유전자 가위는 생물체 게놈 내부에 존재하는 특정 염기서열을 핵산분해효소로 제거 또는 수정하는 기술이다.

이 기술은 형질전환보다 높은 정확성을 가지며, 전통적인 누에 교배 육종에 소비되는 시간과 노동력을 줄일 수 있다.

이번에 개발한 기술은 유전자 가위 시스템을 단백질 형태의 핵산분해효소와 단일 가닥 RNA 조각 형태로 누에 배아에 도입해 목적 유전자의 기능 상실을 유발함으로써 누에 항균물질의 생산성을 높이고 표현형을 변화시키는 것이다.

유전자 가위로 누에 항균펩타이드 발현 조절 유전자 일부를 제거한 결과, 각 유전자에 따라 항균펩타이드 발현과 항균성 효소 중 하나인 라이소자임 활성이 최대 20배 이상 증가했다.

이를 활용하면 별도의 면역유도 과정 없이 면역력 증진을 위한 식품소재 또는 사료 첨가제 원료로 이용할 수 있다.

또한, 곤충에서 색소 형성에 관여하는 KMO 유전자에 유전자가위를 적용한 결과, KMO 유전자의 기능이 사라져 누에의 눈과 알의 색이 검정에서 흰색으로 변화한다는 사실을 밝혔다.

유전자 편집 후 2세대 만에 유도된 표현형이 고정됐으며, 도입된 유전자 가위 시스템은 남아있지 않음을 확인했다.

농촌진흥청은 유전자가위를 이용한 누에 항균펩타이드 생산 유도 기술에 대한 특허등록을 완료했으며, 누에 분자육종 방법과 표현형 변화에 대해서는 학술진흥재단 등재지 Journal of life science (29권 5호)와 SCI 국제학술지인 Biotechnology progress (36권 6호)(IF: 2.334) 등에 게재됐다.

또한, 개발된 기술을 다양한 산업 곤충에 적용해 바이러스와 질병 저항성 품종이나 항균펩타이드를 지닌 면역증강용 품종 등을 개발해 곤충 정밀육종 기술을 이끌어나갈 수 있도록 지속적인 연구를 추진할 계획이다.

농촌진흥청 곤충양잠산업과 남성희 과장은 “이번 연구 성과를 통해 누에의 품종 개량에 필요한 시간과 노력을 줄이고 효능이 우수한 누에 개발을 통해 경제성이 높은 누에 품종을 육종할 수 있을 것으로 기대된다.”라고 전했다.

대한잠사회 임석종 회장은 “이 기술로 누에 품종 개량에 드는 시간 등을 줄이고 우수 품종을 개발한다면 침체돼 있는 국내 양잠산업에 활력을 불어넣을 수 있을 것으로 기대된다.”라고 말했다.