유전질환 치료하는 '초소형 유전자가위 기술' 나와

생명연, 유전자가위 크기 줄여 체내 장기 전달
DNA 절단 없이 염기 교정 가능..교정효율 높아

한국생명공학연구원 김용산 박사팀은 체내 다양한 장기에 보내 교정효율을 대폭 높인 '초소형 염기교정 유전자 가위'를 개발했다. 생명연 제공

DNA를 절단하지 않고도 유전질환을 안전하고 효과적으로 치료할 수 있는 초소형 염기교정 유전자가위가 개발됐다.

한국생명공학연구원은 김용삼 박사팀과 연구원 창업기업 진코어는 교정 효율을 대폭 향상시킨 '초소형 유전자 염기교정 유전자 가위 기술'을 개발했다고 10일 밝혔다.

유전자가위 기술은 유전 정보가 들어있는 유전체에서 특정 염기서열을 인식한 후, 해당 부위의 DNA를 제거 또는 삽입하거나 대체하는 것으로, 2020년 노벨화학상을 수상한 크리스퍼 유전자가위 기술이 대표적이다. 크리스퍼 기반 유전자가위는 절단해야 할 부위를 알려주는 '가이드 RNA'와 실제 DNA를 절단하는 '효소'로 구성돼 있다. 아데노연관바이러스(AAV), 지질나노입자(LNP) 등이 전달체 역할을 해 필요한 곳까지 운반해 유전자를 편집한다.

이 가운데 아데노연관바이러스 전달체는 다양한 체내 장기에 유전물질을 전달할 수 있으나, 유전자가위 크기가 커 이를 전달하는 데 기술적 한계가 있었다. 지질나노입자 역시 크기가 큰 유전자의 전달체로 이용할 수 있지만 도달할 수 있는 체내 장기가 간(肝)에 한정돼 있다.

연구팀은 아데노연관바이러스를 전달체로 쓰면서 염기 교정이 가능하도록 유전자 교정 효율을 대폭 높인 유전자가위 기술을 선보였다. 'TnpB' 단백질을 DNA 절단효소로 활용하고, 기존의 가이드 RNA와 결합해 아데노연관바이러스에 실을 수 있는 유전자가위를 개발한 것이다.

이 유전자가위는 전달 크기의 문제를 극복하면서 DNA 절단 없이 유전자 교정이 가능하다. 또한 두개의 가이드 RNA를 사용해 다중 타깃을 동시에 염기 교정할 수 있고, 동일 타깃의 경우 교정 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

연구팀은 실제 동물모델에서 아데노연관바이러스를 전달체로 활용 가능하고, 기존 유전자가위로 접근할 수 없었던 염기변이에 의한 유전질환 치료 적용 가능성을 확인했다.

김용삼 생명연 박사는 "DNA 절단을 일으키지 않으면서 교정을 할 수 있는 염기교정 유전자 가위 기술을 개발해 고효율 크리스퍼 유전자가위 기술을 확보하게 됐다"며 "유전질환 원인 중 50% 이상을 차지하는 단일 염기변이 교정에 활용할 수 있다"고 말했다.

이 연구결과는 바이오 부냥 국제 학술지 '네이처 케미컬 바이올로지(지난 2일자)' 온라인판에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr