환경유전자 (eDNA)는 다양한 환경 (수중, 토양, 대기)에 존재하는 생물체로부터 유래된 유전물질을 의미한다. eDNA는 높은 민감도, 짧은 조사시간 등 많은 장점들이 존재하며 이로 인해 생물 모니터링 및 유해생물과 멸종위기 생물을 탐색하는 분야에 다양하게 활용되고 있다. 이러한 eDNA 를 채집하기 위해서는 대상생물 및 대상유전자뿐만 아니라 현장 여과방법 및 eDNA 보존방법과 같이 매우 다양한 항목들을 고려해야 한다. 특히 환경에서 eDNA를 채집하는 방법은 eDNA 농도와 직결되는 항목으로서 적절한 채집방법을 사용하여 eDNA를 채집할 때 정확한 분석결과를 얻을 수 있다. 또한 현장에서 채집한 eDNA를 보존하고 추출하는 과정에서도 정확한 방법을 사용하였을 때 현장에 분포하는 eDNA의 농도를 정확하게 파악할 수 있다. 특히 eDNA 연구를 시작하는 연구자들에게 eDNA 분야는 초기 진입 장벽이 매우 높은 기술로서 이를 위한 기초 자료가 매우 절실하다. 본 연구에서는 본 연구는 eDNA가 수생태계를 연구하기 위한 도구로서 보다 널리 이용되며, eDNA를 이용하기 시작하는 연구자들에게 도움을 주고자 수생태계에서 eDNA를 채집하고 및 운반하는 방법과 실험실에서 eDNA를 추출하는 방법을 소개하고, 보다 간편하고 효율적인 eDNA 채집 도구와 방법을 제시하였다.

국내 생태계의 환경유전자 적용도 가속화되고 있으나 생산된 데이터를 처리하고 분석하는데 한계를 느끼고 있으며, 분석 생산된 생물데이터의 신뢰성에 대한 의구심이 제기되기도 하고 시료 매체 (대상 시료, 물, 공기, 퇴적물, 위내용물, 분변 등) 간의 방법에 따른 차이와 분석 방법의 정량화와 개선 등이 필요한 상태이기도 하다. 따라서 국내 생태계의 환경 유전자를 활용한 생물다양성 연구의 신뢰성과 정확성을 확보하기 위해서는 생태분류학으로 축적된 데이터베이스를 적 극적으로 활용하여 검증 절차를 거치고, 유전자 서열 분석으로 높아진 데이터의 해상력을 전문가들이 검증하는 과정이 반드시 필요하다. 환경유전자 연구는 분자생물학적인 기술 적용으로만 해결될 수 없으며, 생산된 데이터의 신뢰성을 확보하기 위한 생태-분류-유전학-인포메틱스 등 학제 간의 연구 협력이 중요하며, 다양한 매체를 다루는 연구자들이 함께 접근할 수 있는 정보 공유 플랫폼이 절실한 분야이며, 발전의 속도도 급격하게 진행될 것이고 축적되는 데이터는 수년 내에 빅테이터로서 성장할 수 있을 것으로 기대된다.

