GMO 식품에 대한 보고서

1. GMO 식품에 대한 보고서 생명분자공학부 200220502 김명섭

3. GMO (유전자 변형 생물체)란 무엇인가? • 현대생명공학기술(modern biotechnology)을 이용하여 얻어진 새롭게 조합된 유전물질을 포함하고 있는 동물, 식물, 미생물을 말한다. 락토페린 같은 유용생리활성물질을 함유한 우유를 생산할 수 있는 젖소, 성장이 매우 빠른 연어, 질병 유포 능력을 감소시킨 모기, 유해미생물 오염을 억제하는 유산균, 병충해에 강한 성질을 지닌 옥수수, 독성물질을 흡수하고 저장할 수 있는 나무 등이 모두 유전자변형생물체의 범위에 해당한다.

4. 유전자 변형 생물체(GMO)의 유형 • 유전자변형 박테리아 • 유전자변형 농작물 • 유전자변형 나무 • 유전자변형 동물 • 유전자변형 물고기 • 유전자변형 곤충

5. 현대생명공학기술 이란? • 인위적으로 유전자를 재조합하거나(유전자 재조합) • 유전자를 구성하는 핵산(DNA)을 세포 또는 세포내 소기관으로 직접 주입하는 기술 (gene gun( 유전자총))

6. 생명공학기술과 고전적인 육종기술은 어떻게 다른가?

7. 유전자 재조합은 어떻게 이루어 지는가? • 유전자 재조합기술은 형질 전환(Transformation)을 이용. • 유전자의 확보 • 벡터의제조 • 식물체로 유전자 도입 • 형질전환체의 선발 • 우수한 형질의 선발

9. 유전자의 확보 • 과거의 전통적인 방법의 육종에서는 교배가 가능한 종으로부터만 유전자를 얻었으나 이제는 어떤 종으로 부터도 유전자를 얻을 수 있음. • Gene cloning-제한 효소 + 리가아제(ligase)+ E.coli 이용 • PCR(Polymerase chain reaction)-Taq polymerase

11. 벡터의 제조 • 벡터(vector)란 재조합 DNA를 만들기 위해 사용되는 일종의 원판 DNA 분자로서 형질 전달 매개체라고 할 수 있음. • 즉 이 벡터에 새로운 DNA를 삽입하여 재조합 DNA를 만들고, 이것을 다른 식물체에 집어넣어 형질전환을 이루게 됨. • 어떤 벡터를 사용해야 하는지는 다음 단계에서 어떤 방법으로 식물체에 유전자를 도입할 것인가에 따라 결정됨.

12. 벡터의 제조

13. 벡터의 제조 • 만약 ‘유전자 총’(미세 금속 조각 흔히 백금으로 유전자를 둘러싸서 발사하는 장치)을 이용해 이 벡터를 식물체에 집어넣는다면 특별한 과정이 필요하지 않음. • 하지만 현재 가장 많이 이용되고 있는 아그로박테리움(Agrobacterium)이라는 토양 미생물을 이용한다면 이에 맞는 벡터를 이용해야함.

14. 식물체로 유전자 도입

15. 식물체로 유전자 주입

16. 식물체로 유전자 도입 • 동물에 비해 식물은 형질전화 방법이 다양하지 않음- 식물의 두꺼운 세포벽 • 아그로박테리움 이용- 원하는 유전자를 벡터(플라스미드)에 넣고 대장균에서 클로닝 • 대량으로 얻어진 이 벡터(플라스미드)를 아그로박테리움에 형질전환 • 식물세포와 함께 배양. 이 때 이 박테리아가 이 벡터에 들어 있는 유전자를 식물세포의 핵으로 전이하여 식물세포의 염색체 DNA에 삽입 • 힝생제 이용 • 형질전환이 완료된 세포를 marker 유전자(표지 마커가 되는 유전자)를 이용해 선발

17. Agrobacterium tumofacience 이용법

18. GENE GUN 이용법

19. 전기 충격법(Electrophoration)

20. 식물체로 유전자 도입 • 유전자 총 이용-미세한 금가루나 텅스텐 가루에 유전자를 묻힌 후 기체의 압력을 이용해 세포 내로 유전자를 삽입. • 장점-유전자를 특별한 벡터에 클로닝할 필요가 없고 빠른 시간 내에 결과 확인가능. 핵으로뿐만 아니라 엽록체로도 유전자 삽입가능. • 단점-아그로박테리움의 이용에 비해 삽입된 유전자의 안정성이 떨어짐. • 이외에 원형질체(Protoplast)를 만든 후 전기를 이용하든지 열을 이용하여 유전자를 삽입하거나 • 레이저 이용 방법 .

