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정교민 대표

GM모기의 특성과 방출사례

말라리아, 뎅기열, 황열병, chikungunya병 등

모기 전파 전염병은 DDT 사용 금지 이후 급격히

확산되고 있지만, 치료제는 아직 없다.

미국 플로리다 지역에서는 2009년 이후 뎅기열

환자가 증가하였고 뎅기열 퇴치를 위해

영국 Oxitec社는 Bill Gates 재단과 함께

GM모기를 방출하는 시험을 준비하고 있으며

미국 플로리다에서 허가를 기다리고 있다.

브라질에서는 GM모기를 열렬히 찬성하고 있다.

그러나 우리나라는 말라리아, 뎅기열 등

전염병은 빈번한 것이 아니어서, GM모기에 대해

언급하는 신문기사 대부분은 부정적인 시각을

보이고 있어 GM모기에 대한 정확한 정보를

얻기 어렵다. 따라서 본 원고에서는 우선 Oxitec

GM모기 특성과 방출사례와 모기 방제 관련 기타

연구를 소개하고자 한다.

미국 진행상황

2009년 이후 미국 플로리다 Stock Island의 Key West에서 뎅기열

환자가 94명 발생했고, 이 지역 모기를 제거하기 위해 플로리다 모기

통제지구(Florida Keys Mosquito Control District;FKMCD)는

2014년 Methoprene(변태호르몬 유사체) 113파운드, Teme-

phos(유기인제) 89파운드, Sumethrin/Prallethrin(pyrethroid계

살충제) 1갤런, Spinosad(근육경련제) 17,790 알약, Bti(미생물살충제)

7,425파운드 등 연 110만$를 투자하였다.1)

또한 플로리다 모기통제지구는 2010년 Oxitec와 함께 GM모기 방출을

협의하였고, Oxitec社는(Bill Gates 재단과 함께) 이 프로젝트에 1300만$을

투자하기로 결정하였고, 2011년 FDA에 환경방출 신청서를 제출했다.

아직까지 GM모기를 플로리다주 Key Haven 근처의 Stock Island에

방출하는 시험이 허가된 상태는 아니다.

이러한 일련의 행동은 2012년 4월 14일 1차 공청회 이후 GM모기를

긍정적으로 평가하고 있는 것에서 시작한다. 2012년 4월 14일 1차

공청회(Town Hall meeting questions and statements) 내용을 요약

하면 다음과 같다

• 뎅기열 박멸에서 Key West 주민은 실험동물이 아니다.

• 방출된 GM모기가 죽으면 transgene도 사라지는 self-limiting(자기

제어 방식)이어서 이들이 추후 침입 생물종으로 발전하기 어렵다.

• 모기 퇴치로 관광산업 발전에 기여해야 한다.

• 항생제 tetracycline을 살충기전 스위치로 사용하므로, 방출 지역

내에 버려진 용기나 애완동물 사료, 모기 번식지에 잔류하는 항생제에

의해 후손의 생존율은 3%에서 18%까지 증가한다. 그러나 항생제

오염 문제를 일으킬 정도로 많이 사용하지 않는다.

• 그러나 야외시험이 종료될 때까지 FKMCD과 Key West는 결론을

미리 갖고 있는 것은 아니다.

1) 관련 정보는 http://keymosquito.org와 Oxitec의 Florida Keys Project를 통해 얻을 수 있다.

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공유, 정보GM모기의 특성과 방출사례

영국 Oxitec의

GM모기

GM모기 OX513A는 영국 Oxitec社가 2002년 개발한 것으로, 세계경제

포럼에서 ‘2008 기술선구자상’수상을 수상했다. 영국 옥스퍼드대학의

곤충 관련 기술을 기반으로 하여 설립한 Oxitec社는 목화에 기생하는

pink bollworm을 퇴치하는 GM pink bollworm을 개발하였고, 미국

농무성은 2008년 승인하였다. 이외에 개발되고 있는 사항은 Neil

Morrison 등(2010) 논문에 정리되어 있다.

RIDL(Released with a Dominant Lethal;치명적인 유전자를 가진

곤충 방사)는 SIT의 하나다. SIT(sterile insect technology;불임곤충

방사기술)는 평생 한 번만 교미하는 나사벌레파리 screwworm fly에서

불임 수컷과 교미한 암컷은(더 이상 다른 수컷과의 교미를 포기하므로)

알을 더 이상 낳지 않게 된다. 1950년대 미국 농무성 소속 곤충학자

Raymond Bushland와 Edward Knipling이 이러한 개념을 활용해

SIT 기술을 개발하였다. 1954년 X선 조사로 불임 처리된 나사벌레파리

유충을 대상으로 시험한 결과 파리를 대상으로 하는 여러 시험에서

전염병이 퇴치되고, 농산물 생산량도 증대되었다.

