장기이식 수의사 #6_CRISPR 유전자 편집 기술 Part 3(Demystifying MedicineMcMaster)

제목: 이종이식의 비밀을 밝히다: CRISPR 유전자 편집 기술 Part 3

날짜: 2022년 6월 28일

원본: https://youtu.be/_uJ_nZRidWA?si=q45mLykKqabB-i94

 

Introduction to CRISPR and Xenotransplantation 
→ CRISPR와 이종이식의 소개

 

1. The video is Part 3 of a series discussing the first pig-to-human heart transplant.
   → 이 영상은 돼지에서 인간으로의 첫 심장 이식을 다루는 시리즈의 세 번째 편입니다.
2. The focus is on CRISPR gene editing, the technology that enabled this medical breakthrough.
   → 이번 영상에서는 이 의학적 돌파구를 가능하게 만든 CRISPR 유전자 편집 기술에 대해 집중적으로 다룹니다.
3. Xenotransplantation is defined as the transfer of living cells, tissues, or organs from one species to another.
   → **이종이식(Xenotransplantation)**은 살아 있는 세포, 조직, 또는 장기를 한 생물 종에서 다른 종으로 이식하는 것을 의미합니다.
   
   

Background and Discovery of CRISPR 
→ CRISPR의 배경과 발견 과정

1. In 2021, a pig’s heart was successfully transplanted into a human in the United States.
   → 2021년, 미국에서 돼지의 심장이 인간에게 성공적으로 이식되었습니다.
2. CRISPR’s origins date back to 1987, when scientists identified unusual DNA sequences in E. coli.
   → CRISPR의 기원은 1987년으로 거슬러 올라가며, 당시 과학자들은 *대장균(E. coli)*에서 특이한 DNA 서열을 발견했습니다.
3. These sequences, later found in other bacteria and archaea, were named CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats).
   → 이후 이 서열이 **다른 박테리아 및 고세균(Archaea)**에서도 발견되었으며, **CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, 규칙적으로 간격이 있는 짧은 회문 반복 서열)**라는 이름이 붙었습니다.
4. CRISPR consists of palindromic DNA repeats with spacer sequences in between.
   → CRISPR은 회문(palindromic) DNA 반복 서열과 그 사이에 **스페이서 서열(spacer sequences)**로 구성됩니다.
5. In the early 2000s, researchers discovered that these spacer sequences function as a natural immune system, helping bacteria recognize and defend against viruses.
   → 2000년대 초반, 연구자들은 이러한 스페이서 서열이 자연 면역 시스템 역할을 하며, 박테리아가 바이러스를 인식하고 방어하는 데 도움을 준다는 사실을 발견했습니다.
6. Scientists later identified other essential CRISPR components, including:
   → 이후 과학자들은 CRISPR의 다른 필수 구성 요소들을 발견했습니다.
   • Cas9 protein (an enzyme that cuts DNA).
     → Cas9 단백질 (DNA를 자르는 효소).
   • Guide RNA (tracrRNA), which directs Cas9 to target genes.
     → Guide RNA (tracrRNA) (Cas9을 목표 유전자에 안내하는 역할).

This led to the development of the CRISPR-Cas9 gene editing system.
→ 이를 통해 CRISPR-Cas9 유전자 편집 시스템이 개발되었습니다.