21. 형질 전환체의 선발 • 형질전환시 도입하고자 하는 유전자와 함께 마커 유전자 도입. 이 마커 유전자를 이용해 유전자 도입 사실 확인. • 가장 많이 사용되는 마커는 항생제 저항성 유전자로서 카나마이신 저항성 유전자나 하이그로마이신 저항성 유전자를 이용. • GFP(green fluorescent protein) • 마커를 사용할 경우 그 유전자가 잡초로 흘러들어가 슈퍼잡초 야기 가능성 제기. • 무마커 형질 전환법 연구.

22. 우수한 형질의 선발 • 우수한 형질을 식물체에 도입하는 것만으로 우수한 식물체 얻을 수 없음. • 유전자 발현 조절-1.유전자 발현 단계 2.만들어진 단백질이 세포 내에서 제 위치에 배치 단계(신호 펩티드가 세포 내 위치 결정) • 유전자 발현은 프로모터(주로 유전자 앞부분에 존재하는 DNA 염기서열)에 의해 조절. mRNA의 안정성, 그 단백질의 안정성에 의한 조절. 이렇게 증식한 세포에서 캘러스 유도, 잎이나 뿌리 유도, 식물체 재생.

23. 유전자 재조합 기술의 장점 • 어떤 생물로부터 분리해낸 유용 유전자를 종의 벽을 넘어 다른 생물에 도입함으로써 농작물 개량 범위를 대폭 확대. • 다른 유용한 성질 변화 없이 오로지 목적하는 성질만을 부여 가능.

24. 유전자 재조합기술을 농림 수산업, 식품산업에 이용했을 때의 효과 • 획기적인 신품종의 창출. • 21세기 100억 시대 식량문제, 지구환경문제 해결 가능. • 농작물 품종개량의 범위 대폭 확대. 농작물을 이용하여 자연상태에서 분해되는 플라스틱 제품 생산 가능. 병충해 저항성 품종 개발로 인한 농약 사용량 감소.

25. 제초제 저항성 농작물이란? • 특정 제초제에 의한 영향을 받지 않도록 하는 단백질을 만드는 유전자가 들어 있어 그 제초제를 살포하여도 시들지 않는 농작물. • 현재 농작물 재배시 파종과 수확까지 다수 살포. • 식물의 종류에 구별없이 쓸 수 있는 제초제와 이 제초제에 영향을 받지 않는 농작물 재배-효과적인 시기에 제초제 살포 가능.-제초제 살포 횟수나 사용량 현저히 감소.

26. 해충에 강한 농작물이란? • 해충(나비목, 파리목, 딱정벌레)의 천적 미생물(예: 바실러스)에서 특정 해충만을 죽이는 단백질을 만드는 유전자(예: Bt 유전자)를 추출하여 농작물에 도입한 것이다. • Bt 단백질이 살충력을 나타내기 위해서는 단백질이 곤충의 소화관 내에서 불완전 소화 + 독성 펩티드 인식 수용체 존재

27. 유전자 재조합 농작물에는 제초제의 영향을 받지 않거나 해충에 강한 유전자가 도입되었다고 하는데 과연 인체에 안전한가? • 유전자는 DNA로 되어 있는데 DNA는 섭취되면 소화돼버리므로 그 자체로 독성을 나타내지는 않음. • 어떠한 단백질을 만들어내는가 등 그 기능이 알려져 있는 유전자만을 추출하여 사용하며 유전자에 의해 만들어진 단백질은 가열처리나 인공위액 등에 의해 분해됨이 확인. • 안전성을 위한 급성 독성 시험 시행중.

28. 유전자 재조합 농작물에는 제초제의 영향을 받지 않거나 해충에 강한 유전자가 도입되었다고 하는데 과연 인체에 안전한가? • 이들 단백질은 또한 원래의 농작물에 함유된 단백질과 비교하면 그 양이 매우 적다. • 예) 1996년 허가 받은 농작물에 대하여 도입 유전자에 의한 종자 내 평균 단백질 발현량을 보면, 생조직 1g당 제초제 저항성 대두에서는 0.288mg, 해충 저항성 옥수수에서는 5ng, 제초제 저항성 유채 10ug • 제초제 저항성 대두, 유채, 해충저항성 감자,옥수수, 저장성 좋은 토마토 안전성이 확인 되어 미국,캐나다,영국의 식탁에 오르고 있다.

