IV. 건강에 대한 나의 관심분야 3. 줄기세포, 유전자치료

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1 IV. 건강에 대한 나의 관심분야 3. 줄기세포, 유전자치료
2016년 1학기 통섭생명과학 IV. 건강에 대한 나의 관심분야 3. 줄기세포, 유전자치료

2 그림 9.29

3 그림 9.32

4 조직 기관 기관계 구조적 특성(해부학적 구조)은 기능적 특성(생리현상)과 함께 상호보완적으로 진화 (ex) 순환계
조직 기관 기관계 구조적 특성(해부학적 구조)은 기능적 특성(생리현상)과 함께 상호보완적으로 진화 (ex) 순환계 - 단세포 생물 등: 확산 - 고등생물: 혈관을 광범위하게 분포시키고 살아있는 세포는 그 혈관근처에 있어 확산에 의해서 물질교환 가능 (ex) 호흡계: 폐 - 수생생물: 촉촉한 표면을 통해서 기체가 확산에 의해서 신체로 들어옴 - 육상생물: 신체 내부의 습한 폐 표면을 통해서 가스 교환

5 그림 28.1 줄기세포. 각 줄기세포는 분열하여 새로운 줄기세포가 되거나 분화하여 특수화된 세포 종류가 된다.

6 줄기세포 미분화 된 세포로서, 분열하면 - 한 세포는 미분화 특성을 유지하고 (자가재생능력)
- 두 번째 세포는 분화의 특징을 나타냄 2) 두 딸 세포 모두, 줄기세포로 남을 수도 있음 줄기세포 - 창자, 표피, 골수: 주기적으로 분열, 낡은 세포 교체 - 전립선, 심장: 필요할 때(특별 생리 조건, 스트레스 등)만 분열 - 조혈줄기세포: 더 많은 조혈줄기세포(줄기세포 공급원) 와 모든 종류의 혈구 생산

7 줄기세포의 종류 분화능 : 수많은 서로 다른 종류의 분화된 세포를 형성하는 능력
1) 배아줄기세포 – 포유류 포배의 안쪽 세포덩어리 또는 태아의 배우자 전구체 세포에서 유래함 1. 전능한 세포 – 배아 발생의 초기 4-8세포기의 할구들을 말함 2. 다능한 줄기세포: 포유류 포배의 안쪽 세포덩어리 (13개/64 세포 중, 세 배엽의 모든 세포로) 2) 성체줄기세포 (약속된 줄기세포) – 기관이 성숙된 후 기관 조직에서 발견 3. 다재한 줄기세포 – 적은 종류로만 약속된 줄기세포, 의학적 이용성 큼 (조혈줄기세포, 젖샘 줄기세포-젖샘의 모든 종류의 세포 형성, 표피, 신경, 털, 멜라닌, 근육, 치아, 창자, 생식계보 줄기세포 등) 4. 단능한 줄기세포 – 특정 종류의 세포 재생에 관여(정원세포 - 정자로만 발생) 3) 선조세포 – 줄기세포보다 더 분화됨, 특정종류의 세포로 되기로 약속되어 있음. 무제한적 자가재생은 불가능한 세포. 분화하기 전에 단지 몇 번의 분열 능력만을 가짐 ex. 뉴런

8 줄기세포: 특수화된 세포로 발생하는 모든 미분화 세포 배아줄기세포: 다능한 성체줄기세포: 제한된 능력
줄기세포는 분열하여 여러 종류의 세포를 형성한다 줄기세포: 특수화된 세포로 발생하는 모든 미분화 세포 배아줄기세포: 다능한 성체줄기세포: 제한된 능력

9 그림. 줄기세포의 성숙 단계. 다능: 포유류 포배의 안쪽 세포덩어리 (13개/64 세포 중, 세 배엽의 모든 세포로)
다재: 적은 종류로만 약속된 줄기세포(조혈줄기세포, 젖샘줄기세포-젖샘의 모든 종류의 세포 형성, 표피, 신경, 털, 멜라닌, 근육, 치아, 창자, 생식계보 줄기세포 발견. 등): 의학적 이용성 큼 여기서는 뉴런의 분화에 적용하였다 . (After 선조세포: 줄기세포보다 더 분화됨, 특정종류의 세포로 되기로 약속 그림. 줄기세포의 성숙 단계.