How CRISPR Gene Editing Works 
→ CRISPR 유전자 편집의 작동 원리

1. CRISPR is often compared to a word processor:
   → CRISPR은 종종 워드 프로세서(word processor)에 비유됩니다.
2. If a word (gene) is misspelled, the search function (guide RNA) finds it.
   → 단어(유전자)가 잘못 쓰였을 경우, 검색 기능(Guide RNA)이 이를 찾아냅니다.
3. The word is deleted or replaced (Cas9 cuts and modifies DNA).
   → 해당 단어가 삭제되거나 교체됩니다 (Cas9이 DNA를 자르고 수정함).
4. The CRISPR system has two key parts:
   → CRISPR 시스템은 두 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다.
5. Cas9 protein: Acts as “molecular scissors” that cut DNA.
   → Cas9 단백질: DNA를 자르는 "분자 가위(molecular scissors)" 역할을 합니다.
6. Guide RNA: Directs Cas9 to the specific genetic sequence needing modification.
   → Guide RNA: Cas9을 특정 유전자 서열로 안내하여 수정하도록 합니다.
7. In bacteria, CRISPR recognizes viral DNA, cuts it out, and stores a memory of the virus.
   → 박테리아에서 CRISPR은 바이러스 DNA를 인식하고 이를 잘라내며, 바이러스의 정보를 저장합니다.
8. Scientists harnessed this mechanism for targeted gene editing:
   → 과학자들은 이 메커니즘을 표적 유전자 편집을 위해 활용했습니다.
9. A guide RNA is designed to match the gene of interest.
   → 특정 유전자와 일치하는 Guide RNA를 설계합니다.
10. Cas9 cuts the DNA at the target location.
    → Cas9이 목표 지점에서 DNA를 절단합니다.
11. Scientists insert a replacement DNA sequence to repair or modify the gene.
    → 과학자들은 대체 DNA 서열을 삽입하여 유전자를 복구하거나 수정합니다.
12. This allows for precise gene editing, used for medical treatments and research.
    → 이를 통해 정확한 유전자 편집이 가능해지며, 의료 치료 및 연구에 활용됩니다.

Application of CRISPR in Pig-to-Human Heart Transplant 
→ CRISPR의 돼지-인간 심장 이식 적용 사례

1. One of the biggest challenges in xenotransplantation is immune rejection.
   → **이종이식(xenotransplantation)**에서 가장 큰 문제 중 하나는 면역 거부반응입니다.
2. The human body recognizes foreign tissues and attacks them.
   → 인간의 몸은 외부 조직을 이물질로 인식하여 공격합니다.
3. Sugar molecules on pig cells trigger a strong immune response.
   → 돼지 세포에 있는 **당 분자(sugar molecules)**가 강한 면역 반응을 유발합니다.
4. CRISPR was used to modify 10 key genes in pigs to improve organ compatibility.
   → CRISPR 기술을 사용하여 돼지의 10개의 주요 유전자를 수정하여 장기의 적합성을 높였습니다.
5. 4 pig genes were knocked out to reduce immune rejection and prevent excessive organ growth.
   → 면역 거부반응을 줄이고 장기의 과도한 성장을 방지하기 위해 4개의 돼지 유전자가 제거되었습니다.
6. 6 human genes were inserted to regulate immune response and prevent clotting.
   → 면역 반응 조절 및 혈액 응고 방지를 위해 6개의 인간 유전자가 삽입되었습니다.
7. These modifications helped make the pig heart more acceptable to the human immune system.
   → 이러한 유전자 조작 덕분에 돼지 심장이 인간의 면역 시스템에서 더 수용될 수 있도록 했습니다.
   
   

Challenges and Risks of CRISPR in Xenotransplantation 
→ 이종이식에서 CRISPR의 도전과 위험성

1. Despite genetic modifications, there are still significant challenges.
   → 유전자 조작이 이루어졌음에도 불구하고, 여전히 큰 문제들이 존재합니다.
2. Potential organ rejection:
   → 잠재적인 장기 거부반응:
3. Even with genetic changes, the immune system may still attack the pig heart.
   → 유전자 변형이 이루어졌음에도, 면역 시스템이 여전히 돼지 심장을 공격할 가능성이 있습니다.
4. Organ survival concerns:
   → 장기의 생존 가능성 문제:
5. Will the pig heart be able to function long-term in a human body?
   → 돼지 심장이 인간의 몸에서 장기간 정상적으로 기능할 수 있을까요?
6. Increased infection risk:
   → 감염 위험 증가:
7. Transplant patients take immunosuppressant drugs, making them more vulnerable to infections.
   → 이식 환자들은 **면역 억제제(immunosuppressant drugs)**를 복용하므로 감염에 더욱 취약해집니다.
8. Uncertainty due to newness of the treatment:
   → 새로운 치료법이기 때문에 발생하는 불확실성:
9. Since this is a pioneering medical procedure, long-term results are unknown.
   → 이식 수술은 선구적인 의료 절차이므로, 장기적인 결과는 아직 알 수 없습니다.
10. Scientists are monitoring these risks to improve future xenotransplantations.
    → 과학자들은 이종이식의 미래를 개선하기 위해 이러한 위험 요소를 지속적으로 연구하고 있습니다.
    
