유전자 변형 모기를 사용하여 말라리아와 뎅그열 피버의 확산을 방지

제 이름은 앤서니 제임스입니다. 저는 캘리포니아 대학교 어바인 캠퍼스(University of California Irvine)의 미생물학 및 분자생물학과와 분자생물학과, 생화학과에서 분할 근무하고 있습니다. 제 연구실에서는 유전학이 매개체 매개 질병의 통제에 기여할 수 있는지 여부에 대한 간단한 질문에 대한 답을 개발하기 위해 노력하고 있습니다.

그리고 우리의 특별한 경우, 우리는 모기 매개 질병, 말라리아 및 뎅기열에 관심이 있습니다. 말라리아는 1년 동안 평균 20-30초마다 한 명씩 사망하는 인간 사망률 측면에서 가장 큰 매개체 매개 질병입니다. 뎅기열 바이러스는 인간 사망률 측면에서는 그다지 중요하지 않지만, 전 세계 인구의 거의 절반에 영향을 미치는 주요 공중 보건 문제이며, 연간 약 50,000명의 환자가 발생하며 전 세계 인구의 거의 절반에게 영향을 미칠 수 있습니다.

그리고 열대 지역에서 매개체 매개 질병, 특히 말라리아 및 뎅기열 바이러스를 통제하기 위한 현재 접근 방식은 살충제 사용 또는 유충 서식지, 유충 및 생식 서식지 감소를 통한 매개체 통제에 중점을 두고 있습니다. 말라리아의 경우, 치료 및 예방 약물의 사용, 사람들이 모기에 접근하는 것을 막는 통제 조치. 여기에는 모기장과 모기가 사람들에게 접근하는 것을 방지하는 기타 개인 보호 조치의 사용이 포함됩니다.

그래서 우리는 유전학이 제공할 수 있는 것이 있는지 없는지에 대해 말씀드렸듯이 질문을 드리며, 우리가 유전학을 고려하고 있는 두 가지 영역이 있습니다. 그 중 하나는 모기의 개체수를 줄이는 유전적 기술을 개발하는 것이다. 이것을 인구 감소라고 합니다.

두 번째 영역은 인구 대체입니다. 그리고 여기서 아이디어는 특정 병원체에 대한 저항력을 부여하는 유전자를 취하여 어떻게든 높은 빈도로 개체군에 넣는 것입니다. 우리는 이것을 인구 대체라고 부릅니다.

그래서 유전학이 매개체 매개 질병을 통제하는 데 중요한 역할을 했다고 생각하게 하는 두 가지 흥미로운 관찰이 있었습니다. 첫 번째는 피를 먹고 사는 진드기를 포함한 모든 곤충이나 절지동물을 살펴보면 모든 피를 먹는 절지동물이 모든 질병을 옮기는 것은 아니라는 것을 알게 됩니다. 따라서 이는 이러한 병원체에 대한 몇 가지 숙주 제한이 있음을 시사하며, 이는 사실로 밝혀졌습니다.

숙주 제한에 대해 생각할 때, 유전학을 생각하기 시작합니다. 두 번째 관찰은 매우 간단한 기술을 통해 전염되는 곤충 개체군을 살펴보면 해당 곤충 그룹 내에서 매우 취약한 개체군과 매우 다루기 힘든 개체군을 선택할 수 있다는 것입니다. 그렇게 하면 간단한 유전자 교배를 할 수 있고 얼마나 많은 유전자가 관련되어 있는지, 단순한 우성, 열성 관계가 있는지 여부에 대한 질문에 답할 수 있습니다.

