크리스퍼 유전자 가위로 편집된 토마토는 진정에 도움이 됩니다.
CRISPR–Cas9 기술로 만든 게놈 편집 식품이 처음으로 공개 시장에 판매됩니다. 9월부터 GABA(감마아미노부티르산)를 많이 함유하도록 유전자 조작된 시칠리아 루즈 토마토가 도쿄에 본사를 둔 Sanatech Seed에 의해 일본 소비자에게 직접 판매되었습니다. 회사는 GABA의 경구 섭취가 혈압을 낮추고 이완을 촉진하는 데 도움이 될 수 있다고 주장합니다.
일본에서는 GABA가 풍부한 건강 보조 식품과 식품이 대중에게 인기가 있다고 Sanatech의 CTO이자 쓰쿠바 대학의 식물 분자 생물학자인 Hiroshi Ezura는 말합니다. “GABA는 일본에서 유명한 건강 증진 화합물입니다. 비타민 C와 같다”고 말했다. 그는 초콜릿과 같은 400가지 이상의 GABA가 풍부한 식품 및 음료 제품이 이미 일본 시장에 있다고 말합니다. "이것이 우리가 게놈 편집 기술의 첫 번째 대상으로 이것을 선택한 이유입니다."라고 그는 말합니다.
쓰쿠바 대학(University of Tsukuba)의 스타트업인 사나테크(Sanatech)는 2021년 5월 유전자 편집 과일에 대한 일본 소비자들의 선호도를 처음 테스트했으며, 이를 요청한 약 4,200명의 가정 정원사에게 무료 묘목 CRISPR 편집 토마토 식물을 보냈습니다. 긍정적인 수요에 힘입어 회사는 9월에 신선한 토마토의 인터넷 직접 판매를 시작했고 한 달 후 다음 재배 시즌을 위한 묘목 주문을 받았습니다. 일본 규제 당국은 2020년 12월 토마토를 승인했습니다.
CRISPR–Cas9 게놈 편집은 10년 전 처음 시작된 이후로 식물 생명공학자들이 선택하는 도구가 되었습니다. 연구원들은 갈변되지 않는 버섯, 가뭄에 강한 콩 및 식물 의 다른 많은 창조적 특성을 개발하는 데 성공적으로 사용했습니다. 많은 사람들이 미국 규제 기관으로부터 승인을 받았습니다. 그러나 Sanatech의 토마토 이전에는 CRISPR로 편집된 작물이 상업화되지 않은 것으로 알려져 있습니다.
소비자는 TALEN(transcription activator-like effector nuclease)과 같은 일부 오래된 DNA 편집 기술로 만든 식품 성분을 찾을 수 있습니다. 실제로 Calyxt는 2019년 트랜스 지방이 없는 TALEN 편집 대두유를 상용화했습니다. 게놈 편집 도구는 또한 많은 관상용 식물을 변형시키는 데 사용되었습니다. 따라서 CRISPR로 편집된 작물이 미각에 도달하는 것은 시간 문제였습니다.
그러나 더 흥미로운 점은 개발자가 이 높은 GABA 특성을 첫 번째 대상으로 선택했다는 것입니다. GABA는 아미노산이자 뇌의 신경 세포 사이의 충동을 차단하는 신경 전달 물질입니다. 분자는 인체에서 자연적으로 발견 되며 식물, 동물 및 미생물뿐만 아니라 식품에도 어디에나 존재합니다. 식품을 발효시켜 합성할 수 있으며 일부 지역에서는 영양 보충제로 개발되었습니다.
Sanatech의 연구원들은 GABA 션트라고 불리는 대사 경로를 조작하여 토마토의 GABA 양을 늘렸습니다. 그곳에서 그들은 칼모듈린 결합 도메인(CaMBD)을 암호화하는 유전자를 비활성화했습니다. CaMBD를 제거하면 글루타메이트의 GABA로의 탈탄산 반응을 촉매하는 효소 글루탐산 탈탄산효소의 활성이 증가하여 분자 수준이 높아집니다.
