미토콘드리아 질환 고칠 수 있다…첫 동물실험 성공

[아이뉴스24 정종오 기자] 미토콘드리아는 에너지를 만들어내는 세포 내 소기관이다. 미토콘드리아 DNA에 변이가 일어나면 시력·청력뿐 아니라 에너지가 많이 필요한 중추신경계·근육·심장 등에 치명적 결함을 불러온다.

미토콘드리아 DNA는 모계 유전되기 때문에 모체의 미토콘드리아 DNA에 결함이 있으면 다음 세대로 고스란히 전달된다.

미토콘드리아 질환은 5천명 중 한 명꼴로 발생하는 비교적 흔한 유전질환이다. 아직 마땅한 치료법이 없다. 현재 유전체 교정 기술로 널리 활용되는 크리스퍼 유전자가위(CRISPR-Cas9)로는 미토콘드리아 DNA 교정이 불가했다.

지난해 세균에서 유래한 DddA 탈아미노 효소가 DNA 이중 나선의 시토신(Cytosine) 염기를 티민(Thymine)으로 바꿀 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 이를 활용한 새로운 염기교정효소인 DdCBE가 제작됐다. 미토콘드리아 DNA 교정은 가능해졌는데 세포 수준의 연구로 질환 치료로 이어지기 위해서는

DdCBE가 동물 개체 수준에서도 정상 작동하는지 확인이 필요했다.

IBS 유전체 교정 연구단(단장 김진수)은 우선 다양한 조합의 DdCBE를 생쥐 세포주 수준에서 선별해 가장 효율이 높은 DdCBE를 선정했다. 최적의 조건에서 DdCBE를 생쥐 배아에 미세주입, 미토콘드리아 DNA에 작용시켰다.

시토신 염기를 티민으로 치환하는 데 성공했다. 정확하고 효과적 방식으로 미토콘드리아 DNA 서열이 변환된 동물을 최초 제작한 것이다.

나아가 어미 생쥐의 교정된 미토콘드리아 DNA 서열이 다음 세대에게도 온전히 전달됨을 확인했다. DdCBE가 동물 개체 수준에서 정상 작동함을 최초로 확인한 것이다.

이현지, 이성현 선임연구원은 “미토콘드리아 DNA를 동물배아 수준에서 정밀하게 교정할 수 있게 됐다”며 “앞으로 미토콘드리아 질환 체계 연구와 치료제 개발에 새길 열 것으로 기대한다”고 전했다.

연구결과는 국제학술지 네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 11.878) 2월 19일 온라인 판(논문명:Mitochondrial DNA editing in mice with DddA-TALE fusion deaminases / Nature communications)에 실렸다.

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