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.

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.

Zinc finger nucleases (ZFNs) have been used for targeted mutagenesis in eukaryotic cells. Custom-designed ZFNs can induce double-strand breaks (DSBs) at a specific locus. Our custom ZFN dimer was designed 3-finger of left and 4-finger of right with 2 kb size using 2A. A Ti-plasmid vector, pTA7002 containing the target site of SSS4A gene for a ZFN pair, that was shown to be active in yeast, was integrated in the rice genome. This promising technique for genome engineering was induced into 4 exon region of SSS4A gene in rice genome using Agrobacterium-mediated transformation. The SSS4A full-length cDNA was 5,070 bp consisting of a 318 bp 5′-untranslated region (UTR), a complete ORF of 2,928 bp encoding a polypeptide of 975 amino acids and a 3′-UTR of 1,824 bp. The vector is based on glucocorticoid receptor inducible gene expression system. Thus, SSS4A::ZFN expression was tightly controlled and the phenotype in low concentrations 10uM of the glucocorticoid hormone dexamethasone (DEX). In plant cells, transient ZFN expression is achieved by direct gene transfer into the target cells. For an alternative, ZFN delivery and production of mutant plants using a tobacco transient expression system for indirect transient delivery of ZFNs into a variety of tissues and cells of plants. ZFN activity was determined by PCR and sequence analysis of the target site. ZFN induced plants were obtained in up to 2% of the PCR products, consisting of deletions ranging between 1and 100 bp and insertions ranging between 1 and 10 bp. Our results describe an alternative to direct gene transfer for ZFN delivery and for the production of mutated rice.

Transition of the resting primordial follicle to the growing primary follicle is a critical process for female reproduction, but its mechanism is poorly understood. The present study was conducted to investigate gene expression profile at the primordial-primary follicle transition process. We isolated total RNA of female mouse ovary at day1 (contains only primordial follicles) and day5 (contains primordial and primary follicles) and synthesized cDNA using annealing control primers (ACP; Seegene, Inc., Seoul, Korea). ACP provides annealing specificity and sensitivity to the template and allows to identify only authentic differentially expressed genes (DEGs). We used total 80 ACPs for PCR, observed PCR products on 2% agarose gel, cloned 42 DEGs using TOPO TA cloning vector, sequenced, and analyzed by BLAST search. Sequences of 34 clones significantly matched database entries while 4 clones were novel and 4 clones were EST. Two of 34 genes were specifically expressed only in day 5 ovaries (Sui1-rs1, Apg3p/Aut1p-like), and rest of 32 genes were expressed in both stages but were differential in amount. Differential expression was confirmed using semiquantitative RT-PCR, and there was no false positive. Anx11 and Pepp2-pending were highly expressed genes in day1-, while BPOZ, Ches1, Kcmf1, NHE3, Nid2, Ninj1, SENP3 and Survivin were highly expressed genes in day5-ovary. List of genes would provide insight for further study of mechanism regulating primordial-primary follicle transition.