이러한 관찰을 통해 우리는 특정 모기 종의 유전학이 특정 병원체의 발달을 지원하는 데 중요하다는 매우 분명한 징후를 발견했습니다. 그 아이디어는, 음, 저항력을 부여하는 유전자가 모든 인구 집단에 퍼질 수 있다면 좋지 않을까 하는 것이었습니다. 이것의 장점은 우리가 병원체를 구체적으로 표적으로 삼을 수 있고, 비표적 유기체에 많은 영향을 미치는 살충제와 같은 것의 사용을 피하거나, 환경에 심오하고 심오한 영향을 미칠 수 있는 번식지를 줄이기 위한 환경 관리와 같은 것을 피할 수 있다는 것입니다.

그리고 살충제나 예방약의 사용과는 달리, 우리는 이 모기들이 제대로 발달할 것으로 기대하지 않으며, 모기에서 자란 기생충이 모기에 대해 어떤 종류의 저항력을 가질 것이라고 기대하지 않습니다. 따라서 아이디어는 완전히 질병에 내성이 있는 모기가 있고 비표적 효과에 대해 걱정할 필요가 없는 전략을 개발할 수 있는 것입니다. 그래서 우리가 자연적으로 반복되는 인종 차별을 살펴보았을 때, 매력적인 접근법은 만약 우리가 이러한 자연적 유전자 중 일부를 얻을 수 있고 개체군에서 그 빈도를 증가시킬 수 있다면, 어떻게 질병에 저항하는 개체군을 가질 수 있는지를 보는 것이었습니다.

그러나 적어도 초기에는 이러한 유전자를 물리적으로 손에 넣는 것이 매우 어려웠다는 것이 밝혀졌습니다. 그래서 우리 그룹과 다른 많은 사람들은 완전히 합성적인 접근법을 취했는데, 그 아이디어는 본질적으로 불응성을 부여할 수 있는 유전자를 만드는 것이었습니다. 그리고 이러한 상황에서, 우리는 유전자를 두 개의 간단한 구성 요소로 나누었는데, 이는 특정 물질을 언제, 어디서, 얼마나 많이 만들어야 하는지를 알려주는 대조 부분입니다.

그리고 감염 효과기 부분(infect effector partion)은 내성을 부여할 수 있는 유전자에 의해 만들어진 실제 산물입니다. 그래서 우리가 어떻게 이 유전자들을 만들 것인지에 대한 우리의 분석에서, 우리는 대조군이 실제로 기생충이 있는 모기의 그 부분에 효과기 분자를 배치하는 것이 중요하고 현명할 것이라고 결정했습니다. 그래서 우리는 뭔가를 올바른 곳에 넣을 수 있는 발달 조절 유전자를 찾고 있었습니다.

그리고 그 무언가는 다시 한 번 효과기 분자이며, 그것은 말라리아 기생충이나 바이러스를 직접 방해하는 유전자에 의해 만들어진 분자의 실제 부분입니다. 그리고 말라리아 연구를 위해 우리는 기생충에 대한 결합을 방해하고 모기 조직에 침입하는 능력을 방해하는 단일 사슬 항체를 개발했습니다. 그리고 뎅기열 바이러스의 경우, 우리는 RNAi 전략이라고 불리는 것을 개발하는데, 이는 모기의 세포 특성을 사용하여 모기에서 복제를 시도하는 바이러스를 분해합니다.

그래서 우리가 처음 이 합성 유전자를 만드는 것을 고려했을 때, 우리는 문제를 구성 요소로 나누었습니다. 첫 번째 구성 요소는 실험실에서 일반적으로 병원체를 전염시키는 모기를 전염시킬 수 없는 모기로 만들 수 있다는 것을 증명하는 것이었습니다. 그리고 그렇게 하기 위해서는, 제가 전에 언급했듯이, 우리는 효과기 분자를 발현할 수 있는 제어 염기서열이 필요했고, 그 다음에는 이 인공 유전자를 모기에 넣을 수 있는 형질전환 기술이 필요했습니다.