혈압 주장을 뒷받침하기 위해 Sanatech은 2003년 GABA를 함유한 발효유 섭취 효과에 대한 논문 과 2009년 GABA, 식초 및 가다랑어 의 효과에 대한 논문 두 가지를 인용했습니다. 두 연구 모두 경증 고혈압 환자를 대상으로 수행되었으며 혈압 강하 효과가 나타났습니다.
그러나 논문에는 우수한 대조군이 없으며 실험군의 효과는 GABA 이외의 요인으로 설명될 수 있다고 네덜란드 Wageningen University & Research의 분자 세포 생물학자인 Maarten Jongsma가 말했습니다. 그는 식물 화합물이 인간에 미치는 영향을 연구합니다. 영양물 섭취. Wageningen의 영양 과학자인 Renger Witkamp는 GABA 섭취의 건강상의 이점과 GABA가 혈액-뇌 장벽을 넘어 중추 신경계에 도달할 수 있다는 증거에 대해 "일관된 합의가 없습니다"라고 덧붙였습니다.
GABA가 이완을 촉진한다는 주장을 뒷받침하기 위해 Sanatech은 경구 섭취한 GABA가 스트레스, 기분, 피로 또는 수면에 미치는 영향을 조사한 6건의 인간 연구를 지적합니다. 그러나 2020년에 발표된 이 6편의 논문과 주제에 대한 8편의 논문을 모두 검토한 체계적인 검토에서는 다른 결론에 도달했습니다. 일본, 호주, 영국에서 온 저자들은 다음과 같이 요약했습니다 . "스트레스에 대한 증거는 제한적이며 경구 GABA 섭취의 수면 이점에 대한 증거는 매우 제한적입니다."
Sanatech은 토마토가 치료적으로 혈압을 낮추고 이완을 촉진한다고 주장하지 않도록 주의했습니다. 대신 회사는 일반적으로 GABA를 섭취하면 이러한 효과를 얻을 수 있으며 토마토에 높은 수준의 GABA가 포함되어 있음을 광고함으로써 암시합니다. 이것은 GABA를 건강 보조 식품으로 지지하는 증거가 부족하다는 점을 감안할 때 연구 커뮤니티에서 일부 눈살을 찌푸리게 했습니다.
혈압 주장을 뒷받침하기 위해 Sanatech은 2003년 GABA를 함유한 발효유 섭취 효과에 대한 논문과 2009년 GABA, 식초 및 가다랑어 의 효과에 대한 논문 두 가지를 인용했습니다 . 두 연구 모두 경증 고혈압 환자를 대상으로 수행되었으며 혈압 강하 효과가 나타났습니다.
그러나 논문에는 우수한 대조군이 없으며 실험군의 효과는 GABA 이외의 요인으로 설명될 수 있다고 네덜란드 Wageningen University & Research의 분자 세포 생물학자인 Maarten Jongsma가 말했습니다. 그는 식물 화합물이 인간에 미치는 영향을 연구합니다. 영양물 섭취. Wageningen의 영양 과학자인 Renger Witkamp는 GABA 섭취의 건강상의 이점과 GABA가 혈액-뇌 장벽을 넘어 중추 신경계에 도달할 수 있다는 증거에 대해 "일관된 합의가 없습니다"라고 덧붙였습니다.
GABA가 이완을 촉진한다는 주장을 뒷받침하기 위해 Sanatech은 경구 섭취한 GABA가 스트레스, 기분, 피로 또는 수면에 미치는 영향을 조사한 6건의 인간 연구를 지적합니다. 그러나 2020년에 발표된 이 6편의 논문과 주제에 대한 8편의 논문을 모두 검토한 체계적인 검토에서는 다른 결론에 도달했습니다. 일본, 호주, 영국에서 온 저자들은 다음과 같이 요약했습니다. "스트레스에 대한 증거는 제한적이며 경구 GABA 섭취의 수면 이점에 대한 증거는 매우 제한적입니다."
