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- 돼지열병 발생은 종종 수십억 달러의 경제적 피해 초래. 아직까지 예방 백신 없어
- 단 하나의 아미노산만 제거해도 돼지는 질병으로부터 완전히 보호된다.
- "유전자 편집 돼지들은 감염에 대한 완전한 저항성을 보였다"
- 현재 유전자 변형 동물에서 유래된 식품과 사료는 유럽 연합에서 판매 금지

유전자 편집으로 돼지 열병에 면역을 부여하다.
단 하나의 아미노산만 제거해도 돼지는 질병으로부터 완전히 보호된다.

치명적인 동물 질병에 대한 획기적인 발견:
CRISPR 유전자 편집을 이용한 소규모 개입만으로도 돼지와 그 자손을 치명적인 돼지 열병으로부터 평생 보호할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. DNA에서 아미노산 하나만 교체하면 된다. 이렇게 되면 돼지 열병 바이러스 복제에 필요한 단백질이 쓸모없게 된다. 이러한 유전자 편집은 향후 돼지의 대량 살처분과 수십억 달러의 경제적 손실을 막을 수 있지만, EU에서는 식용 동물에 대해서는 허용되지 않는다. 

▲ 단백질에서 아미노산을 하나만 제거해도 돼지는 돼지열병에 감염되는 것을 완전히 예방할 수 있다.

전염성이 매우 강한 돼지 열병의 발생이 우려된다. 감염된 동물을 죽일 뿐만 아니라 질병 확산을 막기 위해 수천 마리의 돼지를 추가로 살처분해야 한다. 페스티바이러스 계열에 속하는 돼지 열병 바이러스는 표면, 의류 및 기타 물체에서도 오랫동안 전염성을 유지한다는 사실 때문에 방역은 더욱 복잡해진다. 따라서 돼지열병 발생은 종종 수십억 달러의 경제적 피해를 초래한다.

문제는 돼지열병에 대한 백신이 있지만, 효과가 미미하고 추가 전파를 막지 못한다는 것이다. 따라서 백신 접종을 받은 동물이라도 거래나 수출이 금지된다. 더욱이 EU에서는 예방 백신 접종이 허용되지 않으며, 전염병 발생 시 응급 접종으로만 허용된다. 그러나 현재 아프리카돼지열병(ASF)에 대해서는 효과적인 백신이나 다른 치료법이 없다.

▲ 일반 돼지는 돼지열병 바이러스에 감염되면 심각한 질병을 앓는 반면, 유전자 편집 돼지는 건강을 유지한다. © Crooke et al./ Trends in Biotechnology, CC-by 4.0 (October 22, 2025 / Open access DNAJC14 gene-edited pigs are resistant to classical pestiviruses)

돼지열병에 대한 유전자 편집의 작동 원리

영국 동식물보건국(AFP)의 헬렌 크룩(Helen Crooke)이 이끄는 연구팀이 돼지를 대상으로 최초로 시험한 유전자 조작 방법이 해결책을 제시할 수 있을 것으로 보인다. 그 출발점은 돼지열병을 포함한 많은 페스티바이러스가 동물 세포에서 번식하는 데 필요한 단백질이었다. 바이러스는 DNAJC14라는 단백질을 사용하여 RNA의 일부를 절단하여 기능을 발휘하게 한다. 이러한 절단이 일어나지 않으면 새로운 바이러스가 발생할 수 없다.

이전 세포 배양 실험에서는 DNAJC14 단백질에서 아미노산 하나만 제거해도 페스티바이러스에 효과가 없다는 것이 밝혀졌다. 그러나 동물 세포에서 이 단백질의 기능은 그대로 유지되었다. 크룩과 그의 연구팀은 이 유전자 편집이 살아있는 돼지에서도 효과가 있는지, 그리고 돼지열병으로부터 보호할 수 있는지 처음으로 시험했다.

이번 실험을 위해 연구팀은 CRISPR/Cas9 유전자 편집 도구를 사용해 수정란 35개의 유전체에서 DNAJC14 유전자의 트립토판 아미노산 DNA 코드를 제거했다. 유전자 변형 접합체를 암컷 돼지에 이식하여 분만까지 키웠다.

▲ 돼지열병을 일으키는 병원균은 페스티바이러스과에 속하며, 이 바이러스 속은 다른 동물 질병도 유발한다. © ViralZone/ SIB Swiss Institute of Bioinformatics, CC-by 4.0

완전 면역, 감염 흔적 없음

결과적으로 새끼 돼지가 태어났으며, 그중 일부는 거의 모든 세포에 새롭게 도입된 유전자 변형을 보유하고 있었다. 그 외에는 돼지들이 완전히 정상적으로 발달했다. 크룩과 그의 동료들은 "연구 농장에서 사육 중인 유전자 편집 돼지에서 어떠한 부작용이나 건강상의 문제도 관찰되지 않았다"고 보고했다. 하지만 중요한 질문은 이 돼지들이 돼지열병 바이러스에 감염되면 어떻게 되는가였다. 연구진은 이를 실험했다.

