크리스퍼 염기교정 유전자가위로 Tyrosinase 유전자가 교정된 생쥐© News1

국내 연구진이 크리스퍼 염기교정 유전자가위(이하 염기교정 유전자가위)로 생쥐의 특정 유전자 염기를 바꾸는 데 성공했다.

기초과학연구원(IBS)은 유전체 교정 연구단 김진수 단장 연구팀이 염기교정 유전자가위로 생쥐의 특정 유전자 염기를 바꾸는 데 성공했다고 28일 밝혔다.이는 염기교정 유전자가위를 동물에 적용한 첫 사례이다.

생명체에 대한 모든 정보를 담고 있는 DNA는 4개의 염기로 구성돼 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 낭성 섬유증, 겸상 적혈구 빈혈증 등 심각한 병을 초래하기 때문이다.

현재 널리 활용되는 크리스퍼 유전자가위(CRISPR Cas9 혹은 CRISPR Cpf1)는 표적인 DNA 염기서열을 찾아 결합한 뒤 이 부분을 잘라내 제거하거나, 새로운 염기서열로 교체한다. 그러나 이 유전자가위는 두 가닥으로 된 DNA 염기서열을 잘라 유전자를 교정하지만, 특정 염기 한 개를 바꾸는 것은 매우 어려웠다.

염기교정 유전자가위는 시토신을 분해하는 탈아미노효소와 DNA를 한 가닥 자르는 Nickase Cas9(nCas9)로 구성된다.

시토신 탈아미노효소가 DNA 서열에서 시토신(C)을 찾아 우라실(U, DNA의 유전정보가 RNA에 전달될 때는 티민이 우라실로 치환)로 바꾸면 이후 DNA 복구 과정에 따라 우라실(U)은 티민(T)이 된다.

연구진은 이 같은 염기 변환으로 정확하게 원하는 형질 변환을 이루는 데 성공했다.

연구진은 이 같은 연구 결과가 난치성 유전질환 치료제를 위한 형질전환 실험동물 제작에 큰 도움이 될 것으로 내다봤다.

김 단장은 “크리스퍼 염기교정 유전자가위는 일반적인 유전자가위와 달리 DNA 두 가닥을 자르지 않고, 단일 염기를 치환해 정교한 유전자 교정 도구로 활용할 수 있다”며 “이번 연구는 유전질환의 원인이 되는 돌연변이를 배아 수준에서 정밀하게 교정할 수 있는 가능성을 제시한다”고 말했다.

이번 연구 결과는 생명공학 분야 권위 있는 학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology, IF 41.514)’에 2월28일(한국시간)에 게재됐다.


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