가장 무서운 곤충 모기도 유전자 조작으로 퇴치한다

연구원 멜라니 헴펠이 실험실에서 모기 표본을 다루고 있다. 헴펠은 질병 관리 목적으로 물지 않는 수컷 모기를 생산하는 새로운 방법인 디마크 시스템(DeMark system) 개발에 참여했다. 사진 제공: 버지니아 공대 Marya Barlow

 
by Marya Barlow, Virginia Tech
 
버지니아 공대 과학자들이 세계에서 가장 치명적인 동물인 모기 퇴치를 더욱 쉽게 해낼 수 있을지도 모른다고.

모기는 암컷만 알을 낳기 위해 혈액에서 영양분을 얻기 때문에 사람을 문다.

이러한 본능 때문에 모기는 위험하며, 지카 바이러스, 뎅기열, 말라리아, 황열병과 같은 바이러스를 퍼뜨리며 이러한 바이러스들은 매년 100만 명 이상 목숨을 앗아간다.

유망한 질병 관리 방법 중 하나는 실험실에서 사육한 불임 수컷을 야생으로 방사하는 것이다.

암컷이 이 불임 수컷과 교미하면 새끼를 낳지 못하기에 유익 곤충에 해를 끼치는 살충제에 의존하지 않고도 개체 수를 점진적으로 줄일 수 있다는 것이다. 뭐 시나리오는 그럴 듯한데 진짜 효과가 있으려나?

하지만 이러한 접근 방식은 기술적으로 복잡하고 노동 집약적이며 비용이 많이 들기 때문에 효과와 확장성이 제한된다.

이제 연구진은 이 문제 해결을 위한 중요한 진전을 이루었다.

미국 국립과학원 회보Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)에 발표된 연구에서 연구팀은 분리 과정을 간소화하는 유전 시스템인 "디마크DeMark"를 공개했다.

이 방법은 수동 분류, 여러 번식 계통, 또는 외부 유전 물질의 필요성을 없애 무는 수컷 모기를 대량으로 생산하는 것을 더욱 용이하게 한다.

이 연구 주요 저자 중 한 명인 오스틴 콤튼은 "이것은 전 세계 모기 방제 노력에 잠재적으로 강력한 새로운 도구를 제공한다"고 말했다.

"비교적 간단하고 확장성이 뛰어납니다."

이 연구는 농업생명과학대학 생화학과와 프랄린 생명과학연구소 과학자들이 주도했다.

DeMark 시스템이란

DeMark(표시된 성 염색체sex chromosomes의 차별적 제거)는 유전적 마커를 사용하여 원치 않는 모기를 성체가 되기 전에 분리한다.

이렇게 분리한 모기는 외부 유전 물질에 의해 변형되지 않은, 무는 수컷 모기들이다.

이 시스템을 구축하기 위해 연구진은 성 염색체를 통해 유전되는 모기 유전자(대립유전자)의 천연 버전과 실험실에서 조작된 버전을 결합했다.

이러한 대립유전자는 특정 조합으로 유전될 경우 일부 모기의 조기 사망을 유발한다.

이러한 내장된 안전 장치는 변형되지 않은 수컷 모기가 매 세대마다 생산되도록 보장하며, 표시된 성 염색체가 없는 모기를 쉽게 분리할 수 있도록 한다.

여러 개 육종 계통을 유지해야 하는 다른 방법과 달리, DeMark는 단일 육종 계통을 사용하여 생산 비용과 복잡성을 모두 줄인다.

연구진은 또한 실험실에서 사육된 수컷 모기가 교미 시 야생형 모기와 경쟁할 수 있는지도 시험했다.

그들은 그렇게 했다. 이는 실험실 밖에서 모든 통제 전략이 성공하는 데 중요한 요소다.

"이러한 균주들을 잠재적으로 야외 방사 대상으로 고려하기 전에, 대량 사육 및 통제된 반야외 조건에서의 안정성과 경쟁력을 검증하기 위한 추가 연구가 필요하다"고 박사 과정생 시절 연구를 공동 주도했고 현재 버지니아 공대 박사후 연구원인 멜라니 헴펠Melanie Hempel은 말했다.

모기 방제 도구 추가

이 연구는 지카Zika, 뎅기열dengue, 치쿤구니아chikungunya, 황열병yellow fever을 전파하는 것으로 알려진 이집트숲모기(Aedes aegypti)에 초점을 맞췄다.

연구진은 동일한 접근법이 말라리아를 전파하는 아노펠레스 감비아(Anopheles gambiae)를 포함한 다른 종에도 적용될 가능성이 있다고 밝혔다.

"이 접근법은 다른 모기 방제 전략과 함께 활용될 수 있습니다."

버지니아 공대 석좌교수이자 이 연구 수석 저자인 지젠 "제이크" 투Zhijian "Jake" Tu는 말했다.

"저희의 목표는 전 세계 다양한 지역과 공동체에 적합한 방식으로 모기 매개 질병 퇴치를 위한 다양한 방안을 확대하는 것입니다."

More information: Austin Compton et al, Differential elimination of marked sex chromosomes enables production of nontransgenic male mosquitoes in a single strain, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2412149122

Journal information: Proceedings of the National Academy of Sciences 
Provided by Virginia Tech 
 
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F킬라가 최고 아닌가? 긴장해서 대체품 내놔야 한다.