유전자교정연구센터 김대식 박사(뒤), 김용삼 박사. <사진제공 한국생명공학연구원>

국내 연구진이 차세대 유전자 가위인 ‘프라임 에디팅’의 정확성과 효율성을 검증하는데 성공했다. 노벨화학상을 받은 3세대 크리스퍼(CRISPR) 방식 대비 정확성이 2배 가량 높았다.

연구진은 이 과정에서 DNA의 단일 가닥의 절단 위치를 찾는 새로운 기법도 개발했다.

한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연)은 유전자교정연구센터 김대식· 김용삼 박사팀(교신저자 : 김대식·김용삼 박사, 제1저자 : 김도연·문수빈 연구생)이 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 바이오의료기술개발사업 및 국가과학기술연구회가 추진하는 창의형 융합연구사업(CAP), 기초과학연구원지원사업의 일환으로 이 같은 연구 성과를 냈다고 9일 밝혔다.

연구결과는 생물학 분야 국제 저널인 ‘뉴클레익 애시드 리서치’ (Nucleic Acids Research, IF 11.501) 온라인판(9월 16일자)에 게재됐다.(논문명 : Unbiased investigation of specificities of prime editing systems in human cells)

프라임에디팅 기술은 지난 해 미국 브로드연구소가 처음 발표했다. 희귀 유전병의 90%까지 치료가 가능한 차세대(4세대) 유전자 가위 기술이다.

3세대 유전자 가위 기술인 크리스퍼(CRISPR)는 올해 노벨 화학상을 받은 기술이다. 수상자는 프랑스 출신 에마누엘 샤르팡티에(52) 독일 막스플랑크 감염생물학연구소 교수, 제니퍼 다우드나(56) 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 교수 등 2명이다. 결함 있는 DNA 이중 가닥을 모두 잘라내고, 이 빈 곳에 정상 유전자를 넣는 기술이다. 인류에게 엄청난 영향을 미칠 유망한 기술 가운데 하나다. 그러나 문제는 돌연변이 발생과 성공 확률이 10% 아래여서 사실상 유전자 치료에 적용이 어렵다는 것이다.

이를 극복하고자 나온 기술이 바로 4세대 유전자 가위 기술인 ‘프라임 에디팅’이다. 이 ‘프라임 에디팅’은 DNA의 단일가닥만을 절단하고 원하는 염기서열을 직접 삽입하기 때문에 이중가닥을 절단하고 복구하는 과정에서 생기는 오류를 방지할 수 있는 장점이 있다.

연구팀은 이 ‘프라임 에디팅’의 가능성을 보고, 이의 정확성 및 효율성 연구에 나선 것. 이를 위해 ‘DNA 단일 가닥의 절단 위치를 찾을 수 있는 새로운 기법도 개발했다.

김용삼 박사는 “정확도와 효율성이 3세대 유전자 가위 대비 2배 가량 높았다”며 “캐스9(Cas9) 변이체를 이용해 프라임 에디터 변이체를 제작하고, 표적 및 비표적 유전자에 대한 교정 효율을 비교한 결과에서는 정확성(특이성)이 2~10배 가량 증가하는 것을 확인했다”고 설명했다.

김대식 박사는 “프라임에디팅의 안전성을 확인하는 세계 최초 연구결과”라며 “프라임에디팅의 유전자 교정에 적합한 가이드 RNA와 프라임에디팅 변이체들의 효율성과 정확성을 검증함으로써 후속연구 및 다양한 분야에 활용될 것”으로 기대했다.

박희범 기자  snews@s-news.kr

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