그래서 지난 10여 년 동안 우리가 이 분야에 대해 연구해 왔고, 저 자신도 매우 관심을 가졌고, 동료들도 관심을 가졌고, 이 분야에서 상당한 진전을 이뤘습니다. 그러나 실험실에서 이 모기를 개발했기 때문에 그 유전자를 실험실에서 현장으로 이동시킬 수 있는 메커니즘이 필요했습니다. 그리고 우리는 이 유전자가 개체군에서 빈도로 증가할 수 있도록 하는 과정이 필요했고, 그것은 자연선택에서 볼 수 있는 증가 유형을 넘어설 수 있는 것이었습니다.

그래서 이러한 유형의 메커니즘은 유전자 구동 시스템이라고 불리며, 그들이 하는 일은 관심 유전자를 가진 곤충을 선택하는 것이고, 그것들은 많은 특성을 가지고 있지만, 두 가지 주요 특성은 짝짓기의 결과로 발생하는 무언가에 관여한다는 것이지만, 어떤 선택적 이점을 위해 자연 선택을 통해 예상하는 것보다 훨씬 더 높은 비율로 유전자 빈도를 증가시킨다는 것입니다 그 유전자에. 그래서 우리가 이러한 유전자 드라이브 시스템을 개발하는 것에 대해 생각했을 때, 우리는 즉시 우리가 유전자 변형 유기체를 개방된 환경에 도입하는 것에 대해 이야기하고 있다는 것을 깨달았습니다. 그리고 그리 놀라운 일이 아니라, 유전자 조작 물질을 야생에 방출하는 것과 관련된 레두와 관련된 상당한 우려와 불안이 있었습니다.

그리고 유전자 변형 생물체의 사용과 관련된 중요한 우려 사항이 무엇인지 파악한 다음, 유전자 변형 생물체의 사용과 관련된 문제를 줄이기 위한 노력의 일환으로 우리가 가지고 있는 과학과 연결하는 것이 중요했습니다. 그래서 우리는 우리가 실험실에서 개발하고 있는 유기체의 생물학적 특성뿐만 아니라 사회학적, 문화적, 그리고 사람들이 가질 수 있는 다른 관심사와 관련된 기준들을 고려하는 이른바 '디자인 기준'이라고 부르는 것을 개발했습니다. 그래서 이것이 디자인 기준이 됩니다.

그래서 제가 여기서 간략하게 이야기할 그 중 세 가지는 이 분야에서 겹칩니다. 첫 번째는 유전자 드라이브 시스템과 관련하여 우리가 개발하는 것은 무엇이든 진화론적 시간대가 아니라 인간의 시간대라고 부르는 기간 내에 작동해야 한다는 것입니다. 그러니까 이것은 유전자가 충분히 빨리 퍼져나가야 해서 그 결과로 어떤 일이 일어나는 것을 실제로 볼 수 있어야 합니다.

그리고 우리는 5년에서 10년 정도를 생각하고 있습니다. 이것은 노라 피키(Nora pki)가 처음 개발한 아이디어인데, 그는 10,000년이 주어진다면 우리는 뭔가를 할 수 있지만, 우리가 지금 이야기하고 있는 유전자 드라이브 시스템은 훨씬 더 인간적인 시간 틀 내에서 작동해야 한다는 것을 인식했습니다. 두 번째이자 아마도 가장 큰 우려와 기준은 우리가 개발 한 것이 무엇이든 대상 유기체에 대한 작업, 즉 능력이 없거나 실제로 대상 곤충을 벗어날 경우 사용할 수 없다는 것입니다.

이것이 중요한 이유는, 대부분의 사람들이 우려하는 것은 실험실에서 뭔가를 만들고 나면 괜찮다고 생각하지만, 그것이 자연으로 퍼져나가 표적이 아닌 표적 종으로 퍼질 수 있다는 것입니다. 그래서 우리의 주요 디자인 관심사 중 하나는 목표 종에서만 기능하고 대상 종에서 벗어나면 비활성화되는 것을 만드는 것입니다. 세 번째로 중요한 것은 물론 작동해야 한다는 것입니다.

