생식세포에 대하여 이루어져 생식세포에의 유전자치료의 위험성에 관한 우려의 목소리가 크다. 이처럼 일각에서는 생식세포에 대한 유전자편집의 우려를 하고 있고, 또 다른 일각에서는 오히려 연구를 가속하고 있는 상황인데, 이처럼 급변한 상황에서는 규제의 수준과 위험을 구체적으로 논의할 필요성은 새로이 대두되었고 생식세포 대상 유전자치료 연구의 허용에 관한 논의를 재검토할 필요성이 있다고 보인다. 생식세포에 대한 유전자편집이 아니라 유전자치료를 위한 연구에만 한정된다면 인간의 초기발생과정 및 질병을 연구하는 데 큰 기여를 할 수 있음과 동시에 개인의 유전질환을 근본적으로 치료할 수 있다는 긍정적인 측면을 고려할 때 유전자치료의 ‘연구’ 자체는 허용될 수 있으리라 생각한다. 다만, 그 연구는 위험성을 고려한 합리적 범위 내에서 허용될 수 있을 것이다. 이러한 연구 허용은 안전하고 효율적인 유전자가위의 전달형태 및 전달방법의 개발과 비특이적 편집의 억제 등 유전자편집기술 사용의 최적화된 조건이 갖추어진다면 기술의 안전성을 높이는 데에도 기여할 수 있을 것이다. 유전자치료의 연구를 허용할 것인가의 논의단계에서는 이른 감이 없지 않지만, 예상치 못한 효과가 태아 또는 이미 태어난 신생아에게서 발견될 경우, 이에 대한 과학적, 사회적 책임은 어떻게 질 것인지에 대한 논의와 더불어 안정성 확보를 위한 수단의 마련, 장기간의 추적조사, 보편적 의료접근권 보장 등의 국가적 사회적 차원에서의 논의도 같이 이루어져야 할 것이다.

This article aims to examine legal problems of genetic modification in human embryo and current regulations in Korea, hoping to provide suggestion for its future orientation. In accordance with the social consensus embedded in the society that protects the dignity of life, South Korea prohibits therapeutic research and gene therapy that use human embryos and reproductive cells. Yet, a group of Chinese scientists reported having used genome editing technologies with CRISPR-Cas9 to human embryos, starting again the debates whether we could use it as research subject or not. Also, recent legislation of mitochondrial replacement technologies for therapeutic purpose in the U.K. has further emphasized the advancement of genetic engineering and its application in real clinical setting. Authors, in this article, suggest for temporary moratorium of having genetic modification in hunan embryos. For such, the international community and intergovernmental organizations such as UNESCO and WHO have to elaborate the discussions on human dignity and risk of these researches.

The purpose of this thesis is to identify a correlation between decision making and information sharing concerning Genetic Modification (GM). There is a social controversy regarding GM policy which intensifies conflicts within policy making participants continuously and extensively. NetMiner was used as a guide to analyze information sharing among 32 representative organizations to decide on GM policy. The analysis showed that average six organizations shared informations. It is notable that information providing in the process of information sharing among organizations is largely concentrated in the hands of three government agencies. It is found that the information sharing is related to the decision making in this study. It also seems that organization's characteristic is more significantly associated with decision making than information sharing is. Aside from "organization's characteristic" factor, a major influence on decision making is information sharing. It could be concluded that vitalizing information sharing can decrease policy conflict.

Induced conversion of cell types and targeted genetic modification have been challenging in mammalian cells including human cells. It has been recently shown that one specific cell type can be converted into another through epigenetic modification using only a handful of reprogramming factors. In addition, significant breakthroughs have been made in targeted genetic modification. We will first briefly review the recent progress in the cell fate conversions including the reprogramming of somatic cells into pluripotent stem cells and direct lineage change between differentiated cells. This induced cell type conversion is thought to occur through epigenetic modification. We will next present recent progresses on the targeted genetic modification of mammalian cells using zinc finger nucleases, especially combined with induced cell fate conversion. We have developed a surrogate reporter system which enables efficient enrichment of cells of which genomes have been edited using zinc finger nucleases. These targeted engineering of mammalian cells through epigenetic and genetic modification will greatly contribute both to the establishment of research models for human diseases and to the development of therapeutic modality for these diseases.

