<h2>유전자교정식물에서의 비의도적 돌연변이 사례</h2><p>Wolt 등이 발표한 연구내용에 따르면 2013년도에서 2016년도까지 발표된 15건의 유전자교정식물 중 비의도적 돌연변이가 확인되었다고 발표된 경우는 5건이었다. 이들은 목표 염기서열, seed 염기서열 또는 PAM 영역 주변 및 기타의 경우에서 확인되었다. 이외에도 콩, 보리와 유채, 애기장대를 대상으로 한 유전자 교정 실험에서 목표유전자와 PAM 영역 주변에 다양한 결실 및 삽입 형태의 비의도적 돌연변이 사례가 보고되었다. 이들 대부분은 목표 유전자 내 단 몇 개의 염기 돌연변이를 유발하는 SDN-1 식물에 해당한다. 그러나 외부에서 공여 DNA를 도입하여 상동재조합기작으로 특정 유전자 단편을 도입하여 제작하는 SDN-2, SDN-3 식물의 경우에는 이러한 비의도적 돌연변이의 빈도나 다양성이 증가할 것으로 예상된다. 또한, 상기한 연구 결과는 전체 유전체의 염기서열을 비교 분석하지 않고, 목표로 하는 염기서열과 운반체의 주변 그리고 비의도적 돌연변이가 일어날 가능성이 있는 후보 영역에만 한정하여 확인한 결과이다.</p><p>최근 몇 년 동안, 비의도적돌연변이 빈도를 최소화 하기 위한 다양한 기술과 NGS등의 염기서열 분석 기술들의 발달로 유전자교정식물의 전체 유전체의 염기서열을 비교 분석한 결과들이 지속적으로 증가하고 있다. Tang 등은 Cas9을 이용하여 만든 34계통과 Cpf1을 사용하여 만든 15 계통의 유전자교정 벼의 \( \mathrm{T}_{0} \) 와 \(\mathrm{T}_{1} \) 세대에 대하여 전체 유전체의 염기서열 분석을 수행하여 대조구인 일반 벼(비유전자교정 벼)와 비교 분석한 결과 약 102 ~ 148 개의 단일염기변이와 32 ~ 83 건의 염기 삽입 및 결실이 조사 되었으나 이들은 모두 유전자교정식물을 제작하기 위한 조직배양과정 등에서 발생하는 체세포 돌연변이에 해당하며 실제 비의도적돌연변이로 확인된 경우는 단 한 건에 불과하였다. 이 경우에도 컴퓨터 프로그램에 의하여 비의도적 돌연변이가 발생할 가능성이 이미 예견된 후보 guide RNA를 사용한 경우에 한정된 것으로 조사되었다. 또한, \(\mathrm{Li}\)등이 발표한 면화를 대상으로 한 연구에서도 대조구인 일반 면화 계통과 전체 유전체 분석결과를 비교한 결과 대부분의 돌연변이는 조직배양 과정이나 기존의 모본으로부터 유래 되었다는 결론을 얻었다. 실제로 유전자교정과정에서 일어난 비의도적 돌연변이는 단지 4건이 확인되었으나 이들도 역시 컴퓨터프로그램에 의하여 비의도적 돌연변이의 발생 가능성이 예견된 guide RNA 또는 PAM을 사용한 경우에 해당하였다. Young 등도 옥수수를 대상으로 동일한 연구결과를 발표하여 사전에 guide RNA를 어떻게 디자인 할 것인가가 무엇보다도 중요하다는 사실을 강조하였다.</p><h2>유전자교정기술의 적용에 있어 식물이 내포하고 있는 장점 및 특성</h2><p>식물의 가장 큰 장점 중 하나는 유전자교정 이후 선발과 육종과정에서 비의도적 돌연변이로 표현형이 모본과 확연하게 다를 경우 제거가 쉽다는 사실이다. 또한, 인류의 역사와 함께 발전하여 온 전통 교배 육종기술은 표현형으로 확인이 잘 안 되는 작은 규모의 비의도적 돌연변이가 일어난 경우에도 후대의 여 교잡(back cross) 등으로 비의도적 돌연변이가 일어난 영역이 제거된 계통의 선발도 부분적으로 가능하다. 또한, 식물의 배수성은 식물이 갖는 또 다른 하나의 큰 장점이다. 밀, 고구마, 감자 등과 같은 3 배체 이상의 배수체인 경우에 모든 상동염색체 내 동일한 위치에 정확하게 비의도적 돌연변이가 일어나는 경우가 드물며 나머지 정상적인 염색체에 의하여 실제로 표현형에는 큰 변화가 없는 경우가 대부분이다.</p><p>식물은 자연 상태에서 다양한 체세포 돌연변이가 빈번하게 일어나며, 대부분은 인체 및 환경에 미칠 잠재적인 위해성과는 거리가 멀다. 이러한 체세포 돌연변이는 아그로박테리아 등의 기존 기술을 사용하거나 유전자교정기술을 도입하는 과정 중의 하나인 식물조직 배양 등의 과정에서도 빈번하게 일어날 수 있다. 따라서 이들 모든 체세포 돌연변이 현상을 비의도적 돌연변이로 규정하고 안전성 평가를 하여야만 하는가에 대한 과학적인 검토가 필요하다. 즉 전체 유전체 염기서열분석 기술을 이용하여 특정 유전자교정 작물에 대한 비의도적 돌연변이의 발생 여부를 확인하고 이들에 대한 안전성 평가를 수행하기 위하여서는 먼저 이들 비의도적 돌연변이가 자연 상태에서도 발생할 수 있는 것인가 아니면 유전자교정 작물의 개발과정에 의하여 발생한 것인가에 대한 대조 구의 선정 등에 의한 비교실험이 선행되어야 한다는 주장이 제기되었다.</p>
비의도적 돌연변이는 보통 어디에서 발견되는가?
목표 염기서열, seed 염기서열 또는 PAM 영역 주변 및 기타