10 성체 줄기세포 - 제한된 종류의 세포와 조직으로 발생할 수 있는 약속된 줄기세포.
조혈줄기세포, 표피줄기세포, 신경줄기세포, 모(털)줄기세포, 멜라닌줄기세포, 근육줄기세포, 치아줄기세포, 창자줄기세포, 생식계보줄기세포 등 <그림. 혈액형성(조혈) 줄기세포와 골수 삶터>

11 배아줄기세포 이용 치료 배아줄기세포를 척추손상환자, 시각장애환자, 심장병, 근위축증, 파킨슨병 환자에 주입하여 치료
문제점: 착상 전 인간 배아를 파괴해야 함(윤리적 논란) 대책: 성체세포를 배아줄기와 유사한 상태로 만드는 실험 진행 중

12 그림 28.1 Pittsburgh 대학에 있는 실험실에서 자라고 있는 인간배아줄기세포의 콜로니.

13 성체 줄기세포 이용 치료 성체줄기세포: 성인의 골수나 지방조직에서 추출한 것 (자가)
장점: 면역 거부 반응 없음, 안전성 입증, 임상적용 중 - 단점: 다른 세포로 자라는 분화능력 낮음 (타가) - 장점: 대량생산 가능, 임상적용 중 - 단점: 면역 거부 반응, 분화능력 낮음

14 줄기세포 이용 치료 수정란 배아줄기세포: 불임치료 후 남은 수정란에서 얻은 것 - 장점: 다양한 세포로 분화능력, 대량생산 가능 - 단점: 면역거부반응, 암 발생 가능성, 수정란 파괴로 윤리 논란 유도만능 줄기세포: 성체줄기세포 + 특정유전자나 단백질 을 집어 넣어 → 유사 배아줄기세포 → 다양한 세포로 - 장점: 윤리 논란에서 자유로움, 다양한 세포로 분화 가능, 대량 생산 가능 - 단점: 면역거부 반응. 암 발생 가능성, 바이러스 감염

15 미국 오리건 보건과학대 슈크라트 미탈리포프 교수 (2013년)
복제 배아줄기세포: 성체세포 + 난자를 융합해서 → 복제배아 → 줄기세포를 얻음 → 다양한 세포로 분화시킴 - 장점: 면역거부 반응 없음, 다양한 세포로 분화 - 단점: 난자파괴로 윤리 논란, 연구성과 부족

16 유도만능줄기세포(역분화 줄기세포): 분화가 이미 끝난 체세포에 세포분화와 관련된 유전자를
주입하여 분화 이전의 세포 단계로 되돌아가게 만든 세포 배아 줄기세포처럼 만능성을 가지며 iPS 세포 또는 iPSCs (induced pluripotent stem cells)라고 부른다.

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18 처음엔 장미빛 미래였지만… 유도만능줄기세포가 배아줄기세포보다 나은 점: - 윤리적인 면
- 환자의 체세포로 만들기 때문에 면역거부 반응 없음 <네이처> 2011년 6월 9일자 “그렇지 않다” 실험: 동일한 쥐에 ① 배아줄기세포 ② 유도만능줄기세포 결과: ②에만 면역반응이 나타남 <네이처> 2011년 3월 3일자 유도만능줄기세포에서는 DNA염기의 돌연변이가 일반 체세포보다 10배 높은 빈도 임상용으로는 가능성이 없다???

19 줄기세포와 복제는 윤리적 문제를 야기한다 줄기세포와 복제에 관한 논쟁은 과학, 철학, 종교, 그리고 정치와 결부되어 있다.

20 유전자 란? (CD: 넥스트휴먼 3) 넥스트 휴먼 3편 - 신의 언어, 유전자 [넥스트 휴먼] 3회 20150910

21 DNA 설계도면에 따라 단백질 합성 생물체의 특성을 결정짓는 모든 필요한 정보는 DNA에 의해 결정되며
DNA 중에서 단백질 또는 기능 있는 RNA를 암호화하는 DNA 조각을 유전자(gene)라고 하며, 염색체 하나에는 수백에서 수천 개에 달하는 유전자가 있다. 유전자는 대부분 하나의 단백질을 만드는데 필요한 지침을 암호화하며, 이처럼 유전자의 DNA 정보로부터 특정 단백 질이 생성될 때 유전자가 발현(expression) 되었다고 한다.

