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김홍표의 크리스퍼 혁명
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김홍표의 크리스퍼 혁명

DNA 이중나선에서부터 크리스퍼 유전자가위까지

김홍표 | 동아시아 | 2017년 11월 08일 리뷰 총점9.0 정보 더 보기/감추기
내용
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편집/디자인
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상품정보

출간일 2017년 11월 08일
쪽수,무게,크기 336쪽 | 444g | 140*210*30mm
ISBN13 9788962622072
ISBN10 8962622076

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책소개

모기를 멸종시킬 수 있을까?
인류에게 안겨진 제2의 불
새로운 시대를 이끌 혁명적 도구, 크리스퍼 유전자가위
1년에 70만 명 이상의 사람이 모기 때문에 죽는다. 익히 알려진 이야기지만 모기는 세상 어느 동물보다 사람에게 위협적인 동물이다. 모기가 세상에서 멸종한다면 어떻게 될까? 아니, 모기를 세상에서 멸종시키는 방법이 있을까?
크리스퍼 유전자가위는 DNA의 수없이 긴 서열 중에서 필요한 서열을 인식하고 자른 다음, 필요한 서열로 바꾸거나 없애는 기술이다. 크리스퍼 유전자가위는 인공지능과 함께 인류의 특이점을 이끌 혁명적인 기술로 손꼽힌다. 《네이처》, 《사이언스》는 2015년 가장 혁신적인 기술로 크리스퍼 유전자가위를 꼽았다. 이 기술을 이용한다면 모기를 멸종시키는 것은 그다지 어렵지 않다.
암컷 모기의 DNA에는 두 벌이 모두 정상이 아닐 때 불임이 되는 유전자가 있다. 크리스퍼 유전자가위로 모기 수정란에서 이 유전자를 망가뜨린다. 그러면 성체가 된 모기는 모두 불임이다. 이 모기와 교배해 생긴 자손들 중에서 암컷은 모두 불임이기 때문에 알을 낳지 못하고, 수컷은 망가진 유전자를 다음 세대의 새끼에게 물려준다. 세대를 거듭하면 거듭할수록 불임인 모기 개체수는 점점 늘어날 것이고, 결국 모기는 멸종에 이른다. SF같이 들리겠지만 이 계획은 영국 연구진들이 설계한 실험이고, 2017년 현재 중국에서 실제로 진행되고 있다.
크리스퍼 유전자가위는 DNA를 인식하고 자른다. DNA는 A, T, G, C 네 개의 알파벳이 서로 쌍을 이루어 길게 나열된 긴 서열이다. 이 알파벳 서열에는 생명의 모든 정보가 담겨 있다. 인간 DNA 서열은 총 예산 30억 달러를 들여, 13년에 걸쳐 2003년 해독이 완료됐다. 인간의 유전체는 알파벳 32억 개가 서로 쌍을 이룬 방대한 서열이다. 크리스퍼 유전자가위는 32억 염기쌍에서 원하는 유전자만을 정확하게 인식하고 자른 다음, 원하는 서열을 없애기도 바꾸기도 다른 서열을 집어넣기도 한다.
DNA는 변하지 않는 것이라 여겨졌다. 그대로 보존되어 다음 세대에 나를 남기는 상징적인 매개체였다. 32억 염기쌍의 DNA 서열 중에서 필요한 서열만 골라 바꾸겠다는 것은 마치 모래사장에서 바늘 찾기 같이 불가능에 가까운 일이라 생각했고, SF에서나 그리는 미래의 일이라 여겼다. 유전자를 바꾸는 일은 유전공학자들의 마지막 성배, 궁극적 목표라 불리기도 하고 신의 영역을 침범하는 일이라 경계하기도 한다.
21세기의 유전공학은 크리스퍼의 등장으로 넘지 못했던 거대한 장벽을 넘고 있다. 크리스퍼의 등장으로 마침내 인류는 DNA를 마음대로 다룰 수 있게 되었다.


