DNA를 치료하는 방법

 

사람의 몸 속에는 약 30억 개의 DNA가 있습니다. 그럼 30억 개의 DNA를 치료하는 방법은 무엇이 있을까요? 

1. 유전자 치료
바이러스 백터를 사용하여 정상 유전자를 세포 내로 전달합니다. 바이러스 백터는 DNA를 운반합니다. 바이러스는 자연적으로 세포 내로 유전물질을 전달하는 능력이 있기 때문에 바이러스를 유전자 전달 도구로 개조합니다. 

정상 유전자를 세포 핵 내부로 들어가서 세포의 기계를 이용해 mRNA로 전사됩니다. 그렇다고 바이러스 벡터는 mRNA를 직접 전달하지 않고, DNA를 전달하여 세포가 스스로 mRNA를 만들고 단백질을 생산하도록 합니다.

 

바이러스 벡터의 작동 과정

벡터 준비: 바이러스 벡터는 치료용 유전자(DNA)를 포함하도록 설계됩니다.
세포 감염: 벡터가 세포에 결합하여, 세포 내로 유전자(DNA)를 주입합니다.
유전자 발현: 세포는 주입된 DNA를 mRNA로 전사하고, 이를 단백질로 번역합니다.
치료 효과: 생성된 단백질이 결함을 교정하거나 질병을 치료합니다.

 

2. 크리스퍼-캐스9

Cas9 효소가 가이드 DNA를 따라 특정 DNA 위치로 이동하여 절단하고 이를 통해 유전자를 제거, 추가, 수정할 수 있습니다. Cas9 효소란 DNA를 절단하는 효소입니다. DNA가 절단되면, 세포는 이를 복구하려고 시도합니다. 이때 과학자들은 원하는 유전자를 추가하거나 결함을 수정할 수 있습니다.

 

3. RNA 간섭
특정 mRNA를 표적하여 분해함으로써 유전자 발현을 억제하는 방법입니다. siRNA나 miRNA를 사용하여 표적 mRNA를 분해합니다. mRNA이란 메신저의 약자로 유전 정보를 전달하여 단백질 합성을 가능하게 하는 RNA 분자입니다. 다리역할을 하며 유전 정보가 실제로 기능하는 단백지로 변환되도록 합니다.

예를 들어, COVID-19 mRNA 백신은 바이러스의 스파이크 단백질을 만드는 mRNA를 주입하여 면역 반응을 유도합니다.
또한, mRNA를 이용한 암 치료, 유전적 질환 치료 등이 연구되고 있습니다.

 

4. 줄기 세포 치료
배아 줄기 세포나 성체 줄기 세포를 분화시켜 필요한 세포로 만듭니다.

 

DNA가 이중 나선형 구조인 이유

생물학적 안정성, 유전 정보의 정확한 복제 그리고 효율적인 정보 저장과 전달을 가능하게 하기 떄문입니다. DNA의 두 가닥은 서로 상보적이며 수소 결합으로 연결되어 있습니다. 이 구조는 물리적, 화학적 손상으로부터 보호합니다.

두 가닥이 서로 감싸고 있기 때문에 한 가닥이 손상되어도 다른 가닥이 정보를 보존할 수 있습니다.

1. 안정성: 물리적, 화학적 손상으로부터 유전 정보를 보호합니다.
2. 정확한 복제: 반보존적 복제를 통해 유전 정보를 정확하게 전달합니다.
3. 효율적인 정보 저장: 높은 정보 밀도와 공간 효율성을 제공합니다.
4. 진화적 적응: 생물의 생존과 번식에 최적화된 구조입니다