22 유전자 발현 단계 전사: 특정 유전자의 DNA에 포함된 정보가 RNA 중합효소에 의해 RNA로 복사되는 과정.
따라 단백질이 합성되는 과정

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24 설계도면의 오류: 돌연변이 돌연변이: DNA 서열의 변화. 일부 돌연변이는 유해 진화를 위한 변이 제공

25 돌연변이는 DNA 서열의 변화이다 - 돌연변이의 범위는 침묵에서 황폐까지 다양하다
예: 낫적혈구 빈혈증. 돌연변이 유전자가 같은 단백질을 암호화한다면 침묵된다.

26 돌연변이는 DNA 서열의 변화이다 염기 삽입과 결실 틀이동 돌연변이. 반복서열 확장 돌연변이. - 매 세대마다 증세는
빨리 나타나거나 더 심각 -예: 취약 X 증후군, 헌팅턴병.

27 돌연변이는 DNA 서열의 변화이다

28 무엇이 돌연변이를 일으키는가? 돌연변이 유발. 일부 자발적이다: DNA 복제 실수. 돌연변이원에 노출: 화학물질 혹은 방사선.
감수분열의 실수. 전이인자(트랜스포존): 염색체에 무작위로 삽입하여 돌연변이 유발.

29 돌연변이는 다음 세대로 전달될 수 있다 생식계보 돌연변이 정자와 알로 발생하는 세포에서 일어난다.
이 생물의 자손에 있는 모든 세포가 돌연변이 형질 을 가진다. 예: 연골무형성증. 대부분의 돌연변이는 체세포 돌연변이이다. 유전되지 않는다.

30 돌연변이는 중요하다 유전적 다양성을 제공한다. 진화의 원천이다. 새로운 대립유전자를 생성한다.
인위적 돌연변이는 과학과 농업에 유용하다.

31 생명공학 기술이 바꾼 놀라운 세상 생명공학(biotechnology)? 특정 목적을 위해 개체나
세포 또는 생물분자를 변형시키는 분야 - 효모를 이용한 빵과 술의 제조 - 누룩을 이용한 된장과 고추장 제조 - 유용한 유전형질을 갖는 개체들을 교배하여 원하는 형질을 갖는 개체를 얻는 선택적 교배 - 유전정보인 DNA를 인위적으로 변화시켜 이용하는 유전공학(genetic engineering) 분야 - 질병에 대한 효과적인 치료 방법의 개발 - 가치 있는 생물분자의 생산 - 필요한 조직과 생명체 생산 - 법의학

32 유전자재조합과 클로닝 재조합 DNA(recombinant DNA) 기술: 서로 다른 생물체에 서 얻은 DNA 조각들을 잘라낸 뒤, 이들을 이어 붙어 새로 운 조합의 DNA를 만드는 기술 형질전환생물(transgenic organism) 또는 유전자변형생물 (genetically modified organism, GMO) : 변형되거나 혹은 다른 종에서 유래된 DNA를 발현하는 생물 유전자 클로닝(gene cloning): 재조합 DNA 기술을 이용하 여 유전자를 포함하는 DNA 조각을 많이 생산하는 기술

33 재조합 DNA 만드는 방법 1. 필요 요소 1) 제한효소(Restriction enzyme): DNA의 특정 염기서열을 인식하고 그 부위를 절단하는 효소. 2) DNA 연결효소(리가제, ligase) : DNA 조각들의 끊어진 당-인산 결합을 이어주는 효소. 2. 재조합 DNA를 만드는 과정 1) 원하는 유전자를 제한효소로 자른다. 2) 원천이 다른 DNA를 동일한 제한 효소로 자른다. 동일한 제한효소로 자른 두 DNA는 동일한 점착성 말단을 가진다. 3) 이 결과 생긴 두 조각을 DNA 연결효소로 연결하면 새로운 조합의 재조합 DNA가 만들어진다.

34 유전자 클로닝과 형질전환 박테리아 원하는 유전자 DNA를 확보한 후 이를 제한효소로 절단한다.
- 벡터(vector): DNA를 받아들이고 이동시키는 운반체. - 플라스미드(palsmid): 일부 박테리아에 염색체와는 별도로 존재하는, 스스로 복제 가능한 크기가 작은 원형의 이중가닥 DNA. 3. 제한효소로 절단된 유전자와 플라스미드를 DNA 연결효소로 연결하여 재조합 DNA를 만든다. 4. 재조합 DNA를 박테리아로 넣어 형질전환시킨다. 5. 재조합 DNA가 도입된 박테리아를 선별한 후 증식시킨다.

