우리 중 많은 사람들이 육즙이 풍부한 돼지갈비나 흑설탕 햄을 좋아한다. 돼지고기는 미국에서 세 번째로 가장 많이 소비되는 육류로, 수요를 충족시키기 위한 산업이 활기를 띠고 있다.

그러나 30년 넘게 양돈 농가들은 돼지 생식기 호흡기 증후군(PRRS)을 유발하는 성가신 바이러스에 시달렸다. 가장 눈에 띄는 증상 때문에 파란 ​​귀라고도 알려진 이 바이러스는 코로나19의 원인인 SARS-CoV-2처럼 공기를 통해 퍼진다.

감염된 어린 돼지는 지속적인 기침과 함께 고열을 일으키고 체중이 증가하지 않다. 임산부의 경우, 바이러스는 종종 유산이나 사망 또는 발육 부진한 새끼 돼지의 출산을 유발한다.

한 추산에 따르면 푸른 귀로 인해 북미 돼지고기 생산업체는 연간 6억 달러 이상의 비용을 지출하고 있다. 백신을 사용할 수 있지만 바이러스 확산을 막는 데 항상 효과적인 것은 아니다.

애초에 돼지가 감염될 수 없다면 어떻게 될까?

이번 달 동물 유전학에 초점을 맞춘 영국 생명공학 회사인 Genus 팀은 PRRS 바이러스에 완전히 저항하는 CRISPR 편집 돼지의 새로운 세대를 소개했다. 초기 배아에서 연구팀은 바이러스를 이용해 세포를 공격하는 단백질을 파괴했다. 편집된 새끼 돼지는 감염된 동료와 함께 사육되는 경우에도 바이러스에 완전히 면역되었다.

여기 키커가 있다. 연구팀은 실험실에서 사육된 돼지를 사용하는 대신 식용으로 사육된 유전적으로 다양한 4가지 상업용 돼지 계통을 편집했다. 이것은 단순한 실험실 실험이 아니다.

“실제로 현실 세계에서 그렇게 하고 있다.”

이번 연구에 참여하지 않은 노스캐롤라이나 주립대학교의 로돌프 바랑구(Rodolphe Barrangou) 박사는 Science에 말했다.

PRRS 바이러스가 엄청난 골칫거리이기 때문에 농부들이 바이러스 저항성 돼지를 상업적 규모로 사육하려는 동기가 높다. 실험실에서 최초의 PRRS 저항성 돼지를 확립하는 데 도움을 준 일리노이 대학의 레이몬드 로랜드(Raymond Rowland) 박사는 유전자 편집이 동물과 농부를 위해 “더 완벽한 삶을 만드는” 방법이며 궁극적으로 소비자에게도 이익이 되는 방법이라고 말했다.

“돼지는 결코 바이러스에 감염되지 않는다. 백신은 필요하지 않다. 진단 테스트가 필요하지 않다. 그는 MIT Technology Review에 "모든 것을 테이블에서 떼어낸다"라고 말했다.

Genus는 미국 식품의약국(FDA)으로부터 광범위한 유통에 대한 승인을 구하고 있으며, 올해 말까지 승인이 나올 것으로 기대하고 있다.

아킬레스건

시장성 있는 CRISPR 돼지고기에 대한 추진은 거의 10년 전의 선구적인 결과를 바탕으로 이루어졌다.

PRRS 바이러스는 1980년대 후반에 조용히 등장했으며 그 영향은 거의 즉각적이었다. 코로나19와 마찬가지로 이 바이러스는 과학과 돼지에 완전히 새로운 것이어서 대규모 폐사 및 선천적 결함을 초래했다. 농부들은 확산을 통제하기 위해 신속하게 프로토콜을 설정했다. 이는 친숙하게 들릴 것이다. 농부들은 모든 것을 소독하고, 샤워를 하고, 깨끗한 옷으로 갈아입고, 잠재적으로 감염된 돼지를 격리하기 시작했다.

그러나 바이러스는 여전히 이러한 예방 조치를 통과하지 못하고 산불처럼 퍼졌다. 유일한 해결책은 감염된 동물을 도태하여 사육사에게 이익을 안겨주고 마음의 고통을 안겨주는 것이었다. 과학자들은 결국 바이러스를 통제하기 위해 여러 가지 백신과 약물을 개발했지만 비용이 많이 들고 부담이 크며 완전히 효과적인 것은 없다.

2016년에는 미주리 대학의 랜달 프래더(Randall Prather) 박사는 이렇게 질문했다. 돼지 자체를 바꾸면 어떻게 될까? 그의 팀은 분자 조사를 통해 바이러스, 즉 폐의 면역 세포 유형 표면에 점을 찍는 CD163이라는 단백질의 진입로를 발견했다.

