[include(틀:유전체 편집)]
[목차]

||<tablealign=center><tablebgcolor=#fff,#1f2023> {{{#!wiki style="margin: -5px -10px -5px;"
[youtube(jAhjPd4uNFY)]}}} ||
|| '''유전체 편집이 모든 것을 바꿀 것이다. - 크리스퍼(CRISPR)'''[* [[쿠르츠게작트]]의 영상.] ||
== 개요 ==
유전체 편집은 [[유전체]] 게놈에서 핵산 분해 효소를 이용해 인공적으로 특정 [[유전자]]를 편집하여 더하거나 빼거나 대체하는 [[유전공학]]적 유전자 조작의 일종을 말한다. 

미리 특정하게 조작된 핵산 분해 효소가 유전체에서 특정한 DNA 구간을 절단한 후 이를 수리하는 과정에서 원하는 유전자를 빼거나 더하는 방식으로 이루어진다.

무궁무진한 가능성을 지닌 대단한 기술이지만, 어떤 한 유전체의 편집이 의도치 않은 수많은 돌연변이를 낳게 될 수 있으므로 신중한 접근이 필요하다.
== 역사 ==
=== 최초의 유전자 가위, 제한효소 ===
제한효소는 [[DNA]]의 특정한 염기배열을 식별하고 그 부위에서 DNA의 이중사슬을 절단하는 [[효소]]이다.

제한효소 중 II형 효소는 특정한 염기서열을 선택적으로 인식하고 그 부위를 정확하게 절단하여 [[유전공학]]에서 재조합 DNA를 만들기 위해 사용되었다. 지금까지 200여개의 제한효소가 보고되었으며 절단 염기서열 특이성을 가진 효소는 90여 종류가 있다. 제한효소는 인식부위가 3~8 염기쌍 밖에 되지 않고 종류가 한정되어 있어서 제약이 많다. 제한효소를 전체 [[유전체]]에 사용할 경우 절단 자리가 너무 많이 나와 유전체 편집 목적의 유전자 가위로써는 부적합 하였다.

=== 1세대 유전자가위, 징크핑거 뉴클레이즈(ZFNs) ===
이 유전자가위는 [[아연]]의 Zn, finger의 앞글자를 따서 F로 Zinc Finger로 통칭된다. 손가락 모양으로 기다란 고리 모양으로, [[DNA]]에 단단히 결합하는 단백질이다. 맨 처음 아프리카 발톱개구리에서 발견되었으며 이름에 아연이 붙인 이유는 기다란 고리 모양 중심에 아연 이온이 안정되게 위치하고 있어서이다.

징크핑거는 특정 DNA 염기서열과 결합하는 결합특이성을 가진다. 또한 아미노산 서열을 바꾸면 염기결합특성이 달라질 수 있다. 그러나 맨 처음 개구리에서 추출된 징크핑거는 염기를 3개만 인식한다. 그러나 [[존스홉킨스]] 대학의 한 연구그룹은 6개의 징크핑거를 나란히 연결시켜 보다 긴 단백질을 만들어 염기인식 범위를 18개로 확대하고, 본격적으로 유전자가위로 활용하기 위해 징크핑거를 DNA를 절단하는 효소인 Foki 제한효소와 결합시켰다.  이를 통해 유전자가위 역할을 할 수 있는 징크핑거 뉴클레이즈가 탄생하였다.

징크핑거 뉴클레이즈는 두개의 영역이 있다. 먼저 징크핑거 영역은 특정 염기서열을 인식하여 복잡한 [[유전체]] 내에서 표적을 찾아가게 하고, 그 다음 제한효소 영역은 찾아낸 표적 염기서열을 절단한다. 이 시스템은 유전자 편집을 위해 DNA 단편을 주형으로 같이 넣어주고, 세포 내의 유전자 복구 시스템이 절단된 곳에 이 DNA 단편을 바탕으로 수선해 주도록 한다.

맨 처음 등장한 프로그램 가능한 [[유전자 가위]]이지만 새로운 목표 유전자에 맞추어 설계하기 어려운 단백질에 의존한다. 또한 잠재적으로 위험을 초래할 표적을 벗어난 표적외절단(오발) 가능성도 존재한다. 마지막으로, 비싸다.

=== 2세대 유전자가위, 탈렌(TALENs) ===
탈렌은 징크핑거와 마찬가지로 DNA와 결합하는 [[단백질]]이다. 탈렌은 [[박테리아]]와 같은 세균에 존재하며 특히 식물성 병원체인 잔토모나스에서 잘 알려졌다. 탈렌은 징크핑거와 다르게 [[손가락]]을 닮은 구조가 없지만 대상 DNA의 염기서열과 정확히 부합하여 DNA에 잘 결합한다. 탈렌을 구성하는 [[아미노산]]을 임의로 변경하면 결합 대상이 되는 염기서열도 바뀌므로 이 [[단백질]]을 맞춤식으로 변형할 수 있다. 탈렌의 장점은 별도의 가공, 확장 과정 없이 17개의 DNA염기와 결합하여 DNA를 서열 특이적으로 인식한다는 것이다.

징크핑거 뉴클레이즈는 설계가 어렵고 생산가격이 비싸며 제작과정이 너무 복잡하였다. 이러한 어려움에 직면한 미국 [[MIT]]는 이 문제를 피하기 위해 탈렌에 관심을 가지게 되었고 이를 이용하여 [[원숭이]]의 유전자를 편집해내는데 성공하여 세계적인 주목을 받았다. [[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5562616/|#]]

탈렌을 이용하 유전자가위도 징크핑거 뉴클레이즈처럼 DNA 절단을 위해 제한효소인 FokI를 사용했다. 탈렌은 목표[[유전자]]를 인식하는 탈렌 단백질 영역과 DNA를 절단하는 Foki 영역이 합쳐진 융합단백질이다. 징크핑거 뉴클레이즈와 유사한 구조를 가지고 작동하는 개념이다.

탈렌은 징크핑거 뉴클레이즈보다 디자인하기 쉽고 비교적 비용이 저렴하다. 하지만 탈렌 단백질은 여전히 생산과 [[세포]] 내 주입이 어렵고, 표적외절단은 여전히 문제이다.

=== 3세대 유전자가위, RGEN(RNA Guided Engineering Nucleases) - 크리스퍼 유전자 가위 ===
[include(틀:상세 내용, 문서명=CRISPR)]
== 대중매체 ==
이 기술을 예견한 1997년작 영화 [[가타카]]가 있다. 이 영화 속 근미래 사회는 이 기술의 오남용으로 인해 사회 곳곳에 [[우생학]]적 인식이 만연한 [[디스토피아]] 사회이다.
== 둘러보기 ==
[include(틀:분자생물학&생화학)]
[[분류:생물공학]]