35 중합효소연쇄반응(PCR) - 시험관에서 DNA를 복제한다
중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR). 표적 DNA, Taq 중합효소, DNA 프라이머, DNA 뉴 클레오티드. 써멀 사이클러(thermal cycler) 사용.

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37 생명공학은<황금알을 낳는 거위>를 가능케 한다
생각해보기! 1. 동화 속의 황금알을 낳는 거위의 몸에는 금 덩어 리가 없었는데 어떻게 매일 황금알을 낳을 수 있 었을까? 2. 할아버지가 그 거위로부터 황금을 얻는 것은 정말 불가능한 일일까? ⇒재조합 DNA 기술에서 살펴보았듯이 유용유전자 를 생물체로 도입하면 원하는 유용물질을 생산하는 형질전환 생물이 만들어지며, 이들 생물로부터 유용 물질을 얻는 것이 가능.

38 유전적으로 변형된 생물은 의약품을 생산할 수 있다

39 유전자 치료 질병 치료 효과를 내는 유전 물질(유전자 치료제)을 환자 몸 속에 주입하거나, 환자의 유전 정보를 변형시켜
병을 치료하는 것 유전적 결함이나 병을 치료할 의도로 재조합 DNA를 환자의 신체세포로 전달하는 것 유전자 전달은 지질입자 또는 유전자 조작된 바이러스를 통해서 이루어짐 변형되지 않은(정상) 유전자를 개인의 염색체에 삽입

40 질병 없는 세상을 향한 새로운 발걸음 유전자 치료(gene therapy): 질병을 치료하기 위해 사람의 세포로 유전물질을 삽입하는 방법으로, 심혈관 질환이나 암 과 같은 사람의 다양한 질병을 치료하기 위해 유전자를 사용 하는 것뿐만 아니라 잘못된 유전자를 보완하기 위해 환자에 게 온전한 유전자를 넣어주는 것을 포함 1. 체외 유전자치료(ex vivo): 유전질환이 있는 환자로부터 추출한 세포에 정상적인 유전자를 넣은 후 이 세포를 다시 환자에게 주입하는 방법. 2. 체내 유전자치료(in vivo): 체세포를 추출하지 않고 원하는 유전자를 직접 체내의 조직이나 기관에 넣는 방법으로, 유전 적으로 안전하게 변형된 바이러스를 이용해 정상 유전자를 세포로 운반하지만 유전자를 직접 몸의 특정 부위로 넣기도 함

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43 환자의 혈액·골수·장기 등 환부(患部)에서 세포를 채취해
<체외 유전자 치료> 환자의 혈액·골수·장기 등 환부(患部)에서 세포를 채취해 병을 유발하는 DNA를 수리하고, 그 세포를 환자의 몸에 넣어 몸의 기능이 정상으로 돌아 오도록 하는 방식 체내 유전자 치료에 비해 안전성이 높지만, 수많은 세포의 DNA를 일일이 조작하는 것이 어렵고, 비용도 비싸다. '유전자 가위' 기술: - DNA 부분을 정교하게 잘라내 버리는 기술 - 이상이 있는 DNA를 오려내고 새로운 DNA로 교체

44 <체내 유전자 치료> 질병을 치료하도록 조작된 DNA를 환자에게 직접 넣는 것
전달하기 어려움) 그래서 '운반체(벡터·vector)’이용: 주로 바이러스사용 바이러스의 세포에 기생하는 성질을 이용하면 병이 생긴 부위의 세포로 질병을 치료하도록 조작된 DNA를 쉽게 전달할 수 있음

45 말기 간암 환자에 '유전자 치료'… 부작용 없이 14개월 생존
체내 유전자 치료 말기 간암 환자에 '유전자 치료'… 부작용 없이 14개월 생존

46 천연두 예방 백신에 든 바이러스를 암세포만 공격 하게 유전정보 조작
항암 치료에 실패한 간암 말기 환자 A씨 - A씨는 현재 '유전자 치료' 임상 시험에 참여 중 - '항암 바이러스'가 들어 있는 주사제를 주사 같은 약을 이용해 진행됐던 과거 임상 시험에서 말기 간암 환자가 6~14개월 생존했다는 결과를 얻은 적이 있음

