쉽고 빠르게, 우수한 ‘유전자 가위’ 선별하는 기술 개발
동남권원자력의학원은 연구센터 최시호 박사팀이 유전자 가위의 효율을 기존의 방법보다 더 빠르고 정확하게 평가할 수 있는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

유전자 가위란 세포 내에 있는 유전물질인 약 33억 쌍의 DNA 서열 중에서 원하는 20개의 DNA 서열을 인식하고 절단하는 기술이다. DNA는 염기 서열 하나만 잘못되어도 치명적인 유전질병이 발생할 수 있는 데, 유전자 가위를 사용해 원인 유전변이를 교정하면 질병을 치료할 수 있다.

예를 들어 혈우병은 원인 유전자의 유전변이에 의해 발생하는 데, 유전자 가위를 이용해 혈우병의 원인 유전변이를 고칠 수 있다. 또한, 유전자 가위로 유전변이를 유발해 치료제 개발연구에 활용할 수 있는 ‘연구용 질병 모델’도 개발할 수 있다.

특히 종양은 여러 유전자의 유전변이 조합에 의해 발생되는 경우가 많은 데, 유전자 가위를 이용해 이러한 연구용 종양을 만들면 유전변이에 따라 적합한 치료제를 찾아낼 수도 있다.

최시호 박사팀은 종양 모델을 개발하기 위해서 세포와 생쥐에 유전변이를 유발하고자 하였는 데, 유전자 가위를 이용한 유전변이 발생 효율이 예상과 다른 경우가 많았다. 그래서 종양 동물 및 세포 모델 개발을 쉽고 빠르게 할 수 있는, 효율이 좋은 유전자 가위를 선별하는 기술 개발을 시작하게 되었다.

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

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

차세대염기서열 분석법은 하나의 표적서열에 대해 각각 증폭 및 염기서열 분석을 해야 하지만, 이번에 개발한 리포터 시스템은 120개 이상의 표적서열을 하나의 리포터에서 분석할 수 있어 시간과 비용, 효율면에서 우수하다. 복잡한 것을 간단하면서도 정확하게 만들고자 하는 아이디어가 반영된 연구이다.

한편, 유전자 가위 기술은 유전병의 치료뿐 아니라 품종개량, 질병의 원인 연구, 환자 맞춤형 약물 검색 등 여러 가지에 활용 가능한 유망한 연구 분야이다. 특히 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.

이번 논문은 영국 옥스퍼드대학교에서 출판하는 저널(‘Nucleic Acids Research’) 6월호에 온라인 게재되었다.

유전자 가위의 효율성을 증가 시킬 기술을 어디서 개발했어
연구센터 최시호 박사팀