기원과 뒷이야기:
Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats 또는 "CRISPR"("crisper"로 발음)는 CRISPR-Cas9 게놈 편집 기술의 기초 역할을 하는 박테리아 방어 메커니즘입니다. "CRISPR" 또는 "CRISPR-Cas9"라는 용어는 특정 유전자 코드 스트레치를 표적으로 삼고 편집하도록 프로그래밍할 수 있는 수많은 CRISPR-Cas9 및 -CPF1(및 기타) 시스템을 지칭하기 위해 게놈 공학 분야에서 비공식적으로 자주 사용됩니다. 정확한 위치의 DNA는 물론 새로운 진단 도구 개발과 같은 다른 용도로도 사용됩니다. 이러한 기술을 통해 살아있는 세포와 동물의 유전자를 영구적으로 변형할 수 있습니다. 미래에는 유전적 원인이 있는 질병을 치료하기 위해 인간 게놈의 특정 돌연변이를 교정할 수 있을 것입니다.
연구자들은 살아있는 세포의 유전 코드를 이렇게 빠르고 쉽게 변경할 수 있을 것이라고는 결코 상상하지 못했습니다. 가위처럼 작동하여 세포 내부의 특정 DNA 조각을 정확하게 삭제, 삽입 또는 편집하는 CRISPR가 이를 가능하게 합니다. 이 혁신적인 유전자 편집 도구는 박테리아가 바이러스와 싸우는 방법에 대한 호기심을 바탕으로 한 부업 프로젝트로 발견되었습니다. 박사님. Jennifer Doudna와 Emmanuelle Charpentier는 CRISPR 연구로 2020년 노벨 의학상을 수상했습니다. 1년 전, CRISPR로 만든 암 면역치료제에 대한 미국 최초의 임상시험이 시작되었으며, CRISPR로 만든 암 치료법에 대한 더 많은 연구가 진행되고 있습니다. 또한 CRISPR를 신체에서 직접 테스트하는 실험이 시작되었습니다. CRISPR는 게임 체인저이지만 한계가 있으며 유전자 편집 윤리에 대한 논쟁이 계속되고 있습니다. 그러나 한 가지는 확실합니다. CRISPR는 암 연구를 훨씬 더 발전시킬 수 있는 잠재력을 가진 강력한 도구입니다.
지난 10년 동안 CRISPR는 약어에서 생물 의학 연구가 수행되는 방식과 세포 생물학의 모든 요소가 연구되는 방식을 완전히 바꾸는 동사로 발전했습니다. 암 연구에서 CRISPR 및 관련 방법은 비암호화 게놈, 종양 이질성 및 암 생물학에 대한 우리의 지식에서 한때 극복할 수 없었던 문제에 대한 창을 열었습니다. 그들은 또한 치료 취약성에 대한 새로운 정보를 공개했습니다. CRISPR/Cas9는 종양 세포의 게놈 변경이 암을 유발하기 때문에 발암 및 발달 메커니즘을 조사하기 위해 게놈을 수정하는 암 연구에 활용될 수 있습니다. 인상적인 결과를 통해 CRISPR/Cas9 시스템은 최근 몇 년 동안 암 연구 및 치료에 더 자주 활용되었습니다.
Data Bridge 시장 조사에서는 2022-2029년 예측 기간 동안 전 세계 CRISPR(클러스터링된 규칙적으로 산재된 짧은 회문 반복) 시장의 성장률을 분석합니다. 언급된 예측 기간 동안 전 세계 골수 생검 시장의 예상 CAGR은 약 10.7%인 경향이 있습니다. 시장 가치는 2021년에 7억 6,239만 달러였으며, 2029년에는 1억 7억 1,933만 달러까지 성장할 것입니다. 북미는 생명공학 및 제약 기업의 성향이 증가하는 영향력 있는 기회로 인해 지배적인 지역입니다.
연구에 대해 자세히 알아보려면 다음을 방문하세요. https://www.databridgemarketresearch.com/ko/reports/global-clustered-regularly-interspersed-short-palindromic-repeats-crispr-market
CRISPR: 2013년에 발생한 기술
CRISPR가 제공하는 편리함은 CRISPR를 암 및 임상, 생물학적 연구의 주류 기술로 만들었습니다. 과학자들은 DNA의 돌연변이가 암의 근본 원인이라는 사실을 알게 된 이후 DNA를 변형하여 이러한 변화를 되돌릴 수 있는 간단한 기술을 찾고 있었습니다. 수년에 걸쳐 많은 유전자 편집 기술이 개발되었지만 빠르고 간단하며 저렴한 기술에 대한 기준을 충족하는 기술은 없습니다. 그러나 2013년 여러 연구에서는 CRISPR로 알려진 유전자 편집 도구가 미세 조정되고 간단한 가위처럼 인간 세포의 DNA를 수정할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 새로운 기술은 과학계에서 가능한 것과 불가능한 것을 극적으로 변화시켰습니다. 암 연구자들은 CRISPR가 전 세계 실험실의 선반과 냉동고에 등장하자마자 이를 채택할 가능성에 뛰어들었습니다.