저자 소개

작가파일보기 관심작가알림 신청 저 : 김홍표

김홍표는 서울대학교 약학대학 약학과를 졸업하고 동 대학원에서 석사 학위와 박사 학위를 받았다. 현재 아주대학교 약학대학 교수다. 국립보건원 박사후 연구원과 인하대학교 의과대학 연구교수를 지냈으며 피츠버그 의과대학, 하버드 의과대학에서 연구했다. 천연물 화학, 헴 생물학, 바이오 활성가스, 생물학, 자기소화, 면역학과 관련된 여러 편의 논문을 썼다. 한국연구재단이 톰슨로이터 DB의 피인용 상위 10% 논문을 대상으로 분석한 조사에서 ‘2009∼2014년 한국인 기초과학 상위 연구자’로 의학(4위), 약학(3위) 두 분야에 이름을 올렸다. 연구 분야와 관심 분야는 기초 생물학과 진화생물학, 진화의학이다. 지은 책으로 『먹고 사는 것의 생물학』(궁리, 2016), 『산소와 그 경쟁자들』(지식을만드는지식, 2013)이 있고, 옮긴 책으로는 『진화하는 물』(지식을만드는지식, 2017), 『내 안의 바다, 콩팥』(뿌리와이파리, 2016), 『우리는 어떻게 태어나는가』(궁리, 2015), 『진화와 의학』(지식을만드는지식, 2015), 『인간과 동물의 감정 표현』(지식을만드는지식, 2014), 『신기관』(지식을만드는지식, 2014), 『제2의 뇌』(지식을만드는지식, 2013)가 있다.

목차

들어가며

제0장. 미리 알아두면 좋을 몇 가지
유전자 빌딩블록 / 첩첩산중 / 꿈 / 핵 / 유전체 문법 / 춥고 건조한 곳에서의 삶 / 고삐 풀린 망아지가 준마가 되다

제1장. 유전체 회문구조: ‘소주 만 병만 주소’의 생물학
실러캔스 유전자: 뭍으로 / 인간 유전체: 유전형, 표현형 / 인간 유전체: 광고편 / 유전체 암흑물질 / 비암호화 유전체 가족들 / 익은 과일을 눈으로 보다: 상동염색체 / 인트론 / 회문구조 / 리보자임

제2장. 자르고 이어 붙이기
세균의 분자생물학 / ‘뭣이 중헌디?’ / 제한효소 / 나를 알고 적을 알고 / 제한효소와 선천성 면역 / 자르고 이어 붙이기 / 유전자가위들 / 크리스퍼를 찾아서 / 쿠닌의 가설: 세균의 적응성 면역계 / 대니스코의 발효세균 / 크리스퍼 진화 / 작고 작은 것들의 세계

제3장. 크리스퍼 연대기
알파고가 크리스퍼를 만나다 / 크리스퍼 연대기 / 크리스퍼의 숨은 얼굴들 / 크리스퍼 삼인방 / 크리스퍼의 가까운 미래

제4장. 크리스퍼가 뭐길래-응용
참을 수 있는 존재의 가려움 / 물고기도 가렵다 / 아메바 면역계 / 슬픈 모기 / 유전자 싹쓸이Gene Drive / 감수분열 싹쓸이? / 침팬지 염색체는 우리
... 펼처보기

책속으로

‘일정한 간격을 두고 주기적으로 분포하는 짧은 회문 반복서열Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats’의 약자인 크리스퍼CRISPR는 유전자의 특정한 서열을 인식해서 자르고 유전자를 ‘편집’할 수 있다고 말한다. 회문이란 항간에 “소주 만 병만 주소” 혹은 “다시 올 이월이 윤이월이올시다”처럼 앞으로 읽어도, 뒤로 읽어도 동일한 문장 구조를 일컫는다. 영어의 ‘race car’같은 단어도 회문 구조를 이룬다. 단어나 문장에서처럼 유전자에도 회문 구조라 불리는 서열이 존재한다. 이야기를 전개해가면서 우리는 유전자가위가 작동할 부위가 유전자 회문 구조와 관련이 깊다는 사실을 설명할 것이다. 좁은 의미에서 편집이 틀린 글자나 띄어쓰기를 고치는 작업이라고 한다면, 크리스퍼는 그 편집기술에 덧붙여 틀린 글자가 어디쯤 있는지도 감지하는 능력도 갖추었다고 볼 수 있다. 아주 특출한 능력이다. 14-15쪽

