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유전의 기본부터 게놈 편집까지

사람은 누구나 남과 다른 얼굴, 운동 신경, 성격 등을 가지고 있다. 이러한 사람의 ‘개성’을 결정하는, 사람의 설계도인 ‘게놈(전체 유전 정보)’이 사람마다 조금씩 다르기 때문이다, 즉 게놈의 극히 미미한 차이가 서로 다른 개성으로 나타나는 것이다. 게놈을 해독하는 기술은 눈부시게 발전하고 있으며, 각 개인의 게놈을 해독하는 것도 꿈이 아닌 시대가 되었다.
나아가 다양한 개성을 만드는 유전자도 속속 밝혀지고 있다. 예컨대 사람의 얼굴과 신장, 얼굴 등의 겉모습이나 운동 능력 등과 관계있는 유전자, 맛을 느끼는 방식, 술을 잘 마시는 정도 등의 체질, 공감하는 능력, 새로운 것을 좋아하는 성격 등과 관계있는 유전자, 그리고 지능이나 마음의 상태와 관계있는 유전자 등이다.
이 책에서는 종래와는 비교하기 어려울 정도로 빨리 발전하고 있는 유전과 게놈에 대한 지식을 일목요연하게 정리한다.
책은 총 9개의 장으로 이루어져 있다. 먼저 프롤로그와 제1~2장에서는 유전자·DNA·게놈이란 각각 무엇이며 어떻게 다른지, 그리고 DNA를 해독해서 개인을 특정하는 방법 등에 대해 알아본다.
제3~6장에서는 우리 몸의 여러 가지 특성이 유전자와 어떻게 연관되어 있는지를 소개한다. 우리의 겉모습, 운동 능력, 체질, 성격, 지능, 마음, 질병이 유전자에 의해 어떻게 결정되는지를 알 수 있다.
제7장에서는 유전의 메커니즘을 설명한다. 염색체의 분배, 멘델의 법칙, 혈액형, 특수한 유전의 법칙, 다인자 유전, 반성 유전, 모계 유전 등의 핵심이다.
제8~9장에서는 돌연변이와 DNA의 메틸화, 생육 환경의 유전 등, 유전의 특별한 경우와 함께 광유전학, 게놈 편집, 유전자 변형(유전자 조작) 등 유전자를 수정하고 교체하는 최신 연구 내용을 소개한다.
유전과 게놈의 최신 정보를 전달하는 이 책이 좋은 동반자가 되리라고 믿는다.

● 유전자·DNA·게놈의 실체와 차이점, 게놈 해독 장치 등 유전 정보를 파악하는 기술
사람은 누구나 개성을 가지고 있다. 얼굴, 신장 등 겉모습의 특징부터 운동 신경, 지능, 체질, 성격 등 개성을 결정하는 데는 사람의 설계도인 게놈이 크게 관계된다. 유전자·DNA·게놈의 실체는 무엇이며, 각각의 차이점은 무엇인지를 먼저 정리한다.
한편 2003년에는 사람의 게놈에 대한 해독이 종료되었다. 게놈 해독 장치인 ‘시퀀서’는 게놈 해독은 물론 게놈에 적힌 의미를 찾는 연구에도 반드시 필요한 존재가 되었다. 시퀀서의 개발과 용도에 대해서도 자세히 알아본다.

● 염색체·혈액형·유전의 법칙·다인자 유전·반성 유전·모계 유전 등 유전의 메커니즘
우리는 대부분 어딘지 모르게 부모와 닮는다. 그 이유는 유전자를 부모로부터 물려받기 때문이다. 그러나 부모 모두와 완전히 같은 유전자 세트를 가진 것은 아니며, 당연히 부모와 얼굴이 똑같은 사람도 없다. 유전자는 어떤 법칙에 따라 자식에게 전해지는 것일까? 유전의 기본 메커니즘과, 기본에서 벗어난 특수한 형태의 유전의 메커니즘을, 그림을 바탕으로 상세히 설명한다.

● 얼굴·신장·머리카락·눈동자·피부색, 운동 능력을 결정하는 유전자
얼굴, 신장, 머리카락, 눈동자, 피부의 색깔 등 겉모습은 부모 자식이나 형제끼리 닮은 경우가 많으며, 누구나 금방 알 수 있다. 이러한 특징은 복수의 유전자가 서로 관계되어 만들어지는 것 같다.
근년에는 뛰어난 운동 능력을 보이는 선수의 유전자에 대해서도 연구가 진행되고 있으며, 서로 다른 특성을 가진 종목마다 운동 신경과 유전자의 관계가 꾸준히 밝혀지고 있다. 사람의 외적인 특성을 결정하는 유전자에 대해 정리한다.