CRISPR는 과학 및 건강 분야의 다른 많은 발견과 마찬가지로 자연에서 영감을 받았습니다. 이 경우, 그 개념은 박테리아와 같은 일부 생물체의 직접적인 방어 메커니즘에서 따온 것입니다. 이러한 미생물은 침입자의 DNA 조각을 포착하여 CRISPR로 알려진 세그먼트로 저장하거나 정기적으로 산재된 짧은 회문 반복 반복으로 클러스터되어 바이러스와 같은 침입자로부터 자신을 방어합니다. 이러한 DNA 조각(간단한 RNA 조각으로 변환됨)은 Cas라는 효소가 동일한 세균이 다시 공격을 시도할 경우 침입자의 DNA를 찾아 잘라내는 데 도움이 됩니다.
이 방어 메커니즘이 밝혀졌을 때 연구자들은 이것이 유연한 유전자 편집 도구로 사용될 수 있다는 것을 깨달았습니다. 여러 그룹이 이 방법을 성공적으로 적용하여 몇 년 내에 처음에는 다른 박테리아의 세포에서, 결국에는 인간 세포에서 DNA의 거의 모든 영역을 변경했습니다. 실험실에서 CRISPR 도구를 구성하는 두 가지 주요 구성 요소는 가이드 RNA와 DNA 절단 효소(가장 자주 Cas9)입니다. 과학자들은 변경될 유전자(표적이라고 함)의 DNA를 반영하기 위해 가이드 RNA를 만듭니다. 이름에 걸맞게 가이드 RNA는 Cas와 팀을 이루어 Cas를 목표물로 안내합니다. 가이드 RNA와 DNA가 정렬되면 Cas에 의해 타겟 유전자의 DNA가 절단됩니다.
사용되는 CRISPR 도구에 따라 다음 단계가 달라집니다. 드문 경우지만, 복구 중에 표적 유전자의 DNA가 손상되어 유전자가 비활성화되는 경우도 있습니다. 다른 CRISPR 변이체는 새로운 DNA 세그먼트를 추가하거나 단일 DNA 문자를 수정하는 등 보다 정확한 유전자 편집을 허용합니다. 또한 연구자들은 CRISPR를 활용하여 암세포의 RNA 및 암을 유발하는 바이러스의 DNA와 같은 특정 표적을 찾아냈습니다. CRISPR는 가장 최근에 새로운 코로나바이러스를 찾기 위한 실험 테스트로 사용되었습니다. 하지만 문제는, CRISPR는 다른 게놈 편집 도구와 어떻게 비교됩니까?
현재 사용 중인 다른 게놈 편집 방법은 CRISPR-Cas9로 대체되고 있으며 이는 더 효과적이고 적응성이 입증되었습니다. 다른 도구와 달리 CRISPR-Cas9 시스템은 자체적으로 DNA 가닥을 절단할 수 있기 때문에 별도의 절단 효소와 쌍을 이룰 필요가 없습니다. 또한 DNA 표적을 지시하는 맞춤형 "가이드" RNA(gRNA) 서열과 신속하게 쌍을 이룰 수 있습니다. 이러한 gRNA 서열은 이전에 수만 개가 생산되었으며 과학계에서 이용 가능합니다. CRISPR-Cas9가 다른 유전자 편집 기술과 구별되는 또 다른 특징은 수많은 유전자를 동시에 표적으로 삼는 능력입니다.
펜실베이니아 대학에서는 미국에서 CRISPR로 만든 암 치료제를 테스트하는 첫 번째 시험이 2019년에 시작되었습니다. NCI가 부분적으로 지원하는 이 연구는 환자 자신의 면역 세포가 유전적으로 더 많은 것으로 변경되는 일종의 면역 요법을 조사합니다. 암을 효과적으로 "보고" 근절합니다. 치료의 일환으로 암을 퇴치하는 능력을 가진 면역세포인 T세포에 4가지 유전자 변형이 이루어진다.
