새로운 유전자 편집 가위 프라임 등장

■ 새로운 유전자 편집 가위 프라임 등장

 

미국 하버드 대학 화학생물학과 교수 데이비드 리우 연구팀은 편집 정확도를 크게 끌어올린 차세대 크리스퍼 유전자 가위 ‘프라임’을 개발했다는 연구 결과를 국제 학술지 ‘네이처’ 2019년 10월 21일자에 발표했다. 유전자 가위는 특정 유전자에만 결합하는 효소를 이용해 원하는 DNA 부위를 정확히 자르는 유전체(Genome, 한 생명체가 지닌 DNA 전체) 교정 기술이다.

 

캐스나인(Cas9) 효소와 바이러스의 면역 시스템을 사용하는 '크리스퍼' 유전자 가위는 2012년 등장 이후, 빠른 속도와 높은 정확도로 생명 과학의 판도를 바꿀 신기술로 큰 주목을 받았다. 크리스퍼는 이후 다양한 새로운 기술로 진화했는데, 최근 미국 연구팀이 기존 크리스퍼 보다 정확도를 획기적으로 높인 새로운 크리스퍼 유전자 가위 기술을 개발하는 데 성공했다.

 

크리스퍼는 기존 어떤 유전자 가위 보다 정확도가 높았지만, 오작동에 취약하다는 단점이 있다. 엉뚱한 DNA를 잘라내거나, 원치 않는 유전자 변형을 일으키는 것이 대표적이다. 이 때문에 크피스퍼 유전자 가위는 아직 기초 연구나 농업 혹은 위험 부담이 적은 제약 분야에 주로 쓰이고 있다.

 

미국 하버드 대학 화학생물학과 교수 데이비드 리우 연구팀은 오작동을 근본적으로 막기 위해 이중 나선 구조를 띤 DNA에서 한 가닥만 자르는 방법을 사용했다. 기존의 크리스퍼 유전자 가위는 원하는 곳의 DNA 두 가닥을 모두 파괴한 다음, 세포의 자체 회복 시스템을 이용해 다시 연결시키는 방법을 썼다. 이렇게 DNA 이중 나선이 회복하는 과정에서 교정이 이뤄지는데, 이 과정은 외부에서 통제할 수 없어 오작동에 취약했다. 반면, 프라임은 DNA 이중 나선의 한가닥에만 잘라낸다. 이 과정에서 세포의 자체 회복 시스템이 아니라 세포 내에서 RNA 정보를 이용해 다시 DNA를 합성하는 '역전사 효소'가 DNA를 회복시킨다. 역전사 효소는 외부에서 조절이 가능한 효소이다.

 

연구팀은 프라임을 이용하면, 기존의 유전자 편집 도구로 다룰 수 없었던 유전자 변이 질병을 치료할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 실제로 연구팀이 프라임을 이용해 사람과 쥐의 세포를 대상으로 유전자 교정 실험을 175회 진행한 결과, 이미 밝혀진 병원성 인간 유전자 변이의 약 89%를 교정할 수 있다는 사실을 확인했다. 리우 교수는 “과학자들은 유기체의 모든 DNA를 수정하고자 오랫동안 염원해 왔다. 이번 연구는 그 시작일 뿐이다. 프라임이 신뢰성을 얻기 위해 많은 연구실에서 쓰이길 기대한다”고 말했다.