목적/효과

OX513A는 sterile-male과 유충 상태에서 GM모기를 확인할 수 있도록

형광 단백질을 발현시키는 color marker가 특징인데, sterile-male

type control 개념의 RIDL method는 Oxitec社의 등록상표다. (Peng

Gong 등, 2005;Hoang Kim Phuc 등, 2007;Neil Morrison 등, 2010)

GM모기 수컷과 교미한 암컷 모기가 낳은 알은 유충으로 자라지만, 일차로

유충단계가 늦어져 먹이 경쟁에서 밀려난다. 실험실에서 5%가 성체로 자랐

기 때문에, 자연에서는 불가능한 것으로 판단하고 있다. (Winskill 등, 2014)

WHO의 GM모기 방출

평가방법

GM모기 관리는 FDA Center for Veterinary Medicine(FDA-CVM)이

주된 규제기관이며, Center for Disease Control(CDC), Environ-

mental Protection Agency(EPA), 농무성과 협력한다.

WHO는 2014년 The Guidance Framework for testing geneti-

cally modified mosquitoes를 발간했다.2) 이 평가방법은 2001년

런던과 Atlanta, 2002년 Wageningen, 2004년 나이로비, 2009년

제네바 워크숍을 거쳐 개발되고 있으며, 2010년 호주 Clayton에서

모기 방출 시험에서의 적용사례와 이후 결과를 반영하고 있다.

GM모기 평가방법은 전략으로 population suppression와 popula-

tion replacement, 접근방법으로 self-limiting, self-sustaining으

로 구분하고 있다.

• GM모기 평가방법은 그림과 같이 1상(실험실에서 효과 측정), 2상

(제한된 환경에서 방출시험), 3상(integrated vector manage-

ment 프로그램 등 질병 전파 감소효과 측정), 4상(국가단위 질병관

리 프로그램 등 장기적인 안전성과 효과 측정)으로 구분한다.

• 1/2상 효과는 모기 집단 크기, transgene 발현빈도, GM모기적응성,

모기 내 병원체 증폭 등을 반영하는 entomological inoculation

rate(EIR) 감소율로 판단한다.

• 바이오안전성은 1상부터 고려해야 한다.

• 1975년 인도에서의 불임수컷모기 시험 실패사례 교훈에서와 같이,

ethics와 공공인식 작업은 작업팀, 방출시험 지역 커뮤니티, 제삼자

에서 다루어져야 한다.

2) 이 자료는 www.who.int 사이트에서 볼 수 있다.

GM모기 관리는 FDA

Center for Veterinary

Medicine(FDA-CVM)이

주된 규제기관이며,

Center for Disease

Control(CDC),

Environmental Protection

Agency(EPA), 농무성과

협력한다

and/or

Phase 1

DevelopmentDeployment

Phase 2 Phase 3 Phase 4

LaboratoryStudies

LaboratoryPopulationCages

Staged Open Field Releases

Post ImplementationSurveillance

PhysicallyConfinedField trials

EcologicallyConfinedField trials

Problemformulation

• Plan of action/use•Plausible hazards•Exposure pathways• Assessment endpoints

•Limits of concern

Hazard and exposure

characterization• Routes of exposure -planned -unintended• Rate and scale of exposure to hazards

-Literature -Lab experiments - Lab or cage

observation - models

Risk characterization

• Distributions of outcomes

-Assumptions -Evidence - Conflicting

evidence or opinion

- Explicit uncertainty

ManagementStrategies

• Standard operating Procedures

• Responsive management

• Capacity and competence

• Operational assurance

Risk conclusion• With National

regulatory authorities

- Approval - APProval with

management - Not approved• With local

communities/other stakeholders

- Accepted - Not accepted

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공유, 정보GM모기의 특성과 방출사례

생쥐를 키우는 상자에 GM모기 1,200마리와 정상 모기 1,200마리를

투입하였다. 9세대가 지나자 GM모기와 정상 모기 비율은 70/30으로

변화했다. 대개 암컷 한 마리당 수컷 3천 마리 비율로 사용한다.

