<p>곤충유전자조작에 많이 사용되는 것은 transposon유래의 벡터를 이용한 생식세포계열의 형질전환(germ line trans-formation)이지만, 여기에는 내재성전이효소가 있으면 게놈 중에서 외래의 유전자가 잘려서 버려질 수 있는 위험성이 있다. 전이효소는 벡터의 도입유전자양말단에 붙어서 역방향말 단반복배열(inverted terminal repeats: ITR)을 인식하여 전이시키기 때문에 게놈 중에 외래유전자를 전이시킨 다음에는 ITR부분을 제거함으로써 도입유전자를 움직이지 않게 한다. 이 같은 문제점을 극복하기 위하여 효율적으로 전이효소를 제거하는 기술이 개발되었다. 벡터가 도입된 유전자조작계통을 전이효소를 만드는 계통과 교미시켜서 전이효소에 노출시킨다. 이와 같은 교미를 아래의 그림과 같이 반복하면은 도입하려는 유전자만 남고 ITR를 포함한 transposon 유래의 배열을 완벽하게 게놈에서 제거할 수 있다. 이 같은 유전자조작곤충은 기술적으로는 더욱 발전하여, 가까운 시간 내에 실제 해충방제에 제한적으로나마 이용이 가능할 것으로 생각된다.</p><p>직접적으로 피해를 주는 농업해충과 병원성 매개곤충의 대부분은 암컷이지만, 생태계를 고려할 때에 모든 자손을 죽일 필요는 없다. tTA을 암컷 특이적으로 발현하는 유전자의 프로모터로 조절한다는 지, 아니면 암컷특이적인 치사유전자를 사용하면 RIDL에 의한 방제대상을 암컷으로 제한할 수 있다.</p><p>그리고 성 특이적 spicing에 의한 성 결정 메커니즘을 가진 곤충에서는, 도입하는 치사유전자의 ORF내에 암컷에서만 제거되는 intron배열을 삽입시켜서 암컷만 치사 될 수 있는 시스템도 개발되어 있다. 비록 살아남은 수컷일지라도 암컷특이적인 유전자를 가지고 있기 때문에 다음세대에서도 불임곤충이 된다. 병원성 매개곤충의 제어에도, 개체군이 광범위하게 분포한 것과 감염개체의 이동을 고려하면 RIDL보다는 감염성과 전파를 억제할 수 있는 유전자를 도입하는 것이 현실적이다. 말라리아를 매개하는 Anophles속의 몇 종에는 자연 면역시스템에 관여하는 유전자와 말라리아원충의 타액으로의 이동을 방해하는 유전자를 도입하면 말라리아의life cycle이 방해를 받는다. 그리고 말라리아원충이 감염하는 적혈구를 녹이는 작용을 하는 유전자를 도입하면 효과적으로 말라리아전파를 막을 수 있다. 본 연구팀에서는 생태계교란을 최소화하며 적정수준의 작물보호를 보장하기 위하여 곤충호르몬의 일종인 D. melanogaster short neuropeptide F (sNPF)를 이용하여 식용억제 신호전달기전을 조절할 수 있는 가능성을 제시하였다. 즉, sNPF의 발현을 억제시키면 식욕이 감소되어 전체개체숫자를 생태계교란이 일어나지 않는 범위에서 해충을 조절할 수 있을 것이다.</p><p>여러 종류의 transposon과 관련기술이 발전하면서 비모델 곤충에서의 유전자조작기술이 성공적으로 이루어지고 있다. 이 같은 형질전환곤충을 이용한 해충방제는 종래의 SIT보다가 더욱 정교하게 대상 해충의 개체군을 줄이거나 특정 해충을 죽일 수 있게 되었다. 특히 각 해충에서 특이적으로 조절할 수 있는 범용성 고효율벡터가 개발된다면 분자수준에 바탕을 둔 종합적인 해충관리가 이루어질 것이다. 물론 분자해충관리 시스템은 해충의 생태계를 심하게 교란하지 않는 범위에서 이루어져야 되기 때문에, 본 연구팀에서 진행되고 있는 sNPF 신호전달의 조절함으로써 대상 해충의 식이조절과 몸의 크기를 조절할 수 있을 것이다. sNPF는 신경세포에서 발현 생산되고 분비되어 다양한 신경세포 막에 존재하는 SNPFR 수용체에 결합하여 SNPF 신호전달을 활성화한다. sNPF을 이용한 분자 해충조절기술은 급격한 생태계변화를 초래하지 않는 범위 내에서 대상해충의 개체군을 감소시킬 수 있을 것이다. 한편, 형질전환곤충의 실용화에서 가장 큰 문제 중의 하나가 도입된 유전자가 진화압에 의해서 세대전달과정에서 안정적으로 전달되지 못하는 것이다. 아직 해결해야 할 많은 문제점을 가지고 있지만 비교적 효율적으로 해충계대사육과정에서 ITR부분을 반복적으로 제거하는 시스템이 최근에 개발되었다. 그리고 암수 성별차이를 이용한 제한통제방법을 포함한 유전자조작 기술은 당장이라도 포장에 적용시킬 수 있는 수준이다. 현시점에서 유전자조작기술을 통한 해충방제의 실용화를 위해서는 LMO의 안전성과 생태계순화, 그리고 사회적 인정의 범위를 넓히는 것도 병행되어야 할 것이다. 유전공학기술의 발전과 함께 분자수준에 바탕을 둔 해충관리가 실용화될 수 있는 미래가 기대된다.</p>
본 논문에 따르면 곤충유전자조작에 많이 활용되는 것은 무엇인가?
transposon유래의 벡터를 이용한 생식세포계열의 형질전환(germ line trans-formation)