    

Future Impact of CRISPR on Organ Transplants 
→ CRISPR가 장기 이식에 미칠 미래 영향

1. If CRISPR-based xenotransplantation proves successful, it could:
   → 만약 CRISPR을 이용한 이종이식이 성공적으로 자리 잡는다면, 다음과 같은 변화가 예상됩니다:
2. Solve the global organ donor shortage.
   → 전 세계적인 장기 기증 부족 문제를 해결할 수 있습니다.
3. Provide hope to thousands of patients waiting for transplants.
   → 장기 이식을 기다리는 수천 명의 환자들에게 희망을 줄 수 있습니다.
4. Reduce dependence on human donors by creating genetically engineered organs.
   → 유전자 조작을 통해 장기를 제작함으로써, 인간 기증자에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다.
5. CRISPR could revolutionize medicine by making organ transplantation more accessible.
   → CRISPR은 장기 이식을 더욱 가능하게 하여 의료계를 혁신할 수 있습니다.
   
   

 

CRISPR in Other Medical Applications 
→ 기타 의료 분야에서의 CRISPR 활용

1. Beyond xenotransplantation, CRISPR is already being used in medicine.
   → 이종이식 외에도, CRISPR 기술은 이미 의료 분야에서 사용되고 있습니다.
2. Disabling toxic genes:
   → 유해한 유전자의 기능을 차단:
3. Scientists are turning off genes that produce harmful proteins in genetic disorders.
   → 과학자들은 유전병을 유발하는 유해 단백질을 생성하는 유전자를 차단하는 연구를 진행하고 있습니다.
4. Rapid disease diagnosis:
   → 빠른 질병 진단:
5. CRISPR is being used to detect genetic mutations within an hour.
   → CRISPR 기술을 이용해 유전자 변이를 한 시간 내에 감지할 수 있습니다.
6. Future treatment possibilities:
   → 미래 치료 가능성:
7. The ability to edit and correct genetic disorders could lead to groundbreaking therapies.
   → 유전 질환을 편집하고 교정할 수 있는 능력이 획기적인 치료법을 개발하는 데 기여할 수 있습니다.
   
   

Conclusion and the Future of CRISPR Gene Editing 
→ 결론 및 CRISPR 유전자 편집의 미래

1. The pig heart xenotransplantation is one of many breakthroughs enabled by CRISPR.
   → 돼지 심장 이종이식은 CRISPR 기술이 가능하게 한 많은 의료 혁신 중 하나입니다.
2. CRISPR’s ability to precisely modify genes opens doors to:
   → CRISPR의 정확한 유전자 편집 능력은 다음과 같은 가능성을 열어줍니다:
3. New treatments for genetic diseases.
   → 유전병을 위한 새로운 치료법 개발.
4. Improved transplant compatibility.
   → 장기 이식의 적합성 향상.
5. Faster and more accurate genetic diagnosis.
   → 더 빠르고 정확한 유전자 진단.
6. However, long-term research is needed to confirm its safety, effectiveness, and ethical implications.
   → 하지만, CRISPR의 안전성, 효과성, 윤리적 문제를 확인하기 위해 장기적인 연구가 필요합니다.
7. If CRISPR continues to succeed, organ donor shortages may become a thing of the past.
   → CRISPR 기술이 계속 발전한다면, 장기 기증 부족 문제가 과거의 일이 될 수도 있습니다.