[논문 리뷰] Evolutionary Genetic Engineering in the Indo-Pacific: Conservation, Humanitarian, and Social Issues

Floyd A. Reed|arXiv (Cornell University)|2017. 06. 06.

CRISPR and Genetic Engineering참고 문헌 66인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 인도태평양 지역에서 보존 및 인도적 목적을 위해 진화적 유전자 공학(EGE)—유전자 드라이브 및 유전자 해충 관리 포함—을 제안하며, 윤리적 거버넌스, 현지 공동체의 참여 및 위험 완화를 강조한다. 고도로 고유종이 분포하고 있으며 식민지 실험 역사가 있는 지역에서의 공정하고 뒤집기 가능한, 사회적으로 책임감 있는 EGE 기술의 배치를 보장하기 위해 여덟 가지 권고안을 제시한다.

ABSTRACT

The Indo-Pacific region contains a unique mix of opportunities for the development and use of genetic-pest-management, gene-drive, and gene-drive-like technologies. Here I collectively refer to these technologies as Evolutionary Genetic Engineering (EGE). Indo-Pacific Islands have some of the world's highest rates of endemism and extinction---species and entire ecosystems are at risk. This threat to the natural world is coupled with the burden of human diseases, many of which are new and emerging or neglected tropical diseases. The same factors which have led to high rates of endemism also, in some ways, make this region an ideal testing ground for some types of EGE's. There is great potential for positive humanitarian, economic, and conservation applications of EGE's. However, these types of new technologies will be initially viewed from the perspective of the recent history of a loss of self determination, issues of social justice, and the testing of new technologies (e.g., biocontrol, agricultural, nuclear) in the Indo-Pacific---a region of the world that is still extensively colonized and controlled by Western Nations. Experience with successes and failures in related technologies suggests a path to move forward---a set of eight recommendations---to maximize the potential payoffs and minimize unintended negative effects of EGE's.

연구 동기 및 목표

• 인도태평양 지역의 고도의 고유종과 멸종률을 감안해 보존 및 질병 통제의 급박한 필요성을 해결한다.
• 인간 건강과 농업에 영향을 주는 새로운 및 무시받는 열대성 질병의 부담에 대응한다.
• 식민지 실험 역사가 있는 지역의 역사를 고려해 윤리적인 혁신을 확보한다.
• 현지 동의, 투명성 및 장기적인 생태적·사회적 안전성을 우선시하는 EGE 기술의 책임감 있는 배치 틀을 개발한다.
• 과학적, 윤리적, 공동체 기반의 감독을 통합해 의도치 않은 결과를 최소화한다.

제안 방법

• 유전자 드라이브의 특성에 따라 인구 역학 기반으로 EGE 기술을 네 가지 유형으로 분류한다: 유형 0(일시적, 비드라이브), 유형 1(일시적, 자가 제한), 유형 2a 및 2b(임계값 의존), 유형 3(무조건적 드라이브, 예: CRISPR 기반 유전자 드라이브).
• 진화 및 인구 유전 모델을 사용해 야생 인구 내에서 EGE 시스템의 확산, 지속 가능성 및 뒤집기 가능성을 예측한다.
• 임계값 요구 조건과 확산의 불가역성 여부에 따라 유전자 드라이브 시스템을 구분하며, 특히 유형 2b와 유형 3를 '강력한' 유전자 드라이브로 구분한다.
• 내장된 뒤집기 가능성, 격리 전략, 돌연변이 저항성 등의 보호 조치를 통합해 이형 생태적 영향을 줄인다.
• 인도적 및 보존 조직이 포함된 초기이고 포괄적인 공동체 참여와 多안전 거버넌스 체제를 지지한다.
• 배치 이전에 공공의 우려를 예측하고 대응하기 위해 생태적 영향과 건강 영향에 대한 사전 연구를 적극적으로 추진한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 EGE 기술을 인도태평양 고유의 섬 생태계에서 윤리적이고 효과적으로 활용하여 생물다양성 보존과 질병 퇴치에 기여할 수 있는가?
• RQ2 유형 0, 1, 2a, 2b, 3의 EGE 시스템 간의 인구 역학 및 뒤집기 가능성의 주요 차이는 무엇이며, 이는 위험 평가에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 인도태평양 지역의 역사적 불공정과 식민지 유산을 어떻게 해결하여 새로운 유전자 기술의 공정하고 동의된 배치를 보장할 수 있는가?
• RQ4 EGE 응용에 대한 공공 신뢰를 구축하고 오해를 방지하기 위해 필요한 거버넌스 및 소통 전략는 무엇인가?
• RQ5 억제된 유전자 드라이브 또는 병원체 적응과 같은 의도하지 않은 진화적 반응이 EGE 시스템에서 얼마나 예측되고 완화될 수 있는가?

주요 결과

• CRISPR 기반 유전자 드라이브를 포함한 유형 3 EGE 시스템은 매우 낮은 빈도에서 인구에 침투할 수 있으며, 불가역적일 수 있어 중대한 생태적 및 윤리적 위험을 초래할 수 있다.
• 유형 2b와 유형 3 EGE 시스템은 이주 및 선택 압력 조건 하에서 야생 인구에 넓게 퍼지고 지속될 것으로 예측되며, 반면 유형 1과 유형 2a 시스템은 시간이 지남에 따라 점차 사라진다.
• 와이오박시아와 전이성 요소 같은 자연계 시스템이 이미 종 간 확산과 적합도 손실을 보여주었으며, 이는 철저한 격리 및 뒤집기 메커니즘의 필요성을 강조한다.
• 특히 유형 2a와 유형 2b 시스템 간의 설계에서 효율성(드라이브 능력)과 뒤집기 가능성 사이에 균형이 중요하며, 이는 위험-편익 추정에 영향을 미친다.
• 현지 공동체는 의사결정의 핵심이어야 한다: 영향을 받는 인구가 원하지 않는 한 EGE 응용은 진행되어서는 안 되며, 실험용 시험대가 되어서는 안 된다.
• 오해와 공공의 불신은 주요 과제이며, 투명한 소통과 초기 공동체 참여가 EGE 배치의 사회적 허가를 확보하기 위해 필수적이다.