Q : 우선 운영하고 계신 연구실을 설명하여 주시면 감사하겠습니다.

A : 소개에 앞서 줄기세포를 포함한 가소성 세포 연구를 수행하시고 계신 연구자 여러분에게 안부인사드립니다. 저희 가금유전체제어연구실 (Lab. of Poultry Genome Modulation) 은 생명활동의 가장 근본이자 유전물질인 DNA에 대한 인위적 조절에 의한 특정 유전자의 기능 규명과 더불어 유용 유전자의 제어를 통한 모델 동물 및 신품종 개발에 대한 연구를 통해 최종적으로 가소성세포 및 기능성세포 기반의 산업응용기술 개발을 목표로 하고 있습니다. 참고로 가금이란 가축화된 새를 말하며, 대표적으로 닭, 오리, 메추리 등을 말합니다.

Q : 현재 어느정도 연구인프라가 갖추셨는지요?

A : 가금 유전체 제어 연구실에서는 다양한 가금 줄기세포 및 배아를 활용한 생명공학 기술과 고효율의 유전자 발현 조절기술 등을 복합적으로 활용한 연구를 수행할 수 있는 인프라를 이미 구축하고 있습니다. 저희 연구실은 닭 원시생식세포 (Primordial Germ Cell, PGC) 의 장기 체외 배양 기술을 활용하여 생식선 줄기세포 (Germline Stem Cell)에 대한 기초 연구 및 응용 연구를 할 수있으며, 이에 대한 국가과제를 수행하고 있습니다. 원시생식세포란 배발달 초기의 생식세포로서 성성숙 후 정자나 난자로 분화할 수 있는 전구세포이며, 이러한 원시생식세포는 줄기세포로써 다양한 특성을 보유하고 있어 활용 범위가 매우 넓습니다. 이러한 연구인프라의 구축은 생식선 줄기세포에 대한 생식세포 및 줄기세포 특성 연구, 유전자 발현 양상 분석, 배발달 과정 중에 분화 기작 연구 등 다양한 기초 연구에 활용될 수 있기 때문에 저는 물론 다른 연구자와의 다양한 협력이 가능하다고 생각하고 있습니다.

Q : 이에 대한 많은 연구가 지금까지 이루어졌기 때문에 연구인프라가 조기에 구축되었다고 말씀하실 수 있었던 것 같습니다. 최근 교수님이 발표하시거나 다른 연구자들이 주목할 연구결과가 있다면 소개하여 주시면 감사하겠습니다.

A : 방금 전 말씀드린대로 다양한 유전체 제어 기술에 대한 가금에 응용 연구를 진행 중에 있는데, 유전체 제어는 크게 원하는 유전자를 가금 유전체에 삽입하는 형질전환 시스템 (Transgenesis)과 특정 유전자만을 제거할 수 있는 유전자 적중 (Gene Targeting) 기술을 기반으로 하고 있습니다. 형질전환 시스템은 비바이러스성 (Non-viral) 피기팩 트랜스포존 (piggyBac Transposon)을 이용하여 매우 높은 효율의 형질전환 닭 생산 체계를 구축하였으며 (2012년, PNAS), 이를 활용한 다양한 목적을 위해 형질전환 닭 생산 연구를 진행 중에 있습니다. 기존에 바이러스를 이용한 형질전환 닭 생산 방법에 대해서는 많은 보고가 있었으나, 바이러스를 이용할 경우 낮은 효율의 문제와 더불어 안전성 (Safety)의 문제가 제기되어 산업적 활용은 매우 어려운 방법으로 인식되어지고 있었지요..따라서 안전한 방법으로 형질전환 닭을 생산할 수 있으면 많은 산업적 가치를 창출할 수 있기 때문에 많은 연구자들이 비바이러스를 이용한 안전적인 형질전환 닭 생산을 위한 새로운 방법 개발을 위해 연구가 반드시 필요합니다.
그리고 유전자 제거 기술은 유전자가위라 불리는 탈렌이나 크리스퍼-카스 (TALEN, CRISPR-Cas) 기법을 이용하여 특정 유전자가 제거된 닭 생산을 최근에 보고하였습니다 (2014년, PNAS). 이 연구는 서울대 농업생명과학대학의 한재용교수와 자연과학대학의 김진수 교수님과 함께 수행하였습니다. 유전자 적중 기술의 하나인 탈렌과 크리스퍼-카스는 특정 유전자 염기서열을 인지하여 변형시키는 유전자 적중 분자 물질로써 다양한 세포에서 유전자 변형을 위한 활용성이 높을 뿐만 아니라 일정 시간 경과 후 외부에서 도입된 물질이 분해가 되어 세포 내에서 잔존하지 않아 유전자 변형을 통한 현상 분석이 정확하다는 장점을 가지지요. 기존에 사용되어지는 상동재조합 (Homologous Recombination)에 의한 유전자 제거 기술은 생산 효율이 낮고 기술적 어려움이 존재하여 효율적인 닭 유전체 변형을 위한 유전자 적중 기술의 접목이 요구되어 졌지만, 탈렌이나 크리스퍼-카스 기술은 보다 손쉽게 다양한 유전자에 접목시킬 수 있으며 효율적으로 유전자 제거 닭을 생산할 수 있다는 장점을 가지고 있습니다.

Q : 그러면 앞으로 개발기술의 활용은 어떻게 진행하실 것 인지요?

A : 유전물질인 DNA에 대한 인위적 조절에 의한 특정 유전자의 기능 규명과 더불어 유용 유전자의 제어를 통한 모델 동물 및 신품종 개발에 대한 연구를 통해 최종적으로 산업적 응용을 목표로 하고 있습니다. 저희가 개발하고 있는 피기팩 트랜스포존에 의한 형질전환 닭 생산은 기술적 한계 극복 및 산업적 응용과 더불어 형질전환 생산 효율이 매우 높다는 장점을 가지고 있습니다. 그리고 탈렌등을 아용한 유전자 제어 기술은 분자유전학적 기초 연구뿐만 아니라 유전체 제어를 통한 고능력 신품종 개발, 고부가가치 유용물질 생산 및 질환모델 동물 개발 등 매우 넓은 생명산업에 활용이 가능할 것으로 저희는 기대하고 있습니다.

Q : 지금까지 줄기세포를 이용한 연구의 실용화는 의-약학적 측면에서만 깊이 생각되고 있었는데, 동물산업분야에도 많은 발전을 이룰 수 있을 것 같습니다.

A : 맞습니다. 적용하는 방법은 다르겠지만, 동물 및 생명자원산업에도 줄기세포를 이용할 수 있는 가능성이 매우 크다고 생각합니다. 우선 품종으로 경제동물 중 닭과 돼지가 생각될 수 있구요. 의학용 재료 및 기능성물질 생산에 큰 잇점을 가지고 있다고 생각합니다. 인간을 대상으로 하는 연구에 비해 상대적으로 첨단기술을 응용할 수 있는 여지가 넓다는 것도 장점으로 생각됩니다. 저희 가금유전체제어연구실도 최신의 분자생물적 기술을 기반으로 다양한 목적의 유전체 제어 가금 생산을 위한 연구를 진행 중에 있기 때문에 줄기세포 및 기능성세포를 활용한 신속한 산업응용 활용기술 개발에 일조를 할 수 있도록 희망하고 있습니다.

Q : 바쁘신 시간 인터뷰에 응해주셔서 감사합니다. 좋은 연구결과를 맻으시길 기원하겠습니다.

A : 감사합니다. 열심히 하겠습니다.