The cultivation of transformed cells has long been used as a standard route for preparing recombinant proteins. However, the recent explosion in the number of the newly identified ORFs is now demanding a high throughput of protein expression that cannot be readily covered by the present in vivo expression technology. ell-free protein synthesis is attracting renewed attention as an alternative technique for overcoming the limited throughput of in vivo expression. With the aim of developing a high-throughput and highly efficient cell-free protein synthesis system directed by PCR products, in this study, we describe a systematic approach to enhance the stability of RNA in cell-free extracts. In another study, we discovered that the productivity of the recombinant proteins from the PCR-amplified templates was enhanced remarkably using an optimized ranslation enhancer sequence. The extra amino acid residues derived from the translation enhancer sequence were effectively removed by utilizing appropriate detergents and peptide cleavage enzyme in the reaction mixture. The method presented here enables the parallel expression of authentic proteins at the elevated levels, and thus it will provide a valuable platform for the large-scale translation of genomic information into protein molecules.

This study explored the effects of genetic modifications on exopolysaccharide (EPS) of Leuconostoc mesenteroides WiKim33, which was subjected to heterotypic shock-induced adaptive laboratory evolution (ALE). We examined three strains: wild-type, ALE1, and ALE2. Among these strains, ALE1 produced the highest EPS (3.87 g/l), while ALE2 produced the lowest (3.27 g/l). Nuclear magnetic resonance analysis revealed that mutations affected the hydrodynamic diameter of EPS. The ALE1 strain had the smallest EPS (11.15 nm), while ALE2 produced the largest EPS (43.27 nm). These differences in hydrodynamic size significantly affected the physical properties of EPS films. Films incorporating EPS from ALE1 exhibited reduced water solubility and hardness compared with the film containing EPS from ALE2. Confocal laser-scanning microscopy revealed that a larger EPS hydrodynamic size induced phase separation and weakened the structural integrity of the film. The current findings highlight ALE to alter the hydrodynamic size of EPS and understand its physical properties within the resulting film.

Torenia hybridacv. Summerwave Blue and Violet mainly produce delphinidin. Down regulation of their flavonoid 3'-hydroxylase and flavonoid 3',5'-hydroxylase (F3'5'H) genes and over expression of rose or pelargonium dihydroflavonol 4-reductase (DFR) cDNA yielded pelargonidin-based bright pink flowers. Nierembergia cv. Fairybells lack pink color as they produced only delphinidin and flavonols. Pelargonidin-based pink flowers were achieved by down regulation of F3'5'H and flavonol synthase genes and over expressing rose DFR cDNA. Introduction of petunia F3'5'H and DFR cDNAs into white carnations deficient in DFR activity produced violet carnations, which arc now commercialized in the USA, Canada, Australia, Europe and Japan. Introduction of pansy F3'5'H and iris DFR cDNAs and down regulation of rose DFR gene produced rose flowers which accumulates delphinidin imparting novel violet color.

이 논문의 목적은 인간 생식세포 및 배아를 대상으로 시행하는 유전자 치료(germline gene therapy)에 관련된 최신 연구 및 국제 법제 동향을 분석하고 의학적·법적 함의를 제시하는 것이다. 우리나라는 생식세포 및 배아를 대상으로 유전자 조작을 시행하는 유전자 치료를 금지해왔는데, 이는 인간 배아 내지 생명의 존엄성을 지키기 위한 사회적 합의에 근거한 것이다. 그런데 최근 중국에서는 배아 대상 유전자 편집 연구가 성공하면서 유전자 편집 기술의 현실화 가능성이 열려지고, 미토콘드리아 교체 기술에 대해서도 최근 영국이 기술의 허용을 합법화함에 따라, 이와 관련된 연구 규제에 대한 법적 검토가 필요하다고 본다. 아직까지 영국을 제외한 세계 주요 국가들에서는 인간 생식세포 및 배아를 대상으로 하는 미토콘드리아 교체 기술에 대한 연구는 금지하고 있다. 연구를 허용하지 않는 것은 유전자 편집 연구도 마찬가지이나 유전자 편집 연구는 규범의 강제성이 국가마다 상이할 뿐 아니라 관련 규정도 모호하여, 완벽하게 유전자 편집 연구를 금지하지는 못하는 추세이다. 그러나 중국 사례를 보듯이 인간 배아의 유전자 편집 연구는 아직까지 기술의 불완전성으로 인하여 생명의 존엄성을 훼손할 가능성이 있고, 인간 복제나 자원 분배의 문제와도 연결된다. 이와 관련하여 우리나라의 경우에도 헌법재판소 판결에서 배아에 대한 생명의 존엄성을 인정하고 있으나, 최근 생명윤리 및 안전에 관한 법률의 개정안은 유전자 치료 및 유전자 치료 연구에 대한 의학적 재검토를 통하여 포괄성 내지 일관성을 보완해야 할 것으로 보인다.