47 A씨에게 투여되는 약은 유전자 치료제 천연두 예방백신에 쓰이는 백시니아 바이러스의 유전자를 재조합해 만든 것 바이러스는 원래 온몸의 세포에 들어가 증식하는데, 이 약에 들어 있는 바이러스는 암세포에서만 활동하도록 유전 정보를 바꿈 이 약이 A씨의 몸 속에 들어가면 바이러스가 암세포 속으로 들어가 증식하기 시작 한 개의 바이러스가 수 천 개로 증식하면 결국 암세포가 터져서 사멸 암세포를 빠져 나온 바이러스는 몸 속의 또 다른 암세포를 찾아다니며 자리를 잡고 증식 암세포가 모두 사라진 후에는 환자의 면역기능에 의해 바이러스가 없어짐 유전 정보가 바뀐 백시니아 바이러스는 암세포가 아닌 정상 세포는 건드리지 않기 때문에, 기존 항암 치료를 받는 환자가 겪었던 구역감·탈모·통증 등의 부작용이 없음 이 약은 국내 제약회사에서 개발한 'JX-594'라는 약으로, 현재 임상 실험 진행 중에 있음

48 '티벡(T-VEC)'이라는 유전자 치료제 사용을 승인 - 피부암의 일종인 흑색종을 치료하는 약
2015년, 미국 식품의약국(FDA)에서 처음으로 '티벡(T-VEC)'이라는 유전자 치료제 사용을 승인 - 피부암의 일종인 흑색종을 치료하는 약 - 헤르페스 바이러스의 유전자를 변형시켜 흑색종 세포만을 공격하도록 유도 - 400여 명을 대상으로 임상이 진행됐으며, 말기가 아닌 흑색종 환자가 이 약을 쓸 경우 평균 20개월 정도 생존 기간이 연장된 것으로 보고 2012년에는 몸 속 해로운 지방을 분해하는 효소가 부족한 환자를 위한 '글리베라'라는 유전자 치료제가 유럽 의약품 청(EMA)에서 허가를 받은 바 있음

49 2015년 기준, 전 세계에서는 총 2210건의 유전자 치료 제 임상 연구가 진행 중
- 이 중 암 치료제가 1415건으로 가장 많고, - 유전질환(209건), - 심혈관질환(175건), - 감염질환(174건), - 신경질환(43건) 순

50 암세포만 공격하는 DNA 주입… 악성 암 치료한다
유전자 치료는 여러 방식으로 이루어짐 앞서 소개한 A씨의 사례처럼 유전 정보가 바뀐 바이러스를 몸 속에 넣는 '체내 유전자 치료' 방식 이 대표적 환자에게서 세포를 채취해 유전 정보를 바꾼 뒤 다시 주입하는 '체외 유전자 치료' 방식도 있음

51 유전자 조작/제한효소 Virus(bacteriophage) 를 bacteria에 감염
Bacteria에는 virus의 DNA를 잘라내는 제한 효소(restriction enzyme) 있음 제한효소: 특정 염기서열을 자름 (ex) Eco RI: GAATTC염기서열을 인식해서 자름 Vector(plasmid, bacteriophage)를 이용하여 재조합 DNA 합성 가능

52 재조합 DNA 만들기 원하는 유전체를 cloning하기 위하여, 제한효소와 연결효소를 이용하여 서로 다른 DNA를 연결하 여 만들어진(재조합된) DNA 조각

53 재조합 DNA 상보적인 말단 부위(점착성 말단)은 다른 DNA조각의 말단과 부착 가능
염기쌍이 결합된 점착성 말단은 DNA연결효소(ligase)에 의해 공유결합하여 연결 =재조합DNA 그림 제한효소를 이용하여 재조합 DNA 만들기.

54 DNA cloning: 재조합 DNA 이용 재조합 DNA를 이용하여 DNA cloning: 특정 DNA 절편을 대량으로 생산하기 위한 실험법.

55 제한효소 인식서열 이 부분에 외래 DNA 삽입 그림. 플라스미드 클로닝 벡터. (A) 플라스미드의 전자현미경 사진. (B) 시판되는 플라스미드 클로닝 벡터. 그림 오른쪽에 제한효소 인식서열이 효소 이름으로 표시되어 있다. 연구자들은 이 부위에 외래 DNA를 삽입한다. 금색으로 표시된 박테리아 유전자는 DNA가 삽입된 운반체(vector)가 들어간 세포를 과학자들이 식별해낼 수 있도록 도와준다. 이 벡터에는 2가지의 항생제 내성 유전자와 lac 오페론 유전자를 갖고 있다.

