유자전자 교정하는 ‘RNA 유전자가위’ 정확성 높여

자료=미래창조과학부 제공

국내 연구진이 DNA를 잘라 교정하는 유전자가위의 정확성을 높일 수 있는 방법을 개발했다. 향후 유전자가위를 이용한 유전자 및 줄기세포 치료의 부작용을 줄이는데 기여할 것으로 기대된다.

미래창조과학부는 김진수 서울대학교 교수팀이 유전자를 교정하는 RNA 유전자가위의 정확성을 높일 수 있는 방법을 개발했다고 20일 밝혔다.

유전자가위(engineered nuclease)란 특정 염기서열을 인식해 절단하거나 교정하도록 고안된 인공제한효소다. 유전자변이 유도 또는 유전자 수선에 사용된다.

RNA 유전자가위는 유전자를 교정하는데 사용될 수 있지만 원하는 DNA 염기서열 이외 유사한 서열에서도 작용한다는 문제가 있었다.

의도하지 않은 DNA 염기서열을 자르게 되면 세포독성을 일으키거나 원하지 않는 염색체 변이를 유발할 수 있어 유전자가위의 정확성은 임상적 응용을 위한 핵심과제로 꼽힌다.

연구팀은 유사 DNA 염기서열에는 작용하지 않고 표적 DNA 염기서열만을 선택적으로 잘라 교정하는 유전자가위 기술을 개발했다.

또 가이드 RNA의 구조와 전달형태의 정확성을 높였다. 정확성 향상의 핵심은 가이드 RNA의 구조와 전달형태에 있다.

연구팀은 가이드 RNA 앞에 두개의 구아닌 염기를 추가한 경우 표적 염기서열에 대해서는 잘 작용하면서도 유사서열에는 작용하지 못하게 돼 절단의 정확성을 높인 것이다.

한편 연구팀은 제1세대 유전자가위인 징크핑거뉴클리아제(ZFN)를 비롯, 제2세대 탈렌(TALEN), 제3세대 RNA 유전자가위를 개발한데 이어 RNA 유전자가위의 정확성을 높인 것으로 주목받고 있다.

김 교수는 “이번에 개발한 기술을 통해 유전학 연구, 유전자 및 줄기세포 치료제 개발, 유전자 교정을 통한 고부가가치 농축산물 품종 개량 등에 활용할 수 있어 관련 연구에 활기를 불어넣을 것”이라고 기대했다.

이번 연구는 유전체 분야 국제학술지 지놈 리서치(Genome Research) 온라인판 11월 20일자에 게재됐다.

◆ RNA 유전자가위란 (RNA-guided engineered nuclease, RGEN) 미생물의 면역체계로 알려진 CRISPR 시스템을 이용해 연구자가 원하는 유전자 염기서열을 절단하도록 고안된 인공제한효소다. 인간 및 동식물 유전자 교정에 사용되는 제3세대 유전자가위다.

◆ 가이드 RNA(guide RNA)란 RNA 유전자가위의 DNA 특이성을 결정하는 작은 RNA 분자다. 가이드 RNA는 Cas9이라는 단백질과 결합해 RNA 유전자가위를 형성한다.

김은경 기자 cr21@