신형 유전자 가위로 생쥐 유전자 교정 성공

▲ 김진수 IBS 유전체교정연구단장.

Cpf1로 생쥐 유전자 교정 성공

동물 개체 적용 첫 사례

기초과학연구원(IBS)은 김진수 유전체 교정 연구단 단장 연구팀이 ㈜툴젠과의 공동연구를 통해 신형 크리스퍼 ‘Cpf1’ 유전자가위로 생쥐 배아의 유전자 교정에 최초로 성공했다고 6일 밝혔다.

Cpf1 단백질이 발견된 이후 동물 개체 수준에서 유전자 교정에 시도한 첫 성공 사례다.

‘크리스퍼 유전자가위(CRISPR Cas9)’를 대체할 ‘크리스퍼 Cpf1 유전자가위(CRISPR Cpf1)’는 작년 학계에 보고됐을 때 당시 전 세계 연구진들은 유전체교정에 널리 활용할 수 있는 새로운 도구가 발견됐다고 입을 모았다.

크리스퍼 Cpf1 유전자가위는 DNA를 자르는 Cpf1 단백질과 염기서열을 찾아가는 크리스퍼RNA(crRNA)를 혼합해 만든다.

Cpf1 단백질 구조는 Cas9 단백질과 달라 결합하는 RNA의 길이가 짧다.

길이가 짧으니 제작도 쉽다.

연구진은 Cpf1 단백질의 특징에 집중했다.

연구진은 생쥐의 면역체계에 관여하는 전사인자 Foxn1과 백색증에 관여하는 티로시나이제(Tyrosinase) 유전자에 교정을 시도했다.

Foxn1 인자가 사라지면 면역체계에 문제가 생기고 털이 자라지 않는다.

티로시나이제 유전자가 사라지면 멜라닌 생성에 문제가 생겨 검정 털을 가진 쥐도 하얀 털을 갖는다.

연구진은 생쥐의 배아에서 유전자 교정을 시도했다.

그 결과 특정 유전자의 변이가 도입된 돌연변이 생쥐 제작에 성공했다.

연구진은 기존에 적용하던 미세 주사(Micro injection) 방법이 아닌 전기 충격 방법을 이용했다.

전기충격으로 대량의 배아에 유전자가위를 한 번에 주입해 높은 효율을 유지한 것이다.

이 방법은 짧은 시간에 다수 동물 배아에 유전자가위를 효과적으로 적용할 수 있다.

또 배아 수준에서 동물의 유전자를 교정할 수 있다는 것은 매우 정교한 연구에 성공한 것을 의미한다.

이번 연구는 질병 동물 모델을 만드는데 적용돼 생명과학 연구 분야에서 크게 활용될 것으로 전망된다.

실험동물 모델인 유전자 결손 생쥐(Knock-out mice)를 만들 때, 크리스퍼 Cpf1 유전자가위를 도입하면 크리스퍼 Cas9으로 일으킬 수 있는 유전자 교정과 다른 교정을 만들 수 있다.

이번 연구를 이끈 김진수 단장은 “새로운 크리스퍼 Cpf1 유전자가위를 활용하면 생쥐는 물론 소, 돼지 등 동물에 보편적으로 활용할 수 있다”며 “전기 충격 방법은 크리스퍼 Cpf1을 동물 배아에 효율적으로 주입하게 해 가축 유전자 교정에 쓰일 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 7일 ‘네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology)’에 개재됐다. 최소망 기자 somangchoi@

▲ 연구진이 개발한 전기충격을 활용한 유전자 교정.

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