전사된 RNA가 리보솜과 결합하기 전에 모든 일을 해치워야 한다. 이때 마이크로 RNA는 단백질과 결합하여 양동작전陽動作戰을 펼친다. 이런 양상을 봤을 때 RNA와 단백질이 결합하여 일하
... 펼처보기 --- 본문 중에서

출판사 리뷰

세계에서 몇 안 되는 ‘크리스퍼’ 교양서
김홍표 교수가 2년여에 걸쳐 집필,
DNA 이중나선에서부터 3.5세대 유전자가위까지 현대 유전학을 총망라하다
이미 크리스퍼 유전자가위는 유전질환이나 암, 난치성 질환 치료에 이용되고 있다. 그런데 일반인들이 눈 깜짝할 새도 없이 빠르게 발전하는 유전공학 기술을 이해하며 받아들이기란 어렵기 그지없다. 책은 크리스퍼가 무엇인지, 이 기술이 얼마나 혁신적인지 독자의 눈높이에 맞추어 알기 쉬운 언어로 친절히 설명했다.


크리스퍼 유전자가위의 본질은 세균에 있다
크리스퍼, 엄밀히 말해 크리스퍼 유전자가위는 세균의 면역체계를 본뜬 것이다. 면역체계는 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 처음 맞닥뜨린 외부 유전자를 마구잡이로 제거하는 선천성 면역계와 한 번 경험한 외부 유전자를 인지하고 제거하는 적응성 면역계이다. 적응성 면역계는 백신예방접종을 떠올리면 이해하기 쉽다. 그런데 놀랍게도 하나의 세포로 된 생명체, 즉 단세포 세균들도 이 적응성 면역반응으로 외부 유전자로부터 자신을 보호한다. 세균은 침입한 유전자를 유전자 서열로 기억한다. 기억한 유전자가 다시 세균을 침입했을 때, 빠르게 인식하여 제한효소라는 단백질을 이용해 파괴한다.
과학자들은 세균의 적응성 면역계, 즉 빠르게 인식하고 제한효소로 유전자를 자르는 것에 주목했다. 이를 응용한다면 원하는 유전자 서열을 정확하고 빠르게 인식하고 교정할 수 있다. 그렇기 때문에 크리스퍼 유전자가위를 두고 발명이 아닌 발견이라 이야기한다. 현재 가장 많이 사용하는 3세대 유전자가위인 크리스퍼-카스9은 유전자 서열과 제한효소가 붙은 형태로 세균의 면역계를 모방했다. 크리스퍼-카스9은 유전자 서열을 원하는 대로 얼마든지 바꿀 수 있고 만드는 비용도 저렴하다. 따라서 크리스퍼 유전자가위는 강력하다. 단순하면서도 빠르고 정확하다.

크리스퍼를 향하여
따라서 크리스퍼 유전자가위를 제대로 알기 위해서는 세균의 면역반응을 이해해야 한다. 어쩌면 그전에 DNA와 RNA를 먼저 짚고 넘어가야 할 수도 있다. 『김홍표의 크리스퍼 혁명』은 이 모든 사람들에게 친절한 책이다. 저자는 2년여에 걸친 집필기간동안 크리스퍼 유전자가위를 가장 친절한 언어로 설명하는 것을 최우선에 두었다. 더불어 매일 쏟아지는 새로운 연구결과들도 놓치지 않았다. 「제0장. 미리 알아두면 좋을 몇
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