This article aims to examine clinical problems of genetic modification in human embryo and current international trend of its technologies, hoping to provide suggestion for its future orientation. In accordance with the social consensus embedded in the society that protects the dignity of life, South Korea prohibits therapeutic research and gene therapy that use human embryos and reproductive cells. Yet, a group of Chinese scientists reported having used genome editing technologies with CRISPR-Cas9 to human embryos, starting again the debates whether we could use it as research subject or not. Also, recent legislation of mitochondrial replacement technologies for therapeutic purpose in the U.K. has further emphasized the advancement of genetic engineering and its application in real clinical setting. Authors, in this article, suggest for temporary moratorium of having genetic modification in hunan embryos. For such, the international community and intergovernmental organizations such as UNESCO and WHO have to elaborate the discussions on human dignity and risk of these researches.

2015년 2월, 영국 하원은 미토콘드리아 대체를 합법화하는 규칙을 통과시켰다. 토론 과정에서 영국 정부는‘유전자 변형’에서 미토콘드리아 대체를 제외시키는 실무적 정의를 채택하였다. 영국 정부는 미토콘드리아 대체가 유전자 변형이 아닌 ‘기증’이고, 미토콘드리아DNA가 핵 DNA와는 다른 사소한 역할만을 담당하며, 태어날 아이의 정체성에 영향을 미치지 않는다는 담론전략을 사용하였고, 지지자들과 반대자들은 이 담론 전략 위주로 논쟁을 펼쳤다. ‘유전자 변형’의 실무적 정의에 대하여 개인 과학자나 활동가 이외에도, 영국의 공식적 기관과 미국 식품의약국도 미토콘드리아 대체가유전자 변형에 해당한다고 반박하였다. 재정의된 ‘유전자 변형’은 결국 토론 과정에서 합의된 용어로 동의를받지 못했으나, 승인된 생식세포의 미토콘드리아 유전자 변형은 국제 사회의 규제 지형과 이후의 인간 생식세포 유전자 변형에 영향을 미치게 되었다. 미토콘드리아 대체와 같은 생의학 신기술의 논의 시 신중한 용어의 선택은 과학적으로 건전하고 윤리적으로 생산적인정책을 결정하는 데 필수적이다.

In February 2015, the UK parliament passed the regulation allowing mitochondrial replacement. During the debate, the UK government adopted the working definition that “mitochondrial donation[replacement] techniques were not recognized as genetic modification.” And it developed discursive tools that mitochondrial replacement was not genetic modification but mitochondrial donation, and mitochondrial DNA, unlike nuclear DNA, played a trivial role hardly affecting the identity of newborns ; both proponents and opponents focused on these discursive tools during their debates. UK public organizations and US Food and Drug Authority as well as scientists and activists confirmed that mitochondrial replacement was a form of genetic modification. Although the redefined term 'genetic modification' was not agreed, permitted mitochondrial genetic modification became to affect the international regulation landscape and open the door for further germline genetic modification of human beings. It is essential to choose considerate terms during the discussion of emerging biomedical technology such as mitochondrial replacement to make scientifically sound and ethically productive policy decisions.

본 연구는 GM기술을 이용한 식품에 대한 소비자 수용성에 대해 일반적으로 적용가능한 개념모델을 탐색하고 이를 국가간 비교분석에 확장하려는 탐색적 고찰을 시도하였다. 국내외 선행연구에 대한 광범위한 검토를 토대로 GM 소비자의 수용성에대한 필수 영향요인을 중심으로 개념모델을 수립하였다. 대국민인식조사 결과를 구조방정식 모형에 기초한 실증분석을 시도하여 모형의 적합도와 타당도를 검증하였다. 또한 GM수용성 모델의 일반적 적용가능성과 비교설명력을 확인하기 위하여 유럽3개국(이탈리아, 스페인, 그리스) 소비자를 분석한 선행연구 결과와 비교 검토하였다. 비교분석 결과에 따르면, 한국소비자와 유럽3개국 소비자의 GM수용성과 인과경로는 매우 유사한 양상을 띠어 일반화 가능성이 높은 모델임을 보여주었다. 다만 문화적 차이 등으로 인해 과학기술에 대한 일반적 태도가 미치는 영향이 국가별로 차이가 있었으며, 특히 위험인식이 편익인식에 미치는 영향관계에서 유럽3개국 소비자들에 비해 한국소비자들은 통계적으로 유의하게 나타나지 않았다. 마지막으로 국가간 비교연구를 토대로 한국소비자의 수용태도에서 나타나는 특수성과 유사성, 그 원인을 설명하려는 체계적인 연구의 시사점을 정리하였다.