새롭게 부상하는 CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats)/Cas (CRISPR-associated protein) 9 유전자 편집 기술은 장기 이식(organ transplantation)과 같은 생의학 연구(biomedical research)와 동물 산업에 대한 전통적인 접근 방식을 빠르게 변화시키고 있다. 돼지 생식 및 호흡기 증후군 바이러스(porcine reproductive and respiratory syndrome virus; PRRSV)와 전염성 위장염 바이러스 (transmissible gastroenteritis coronavirus; TGEV)는 돼지 산업에 막대한 경제적 손실을 초래하는 치명적인 바이러스이다. 바이러스의 숙주 수용체 단백질 CD163과 pAPN에 대한 이중 유전자 녹아웃(double knock-out; DKO) 돼지는 PRRSV와 TEGV에 내성을 나타내었으며, 정상(wild-type; WT) 돼지와 비교할 때 성장과 생식 특성의 차이가 없었다. 이러한 결과는 경제 동물 돼지에 CRISPR-Cas9 매개 유전자 편집 기술을 적용하여 바이러스 저항성 유전자 변형에 의한 품종 개량이 달성될 수 있다는 것을 보여주며, 질병 저항성 돼지 생산을 위한 육종 시작점을 제공한다. 종간 배반포 보완(interspecies blastocyst complementation)은 이종 만능 줄기세포 유도체(xenogenic pluripotent stem cell derivatives)의 장기 특이적 생산(organ-specific enrichment)을 가능하게 한다. CRISPR-Cas9 매개 접합자 유전자 편집(CRISPR-Cas9-mediated zygote gene editing)을 이용하여 췌장 생성(pancreatogenesis), 신장 생성(nephrogenesis), 간 생성(hepatogenesis) 및 혈관 생성(vasculogenesis)이 불가능 생쥐 숙주를 만들었으며, 이러한 숙주와 배반포 보완 플랫폼을 결합하여 키메라를 만들었다. 또한 돼지와 소 같은 유제류(ungulate)의 섬유아세포(fibroblasts)를 이용하여 CRISPR-Cas9 매개 유전자 편집과 체세포 핵 치환(somatic cell nuclear transfer) 과정을 거쳐 복제 배아(genome-edited cloned embryos) 를 생산하였다. 복제 배아의 1차 배양 섬유아세포(primary cultured fibroblasts)를 재복제하여 배반포 보완을 위한 숙주 배아로 이용하였다. CRISPR-Cas9 유전자 편집 기술과 종간 배반포 보완 플랫폼 전략의 조합은 유전자 변형 돼지를 생산하는 데 유용하다. 본 논문에서는 CRISPR/Cas9 유전자 편집 기술과 배반포 보완 플랫폼, 질병 저항성(disease resistance) 돼지, 이종장기이식(xenotransplantation) 목적의 키메라 생산을 소개하고자 한다.

최근 급속하게 발전하고 있는 유전자교정기술은 식물이 생산하는 특정 이차 대사산물의 집적을 유도하기 위한 식물대사공학연구에 아주 유용하게 이용되고 있다. 특히 이들 기술 들을 이용하여 만든 유전자교정 작물 중에 일부는 외래 DNA 단편이 잔존 하지 않기 때문에 기존의 유전자변형작물의 안전 관리규정에 적용되지 않을 수 있다는 장점이 있다. 따라서 본 리뷰는 phenylpropanoid 대사과정에 의하여 합성되는 다양한 종류의 이차대사산물을 집적시키기 위한 유전자교정 기술의 적용 연구결과 들을 조사하였다. 먼저, phenylpropanoid 생합성 대사과정에 관여하는 다양한 효소를 암호하는 유전자들을 목표로 하여 식물의 종에 따라 특이하게 집적되는 flavonoids, anthocyanin, 수용성 tannins, 로즈마린산 등의 집적을 유도하거나 화색을 변경하는 등의 성공적인 연구결과들을 검토하였다. 또한, phenylpropanoid 대사과정의 조절에 최종조절 스위치 역할을 하는 수많은 종류의 MYB 전사인자를 암호 하는 유전자를 목표로 하여 CRISPR 유전자교정을 시도한 연구결과들로부터 식물의 이차세포벽 형성에 관여하는 lignin, 물관부, cellulose 등의 생합성 조절 기작을 이해하고 MYB family에 속하는 수많은 종류의 유전자에 대한 개별적인 기능 분석 연구결과들을 조사 분석하여, 문제점 및 향후 연구 방향 등을 검토하였다.

The Transgenic livestock can be useful for the production of disease-resistant animals, pigs for xenotranplantation, animal bioreactor for therapeutic recombinant proteins and disease model animals. Previously, conventional methods without using artificial nuclease-dependent DNA cleavage system were used to produce such transgenic livestock, but their efficiency is known to be low. In the last decade, the development of artificial nucleases such as zinc-finger necleases (ZFNs), transcription activator-like effector nucleases (TALENs) and clustered regulatory interspaced short palindromic repeat (CRISPR)/Cas has led to more efficient production of knock-out and knock-in transgenic livestock. However, production of knock-in livestock is poor. In mouse, genetically modified mice are produced by co-injecting a pair of knock-in vector, which is a donor DNA, with a artificial nuclease in a pronuclear fertilized egg, but not in livestock. Gene targeting efficiency has been increased with the use of artificial nucleases, but the knock-in efficiency is still low in livestock. In many research now, somatic cell nuclear transfer (SCNT) methods used after selection of cell transfected with artificial nuclease for production of transgenic livestock. In particular, it is necessary to develop a system capable of producing transgenic livestock more efficiently by co-injection of artificial nuclease and knock-in vectors into fertilized eggs.