예를 들어, 일한다는 것은 과학과 종에 대한 제한 그 이상을 의미합니다. 비용 효율적이어야 합니다. 그것은 합리적인 틀에서 실제로 작동하는 것이어야 하며, 그래서 감당할 수 있는 것

이것이 우리가 살펴본 여러 가지 설계 기준입니다. 그들은 그들 전부가 아닙니다. 그리고 저와 저는 우리의 경험이 진행됨에 따라 일부 기준이 바뀔 것이라고 상상하지만, 그 세 가지는 그대로 유지될 것이라고 상상합니다.

따라서 이 전체 아이디어가 실제로 구현되기 전에, 그리고 관행이 구현되기 전에 많은 일이 일어나야 합니다. 다시 이 생각으로 돌아가서, 아시다시피, 무엇보다도, 그것이 작동해야 한다는 것입니다. 우리가 개발하는 곤충이 우리가 목표로 하는 병원체에 대해 진정으로 저항력이 있다는 것을 실험실에서 보여줄 수 있어야 합니다.

그런 다음 유전자 구동 메커니즘이 우리가 기대하는 방식으로 기능한다는 것을 보여줄 수 있어야 합니다. 후자의 경우, 우리는 케이지 시험을 계획하고 있으며, 유전자를 내인성 모기에 넣거나 표적 부위의 내인성 모기에서 파생된 유전자를 현장으로 방출하지 않도록 케이지 시험을 진행한 다음 움직일 수 있는 능력이 있는지 묻고 싶습니다. 따라서 이것은 우리가 해야 할 중요한 일이 될 것입니다.

그러나 저와 같은 과학자가 현장 실험을 시행하도록 권고하는 사람이 아니라는 것을 깨닫는 것이 중요하다고 생각합니다. 이것은 실제로 수학적 모델러의 결과일 것이며, 그들은 그들이 개발하고 우리가 제공하는 매개변수를 사용하여 공중 보건 기관에 우리가 개발한 것이 실제로 비용 효율적인 방식으로 작동하는지 여부에 대한 강력한 아이디어를 제공할 수 있습니다. 따라서 권장 사항은 실제로 모델링에 대한 전문 지식을 갖춘 공중 보건 전문가로부터 나올 것이며, 그들은 무언가가 안 돼요, 안 돼요, 안 돼요라고 말할 수 있는 사람들입니다.

저와 같은 연구실 사람들이 모델러에게 원시 데이터를 제공하는 것 이상의 많은 정보를 얻을 것으로 예상하지 않습니다. 우리가 이 일을 처음 시작했을 때, 저와 제 동료들은 이 분야에서 한 팀으로 일하고 있기 때문에 주위를 둘러보았지만, 유전자 변형 생물체를 사용하는 윤리적 상황을 해결하기 위해 우리가 무엇을 해야 하는지 평가할 수 있는 기존 구조를 둘러봤습니다. 그리고 농업 용도 및 식물 등의 사용에 대해 사용할 수 있는 데이터는 상당히 많지만 유전자 변형 곤충의 사용에 대한 출판된 문헌은 거의 없었습니다.

그래서 우리의 주요 프로젝트의 일부로, 우리는 유전자 조작 모기를 사용하는 것의 윤리적, 사회적, 법적 측면을 다루는 구성 요소를 포함해야 했습니다. 그 결과, 그룹의 모든 구성원이 실제로 이를 실현하는 데 필요한 사항을 빠르게 파악할 수 있다는 점에서 놀라운 학습 곡선을 경험했습니다. 몇 가지 예를 들어 보겠습니다.

