쉽고 빠르게, 우수한 유전자 가위 선별한다

[아이뉴스24 정종오 기자] 동남권원자력의학원(의학원장 박상일) 연구센터 최시호 박사팀이 유전자 가위의 효율을 기존의 방법보다 더 빠르고 정확하게 평가할 수 있는 기술을 개발했다.

유전자 가위란 세포 내에 있는 유전물질인 약 33억 쌍의 DNA 서열 중에서 원하는 20개의 DNA 서열을 인식하고 절단하는 기술이다. DNA는 염기 서열 하나만 잘못돼도 치명적 유전 질병이 발생할 수 있다. 유전자 가위를 사용해 원인 유전변이를 교정하면 질병을 치료할 수 있다.

혈우병은 원인 유전자의 유전변이에 의해 발생한다. 유전자 가위를 이용해 혈우병의 원인 유전변이를 고칠 수 있다. 유전자 가위로 유전변이를 유발해 치료제 개발연구에 활용할 수 있는 ‘연구용 질병 모델’도 개발할 수 있다.

종양은 여러 유전자의 유전변이 조합에 의해 발생하는 경우가 많은데 유전자 가위를 이용해 이러한 연구용 종양을 만들면 유전변이에 따라 적합한 치료제를 찾아낼 수도 있다.

최시호 박사팀은 종양 모델을 개발하기 위해서 세포와 생쥐에 유전변이를 유발하고자 했는데 유전자 가위를 이용한 유전변이 발생 효율이 예상과 다른 경우가 많았다. 종양 동물과 세포 모델 개발을 쉽고 빠르게 할 수 있는, 효율이 좋은 유전자 가위를 선별하는 기술 개발을 시작하게 됐다.

최시호 박사는 “3세대 유전자가위(CRISPR/Cas9)를 이용해 유전자 편집을 하기 위해서는 유전자 가위의 특정 서열을 인식하는 길잡이 역할을 하는 가이드 RNA의 효율이 중요하다”며 “실험적으로 측정·비교해 성능 좋은 가이드 RNA를 선별하는 것이 무엇보다 중요해 가이드 RNA의 효율을 측정할 수 있는 Lacl 리포터 시스템을 개발하게 됐다”고 설명했다.

가이드 RNA의 효율을 평가하기 위해 사용할 수 있는 방법은 T7E1 분석, Surveryor nuclease 분석, 차세대염기서열 분석과 리포터 시스템 등 여러 가지가 있다. 이번 연구에서 가이드 RNA의 절단 효율성을 평가하기 위해서 Lacl 리포터라는 이름을 가진 유전자 절단 기반 리포터 시스템을 개발했다.

이 리포터 시스템은 기존 방법과 비교해 시간과 비용은 절감할 수 있다. 정확성 면에서도 현재 가장 우수한 방법으로 평가받고 있는 ‘차세대염기서열 방법’과 비슷한 수준으로 가이드 RNA의 효율을 측정할 수 있다.

유전자 가위 기술은 유전병의 치료뿐 아니라 품종개량, 질병의 원인 연구, 환자 맞춤형 약물 검색 등 여러 가지에 활용 가능한 유망한 연구 분야이다. 효율 높은 유전자 가위 선별 기술은 유전자 편집 기술의 출발점이며, 이번 연구결과는 앞으로 유전자 가위를 이용한 질병 모델 개발 및 치료제 개발을 가속화하는데 기여할 것으로 기대된다.

연구결과(논문명: A cleavage-based surrogate reporter for the evaluation of CRISPR-Cas9 cleavage efficiency, 교신저자: 최시호, 제1저자: 정수빈)는 영국 옥스퍼드대에서 출판하는 Nucleic Acids Research 저널 6월호에 온라인에 실렸다.

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