56 숙주세포에 감염시킴 -복제된 plasmid 대량 생산 제한효소가 특정 염기서열 절단
클로닝 벡터 (외래 DNA를 숙주세포로 운반할 수 있는 분자) 숙주세포에 감염시킴 -복제된 plasmid 대량 생산 제한효소가 Plasmid 의 특정 염기서열 절단 그림. 클로닝의 예. 이 예에서는 염색체 DNA 중 한 조각이 플라스미드에 삽입된다.

57 유전자 치료의 문제점 바이러스를 통해 주입된 유전자가 염색체의 어디로 들어갈지 예상 불가능
바이러스를 통해 주입된 유전자가 염색체의 어디로 들어갈지 예상 불가능 주입된 유전자로 인하여 다른 유전자가 방해를 받을 수 있음 방해 받은 유전자가 세포증식에 관한 유전자이면 암이 발생 - 변형된 바이러스 DNA의 삽입으로 가까이 있는 원발암유전자 를 활성화시킴

58 다른 문제 간 효소 유전자 (단백질 분해과정에서 독성부산물 인 암모니아가 제거되는 것을 돕는 효소유전자) 결함을 가진 환자
간 효소 유전자 (단백질 분해과정에서 독성부산물 인 암모니아가 제거되는 것을 돕는 효소유전자) 결함을 가진 환자 - 유전자 치료 후 심한 알러지 증상, 4일 후 사망

59 X 염색체의 IL2RG 유전자 돌연변이 (SCID-X1환자): 면역신호 전달물질의 수용체를 만드는 유전자
SCID-X1(X 염색체성 중증복합면역결핍증) 을 갖고 태어난 리스 에반스 X 염색체의 IL2RG 유전자 돌연변이 (SCID-X1환자): 면역신호 전달물질의 수용체를 만드는 유전자 - 환자의 골수에서 세포 추출, 유전자 조작된 바이러스를 사용하 여 IL2RG 유전자 삽입 - 이 세포를 다시 골수에 주입 후 회복한 환자 있음 - 이 유전자 치료를 받은 환자 20명 중 5명은 백혈병, 1명은 사망 심근경색, 낫골형적혈구빈혈증, 낭포성섬유증, 혈우병, 파키슨병, 알츠하이머병, 일부 암, 눈, 귀, 면역체계의 적용실험

60 세포와 생명체의 복제 1. 치료용복제(therapeutic cloning):
온전한 생물체를 복제하는 것이 아니라 원하는 유형의 성숙한 세포들을 만드는 것. 목적: 세포가 특정 세포로 분화하는 메커니즘을 알기 위해 서 또는 당뇨, 척추손상, 파킨슨씨병과 같은 질병을 치료하는데 사용할 세포와 조직을 얻기 위해

61 세포와 생명체의 복제 목적: 멸종 위기 종을 보존 및 경제적 효용가치가 큰,
2. 생식복제(reproductive cloning): 원래의 개체와 동일한 개체를 만드는 기술. 목적: 멸종 위기 종을 보존 및 경제적 효용가치가 큰, 우수한 형질을 갖춘 품종을 확보 등 복제는 생물의 동일한 사본을 생성한다 1996년 이안 윌머트가 돌리를 탄생시켰다. 성체 포유류의 최초 복제동물. 체세포 핵이식. 분화된 체세포의 DNA가 미분화된 상태(G0)로 되돌아감. 돌리는 비교적 일찍 죽었다. 공여 알의 말단소체와 관련성?

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63 농업 혁명: 최악의 조건에서도 살아남는 식물을 만들 수 있다
농업 혁명: 최악의 조건에서도 살아남는 식물을 만들 수 있다 유전자변형을 통해 제초제나 곤충에 대한 저항성이 큰 농 작물을 만듦으로써 제초제나 살충제 사용으로 발생하는 환경오염을 최소화할 뿐 아니라 비용절감 및 생산량 증가. 예) 박테리아 Bacillus thuringiensis의 Bt 유전자에 의해 암호화된 단백질은 포유류에는 영향을 주지 않고 곤충의 소 화기관만 손상시키므로 Bt 유전자가 도입된 농작물은 곤충 의 피해를 받지 않게 된다(곤충의 소화관은 염기성을 띠어 Bt 단백질이 소화관 속에서 살충효과를 갖는 형태로 활성화되 는 반면, 사람과 소, 닭과 같은 포유류의 위 속은 산성이어서 Bt 단백질이 분해되어 피해를 주지 않기 때문).