유전공학의 기초
유전공학은 생명공학 기술을 이용해 생물의 유전자를 직접 조작하는 생명공학의 특정 분야이다. 의학, 축산 및 기타 다양한 분야에 중요한 영향을 미치는 기술로, 보이지 않는 것에 대해 다루지 않기 때문에 복잡하기도 하다. 유전공학의 기본적인 사항들을 살펴보고 그 과정, 방법, 운영을 설명하려고 한다.
유전 공학이란
유전 공학은 자연 상태에서의 교배를 통해 이루어지지 않는 방식으로 생물의 유전 물질을 변경하는 것을 말한다. 이 기술을 통해 과학자들은 생물의 유전체 내에 특정 유전자를 추가, 제거 또는 수정할 수 있다. 조작된 유전자는 같은 종 또는 완전히 다른 종에서 가져와 새로운 형질을 발현하는 생물로 만들 수 있다.
DNA와 유전자의 기초
유전 공학을 이해하려면 DNA와 유전자의 기초를 파악하는 것이 중요하다. DNA는 거의 모든 생물에서 사용되고 있는 유전 물질이다. DNA는 뉴클레오타이드로 구성된 이중 나선 구조를 형성하는 두 개의 긴 DNA 가닥으로 구성되어 있다. 각 뉴클레오타이드에는 당, 인산, 염기가 포함되어 있다. 이러한 염기 서열은 알려진 대부분의 생명체에서의 발생 및 생장에 사용되는 개체의 유전 정보를 이룬다. 유전자는 단백질의 아미노산 서열에 대한 정보을 암호화하고 있는 DNA 내의 특정 뉴클레오타이드 서열이다. 단백질은 세포 구조를 이루는 것부터 신진대사 반응을 가능하게 하는 것까지 신체에서 다양한 기능을 수행한다. 과학자들은 유전자를 조작함으로써 생산되는 단백질의 종류와 양에 영향을 주어 생물의 형질을 변화시킬 수 있다.
유전공학 활용 기술
유전공학에는 여러 가지 활용 기술들이 있다. 각 방법에는 구체적인 방법과 그에 따른 이론들 역시 있다.
재조합 DNA 기술
재조합 DNA 기술은 다른 생물의 DNA를 결합하는 것을 일컫는다. 일반적으로 원하는 유전자를 분리하여 플라스미드와 같은 벡터에 삽입하고 이 벡터를 대상 생물에 도입하는 것이다. 이 방식으로 인슐린, 성장 호르몬과 같은 호르몬 의약품 및 기타 의약품 생산에 많이 사용된다.
CRISPR-Cas9
유전체를 정밀하게 편집할 수 있는 획기적인 기술이다. Cas9 효소와 함께 CRISPR 서열은 특정 DNA 서열을 표적으로 삼도록 프로그래밍할 수 있다. 이 시스템은 매우 정교하고 효과적으로 유전 물질을 추가, 제거 또는 변경할 수 있으며, 유전자 치료부터 농업에 이르기까지 다양한 분야에서 사용된다.
유전자 복제
유전자 또는 DNA의 복제본을 만드는 것을 말한다. 특정 유전자의 기능을 연구하거나, 단백질을 대량으로 생산하는 것과 같은 목적으로 사용다.
유전자 치료
질병을 치료하거나 예방하기 위해 세포에 유전자를 도입하는 것을 말합니다. 불완전한 유전자를 기능적으로 대체하는 데 사용할 수 있으며, 질병을 치료하기 위해 새로운 유전자 또는 변형된 유전자를 도입하거나 작동하지 않는 유전자를 침묵시키는 데 사용할 수 있습니다.
유전공학의 활용 분야
의학
유전공학은 의약품의 생산에서 유전자 치료로 의학을 혁신하고 있다. 이를 통해 백신 개발, 유전병 치료법 개발, 조직 및 장기와 관련된 연구가 가능하다.
농업
농업에서 유전공학은 해충 저항성, 영양가 개선, 수확량 증가와 같은 바람직한 경제 형질을 지닌 유전자 변형 생물체(GMO)를 생산하는 데 사용된다.
환경 관리
유전공학은 해양에 유출된 기름을 분해하도록 설계된 박테리아나 오염된 토양에서 중금속을 흡수하도록 미세 변형된 식물처럼 환경 복구에 도움이 되는 생물을 개발하는 데 사용될 수 있다.
산업 생명공학
유전자 조작된 미생물을 사용하여 바이오 연료, 바이오 플라스틱 및 기타 지속 가능한 자원을 생산함으로써 기존의 공정을 탄소 배출량을 획기적으로 줄인 친환경적인 방법으로 대체할 수 있다.
결론
유전공학은 의학, 농업, 환경 복구, 산업 공정 등 우리 삶을 다방면으로 개선할 수 있는 중요한 학문이다. 유전공학의 기본 원리와 방법을 이해하는 것은 유전공학의 이점을 인식하고 여러 사회 문제를 해결하는 데 반드시 필요하다. 다른 혁신적인 기술과 마찬가지로 유전공학이 사회와 환경에 긍정적으로 기여할 수 있도록 기술 개발과 윤리 문제의 밸런스를 맞추는 것이 중요다.