Sicilian Rouge High GABA라고 불리는 Sanatech의 토마토는 기존 토마토보다 4~5배 더 많은 GABA를 함유하고 있다고 Ezura는 말합니다. 그것이 일반 토마토를 먹는 것보다 혈압을 낮추는 것인지 여부는 불분명합니다. Sanatech은 이러한 종류의 개입 연구를 수행할 계획은 있지만 수행하지 않았다고 Ezura는 말합니다. 회사는 건강 혜택 청구에 대해 일본 정부에 추가 통지를 완료하기 위해 노력하고 있습니다.
Sanatech의 마케팅 전략은 소비자를 직접 대상으로 하여 가정 정원사들 사이에서 긍정적인 입소문을 불러일으키는 것이었습니다. 회사는 정원사가 팁을 교환할 수 있는 온라인 플랫폼을 만들었습니다. 또한 GABA 함량이 가장 높은 토마토를 재배할 수 있는 가정 정원사를 겨루는 대회도 개최했습니다. (우승 토마토는 일반 토마토보다 GABA가 20배 더 많았습니다.)
영국 노리치에 있는 존 이네스 센터(John Innes Center)의 식물 과학자인 캐시 마틴(Cathie Martin)은 이것이 게놈 편집 과일과 채소, 특히 부티크 특성을 가진 과일과 채소를 위한 현명한 마케팅 전략이라고 말합니다. “제품에 대한 소유권이 있는 것처럼 느끼는 사람들을 찾습니다.”라고 그녀는 말합니다. 그런 다음 야채를 재배하고 먹고 싶어하는 사람들의 커뮤니티를 구축하는 데 도움을 주면 긍정적인 방향으로 제품이 출시됩니다.
Martin은 2008년 그녀가 이 페이지에서 데뷔한 항염증 화합물 안토시아닌을 더 많이 함유하도록 유전자 변형된 품종인 '보라색 토마토'의 창시자입니다 . 그녀는 지난 14년 동안 대기업의 자원 없이 그녀와 "재정이 없는 헌신적인 열성팬들"과 함께 스스로 제품을 시장에 내놓기 위해 노력해 왔다고 말했습니다.
생명 공학 작물을 상업화하는 그녀의 도전은 대부분의 소규모 식물 생명 공학 회사, 특히 부티크 품종을 개발하는 회사도 직면한 문제입니다. 미국 농무부(USDA) 농업 연구 서비스(Agricultural Research Service)의 식물 분자 생물학자인 James Giovannoni는 “규제 비용이 너무 높아 토마토와 같은 작물에서 공학을 실제로 고려할 수 있는 형질이 거의 없습니다. 그렇기 때문에 1990년대 중반 이후로 식물의 유전 공학에 대한 대부분의 상업적 노력은 농부의 일을 더 쉽게 하고 그들의 일을 더 쉽게 하는 특성을 가진 대두, 옥수수(옥수수), 밀, 유채, 목화와 같은 고달러 작물에 초점을 맞추었습니다. 수확이 더 유리합니다.
한편, 영양이 강화된 작물은 사산되었습니다. 시장에 나와 있는 몇 가지 예에는 기름과 지방산 함량이 수정된 대두와 캐놀라, 영양학적으로 개선된 동물 사료용 옥수수가 있습니다. 높은 베타 카로틴 슈퍼 바나나와 같은 더 많은 점수가 개발되었지만 실험실 선반에 림보에 있습니다. 프로비타민 A가 강화된 '황금쌀'은 불과 몇 달 전 필리핀에서 상업 재배 승인을 받은 지 20년이 됐다.
그래서 사나텍의 고 GABA 토마토는 영양학적으로 강화된 작물로서 눈에 띈다. CRISPR을 사용하여 조작되었다는 사실은 특히 그러한 작물이 "GMO" 또는 "유전자 변형 유기체"라고 불리지 않기 때문에 소비자 수용에 도움이 되는 것 같습니다. 대신 "게놈 편집"이라고 불립니다. 명명법의 이러한 변화만으로도 역사적으로 생명공학 식물에 대해 시작된 많은 반발을 진정시킨 것으로 보입니다.