연구팀은 유전자 편집 도구인 CRISPR-Cas9를 사용하여 유전자 문자를 삽입하거나, 일부를 삭제하거나, CD163 뒤에 있는 유전자 덩어리를 바꾸는 등 단백질을 파괴하기 위해 여러 가지 방법을 시도했다. 결국 그들은 돼지에게 해를 끼치지 않고 이를 비활성화할 수 있는 방법을 발견했다.

다량의 PRRS 바이러스(약 100,000개의 감염성 바이러스 입자)에 노출되었을 때, 편집되지 않은 돼지는 추가 식이 보충제를 제공받았음에도 불구하고 심각한 설사를 일으키고 근육이 쇠약해졌다. 대조적으로, CRISPRed 돼지는 감염 징후를 보이지 않았으며 폐는 건강하고 정상적인 구조를 유지했다. 그들은 또한 감염된 동료들과 가까운 곳에 있을 때 쉽게 바이러스와 싸웠다.

유망한 결과는 실험실 개념 증명이었다. Genus는 이제 이 작품을 현실 세계로 변환했다.

속보

연구팀은 상업적인 돼지고기 생산에 사용되는 4가지 돼지 유전 계통으로 시작했다. 수의사는 마취하에 조심스럽게 암컷의 난자를 추출하고 현장 체외수정(IVF) 실험실에서 수정했다. 그들은 바이러스와 직접 상호작용하는 CD163의 일부를 정확하게 잘라내는 것을 목표로 동시에 CRISPR를 믹스에 추가했다.

이틀 후, 편집된 배아는 건강한 유전자 편집 자손을 낳은 대리모에게 이식되었다. 모든 새끼 돼지가 편집된 유전자를 갖고 있는 것은 아니다. 그 다음 팀은 편집을 수행한 돼지를 사육하여 결국 CD163 유전자의 두 복사본이 모두 비활성화된 돼지 계열을 확립했다. CRISPR-Cas9는 표적을 벗어난 효과를 가질 수 있지만 새끼 돼지는 정상적으로 보였다. 그들은 행복하게 음식을 씹어먹었고 꾸준한 속도로 체중이 늘었다.

편집된 유전자는 여러 세대에 걸쳐 지속된다. 즉, 돼지를 사육하는 농부들은 그 유전자가 지속될 것으로 기대할 수 있다. 회사의 실험장에는 이미 PRRS 저항성 돼지가 편집한 435마리의 돼지가 있으며, 이 숫자는 빠르게 수천 마리로 늘어날 수 있다.

그러나 슈퍼마켓에 도달하기 위해 Genus는 규제 문제를 뛰어넘어야 한다.

지금까지 FDA는 두 가지 유전자 변형 고기를 승인했다. 하나는 아쿠아어드밴티지 연어로, 더 빨리 자라도록 다른 어종의 유전자를 가지고 있다. 또 다른 하나는 알레르기 반응을 일으킬 가능성이 적은 GalSafe 돼지이다.

FDA는 또한 연구용 식품 사용 승인을 받은 다른 유전자 편집 농장 동물에 대해서도 잠정적으로 고려하고 있다. 2022년에는 모피 코트가 짧은 CRISPR로 편집된 육우가 "사람, 동물, 식량 공급 및 환경"에 위험을 초래하지 않는다고 선언했다. 그러나 완전한 승인을 얻는 데는 막대한 가격이 소요되는 수년의 과정이 될 것이다.

“우리는 FDA의 완전하고 완전한 검토 시스템을 거쳐야 한다. 우리에게 지름길은 없다.” 회사의 규제 업무를 총괄하는 클린트 네스빗(Clint Nesbitt)이 말했다. 한편 그들은 돼지고기를 좋아하는 콜롬비아와 중국도 잠재적 시장으로 주목하고 있다.

일단 허가를 받으면 Genus는 돼지를 축산업에 널리 배포하기를 희망한다. 쉬운 방법은 유전자 편집된 수컷의 정액을 운송하여 자연적인 암컷과 번식시키는 것이다. 그러면 몇 세대 후에 PRRS 저항성 새끼 돼지가 생산될 것이다. 이는 기본적이고 빠른 속도의 선택적인 번식이다.

결국 최종 결정권은 소비자가 갖게 된다. 유전자 변형 식품은 역사적으로 양극화되어 왔다. 그러나 CRISPRed 돼지고기는 잠재적으로 자연적으로 발생할 수 있는 유전자 돌연변이를 모방하기 때문에(비록 동물 실험에서 기록된 바는 없지만) 대중은 새로운 고기에 더 개방적일 수 있다.

이 방법이 승인을 향해 나아가면서 팀은 독감과 같은 가축의 다른 바이러스성 질병을 해결하기 위한 유사한 전략을 고려하고 있다(그렇다, 돼지도 감염된다).

“바이러스성 질병을 제거하기 위해 CRISPR-Cas를 적용하는 것은 동물 건강 개선을 향한 중요한 단계를 의미한다.”라고 팀은 썼다.

이미지 출처: Pascal Debrunner / Unsplash