이러한 주요 질병을 앓고 있는 세계 대부분의 국가에는 유전자 변형 생물체의 사용에 대한 비판적 판단을 내릴 수 있는 규제 구조가 마련되어 있지 않습니다. 그래서 우리가 협의하고 상호 작용할 수 있는 적절한 규제 인프라를 갖춘 국가를 식별하는 것이 매우 중요해졌습니다. 그리고 이와 같은 상황의 역사는 국가들이 유전자 변형 생물체의 도입에 다시 한 번 직면하는 경우가 많았으며, 대부분 유전자 변형 옥수수나 파파야 또는 쌀과 같은 농업 생산 제품에서 주로

그리고 이를 다룰 수 있는 규제 구조가 없는 나라는 유전자 변형 생물체의 도입을 전혀 막는 법을 재빨리 통과시킬 것이다. 정치적인 관점에서 생각해본다면, 이것은 현명한 일이다. 즉, 만약 여러분이 그것을 다룰 준비가 되어 있지 않다면, 그것을 닫고, 스스로에게 프로를 개발하고, 그것을 분석하고, 여기에 문제가 있는지 없는지 여부를 결정할 수 있는 필요한 구조를 개발할 기회를 준다면 말입니다.

일단 이런 일이 일어나면, 국가들은 적절한 규제 구조를 마련한 다음 법을 뒤집고 유전자 변형 생물체가 무엇이든 간에 최소한 검토를 받고 궁극적으로 사용되도록 하기 시작합니다. 그래서 우리의 업무에 대해 생각해 볼 때, 우리는 그들이 그들의 규제 인프라를 개발하기 위해 우리가 촉발된 사건이 될 국가를 선택할 수 없었습니다. 우리는 이미 이 과정을 겪었고 이미 강력한 규제 시스템을 갖추고 있는 국가를 찾아야 했습니다.

우리가 그렇게 하고 싶었던 이유는 다시 한 번 촉발되는 사건이 될 시간이 없었기 때문입니다. 그렇긴 하지만, 우리는 또한 수직적으로 잘 통합된 공중 보건 시스템이 있는 나라에 있기를 원했는데, 이는 우리가 지역 차원에서 문제를 해결하고, 더 큰 지방 자치 단체, 카운티 주 또는 연방 정부에 상응하는 규제 구조에서 문제를 해결한다는 것을 의미합니다. 그리고 우리는 예를 들어, 앞으로 나아가기 위해 내려진 결정이 모든 수준에서 검증되었는지 확인하고 싶었습니다.

중앙 정부나 연방 정부가 지방 정부에 부과할 수 있는 것이 아니었습니다. 우리는 모두가 동의할 수 있는 무언가가 되기를 원했습니다. 그래서 우리는 실제로 잘 통합된 수직적 공중 보건 시스템이 있는 상황으로 들어가야 했습니다.

그리고 나서 우리는 예를 들어, 공동체의 동의를 얻는다는 것이 무엇을 의미하는지에 대한 문제를 다루고 있습니다. 커뮤니티를 어떻게 정의하나요? 우리는 이 시점에서 커뮤니티를 우리가 수행하는 작업에 의해 즉각적인 의미에서 영향을 받았거나 잠재적으로 영향을 받을 수 있는 모든 사람들이라고 정의합니다.

하지만 그 차례, 차례는 사소한 것이 아니라는 것이 밝혀졌고, 공동체의 동의를 따르는 상황에서 공동체의 동의를 얻는다는 것은 실제로 무엇을 의미할까요? 한 번의 부정적인 표가 그것을 중단시키기에 충분합니까? 아시다시피, 이런 것들은 해결되어야 합니다.

이것들, 이것들은 우리가 직면하고 있는 윤리적 문제들 중 일부입니다. 그러나 이 작업에 대한 우리의 주요 노력 중 하나는 처음부터 현장 현장, 심의, 노력, 그리고 이를 실현하기 위한 사람들의 완전한 참여를 보장하는 것입니다. 예를 들어, 우리는 모든 사람이 실제로 액세스할 수 있는 웹사이트를 가지고 있으며 장래의 노동 실험실이 현장 현장의 사람들과 협력하는 실험실에 전적으로 참여하여 그들이 계획 과정과 구현 프로세스의 일부가 되도록 합니다.