일부 규제 기관에서도 기존 기술과 신기술을 구분하고 있습니다. USDA는 게놈 편집 작물이 그 범위를 벗어난다고 반복해서 판결했습니다. 기관의 "Am I Regulated?"를 통해 이러한 문의를 제출하는 식물 생명 공학자는 프로세스는 일반적으로 몇 개월 이내에 응답을 받고 추가 감독 없이 게놈 편집 식물을 키울 수 있는 승인을 받습니다.
이것은 게놈 편집 식물에 대한 미국 규제 부담을 거의 무로 줄였습니다. 브라질, 아르헨티나, 호주도 비슷한 접근 방식을 취했습니다. 중국은 아직 승인되지 않았지만 게놈 편집 농업 유기체에 대한 규제 절차를 수립했다고 베이징에 있는 중국 농업 대학의 교수인 Hongliang Zhu가 말했습니다. 유럽은 기본적으로 게놈 편집 식품을 금지하여 1세대 GMO에 포함시켰지만 정책을 재고하라는 요청이 있었습니다.
다른 많은 국가에서는 여전히 기술에 대한 정책이 부족하여 상업적 노력이 느려지고 있습니다. 한국 서울의 툴젠(Toolgen)은 CRISPR을 사용하여 변색 피튜니아, 고올레산 대두 및 갈변 억제 감자를 생산했지만 “CRISPR 게놈 편집 작물에 대한 국내 규제 정책이 아직 시행되지 않았기 때문에 아직 판매되지 않고 있습니다. 설립되었습니다.”라고 회사의 연구원인 Yein Joen은 말합니다.
게놈 편집 식물에 대한 일본의 규제 정책은 Sanatech의 토마토에 대한 검토와 함께 형성되었습니다. 이 과정은 약 1년이 걸렸습니다. 플로리다 대학(University of Florida)의 식물 분자 생물학자이자 토마토 연구원인 해리 클레(Harry Klee)는 "Ezura는 유전자 편집 작물을 시장에 내놓을 수 있는 정책을 제정하도록 일본 정부를 단독으로 추진한 데 대해 큰 공로를 인정받을 만하다"고 말했습니다. "이것은 일본에서 큰 일이었고 그는 훌륭한 일을 했습니다."
Ezura의 노력은 일본에서 게놈 편집 식품의 문을 열었습니다. 11월에 나고야 대학의 연구원들은 Scientific Reports에서 CRISPR-Cas9를 사용하여 세포벽 인버타제 억제제를 변형하여 개발한 더 달콤한 토마토에 대해 설명했습니다. 다양성은 규제 기관에 의해 승인되지 않았습니다.
그리고 일본의 CRISPR–Cas9 편집 식품은 정원에서 바다로 도약했습니다. 10월에 이 섬 국가는 두 가지 CRISPR 편집 물고기, 즉 우울한 식욕 억제를 나타내는 유전자 편집 호랑이 복어와 근육 성장이 증가한 홍돔을 승인했습니다. 두 물고기 모두 야생에서 자라는 물고기보다 더 크게 자라며 교토에 있는 지역 물고기 연구소에서 개발했습니다.
Martin의 경우 게놈 편집을 사용하여 보라색 토마토에 안토시아닌 특성을 부여하는 것이 불가능했습니다. 대신에 그녀는 "GMO"라는 별명과 함께 훨씬 더 많은 규제 감독과 자원을 유발하는 오래된 유전자 변형 방법인 Agrobacterium tumefaciens를 사용하여 그것들을 변형시켰습니다.
그러나 곧 그녀에게도 시장의 문이 열릴 것입니다. Martin은 2월 말까지 보라색 토마토에 대한 USDA의 규제 결정을 기대한다고 말했습니다. Sanatech와 마찬가지로 Martin은 처음에 대중에게 직접 판매할 계획입니다. 그녀는 높은 안토시아닌과 일반 토마토의 건강 효과를 비교하는 인간 개입 연구를 수행하지 않았으며 건강상의 이점을 강조할 계획도 없습니다.
저자 소개
Emily Waltz 는 생명공학 및 과학 비즈니스를 전문으로 하는 프리랜서 과학 저널리스트입니다.
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