비후성 심근증을 유발하는 MYBPC3 가 망가져 변이된 유전자를 가진 정자 크리스퍼 유전자가위를 난자에 주입하는 모습(출처:미국 OHSU)© News1

국내 연구진이 선천적 심장질환인 비후성 심근증의 원인이 되는 돌연변이 유전자를 크리스퍼 유전자 가위로 교정하는데 성공했다. 젊은 나이에 돌연사를 일으키는 주요 원인 중 하나인 비후성 심근증 변이 유전자가 자녀에게 유전되지 않을 확률을 높여 유전자가위로 유전병을 예방할 수 있는 새로운 길을 열었다는 평가다. 과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS)의 유전체교정연구단 김진수 단장 연구팀이 미국 오리건 보건과학대학(OHSU) 미탈리포프 교수 연구팀 등과 함께 인간배아에서 비후성 심근증의 원인이 되는 돌연변이 유전자를 크리스퍼 유전자 가위로 교정하는데 성공했다고 3일 밝혔다.

크리스퍼 유전자가위(CRISPR Cas9)는 동식물 유전자에 결합해 특정 DNA의 염기만 자르는 인공효소다. 이를 이용하면 특정 유전자를 없애거나 추가하거나 교체할 수 있다. 유전병의 원인이 되는 돌연변이를 교정하거나 항암 세포치료제를 개발하는데 활용될 수 있어 전 세계적으로 많은 연구가 이루어지고 있다. 

연구진은 인간배아 유전자 교정을 통해 비후성 심근증 변이 유전자가 자녀에게 유전되지 않을 확률을 자연상태의 50%에서 72.4%로 높이는데 성공했다. 부모 중 한명이 변이 유전자 보유 시, 유전 확률은 50%다. 심부전 증상을 초래하는 비후성 심근증은 선천적으로 좌심실 벽이 두꺼워지는 심장질환으로 인구 500명중 1명의 비율로 발생한다.

이번 연구에서 IBS 김진수 단장 연구팀은 배아 실험에 사용할 유전자가위를 제작해 제공했다. 실험 후 DNA 분석을 통해 유전자가위가 표적 이탈 효과 없이 제대로 작동된 것이 확인됐다. 인간배아에 유전자가위를 도입해 유전자를 교정하는 실험은 미국 OHSU 연구팀이 수행했다. IBS 유전체교정연구단은 정교한 유전자가위 제작기술과 우수한 유전자교정 정확도 분석기법을 보유하고 있어 미국 OHSU 연구진의 제안으로 이번 연구에 참여했다. 미국은 유전적 난치병 치료목적 기초연구를 위한 인간배아와 생식세포 변경을 허용하고 있다.

특히 이번 연구는 유전자 교정의 성공률을 높였다는데 의미가 크다. 기존에는 수정 후 유전자가위를 주입해서 같은 배아에 유전자가 교정되지 않은 세포가 섞여있는 모자이크 현상이 발생했다. 하지만 이번 연구는 정자와 유전자 가위를 동시에 난자에 주입해서 유전체 교정 분야의 난제인 모자이크 현상을 극복, 유전자 교정의 성공률을 높였다. 모자이크 현상이 일어난 배아는 변이된 유전자가 후세대로 이어진다.

김진수 단장은 "이번연구는 돌연변이를 가지고 있는 인간배아에서 유전자가위의 효과와 정확성을 입증 했다는데 큰 의미가 있다"고 밝혔다. 이번 연구결과는 국제적인 학술지 '네이처' 온라인에 이날 새벽 2시에 공개됐다.


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