그리고 실제로 크룩과 그의 연구팀은 "유전자 편집 돼지들은 돼지열병 바이러스에 감염되지 않았다"고 보고했다. 돼지들은 질병 증상을 보이지 않았을 뿐만 아니라 혈액이나 장기에서 바이러스가 검출되지 않았다. 따라서 면역 반응도 나타나지 않았다. 돼지의 백혈구 수는 정상을 유지했고, 바이러스에 대한 항체도 생성하지 않았다. 연구팀은 "유전자 편집 돼지들은 감염에 대한 완전한 저항성을 보였다"고 보고했다.

또 다른 실질적인 측면은 이러한 유전자 변형이 다음 세대에도 유전된다는 것이다. 이 연구에서 유전자 편집 돼지의 자손 대부분도 저항성을 물려받았다.

▲ 시험관 내 시험 후, DNAJC14의 엑손 5를 표적으로 하는 CRISPR (cr)RNA/trans-activating (tra)crRNA를 갖는 Streptococcus pyogenes Cas9(SpCas9)의 리보핵산(RNP)을 DNAJC14 단백질의 W576A 돌연변이를 인코딩하는 상동성 지향 복구(HDR) 템플릿과 함께 돼지 접합자에 미세주입했다. 약 35개의 주입된 접합자를 대리모의 자궁각으로 이식하여(표 1) 임신을 확립했다. 출생 후, F0 새끼 돼지는 교배를 위해 동물을 선택하기 전에 귀 생검에서 추출한 DNA를 사용하여 유전형을 검사하여(표 2) F1 세대를 생성했다(표 3). F1 세대 동물에서 분리한 세포를 생체 외에서 고전적 돼지열병 바이러스(CSFV) 또는 소 바이러스성 설사 바이러스(BVDV) 감염 여부를 검사했다. 체외 실험 데이터는 CSFV Alfort/187 균주에 대한 동물의 저항성을 평가하기 위해 편집된 돼지 4마리와 대조군 4마리를 사용한 체내 연구로의 진행을 뒷받침했다. 그림은 BioRender(biorender.com)를 사용하여 제작되었다.(October 22, 2025 / Open access DNAJC14 gene-edited pigs are resistant to classical pestiviruses)

"병원균과의 싸움에서 중요한 자원"

연구진에 따르면, 이 유전자 편집은 돼지열병의 재발을 억제하고 그로 인한 심각한 결과를 예방할 수 있는 유망한 방법을 제시한다. 이는 전형적인 돼지열병뿐만 아니라 밀접한 관련이 있는 아프리카돼지열병에도 적용된다. 크룩과 그의 연구팀은 "돼지열병 바이러스에 내성을 가진 돼지는 이 병원균과의 싸움에서 중요한 자원이 될 수 있다"고 기술했다. 이러한 돼지들은 지역 발병 시 바이러스 확산을 막을 수 있다.

또한, 이 돼지들은 바이러스에 접촉한 후 항체나 다른 면역 반응을 보이지 않기 때문에 백신 접종 돼지와는 달리 혈청 음성 상태를 유지한다. 따라서 일반적인 신속 검사가 가능하므로 수출 및 무역에 적합하다. 연구팀은 "이러한 DNAJC14 편집 돼지는 다른 페스티바이러스에도 면역을 가질 가능성이 높다"고 밝혔다. 이 단백질은 다른 포유류에서도 발견되기 때문에, 이 과정은 소의 소 바이러스성 설사(BVD)나 양의 보더병과 같은 동물 질병에도 효과적일 수 있다.

소비자에게 안전

이러한 유전적 혁신은 돼지 사육, 육류 생산, 그리고 소비자에게 실제로 어떤 의미를 가질까? "경제적으로 이러한 내성 돼지는 상당한 이점을 제공한다. 가능하다면 백신 접종이 필요하지 않고 바이러스를 전파할 수 없기 때문에 동물 손실, 약물 사용, 그리고 무역 제한으로 인한 경제적 손실을 크게 줄일 수 있다"고 이 연구에 참여하지 않은 뮌헨 공과대학교의 콘라트 피셔 연구원은 설명했다.

베른 대학교의 바이러스학자 니콜라스 루글리는 이러한 유전자 변형 돼지의 고기를 섭취하는 것은 인간에게 안전할 것이라고 말했다. "돼지의 유전체에서 유전자의 작은 부분만 누락되었을 뿐, 외부 유전자는 유입되지 않았다"고 이 연구에 참여하지 않은 동물 질병 전문가는 말했다. 일부 유전자 변형 돼지는 이미 미국과 남미 일부 지역에서 식품 생산 승인을 받았다.

그러나 유전자 변형 동물에서 유래된 식품과 사료는 현재 유럽 연합에서 판매가 허용되지 않는다. 유럽 식품 안전청(EFSA)의 승인을 받아야만 이러한 상황을 바꿀 수 있다.

참고: Trends in Biotechnology, 2025; doi: 10.1016/j.tibtech.2025.09.008
출처: Trends in Biotechnology, Science Media Center

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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