생명연·기초과학연, 유전자가위 정확성 최초 입증 성공

국내 연구진이 DNA 염기 하나만을 바꾸는 유전체 교정 도구 'Cpf1 기반 염기교정 유전자 가위(Cpf1-linked base editors, 이하 염기교정 유전자 가위)'의 정확성을 최초로 입증했다. 염기교정 유전자 가위의 성능과 정확성이 확인되면서 이를 활용한 유전자 교정기법이 유전자치료에 널리 사용될 것으로 기대된다.

한국생명공학연구원(이하 생명연) 유전체교정연구센터 김대식 박사팀과 기초과학연구원(IBS) 유전체 교정 연구단 김진수 수석연구위원 연구팀이 공동으로 수행한 이번 연구는 기초과학연구원(IBS)·국가과학기술연구회가 추진하는 창의형 융합연구사업(CAP)의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 국제 생물학 저널 '네이쳐 커뮤니케이션지(Nature Communications, IF 11.878)' 8월 13일 자 온라인 판에 게재됐다.

생명체에 대한 모든 정보를 담고 있는 DNA는 네 개의 염기로 구성되어 있다. 아데닌(A), 티민(T), 시토신(C), 구아닌(G) 염기는 서로 쌍을 이뤄 순서를 만들고 3개의 염기를 조합해 코돈(Codon)으로 유전 정보를 저장한다. DNA 염기서열이 중요한 이유는 단일 염기 하나만 잘못돼도 심각한 병을 초래하기 때문이다. 낭성 섬유증, 겸상 적혈구 빈혈증 등은 특정 염기 하나가 잘못되어 발생하는 대표적인 유전질환이다.

생물학계에서는 이와 같은 유전질환 치료를 위해 크리스퍼 유전자가위(CRISPR/Cas9 혹은 CRISPR/Cpf1)를 사용하려는 연구가 진행됐다. 그러나, 유전자가위는 DNA 염기서열을 잘라 유전자가 작동하지 못하게 하는 일은 가능하지만, 특정 염기를 바꾸지는 못했다. 이를 보완하기 위해 염기교정 유전자 가위(Cpf1 시토신 염기교정 유전자가위)가 개발되었으나, 염기교정 유전자가위가 표적 위치에 정확히 작동하는지, 비표적 위치에 오작동하지 않는지는 전혀 알려지지 않았었다.

국내연구진은 자체 개발한 절단 유전체 분석 기법(Digenome-seq)으로 세계에서 처음으로 유전체 전체 수준에서 염기교정 유전자가위가 비표적 위치에서 오작동이 일어나는 위치를 확인, 그 정확성을 규명했다. 절단 유전체 분석 기법은 유전자가위 처리 전과 후를 유전체 시퀀싱 방법으로 잘린 위치를 구별하는 방식이다.

김대식 생명연 박사는 "이번 연구성과는 염기교정 유전자가위의 정확성을 측정한 결과, 염기교정 유전자가위의 DNA에서 오작동이 일어나는 위치가 유전자가위와 다른 것을 확인 한 성과"라며 "Cpf1 시토신 염기교정 유전자가위의 성능이 확인됨에 따라 향후 유전자·줄기세포 치료제 개발, 고부가가치 농축산물 품종 개량 등에 널리 활용될 것으로 기대된다"고 밝혔다.

차진희 기자 postmoneynews@gmail.com

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