● 감각·술에 강한 정도·정서·호기심·공격성 등 체질과 성격에 관련된 유전자
우리는 경험적으로 ‘술을 잘 마시는 집안’ 또는 ‘체질적으로 술을 못 마시는 사람’이 있다는 사실을 알고 있다. 여기에도 유전자가 작용한다. 그리고 유전자의 미세한 차이가 사람 각각의 다양한 성격을 만든다는 사실도 밝혀지고 있다. 호기심과 공격성의 정도 역시 사람의 유전자가 결정하고 있다. 그 상세한 내용을 알아본다.

● 천재성·지능·지적 장애·기억력·우울증 등 지능과 마음에 관련된 유전자
두뇌가 좋은 정도를 결정하는 유전자가 있을까? 사람들이 흔히 궁금해 하는 이 물음에 대한 답을 찾아, 지능에 관계된 유전자 찾기가 활발하게 이루어지고 있다. 또 ‘마음의 병’으로 알려진 자폐증이나 조현병(정신분열병) 환자에서는 어떤 유전자의 특징이 발견되고 있다.

● 암·비만·당뇨병·면역력·상재균·출생 전 검사·맞춤 의료 등 질병에 관련된 유전자, 항암제 및 약품의 부작용
암, 당뇨병, 면역 질환 등 지금까지 여러 가지 질병에 관련된 유전자가 조사되었다. 최근에는 환자의 DNA를 조사해 환자에게 적합한 약품을 처방하거나, 태아의 DNA를 조사해서 태어나기 전에 태아의 건강 상태를 알 수 있게 되었다. 같은 질병에 걸려도 그 진행 정도나, 약품의 효과가 나타나는 정도는 사람마다 크게 다르다. 이렇듯 각 개인의 유전적인 특성을 고려해서 거기에 꼭 맞게 치료하는 원리에 대해서도 알아본다.

● 돌연변이·DNA의 메틸화 및 광유전학·게놈 편집 등 유전자의 조작
현재는 유전자 변형(유전자 조작) 기술이 향상되어 목적한 대로 유전자를 파괴하거나 유전자를 더할 수 있게 되었다. 나아가 ‘광유전학(옵토제네틱스)’ ‘게놈 편집’ 등 획기적인 조작 기술도 보급되고 있다. 이들 기술은 어떤 가능성을 감추고 있을까? 또 실제로 적용할 때 생길 수 있는 문제점은 무엇일까? 이러한 문제에 대해 세계 각국은 어떤 준비를 하고 있는지에 대해서도 설명한다.