인류의 21세기를 바이오테크놀로지(Biotechnology) 의 시대라고 정의할 수 있을 만큼 오늘날 해당 영 역에서 큰 성과를 거두었고 현재에도 나날이 발전 하고 있다. 그중에서도 가장 핵심적인 기술은 인체유전자기술이다. 동시에 인체유전자기술은 인류사회에 긍정적인 전망을 보여주었기에 21세기 생명공학의 Green gold라 불리기도 한다. 인체유 전자기술이라는 새로운 고도첨단기술에 대하여 우리 사회는 어떠한 시각으로 바라보고 어떠한 태도를 취하여야 하며 어떠한 법률규제를 통하여 사회의 질서를 유지하고 윤리도덕을 지킬 것인지는 21세기 바이오테크놀로지시대의 현안과 과제라 할 수 있다. 중국은 20세기 90년대부터 유전자과학기술의 법률규제 건설을 시작하였다. 외국의 입법 시기와 비교해 보았을 때 입법이 늦지는 않다. 하지만 현행 유전자과학기술 법체계를 보았을 때 많은 문제가 존재하는데, 입법이 기술의 발전을 따라가지 못 하고, 인체유전자과학기술에 있어서는 더욱 많은 법적 盲點을 보는 점이다. 또한 이것이 원인이 되어 기술 연구에 보다 느슨한 규제가 적용되었다. 독일은 1990년에 세계최초로 “유전자기술법”을 제정하였다. 중국과 비슷한 시기의 입법이기는 하나, 해당 법규는 단행법규의 형식으로 상당히 구체적으로 유전자과학기술연구에서 준수하여야 할 법률사항을 규정하고 있다. 호주의 ｢유전자기술법 2000｣은 2000년 12월 21일에 총독의 정식서명에 의하여 2001년 6월 20일에 발효하였으며, 또 한 법률규제를 통한 사회질서의 유지 외에도 전문적으로 “유전자기술 관리 사무소”라는 기구를 설 립함으로써 국민의 기본권과 환경보호 등의 문제를 감독, 관리하고 있다. 독일과 호주 외에도 많은 국가들이 유전자과학 기술발전의 잠재적 위험성을 인식하고 이에 대응되는 법률규제를 두고 있다.

The purpose of this study is to develop transgenic cell line expressing targeted human granulocyte colony stimulating factor (hGCSF) and green fluorescence protein (GFP) genes as well as production of Somatic Cell Nuclear Transfer (SCNT) embryos derived from co-expressed transgenic donor cells. Constructed pPiggy-mWAP-hGCSF-EF1-GFP vector was chemically transfected into bovine fetus cells and then, only GFP expressed cells were selected as donor cells for SCNT. Cleavage and blastocyst rates of parthenogenetic, SCNT embryos using non-TG cell and hGCSF-GFP dual expressed SCNT embryos were examined (cleavage rate: 78.0±2.8 vs. 73.1±3.2 vs. 70.4±4.3%, developmental rate: 27.2 ±3.2 vs. 21.9±3.1 vs. 17.0±2.9%). Result indicated that cleavage and blastocyst rates of TG embryos were significantly lower (P<0.05) than those of parthenogenetic and non-TG embryos, respectively. In this study, we successfully produced hGCSF-GFP dual expressed SCNT embryos and cryopreserved to produce transgenic cattle for bioreactor system purpose. Further process of our research will transfer of transgenic embryos to recipients and production of hGCSF secreting cattle.