2010년 Cayman의 경우 99.7%였다. 컴퓨터 모델링 연구(Winskill 등,

2014)에 따르면 2만 마리 야생 모기를 퇴치하기 위해 매주 280만

마리 수컷 GM모기를 방사해야 한다.

현황

브라질

2013년 6월 Bahia주 Jacobina 지역 11ha에서의 1년간 현장시험에서

모기 96%를 감소시켰다. 2014년 4월 CTNBio(National Technical

Commission for Biosecurity)에서 상업생산을 승인했다. 이에 따라 7월

Campinas에 Oxitec 지사는 GM모기 생산 공장을 설립했고, 이후

Bahia주에 방출했다. Federal Law # 11.105(2005년)에 근거, 평가기

관은 상 파울로대학과 Moscamed다. 2015년 7월 모기 개체수가 95%

감소하여, 지금까지 실시된 실험들 중 가장 성공적이라고 평가하였다.3)

케이먼 군도(Cayman Island)

평가기관은 the Mosquito Research Control Unit(MRCU)이다. 2009년

6개월간 GM모기 OX513A 수컷 3백만 마리를 16ha 지역에 80회

방출해, 2010년 3년간 모기 80%를 제거했다. 결과는 Harris 등

(2012)로 발표했다.

GeneWatch UK는 상기 논문 품질이 조악하다고 평가했다. 또한 GM

모기로 이집트숲모기 개체 수를 줄이더라도 아시안호랑이모기(Ae-

des albopictus)에 의해 질병이 확산될 수 있다고 지적했다.(Gene-

Watch UK PR : GM mosquito trial results in cayman pour cold

water on claimed benefits, 2012. 09. 10.)

3) Genetically modified mosquitos massively reduce Dengue fever risk, Pop. Sci.,

2015.07.07;Danilo Carvalho et al., Suppression of a filed population of Aedes

aegypti in Brazil by sustained release of transgenic male mosquitoes, PLoS

Neglected Trpical Diseases, pntd.0003864, 2015.07.02

파나마

평가기관은 Gorgas Memorial Institute다. 2014년 1월 GM모기

암컷을 포함하여 파나마시 서쪽 Arraijan 지역 3곳에서 6개월 동안

사람 한 명당 5천 마리 이내 수준으로 방출하였다.

모기 관리 관련

기타 연구

모기 성비 조절

미국 Virginia Tech Zac Adelman은 Nix 유전자를 모기 배아에

주입해 암컷 모기를 수컷으로 성전환시켰다.(뎅기열 모기 성전환 가능

하다, 사이언스타임스, 2015. 07. 01)

영국 Imperial College London Andrea Crisanti는 I-PpoI(hom-

ing endonuclease) 유전자를 모기 Anopheles gamblae에 삽입했다.

정자가 형성되는 동안 I-PpoI는 암컷을 만드는 X 염색체를 절단하여,

GM모기 후손은 대부분 수컷이 된다. 이로써 6세대 만에 암컷을 완전히

사라지게 만들었다.(말라리아 퇴치 가능성을 제공하는 GM모기 개발,

바이오안전성, 2014. 06. 13)

gene editing 기술

미국 록펠러대 Benjamin Matthews는 CRISPR-Cas9 시스템을 모기에

도입했다.(Researchers master gene editing techique in mosquito

that transmits deadly diseases, EurekAlert, 2015. 03. 26;Cell Re-

ports)

말라리아 원충 조절

Wolbachia 세균을 활용하여 뎅기열 바이러스 감염을 억제할 수 있다.

그러나 아직까지 미국에서 허가된 상태는 아니다. 한편 이집트모기에

서는 Wolbachia 세균이 발견되지 않아, 유전자조작이 이루어지고 있다.

백신

말라리아 백신, 뎅기열 백신 및 기타 모기가 전파하는 전염병 백신은

아직까지 승인된 것은 없다.

모기약

1970년대부터 pyrethroid계 추출물이 사용되어 왔으나, 내성이

증가하고 있다. 한편 모기장, 모기향은 지속가능한 제품은 아니다.

초음파 퇴치법도 사용되고 있다.

(A) Two-component system (B) One-component system

death*

tTAeffectortetO

death*

tTAtetO

2013년 6월 Bahia주

Jacobina 지역 11ha에서의

1년간 현장시험에서 모기가

96% 감소시켰다.

2014년 4월 CTNBio(National

Technical Commission for

Biosecurity)에서 상업생산을

승인했다

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