29. 유전자 재조합 농작물에는 항생제 내성 유전자가 들어 있는 것이 있는데 먹어도 괜찮을까? • 카나마이신-유전자 재조합 성공 여부 확인 항생제. • 항생제에 내성 가진 유전자 도입 농작물 존재. • 항생물질 내성 유전자 장내세균에 이행에 대한 우려. • 식물에서 미생물로 유전자 이행 보고 없음. • 식물 중의 항생제 내성 유전자는 소화기관 단시간 분해. 유전자가 이행한다 해도 프로모터등의 조절기구 존재.

30. 황금쌀의 경제적 효과 추정 • 황금쌀은 비타민 A의 선구물질인 베타카로틴 생산가능하도록 쌀 유전자 변형. • 세계적으로 2억 명 이상의 인구가 비타민 A 결핍, 5세 이하 280만 명의 유아들이 비타민 A 결핍으로 시력 상실. • 식단의 다양화가 최선이긴 하지만 근근이 생계를 이어갈 능력 밖에 없는 사람들에게 식단의 다양화 불가능. • 필리핀 소재 국제미작연구소(IRRI)에서 현지의 생산조건에 의거 황금쌀 품종개량 중. • 초기 투자비용 300만 달러+적응 연구,안전성 평가 1000만 달러 소요. 건강 측면의 혜택을 경제적 혜택으로 환산하면 1억 3,700만 달러.

31. 황금쌀

32. 유전공학 우유 • 소의 성장 호르몬(BST=bovine somatotropin)-소의 뇌하수체, • 송아지의 성장과 성숙한 젖소의 산유 촉진. • 유전공학적으로 생산되어 젖소의 산유량을 20%까지 증가시킴. • 호르몬의 상업적 이용허가-1994년 미국농부들에게 허용. • 우려-왜 젖소에게 이미 가지고 있는 것을 투여해야 허는가? • 산유량 쿼터 제도

33. 유전공학 우유 • 중소 농가의 파산 • 진정한 BST의 수혜자-소비자가 아닌 농부 • 강제적 우유 생산- 비윤리적이며 젖소의 건강위협(주사 부위의 부풀음, 소화불량과 설사,식욕 감소, 임신율 감소,뼈의 약화 질병에 대한 저항력 감소등)- 항생제 등 더 많은 약물의 치료. = 인간에게 이행 가능성.

34. 유전공학 우유 • 1994년 미국 국립과학 아카데미 농업부문 위원회-”BST를 투여한 젖소에서 나온 우유의 조성분과 영양분은 BST를 투여하지 않은 젖소의 우유와 근본적으로 동일하다.” • 1996년- 세계적으로 15개 국가 BST 사용 승인. • EU는 BST 사용을 2000년 까지 유예-반입금지.-이유로 제시 우유의 과다 공급, 안전성에 는 문제 제기 않음.

41. 결론: GMO 식품의 이점 • 제초제나 농약과 같은 환경에 해로운 물질 사용 획기적으로 줄임.(환경적 효과) • 향후 식량대란의 위험에 대한 대비. • 맛과 영양을 획기적으로 개선하거나 약용 성분을 주입하여 영양 결핍을 해결.

42. GMO 식품의 부정적 견해 • 어떤 유전자의 기능이 사라질 수도, 불안정해질 수도 있다. • 새로운 독소가 생겨날 수도 있다. • 생태계 속의 야생 생물체에 어떤 영향을 줄지도 모른다.

43. GMO는 환경을 더욱 파괴한다 ! 해충 및 제초제 저항성 GMO가 갖고 있는 저항성 유전자는 쉽게 생태계 속으로 전이되며 그 결과, • 해충과 잡초들이 저항성 유전자획득, 슈퍼잡초와 슈퍼해충이 탄생하게 되어 방제가 더욱 어려워지는 악순환 . • 변종(돌연변이)이 출현하여 생태계를 교란하고 • 생물다양성이 파괴되고 획일화됨으로써 자연생태계의 순환구조를 파괴하는 결과 .

44. 나의 견해 • 인간에게 아직 뚜렷하게 해롭다는 것이 증명되지 않았다고 안전성에 문제가 없다는 것은 오류이다. • 생명공학자를 꿈꾸는 학생으로서 유전공학의 장및빛 이점을 이용하는 것이 옳다고 생각은 하지만 끊임없는 검사와 임상시험을 통해 안전성과 신뢰성에 대한 확인이 되어야 한다고 생각한다.