표적 유전자만 정확히 잘라낸다

크리스퍼 유전자가위 정확성 높였다

- 유전질환 및 항암 세포치료제 개발에 활용 기대 -

□ 미래창조과학부(장관 최양희) 소속 기초과학연구원(IBS, 원장 김두철)의 유전체교정연구단(단장 김진수)은 서울대 의대(김종일 교수), ㈜툴젠(연구소장 김석중 박사)과의 공동연구를 통해 유전체 교정 도구의 하나인 크리스퍼 유전자가위1, 2)가 인간세포 내에서 정확히 표적 유전자에만 작용할 수 있음을 입증하였다.

* 크리스퍼(CRISPR) 유전자가위: 인간 및 동식물 세포에서 특정 유전자의 염기서열 DNA를 절단하여 유전체 교정을 가능하게 하는 인공 제한효소. Cas9이라는 단백질과 가이드 RNA로 구성됨

o 연구진은 크리스퍼 유전자가위가 인체에서 정확히 작동하는지 여부를 자체 개발한 분석법(다이지놈 시퀀싱)을 활용하여 확인했다.

o 또한 크리스퍼 유전자가위를 구성하는 가이드 RNA의 말단에 구아닌 염기를 추가함으로서 유전자가위의 정확성을 높였다

  o 이로써 보다 정교한 유전체 교정이 가능해졌으며, 유전질환 치료 및 항암 세포치료제 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

□ 크리스퍼 유전자가위는 줄기세포 및 체세포에서 유전병의 원인이 되는 돌연변이를 교정하거나 항암 세포치료제를 개발하는 도구가 될 것으로 큰 기대를 모으고 있다.

o 그러나 그동안 크리스퍼 유전자가위 활용시 원하는 유전자를 정확히 제거할 수 있는지를 측정할 방법이 없어 안전성에 대한 문제가 제기되어 왔다. 이는 크리스퍼 유전자가위가 표적 유전자의 염기서열과 유사한 비표적 염기서열에도 변이를 일으킬 가능성이 있다는 것을 의미한다.

□ 연구진은 인간의 DNA를 크리스퍼 유전자가위로 처리한 후 유전체 시퀀싱3)을 통해 크리스퍼 유전자가위에 의해 잘리는 표적 염기서열과 비표적 염기서열을 찾는 방법을 개발했다.

o 또한 크리스퍼 유전자가위를 구성하는 가이드 RNA의 말단에 구아닌 염기를 추가함으로서 인간 유전체에서 단 한군데에만 작용하는 정교한 유전자가위를 만드는데 성공했다.

□ 이번 연구 결과는 생명과학 및 화학 분야 세계 최고권위의 저널인 네이처 메소드(Nature Methods, IF 25.953)誌에 2월 10일(영국 현지시각 2.9. 16시) 발표되었다.

o 이 기술은 지난 1월 네이처 메소드誌가 선정한 ‘2015년 기대되는 중요 실험기법(2015 Methods to Watch)’ 8개 중 하나로 소개되어 주목을 끌었다.

*(논문제목) 다이지놈 시퀀싱: 인간 유전체에 존재하는 크리스퍼 유전자가위의 비표적 염기서열 분석 방법
(Digenome seq: Genome-wide profiling of CRISPR-Cas9 off-target effects in human cells

*(제1저자) 김대식 IBS 유전체교정 연구단 연수연구원(서울대 화학부 박사과정)

*(공동 제1저자) 배상수 IBS 유전체교정 연구단 연구위원(서울대 화학부 박사연구원)

*(교신저자) 김진수 IBS 유전체교정 연구단장(서울대 화학부 교수)

□ 김진수 IBS 유전체교정연구단장은“만약 크리스퍼 유전자가위가 의도하지 않은 DNA 염기서열을 자르게 되면 원하지 않는 돌연변이를 유발할 수 있다”고 밝히며 “크리스퍼 유전자가위의 안전성을 확인할 수 있어 유전자치료제, 세포치료제 개발에 큰 진전이 있을 것”이라며 이번 연구 성과의 의미를 강조했다.