[협력]
고노 다카시 河野隆志 / 일본 국립암연구센터 연구소 게놈생물학연구분야 분야장, 의학 박사
구보 미치아키 久保充明 / 일본 이화학연구소 통합생명의과학연구센터 부센터장, 의학 박사
기무라 료스케 木村亮介 / 일본 류큐(琉球) 대학 대학원 의학연구과 인체해부학강좌 부교수, 이학 박사
나카고메 야스오 中?彌男 / 전 일본 도쿄 대학 의학부 교수, 의학 박사
다나카 겐지 田中謙二 / 일본 게이오기주쿠 대학 의학부 정신·신경과학교실 부교수, 의학 박사
도미타 마사루 富田 勝 / 일본 게이오기주쿠 대학 첨단생명과학연구소 소장, 의학 박사, 공학 박사, Ph.D.
마쓰이 고 松井 廣 / 일본 도호쿠(東北) 대학 대학원 의학계연구과 신의학영역창생분야 부교수, 심리학 박사
마쓰자키 다카시 松崎 貴 / 일본 시마네(島根) 대학 생물자원과학부 생물과학과 교수, 이학 박사
미키 요시오 三木義男 / 일본 공익재단법인 암연구회 암연구소 유전자진단연구부 부장, 의학 박사
사이토 가요코 齋藤加代子 / 일본 도쿄여자의과대학 부속 유전자의료센터 소장, 교수, 의학 박사
세키구치 가즈마사 關口和正 / 일본 과학경찰연구소 법과학제1부 주임 연구관, 농학 박사
세키자와 아키히코 關澤明彦 / 일본 쇼와(昭和) 대학 의학부 산부인과학교실 교수, M.D., Ph.D.
스즈키 하루카즈 鈴木治和 / 일본 이화학연구소 라이프사이언스기술기반연구센터 기능성게놈해석부문 그룹디렉터, 약학 박사
시노다 겐이치 ?田謙一 / 일본 국립과학박물관 부관장·인류연구부장, 의학 박사
아부라타니 히로유키 油谷浩幸 / 일본 도쿄 대학 첨단과학기술연구센터 게놈사이언스분야 교수, 의학 박사, Ph.D.
안도 주코 安藤壽康 / 일본 게이오기주쿠 대학 문학부 교수, 교육학 박사
야마모토 다카시 山本 卓 / 일본 히로시마 대학 대학원 이학연구과 교수, 이학 박사
오자키 노리오 尾崎紀夫 / 일본 나고야 대학 대학원 의학계연구과 정신의학·부모와 자식의 심리학 분야 교수, 의학 박사
요쓰모토 준코 四元淳子 / 일본 오차노미즈 여자대학 기간연구원 자원과학계 조교수, 학술 석사
이노구치 가오루 / 일본 도야마(富山) 대학 대학원 의학약학연구부 (의학) 교수, 농학 박사
이마이즈미 가즈히코 今泉和彦 / 일본 과학경찰연구소 법과학제1부 생물제2연구실 실장, 의학 박사
이시우라 쇼이치 石浦章一 / 일본 도시샤(同志社) 대학 생명의과학부 특별 객원 교수, 이학 박사
이시이 ?스케 石井俊輔 / 일본 이화학연구소 이시이 (石井) 분자유전학연구실 상석 연구원, 이학 박사
피에로 카르닌치 Piero Carninci / 일본 이화학연구소 라이프사이언스기술기반연구센터 기능성게놈해석부문 부문장
하야시자키 요시히데 林崎良英 / 일본 이화학연구소 예방의료·진단기술개발프로그램 프로그램디렉터, 의학 박사
핫토리 마사히라 服部正平 / 일본 와세다 대학 이공학술원 선진이공학연구과 교수, 공학 박사
후쿠 노리유키 福 典之 / 일본 준텐도(順天堂) 대학 대학원 스포츠건강과학연구과 부교수, 의학 박사
후쿠시마 히로후미 福島弘文 / 일본 신슈(信州) 대학 명예 교수, 전 일본 과학경찰연구소 소장, 의학 박사

프롤로그 :우리의 게놈
각 개인의 게놈 / 게놈으로 알 수 있는 개인의 특성 ①~②

제1장 유전자·DNA·게놈이란 무엇인가?
유전자의 역할 / 유전자의 위치 / 유전자의 실체 / 유전자의 번역 / 전체 유전 정보 / 유전과 환경

제2장 DNA를 읽는다
차세대 시퀀서 / DNA 감정

제3장 겉모습·운동 능력과 유전자
얼굴 / 신장 / 남녀의 신장 차이 / 머리카락과 눈동자, 피부의 색 / 머리숱 / 올림픽 선수

* 야니스 피칠라디스 박사 인터뷰
* 칼럼 개성과 능력이 유전으로 정해진다면, 노력과 경험은 무의미한가?

제4장 체질·성격과 유전자
미각 / 술에 강한 사람과 약한 사람 / 공감력 / 새로운 것을 좋아하는 성격 / 공격성

제5장 지능·마음과 유전자
천재 유전자 / 언어 지능 / 지적 장애 / 기억력 / 우울증 / ‘마음’의 다양성

제6장 질병과 유전자
암 ①~② / 암의 유전 / 암의 유전자 검사 / 항암제 / 약의 부작용 / 비만 / 당뇨병 / 면역력 /
상재균(常在菌) ①~③ / 신형 출생 전 진단 / 맞춤 의료

제7장 유전의 메커니즘
염색체 / 염색체의 분배 / 멘델의 법칙 ①~② / 혈액형 / 유전의 법칙 / 다인자 유전 / 반성 유전 / 모계 유전

* 칼럼 아들은 어머니를, 딸은 아버지를 닮는다는데 사실일까?
* DNA와 인류의 역사

제8장 유전의 메커니즘 발전편
돌연변이 / DNA의 메틸화 ①~② / 생육 환경의 유전

제9장 유전자 변형
지금까지의 유전자 변형 / 광유전학 / 광유전학의 응용 ①~② / 게놈 편집

* 제니퍼 다우드나 교수 인터뷰
* 게놈 편집의 응용