생명공학 기술의 발달로 산업적으로 이용 가치가 높은LMO를 만들기 위해 끊임없는 노력이 이뤄지고 있다. 이러한다양한 시도로 인하여 향후 상용화될 LMO에 대한 위해성 평가와 안전관리는 지속적으로 보완 발전되어야 한다. 본 논문에서는 현재 우리나라에서 이뤄지고 있는 LMO 생태계 안전관리 위해성 심사 과정을 조명하였다. LMO의 생태계위해성심사는 LMO법에 따른 통합고시 별표 10-1에 명시된 항목에근거하여 수행하고 있다. 평가 자료의 위해성 심사 영역은 자연환경위해성을 평가하기 위하여 생물종 위해성 판단 영역, 도입유전자 위해성 판단 영역, 주변 생태계 영향 판단 영역으로나누어 진행하고 있다. 최근 신기술 개발에 따른 LMO 심사의 범위와 항목에 여러 제약이 존재한다. 따라서 생태계 위해성 안전관리를 위해 신기술로 생산된 LMO에 대한 다각적인논의가 필요할 것으로 사료된다.

Reduction of microvibration is regarded as important in high-technology facilities with high precision equipments. In this paper, smart control technology is used to improve the microvibration control performance. Mr damper is used to make a smart base isolation system amd fuzzy logic control algorithm is employed to appropriately control the MR damper. In order to develop optimal fuzzy control algorithm, a multi-objective genetic algorithm is used in this study. As an excitation, a train-induced ground acceleration is used for time history analysis and three-story example building structure is employed. Microvibration control performance of passive and smart base isolation systems have been investigated in this study. Numerical simulation results show that the multi-objective genetic algorithm can provide optimal fuzzy logic controllers for smart base isolation system and the smart control system can effectively reduce microvibration of a high-technology facility subjected to train-induced excitation.

스트레스 음파(5,000 Hz, 95 dB)는 아메리카잎굴파리(Liriomyza trifolii) 번데기의 성충 발육을 억제시켰다. 이러한 발육 교란에 대한 생리적 원인을 규명하고자 이 곤충의 스트레스 음파에 대한 발현 유전체를 무처리 곤충과 비교 분석하였다. 발현유전체는 전사체를 대상으로 하였으며, 이는 전체 RNA를 Illumina HiSeq2000을 이용한 차세대우전체 염기서열 분석 기술을 이용하였다. 처리구와 무처리구에서 전체 전사체의 분석염기수는 약 16 Gb였고, 이를 토대로 77,553개의 contig가 규명되었다. 이 contig들을 대상으로 스트레스 음파 처리에 따라 발현량 차이를 보인 비율은 약 62.8%를 차지하였다. 이 가운데 대조구에 비해 10배 이상 발현량이 감소한 contig 숫자는 3,994개이고, 증가한 contig 숫자는 1,120개를 나타냈다. 특별히 성장과 변태와 관련된 insulin 및 ecdysone 신호 유전자의 발현이 영향을 받았다. 또한 일반 물질대사와 관련된 유전자들의 발현이 스트레스 음파 처리에 따라 감소를 보였다. 그러나 스트레스 관련 유전자인 지질동원호르몬 신호전달과정 유전자들은 발현량이 증가하였다. 이상의 스트레스 음파에 따라 아메리카잎굴파리의 유전체 발현량 변화는 이 곤충의 정상적 성충 발육에 교란을 주었을 것으로 추정된다. 향후 스트레스 음파에 처리에 따라 발현에 교란을 받은 유전자들의 성충 발육 연관성에 대한 기능 분석이 필요하다.

본 연구에서는 DNA marker가 검정된 한우로부터 생산한 체외수정란을 이식하여 육질 및 육량의 유전적 능력이 우수한 한우를 대량생산하여 고품질 한우 쇠고기 생산 시스템을 구축하기 위한 전단계로서 DNA marker 검정 한우로부터 초음파유도 난포란을 채란하여 체외수성 및 수정란의 체외 발달에 미치는 각종 요인들과 배반포기 수정란의 부화율 개선을 위하여 투명대를 laser로 drilling을 실시하여 부화율을 조사하였다. 초음파유래 체외수정란의 분할률

본 연구는 고품질육의 DNA marker가 규떵된 한우로부터 초음파유노 난포란의 연속적 채취를 통하여 능력이 우수한 한우 수정란온 대량생산하는 방법의 확립과 이를 한우농가에 응용하고자 초음파 난자채취기를 이용하여 등지방층두께, 일당증체량, 근내지방도 및배최장근 단면적에 연관된 DNA marker를 보유하고 있는 한우 5두로부터 개체및 난포수, 채취방법, 회수한 난포란의 등급 등을 조사하였다. 한우 5두의 개체별 난포수는 6, 10, 5, 4 및 11회