美 연구팀 “유전자 편집으로 유전병 앓던 생쥐 시력 복원”

[사진=픽사베이]

미국 연구팀이 시력을 잃는 유전질환을 앓고 있던 생쥐를 유전자 편집 기술로 치료하는데 성공했다. 시력을 잃게 하는 유전자 돌연변이 교정해 살아있는 쥐의 세포에 집어넣는데 성공한 것이다.

미국 메사추세츠공대(MIT)와 하버드대가 공동으로 설립한 브로드연구소의 데이비드 리우 교수 연구팀은 8일(현지시간) 이 같은 연구결과를 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’에 공개했다.

유전자 가위는 특정 유전자에만 결합하는 효소를 이용해 원하는 DNA 부위를 정확히 자르는 유전체교정 기술이다. 캐스나인(Cas9) 효소와 바이러스의 면역 시스템을 사용하는 ‘크리스퍼’ 유전자 가위는 3세대 유전자 가위로 불리며 2012년 등장 이후 빠른 속도와 높은 정확도로 생명과학의 판도를 바꿀 신기술로 큰 주목을 받았다.

크리스퍼는 이후 다양한 새로운 기술로 진화했다. 그 중 특히 주목을 받고 있는 것이 4세대 ‘프라임’ 유전자 가위다. 크리스퍼는 기존 어떤 유전자 가위보다 정확도가 높았지만, 오작동에 취약하다는 단점이 있다. 엉뚱한 DNA를 잘라내거나, 원치 않는 유전자 변형을 일으키는 게 대표적이다.

프라임은 이 단점을 보완했다. 크리스퍼는 DNA 이중가닥을 모두 절단하고 세포가 자체적으로 복구되는 원리로 작동한다. 프라임은 이중가닥 대신 단일가닥만 절단한다. 2개가 아닌 1개만 자른다는 의미다. 그런 다음 세포의 자체 회복 시스템이 아니라 DNA를 덩어리째 삽입한다. 이 때문에 크리스퍼 사용 시 발생하는 이중가닥 절단과 복구과정 때의 의도지 않은 유전자 변형을 막을 수 있다. 암, 난치질환 등 현존하는 유전질환의 89%를 치료할 수 있는 획기적 치료법으로 기대 받는 이유다.

하지만 프라임도 단점은 갖고 있다. 크리스퍼를 사용한 것에 반해 세포에 투여하기가 더 어렵다. 연구팀은 “프라임 유전자 가위는 체내 세포로 전달하기에 큰 몸집을 갖고 있다”며 “세포에 효율적으로 전달시키려면 그에 맞는 설계가 필요했다”고 설명했다.

연구팀은 이번 연구에서 프라임 유전자 가위를 세포에 효율적으로 주입할 수 있는 전달입자를 개발했다. ‘eVLPs(engineered virus-like particles∙바이러스 유사 설계입자)’란 전달입자인데, 이 입자는 아데노바이러스(AVV) 등 기존 전달입자보다 약 100배 전달 효율이 좋은 것으로 분석됐다.

연구팀은 eVLPs로 쥐를 대상으로 실험했다. 이 쥐는 색소성 망막염이란 유전질환을 앓고 있었는데, 프라임 유전자 가위로 유전자 변이를 교정하는데 성공했다. 연구팀은 “관련 돌연변이의 약 20%를 교정해 쥐가 부분적으로 시력을 회복했다”고 밝혔다.

리우 교수는 “유전자 가위로 다양한 유전자 변화를 만들 수 있었으나 그 변화를 살아있는 동물 세포에서 구현하는 것은 어려웠다”며 “프라임 유전자 가위과 새 전달입자는 유전질환 치료의 새 길을 열 것”이라고 밝혔다.