IBS 연구진, '염기교정 가위' 정확성 규명.기술 향상

김진수 수석연구위원(교신저자).

최신 유전자 교정기법인 '염기교정 가위'를 한 단계 더 발전 시킬 수 있는 방법이 발견됐다.

기초과학연구원(원장 김두철, IBS) 유전체 교정 연구단은 DNA 염기 중 아데닌 염기만 바꾸는 '아데닌 염기교정 유전자가위'의 정확성을 규명하고, 이를 증대시킬 방법을 국제 학술지 '네이처 바이오테크놀로지'에 소개했다.

염기교정 가위는 난치성 유전질환 연구와 치료에 진전을 가져올 도구로 주목받고 있다. 대부분의 유전질환이 단일 염기의 문제로 발생한다는 점에서 염기교정 가위가 발병기전이나 치료법 개발에 큰 도움이 될 것으로 기대되지만, 유전자 교정기법으로 활용되려면 정확성 규명이 선행돼야 한다. 염기교정 가위가 표적 위치에서 정확하게 작동하는지 확인하고 정확성을 개선하는 연구가 뒷받침돼야 한다.

IBS 연구진은 인간 유전체 DNA에 유전자가위를 처리한 뒤 처리 전·후를 비교하는 절단 유전체 시퀀싱 기법을 변형해 정확성을 파악했다. 기존에는 DNA 두 가닥 절단이 유도돼야 했기에 이번 연구에서는 한 가닥만 자르는 염기교정 가위에서도 작동할 수 있도록 특정 효소를 추가했다. 실험 결과 아데닌 염기교정 가위는 인간 유전체 32억 개 중 평균 60곳에만 변이를 일으키는 것을 확인할 수 있었다.

더불어 연구진은 아데닌 염기교정 가위의 정확성을 높이는 방법을 다양하게 제시했다. 교정할 염기를 찾아가는 가이드RNA 말단에 구아닌 염기를 추가해 길이를 조절하는 방식은 표적위치에서 작동 효율을 높이고 오작동할 확률을 낮출 수 있다고 소개했다. 정확성이 높다고 알려진 스나이퍼 유전자 가위로 아데닌 염기교정 가위를 만들면 오작동 확률을 줄일 수 있다.

아데닌 염기교정 가위를 DNA에 싣지 않고 탈아미노효소와 가이드RNA를 혼합한 형태로 세포에 직접 전달하는 방식도 정확도를 향상시켜 표적위치만 자를 수 있음을 입증했다.

이번 연구는 생명공학 분야의 권위 학술지 '네이처 바이오테크놀로지' 3월 5일에 게재됐다.

연구진 관계자는 "염기교정 가위의 정확성이 입증된 만큼 앞으로 이를 활용해 단일 염기 변이를 유도하거나 교정해야 하는 유전자 및 줄기세포 치료제를 개발할 수 있다"며 "고부가가치 농축산물 품종 개량 등에도 널리 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.
한윤창 기자 storm0238@