크리스퍼 유전자 가위 오작동 검증 기법 개발…희귀 치료제 개발 기여 기대

▲유전자 증폭에 의한 초민감도 유전자 가위 오작동 검출 기술 개발. (사진제공=한국생명공학연구원)

국내 연구진이 다양한 크리스퍼 유전자 편집기의 표적 특이성을 초민감도로 검측할 수 있는 기술을 개발했다. 특정 변이 유전자로 발생하는 희귀성 난치 질환과 유전 질환 치료제 개발에 기여할 것으로 기대된다.

한국생명공학연구원(생명연) 국가영장류센터 이승환 박사팀, 미래형동물자원센터 김선욱 박사팀과 한양대학교 의과대학 허준호 박사팀이 공동 수행한 연구로 이 같은 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

유전자 가위로도 불리는 크리스퍼(CRISPR) 시스템은 박테리아, 고세균에서 발견되는 면역체계의 일종이다. 표적 DNA에 결합해 이중 나선 절단을 유도한다고 알려져 있으며, 생명체 유전체 교정에 보편적으로 사용되고 있다. 다만 CRISPR 유전자 가위들은 목표 유전자 외 비표적 유전자를 의도치 않게 절단하는 문제가 보완해야 할 점으로 지적됐고, 오작동 여부를 검증하는 시스템이 구축됐지만 1% 이하의 오작동을 감지하기에 민감도 면에서 보완된 시스템이 요구됐다.

연구팀은 오작동 여부 검출을 고민감도로 측정하기 위해 표적 DNA를 증폭시켜 차세대 염기서열 분석을 통해 오작동 여부를 확인하는 방법을 구축했으며, 실험을 통해 1% 이하의 오작동 표적 DNA들이 증폭 시스템에 의해 신뢰할 만한 수준에서 정확하게 검측될 수 있음을 확인했다.

연구책임자인 이승환 박사는 “연구성과는 미세하게 존재하는 유전자 가위의 오작동 여부를 표적 DNA를 증폭시키는 방법에 따라 기존 방법들보다 혁신적으로 증가한 민감도 수준에서 검측할 수 있다는 사실을 밝힌 것”이라며 “연구에서 개발된 방법은 가이드 RNA를 근간으로 작동하는 다양한 유전자 가위 시스템에 적용될 수 있고, 다양한 유전 질환, 희귀성 난치 질환 등의 유전자 치료제 개발에 있어서 안전성 검증 면에서 큰 기여를 할 것”이라고 기대했다.

이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구자지원사업과 국가과학기술연구회가 진행하는 BIG(Big Issue Group) 사업 지원으로 수행됐다. 생물학 분야의 세계적 저널인 ‘Nature communications’ 온라인판에 게재됐다.