韓 연구팀, 차세대 유전자가위 ‘프라임’ 설계기술 개발

김형범 연세대 교수팀, 셀 논문 발표
프라임, 크리스퍼보다 유전자편집 뛰어나
마땅한 맞춤설계 기술 없어 실제 활용 제한
연구팀, AI 접목해 설계 효율 크게 높여

[서울경제]

국내 연구팀이 ‘크리스퍼 카스9’을 뛰어넘는 차세대 유전자 가위를 설계하는 기술을 개발했다. 특정 질병 치료 등 사용 목적에 맞고 안전한 맞춤형 유전자 가위를 만드는 기술이다. 이를 통해 맞춤형 유전자 치료제 개발의 가능성을 한층 높였다는 평가가 나온다.

유전자 가위 '크리스퍼 카스9'과 '프라임 편집기'. 사진 제공=과기정통부

과학기술정보통신부는 김형범 연세대 의과대학 교수 연구팀이 차세대 유전자 가위 ‘프라임 편집기’를 정밀하고 안전하게 설계할 수 있는 인공지능(AI) 모델을 개발했다고 29일 밝혔다. 연구성과는 국제 학술지 셀(Cell)에 이날 게재됐다.

유전자 정보는 DNA라는 물질에 들어있다. DNA 속 이중나선, 즉 두 가닥으로 꼬인 길다란 분자 배열(염기서열)에 따라 유전자 정보가 달라진다. 디지털 정보가 0과 1의 배열에 따라 달라지는 것과 비슷하다. 유전자 가위는 DNA 일부를 절단해 염기서열과 그 유전자 정보를 바꾸는 기술이다. 이론적으로 질병을 일으키는 DNA 부위가 있다면 이를 편집하는 식의 치료가 가능하다.

현재 널리 알려진 유전자 가위는 2020년 노벨화학상 수상을 안긴 연구성과이기도 했던 크리스퍼 카스9이다. 최근에는 이보다 발전한 차세대 유전자 가위로 프라임 편집기가 주목받고 있다. 크리스퍼가 DNA를 절단하기만 했다면 프라임은 절단된 부위에 새로운 유전자 정보를 채우는 교정까지 가능하다.

다만 프라임은 실제 연구와 의료 현장에서 쓰이기에 한계가 있는 상황이다. 연구나 치료 목적별로 편집·교정해야 할 유전자 정보가 다르고 이에 맞는 유전자 가위도 각각 다르게 설계돼야 한다. 연구팀은 이런 설계 기술을 새로 제시했다.

연구팀은 약 3년 간 프라임의 데이터 33만 개 이상을 확보하고 프라임의 효율을 결정하는 주요 메커니즘을 밝혀내는 데 성공했다. 이 결과를 AI에 학습시켜, 연구자나 의료 종사자가 편집을 원하는 유전자 정보를 입력하면 이에 맞는 프라임과 그 효율을 쉽게 예측하는 모델도 개발했다. 기존에는 매번 수십~수백번의 실험을 통해 최적의 프라임을 설계해야 했다.

김 교수는 “프라임 편집기를 이용한 유전자 교정을 손쉽게 활용하게 됐다”며 “유전자 치료 분야에서 널리 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.

김윤수 기자 sookim@sedaily.com