사이언스와 네이처가 꼽은 ‘2015 최고 혁신기술’인 크리스퍼 유전자가위^*의 오작동 여부를 측정할 수 있는 방법이 개발됐다.

* 크리스퍼(CRISPR) 유전자가위: 인간 및 동식물 세포에서 특정 유전자의 DNA 염기서열을 절단하여 유전체 교정을 가능하게 하는 인공 제한효소. Cas9 단백질과 가이드 RNA로 구성됨

크리스퍼 유전자가위는 유전자 변이로 생기는 유전병이나 에이즈와 같은 바이러스에 의한 질병을 치료할 수 있는 도구로 각광받고 있다.
하지만 유전자가위가 잘못 작동해 표적 위치 대신 비표적 위치들도 자를 수 있다는 우려가 제기돼 왔다. 따라서 유전자가위를 이용해 다양한 질병을 치료하기 위해서는 오작동 가능성이 없는 정확한 유전자가위를 선택하는 것이 무엇보다 중요하다.

기초과학연구원(IBS, 원장 김두철)의 유전체교정 연구단(단장 김진수, 서울대 화학부 교수)은 여러 개의 크리스퍼 유전자가위가 목표 유전자만 제대로 교정했는지, 엉뚱한 부분을 잘랐는지 동시에 정확하게 분석할 수 있는 분석법(Multiplex Digenome-seq)을 개발했다.
연구진은 지난해 크리스퍼 유전자가위에 의해 잘리는 표적 염기서열과 비표적 염기서열을 찾는 방법을 개발했다. 이번 연구에서는 이를 발전시켜 여러 개의 크리스퍼 유전가위의 정확성을 동시에 분석하고 확인할 수 있는 방법을 개발한 것이다.
연구진은 인간 세포에서 분리 정제한 유전체 DNA에 11개의 크리스퍼 유전자가위를 처리한 뒤 각 유전가가위의 비표적위치를 분석하고 이를 점수화할 수 있는 방법을 개발한 것이다.

이번 연구결과를 활용하면 향후 더욱 정교한 크리스퍼 유전자가위를 만들어 항암 및 유전질환 치료에 활용할 수 있게 될 것으로 기대된다.
분석법을 통해 전유전체 시퀀싱^**방식으로 축적된 데이터를 활용하면 기존 방법으로는 찾아내기 어려웠던 비표적 위치를 찾을 수 있다. 이를 토대로 비표적 위치에서 변이를 유발할 가능성이 적은 크리스퍼 유전자가위를 만드는데 가이드라인으로 활용할 수 있다.

** 유전체 시퀀싱(Genome Sequencing): 네 종류의 염기(A, T, C, G)로 구성된 DNA의 순서를 규명하는 방식

김진수 단장은“유전자가위는 향후 10년 이상 전 세계 생명과학계에서 가장 주목받을 기술”이라고 강조하며 “크리스퍼 유전자가위를 이용한 유전자 교정을 시도하는데 있어 우리가 개발한 방법이 국제적 표준으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”밝혔다.

▲ 연구진이 개발한 크리스퍼 유전자가위 비교 프로그램

이번 연구 결과는 유전체연구 분야 권위 있는 학술지인 게놈 리서치(Genome Research, IF 14.630)誌에 1월 19일 온라인 게재되었다.