유전자 가위의 오늘과 내일

들어가기 전에 / 제4차에서 제5차 산업혁명으로
요약 및 시사점

Chapter 1. 유전자 가위란
1. 1세대~4세대 유전자 가위
2. 3세대 크리스퍼/카스(CRISPR/Cas9)란
<토론주제>

Chapter 2. 3세대 CRISPR/Cas9 - 논문 분석
1. 유씨 버클리대(UCB), 제니퍼 다우드나 교수의 논문 분석(2012)
1-1. 요약 - Cas9-TracrRNA:crRNA의 삼원 복합체로 절단
1-2. 연구 실험/검증 결과
1-3. 연구 성과와 한계
<토론주제>
2. MIT, 펭 장 교수팀의 논문 분석(2013)
2-1. 요약 –인간 대상 EMX1과 PVALB, 쥐 대상 Th 유전자를 절단
2-2. 연구 실험/검증 결과
2-3. 연구 성과와 한계
<토론주제>
3. 서울대/IBS, 김진수 교수팀의 논문 분석(2013)
3-1. 요약 –단일 RGEN으로 에이즈바이러스 유전자 CCR5를 절단
3-2. 연구 실험/검증 결과
3-3. 연구 성과와 한계
<토론주제>

Chapter 3. 3.5세대 CRISPR/Cpf1 - 논문 분석
- 요약
1. Cpf1 발견의 과정
2. 펭 장 교수팀, 새로운 CRISPR/Cpf1으로 인간 세포대상 연구결과(2015)
<토론주제>
3. CRISPR/Cpf1유전가 가위 전쟁(2016)
3-1. 김진수 교수팀, 돌연변이 쥐와 털 색이 다른 쥐의 생성
<토론주제>
3-2. 서울아산병원 및 울산의대, 녹아웃(Knockout) 마우스의 생성
<토론주제>
3-3. 김진수 교수팀, Cpf1의 정확성 입증
<토론주제>
3-4. 하버드대 케이스 정 박사팀, Cpf1의 정확성 입증
<토론주제>

Chapter 4. 3.8세대 염기 교정(BE): CRISPR/Cas9n+시토신 탈아미노효소 - 논문 분석
- 요약
1. 데이비드 리우, crRNA+dCas9 or Cas9n+APOBEC 발견(2016)
1-1. 요약 - 5nt 내의 교정 폭에서 C->T로 교정(37%)
1-2. 1세대 염기 에디터(BE1): crRNA-APOBEC1–Cas9
1-3. 2세대 염기 에디터(BE2): crRNA-APOBEC–Cas9–GI
1-4. 3세대 염기 에디터(BE3): crRNA-APOBEC–Cas9(A840H)–GI
2. 데이비드 리우, SaBE3로 2nt 내의 교정 폭에서 C->T로 교정(75%)(2017)
<토론주제>
3. 김진수 교수, 절단 유전체 시퀀싱으로 ‘염기 교정'의 특이성/정확성 밝혀(2017)
3-1. 요약
3-2. 연구 실험/검증 결과
<토론주제>

Chapter 5. 4세대 프라임 에디터(Prime editor): pegRNA+Cas9n+역전사 효소(2019)
- 요약
1. 4세대 유전자 가위 ‘프라임 에디터(PE, Prime Editing or Editor)’
2. 70,000 여개의 유전자 질환들의 발병 원인
3. NHEJ/HDR과 무관한 ‘프라임 에디터(PE)’
4. 정밀 에디터(Precision Editor) - 교정 효율 20~50%
5. 멀티 목적 툴(A multipurpose tool)
7. 디스커션 및 미래 방향(Discussion and future directions)
<토론주제>

Chapter 6. 3세대 유전자 가위로 인간 배아에서 돌연변이 유전자 교정 - 논문 분석
1. 연구 방법 및 결과 요약
1-1. 논문 요약
1-2. 비대성 심근증(HCM)과 현재 치료 방법, 새로운 방법의 고찰
1-3 우리 몸의 자연적인 DNA 복구 메커니즘(NHEJ/HDR)과 모자이크 현상
1-4. 정상인 난모세포와 4개의 염기 쌍이 빠진(ΔGAGT) 정자의 MYBPC3 돌연변이를 표적
1-5. 모자이크 최소화, 난모세포의 대립유전자를 이용 HDR로 복구
2. 연구 실험/검증 결과
2-1. HCM 성인환자의 피부이용 유도만능줄기세포들(iPSCs)에 대한 테스트
2-2. 난모세포와 정자의 수정란 배아의 교정과 HDR 효율, 가타카의 환상이 깨져
2-3. 모자이크를 제거하는 수정 전 생식세포들을 표적, 가타카의 환상이 깨져
2-4. 복구(교정)된 배아의 발달과 세포 유전학
2-5. 복구(교정)된 인간 배아들에서의 비-표적(표적 이탈)의 중요성
3. 논문에 기술된 Discussion
4. 인사이트
<토론주제>

Chapter 7. 3세대 CRISPR/Cas9 특허 전쟁·분쟁
- 요약
1. 다우드나 교수 - 원핵세포 대상, 출원(2012), 1차 저촉심사 결과-원핵세포 특허획득(2019)
2. 김진수 교수(툴젠) - 인간세포 대상, 출원(2012), 3차 저촉심사 중
3. 펭 장 교수 –진핵세포 대상, 출원(2012), 초고속 심사-특허획득(2014), 2-3차 저촉심사 중
4. 1차 저촉심사/연방법원 - 다우드나+장 교수의 양쪽 기술 모두 인정(2017~2018)
5. 2018년 이후, 다우드나 교수의 특허 획득(원핵세포), 분할 출원(진핵세포)
6. 2차 저촉심사 – 다우드나와 장 교수의 진핵세포 심의(2019~)
7. 3차 저촉심사 – 김진수(툴젠)-브로드-다우드나, 진핵세포+유기체 심의(2020~)
8. 유럽특허청(EPO), 다우드나의 특허를 인정(2017.04)과 현재 상황
9. 중국 국가지식재산권국(SIPO), 다우드나 교수의 특허를 승인(2017.06)
10. 논문 및 특허 전쟁·분쟁 관련 주요 내용/일지
11. 결론 및 3세대 이후의 특허 전쟁·분쟁 예고
<토론주제>

Chapter 8. 3세대 크리스퍼/카스(CRISPR/Cas9) - 2020년 노벨화학상
1. 2020년 노벨 화학상 - 다우드나 교수
2. 왜 노벨 생리의학상이 아니고 화학상인가
2-1. 이중나선(Double Helix)을 풀다(1953)
2-2. 화학 결합의 4가지 법칙
2-3. 2006년도부터 화학성분인 염기를 다루면 노벨화학상
<토론주제>

Chapter 9. 결론 및 1~4세대 유전자 가위의 특징 정리
1. 결론
2. <표> 1~4세대 유전자 가위의 특징 정리
<부록 1> 한국의 생명윤리법 개정 필요
<부록 2> Genome editing: 유전체 교정인가 편집인가?(23 Jul 2015)