첫째, 합성 유전자를 포함시키면 T 세포에 일부 암세포의 화학적 NY-ESO-1을 "볼" 수 있는 발톱 모양의 단백질(수용체라고 함)이 장착됩니다. 그런 다음 CRISPR를 사용하여 3개의 유전자가 삭제되는데, 그 중 2개는 NY-ESO-1 수용체를 방해할 수 있고 그 중 1개는 암과 싸우는 세포의 능력을 손상시킵니다. NYCE T 세포라고도 알려진 대량의 최종 제품이 환자에게 투여되기 전에 생산되었습니다. 이 연구는 CRISPR로 만든 치료법의 안전성을 확인하기 위해 시작되었습니다. 진행성 다발성 골수종 환자 2명과 전이성 육종 환자 1명이 검사를 받았습니다. T 세포 치료법의 표적인 NY-ESO-1은 세 환자 모두의 종양에 존재했습니다.
초기 연구는 치료법의 안전성을 지적합니다. 몇 가지 부작용이 있었지만 연구자들은 아마도 환자가 이전에 받았던 화학요법으로 인해 부작용이 발생했을 것이라고 결론지었습니다. CRISPR로 편집된 세포가 면역학적 반응을 촉발했다는 증거는 없었습니다.
네 가지 표적 유전자 변형 모두가 치료에 사용된 T 세포의 약 10%에만 존재했습니다. 또한, 세 환자의 편집된 세포 모두에는 표적을 벗어난 변경이 포함되어 있었습니다. Stadtmauer 박사는 비표적 편집 세포 중 어느 것도 암으로 발전했음을 암시하는 방식으로 확장되지 않음을 관찰했습니다. 환자의 암은 치료 결과 거의 변하지 않았습니다. 두 환자의 종양(다발성 골수종 환자 1명, 육종 환자 1명)이 일정 기간 동안 성장을 멈췄다가 다시 시작되었습니다. 세 번째 환자의 경우 시술이 전혀 효과가 없었습니다.
CRISPR의 한계
CRISPR는 다른 유전자 편집 기술에 비해 장점이 있기 때문에 암 연구자들이 선호하는 방법으로 부상했습니다. 암 치료에도 도움이 될 것이라는 낙관론도 있다. 그러나 CRISPR에는 결함이 있으며 이러한 단점 때문에 많은 과학자들이 이를 인간에게 사용하는 것을 주저하고 있습니다.
그림: CRISPR의 한계
- 오프 타겟 편집- 표적을 벗어난 편집 또는 CRISPR가 표적 유전자 외부에서 DNA를 절단하는 경우 심각한 단점이 있습니다. 2002년 유전자 치료 연구에서 발생한 것처럼, 과학자들은 그러한 부주의한 변화가 해로울 수 있으며 세포가 악성화될 가능성이 있다는 점을 우려하고 있습니다. [CRISPR]가 게놈의 무작위 영역을 손상시키고 세포가 기괴한 방식으로 결합하기 시작하면 암으로 이어질 수 있다는 우려가 있습니다. 그러나 연구자들은 Cas 및 가이드 RNA 아키텍처를 수정하여 의도한 표적을 선택적으로 절단하는 CRISPR의 능력을 높였습니다.
- 복잡한 절차- CRISPR 구성 요소를 세포에 넣는 것은 또 다른 장벽입니다. 작업을 수행하기 위해 바이러스를 선택하는 것이 가장 널리 사용되는 방법입니다. 바이러스는 질병을 유발하는 유전자가 아닌 가이드 RNA와 Cas 유전자를 포함하도록 변형되었습니다. CRISPR를 실험실에서 배양한 세포에 도입하는 것과 인간의 신체 세포에 도입하는 것은 전혀 다른 문제입니다. 일부 CRISPR 보유 바이러스는 여러 세포 유형을 감염시킬 수 있으므로 예를 들어 의도된 표적이 간 세포인 동안 근육 세포를 변형할 수 있습니다. 연구자들은 CRISPR를 인체의 특정 세포나 기관에 정확하게 투여하기 위한 다양한 전략을 조사하고 있습니다. 간이나 뇌 등 한 기관에만 영향을 미치는 바이러스에 대한 테스트가 진행되고 있습니다. 다른 사람들은 CRISPR 요소를 특정 세포에 전달하기 위한 나노캡슐로 알려진 작은 물체를 생산했습니다.
- 면역체계 억제 - 또한 CRISPR는 최근에야 인간을 대상으로 테스트되었기 때문에 신체, 특히 면역 체계가 CRISPR 운반 바이러스나 CRISPR 구성 요소 자체에 어떻게 반응할지에 대한 우려도 있습니다. 어떤 사람들은 면역체계가 인체에 이질적인 박테리아 효소인 Cas를 공격하면 CRISPR 편집 세포를 파괴할 수 있다고 우려합니다. 20년 전 한 환자가 자신이 받은 유전자 치료를 담고 있는 바이러스에 대한 면역 체계의 엄청난 공격으로 인해 사망했습니다. 반면에 최신 CRISPR 기반 전략은 이전 유전자 치료에 사용된 바이러스보다 더 안전해 보이는 바이러스에 의존합니다.
