표적 유전자 편집을 통한 '지방 다듬기'
돼지 UCP1 유전자 상실의 문제점
약 2000만 년 전 알 수 없는 이유로 야생돼지는 uncoupling protein 1(UCP1)로 알려진 중요한 대사 유전자를 상실했습니다. 대부분의 포유류에서 이 유전자는 체온 조절을 위한 체열 생성에 핵심적인 역할을 하며, UCP1의 부재는 현대 모든 가축돼지와 야생돼지 종에서 몇 가지 특이한 생리적 특성을 유발했습니다1.
대부분의 포유류와 달리 돼지는 추운 온도에 반응하여 대사율을 높이는 대신 주로 떨림을 통해 열을 생성합니다. 실제로 돼지는 체온 조절에 특화된 지방 조직인 갈색 지방 조직이 완전히 부족한 것으로 보입니다. 그 결과 새끼돼지는 추위로 인한 사망에 매우 취약하며, 성체 돼지는 이러한 특이한 대사 특성으로 인해 과도한 지방이 축적되는 경향이 있습니다.
농업 관점에서 신생자돈 사망률, 축사 난방 비용, 과도한 지방 생산과 관련된 사료 비용으로 인해 상당한 경제적 손실이 발생하고 있습니다. 새끼돼지 사망은 명백한 동물 복지 문제이기도 합니다.
유전자 편집을 통한 UCP1 기능 회복 연구 성과
베이징의 과학자 팀은 CRISPR/Cas9 기술 기반 접근법을 통해 이러한 문제를 해결했습니다2. 그들은 지방 조직 특이적 프로모터 제어 하에 마우스 UCP1 유전자를 도입한 녹인 돼지를 개발했으며, 이로 인해 백색 지방 조직에서 기능적인 UCP1 활성이 나타났습니다.
유전자 변형 돼지는 측정 가능하게 우수한 체온 조절 능력과 현저히 낮은 체지방률을 보입니다. 이제 이 돼지들은 대부분의 포유류처럼 지방을 연소시켜 체온을 조절할 수 있어 일반 돼지보다 지방 축적량이 적습니다. 농업 전문가와 과학자들은 돼지의 UCP1 결핍을 교정하면 양돈 농가가 수백만 달러를 절감할 수 있고 동물 복지도 크게 향상될 것으로 기대하고 있습니다.
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참고 문헌
- Berg F, Gustafson U, Andersson L. The uncoupling protein 1 gene (UCP1) is disrupted in the pig lineage: a genetic explanation for poor thermoregulation in piglets. PLoS Genet. 2006 Aug 18;2(8):e129.
- Zheng Q, Lin J, Huang J, et al. Reconstitution of UCP1 using 타겟 유전자 편집 in the white adipose tissue of pigs decreases fat deposition and improves thermogenic capacity. PNAS 2017 ; epub ahead of print October 23, 2017