This study is an exploratory investigation for the cross-national study of the conceptual model generally to explain the consumers’ acceptance towards the GM(Genetic modification) technology and the products. The conceptual model is established including the essential factors, based on broad reviews of domestic and foreign literatures of GM consumers’ acceptance. We tested the goodness-of-fit and the construct validity of the structural equation modelling on the empirical evidence by Korean public perception survey, 2015. Furthermore, the result is compared with the extant analysis of consumers in three EU countries, namely Spain, Italy and Greece. According to the result of the comparison analysis, Korean consumers showed similarly causal patterns with the three EU countries’. It implies that the conceptual model of GM acceptance is generalisable. However, there are some differences among the four countries’ in the causality of general attitudes towards Science & Technology. Korean consumers are especially different from the EU ones, in that their risk perception has not statistically significant effect on their benefit perception towards GM. This exploratory investigation implies the necessity of the cross-national study about GM acceptance, so as to explicate consumers’ attitudinal peculiarity and similarity towards the GM.

The purpose of this study attempted to examine consumer attitudes towards the use of genetic modification in food products. Six research hypotheses were tested by SEM(structural equation modelling), and the following factors were investigated: social trust and general knowledge as two antecedents; perceived benefits and perceived risks as mediating variables; and consumer attitudes as the endogenous construct. Total 273 questionnaires were used for the data analysis. The results indicated that consumer attitudes towards GM food were determined by perceived benefits and perceived risks. Additionally, general knowledge about GM technology had an significant effect on perceived benefits and perceived risks, while there were no significant effects of social trust on perceived benefits and perceived risks. Implications of the results and limitations were discussed.

반수체 단세포 진핵생물인 녹조류 Chlamydomonas reinhardtii는 미세조류와 유전자 변형을 이용하여 고부가가치 물질을 생산하는 세포 공장으로 연구자와 산업계에서 오랫동안 사용되어 왔다. 현재 대부분의 기초 및 산업 연구에 사용되는 외래종인 C. reinhardtii를 대체하기 위하여 충청과 전라지역 12개의 담수에서 채취한 시료에서 Chlamydomonas로 추정되는 미세조류 K01을 분리하였다. 분리균주 K01의 형태학적 분석과 18S rDNA 유전자 서열(NCBI 수탁번호 KC166137)의 계통발생학적 분석을 통하여 분리균주 K01는 Chlamydomonas reinhardtii로 동정 되었다. 분리균주 C. reinhardtii K01의 성장 및 지질 함량은 TAP 배지에서 3개의 야생 균주 및 4개의 돌연변이 균주와 비교하였다. 이들 균주 중 C. reinhardtii K01 균주가 배양 3일째 1.74×10⁷ cells/ml개의 세포수가 관찰되었다. 이는 비교 균주 중 가장 높은 세포 수(1.20×10⁷ cells/ml)를 나타내어 UTEX2244와 비교했을 때 1.5배 빠른 성장속도를 보였다. 분리균주 C. reinhardtii K01의 지질함량(20.67%)은 야생형 균주의 지질함량과 유사하였다. 분리균주 Chlamydomonas reinhardtii K01의 지방산 성분은 7종의 분양 균주에서 확인된 지방산 중 oleate (C18:1)가 검출되지 않았다. 분리균주 C. reinhardtii K01은 nitrate (NaNO₃)를 질소원으로 포함하는 BG11배지에서 배양 6일 동안 0.87 g/l까지 세포밀도가 증가하였으나, 분양균주인 7종의 Chlamydomonas의 경우 모든 균주에서 세포증식이 거의 일어나지 않았다.

The green alga Chlamydomonas reinhardtii, a unicellular haploid eukaryote, has long been used by researchers and industries as a cell factory to produce high value-added microalgae substances using genetic modification. Microalga K01, presumed to be Chlamydomonas, was isolated from 12 freshwater samples from the Chungcheong and Jeolla regions to replace C. reinhardtii, an introduced species currently used in most basic and industrial research. The isolated K01 strain was identified as C. reinhardtii through morphological and phylogenetic studies of the 18S rDNA gene sequence (NCBI accession number KC166137). The growth and lipid content of the isolated C. reinhardtii K01 were compared with three wild and four mutant strains in TAP medium, and it was found that the K01 strain could produce 1.74×10⁷ cells/ml by the third day of culture. The growth rate of C. reinhardtii K01 was 1.5 times faster than UTEX2244, which showed the highest number of cells (1.20×10⁷ cells/ml) among the compared strains. The lipid content of the isolated C. reinhardtii K01 (20.67%) was similar to those of the wild strains, although the fatty acid oleate C18:1 was not detected in the isolated strain but was identified in the seven others. The cell density of the isolated strain increased to 0.87 g/l during a six-day culture in BG11 medium, where nitrate (NaNO₃) was introduced as a nitrogen source, while the seven acquired strains showed almost no cell proliferation.