- 신체의 사고를 편집하다- 또 다른 중요한 문제는 신체 세포를 변경하면 의도치 않게 정자나 난자 세포가 변경되어 다음 세대에 전달될 수 있다는 것입니다. 그러나 현재 인간을 대상으로 한 거의 모든 CRISPR 실험에서는 환자 세포를 체외에서 채취하여 변형합니다. 체내 세포를 변형시키려는 것보다 더 정밀하게 조절할 수 있기 때문에 '체외' 방식이 더 안전할 것으로 여겨진다. 그러나 진행 중인 한 연구에서는 실명을 유발하는 유전 질환인 레버 선천성 흑내장증을 앓고 있는 개인의 눈에서 직접 CRISPR 유전자 편집을 탐구하고 있습니다.
결론과 미래:
'크리스퍼(Crisper)'로 발음되는 CRISPR는 절단 및 접착 방식으로 손상된 DNA를 고정하는 최첨단 암 치료 및 유전자 편집 도구입니다. DNA 절단은 특정 유전자를 끄거나, 암을 유발하는 돌연변이를 제거하거나, 생산 문제를 해결할 수 있습니다. 제약회사인 AbbVie와 Caribou Biosciences는 2021년 2월 암과 싸우기 위해 환자의 T세포(백혈구)를 유전적으로 변형하는 CAR T세포 치료법을 강화하기 위해 CRISPR를 사용할 것이라고 선언했습니다. CRISPR 유전자 편집이 T 세포를 유전적으로 변경하려면 1~2년이 아닌 몇 달이 걸리므로 암 치료를 위한 잠재적인 신기술이 됩니다. 결과적으로 환자는 훨씬 더 빨리 치료를 받을 수 있습니다.
유전 의학은 획기적인 잠재력을 가지고 있습니다. 특정 DNA 서열을 수정하면 신체가 암과 싸우는 방식이 바뀔 수 있습니다. 이 기술은 치료의 특이성을 높이고 암 재발 가능성을 낮춰 환자들에게 희망을 줄 수 있다. 과학자들은 종양 DNA에서 약물 저항성 유전자를 제거할 수 있습니다. 결과적으로, 화학요법은 더욱 효과적일 것이며 돌연변이가 공격적인 악성 종양으로 변하는 것을 예방하여 암 환자의 삶의 질을 향상시킬 수 있습니다. 의사들은 CRISPR 기술을 사용하여 암 유발 유전자를 제거하고 환자의 고위험 DNA 이상을 검사할 수도 있습니다. 2019년에는 CRISPR 기반 암 임상 연구가 처음 시작되었습니다. 그들은 화학요법을 포함한 현재의 폐암 치료법을 강화하는 데 집중했습니다.
CRISPR를 사용하면 연구자들은 DNA를 변형하여 암 치료 옵션을 강화하거나 암을 예방할 수 있습니다. 앞으로는 유전의학의 확산으로 인해 암환자에 대한 보다 개별화된 치료 옵션과 더 나은 예후가 가능할 것입니다. CRISPR로 만들어진 더 많은 암 치료법에 대한 임상 시험이 이미 진행 중입니다. CRISPR 공학 CAR T 세포 치료법은 몇 가지 시험에서 테스트되고 있는 추가적인 유형의 면역요법입니다. 예를 들어, 한 기업에서는 다발성 골수종 및 B 세포 악성 종양 환자를 대상으로 CRISPR 공학 CAR T 세포를 테스트하고 있습니다.
암 연구 및 치료에 CRISPR를 적용할 수 있는 잠재적인 가능성과 관련하여 아직 답변되지 않은 질문이 많이 있습니다. 그러나 한 가지는 확실합니다. 업계는 매우 빠르게 발전하고 있으며 기술의 새로운 용도가 지속적으로 등장하고 있다는 것입니다.
글로벌 CRISPR 유전자 검출 및 진단은 지원적이며 증상의 심각도를 줄이는 것을 목표로 합니다. Data Bridge Market Research는 CRISPR 유전자 검출 및 진단 시장이 2022년부터 2029년까지 연평균 성장률(CAGR) 19.5%로 성장할 것이라고 분석합니다. CRISPR 유전자 검출 및 진단 시장은 클래스, 제품 및 서비스, 애플리케이션, 워크플로, 최종 사용자 및 배포 채널.
연구에 대해 자세히 알아보려면 다음을 방문하세요. https://www.databridgemarketresearch.com/ko/reports/global-crispr-gene-Detection-and-diagnostic-market
