염기 하나 딱 찍어 바꾼다..유전자 가위 넘어 유전자 핀셋 나오나

생명연, Cpf1 유전자 가위 정확성 입증

김대식 생명연 전임연구원이 연구에 몰두하고 있다. 생명연 제공.

국내 연구진이 핀셋처럼 DNA 염기 가운데 하나만을 바꾸는 유전체 교정 기술의 정확성을 입증하는 데 성공했다. 염기 교정 유전자 가위를 활용한 유전자 치료 등에 사용될 것으로 기대된다. 

한국생명공학연구원은 김대식 유전체교정연구센터 전임연구원 연구팀이 김진수 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단 수석연구위원 연구팀과 공동 연구를 통해 ‘Cpf1 기반 염기교정 유전자 가위’의 정확성을 입증했다고 10일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 8월 13일자 온라인판에 게재됐다. 

생명체의 모든 유전정보를 담고 있는 DNA는 4개의 염기로 구성된다. 아데닌(A)과 티민(T), 시토신(C), 구아닌(G) 염기는 서로 쌍을 이뤄 서열을 만들어 유전정보를 저장한다. DNA 염기서열에서 특정 염기에 문제가 생기면 다양한 유전질환을 유발한다. 

3세대 유전자가위 기술로 각광받는 크리스퍼 유전자가위(CRISPR) 기술은 질환을 유발하는 특정 염기를 잘라내고 교정한다. 특정 염기를 찾아내는 데 가이드RNA를 활용하고 실제로 염기를 자를 때는 절단효소를 활용한다. ‘Cas9’이라는 효소가 널리 활용됐지만 최근 들어 ‘Cpf1’ 효소를 활용한 연구도 활발해지고 있다. 

크리스퍼 유전자가위 기술은 DNA 염기를 잘라내는 데 효과를 보였지만 특정 염기를 잘라내고 다른 염기로 바꾸는 데는 어려움이 있었다. 이를 보완하기 위해 Cpf1 기반 시토신 염기교정 유전자가위가 개발됐지만 표적 위치에 정확히 작동하는지, 엉뚱한 염기를 교정하는 오작동이 발생하지 않는지는 알려지지 않았다. 

공동 연구팀은 자체 개발한 절단 유전체 분석 기법으로 유전체 전체 수준에서 염기교정 유전자가위가 표적이 아닌 곳에서 오작동이 일어나는 위치를 확인하고 정확성을 규명하는 데 성공했다. 절단 유전체 분석 기법이란 유전자가위 교정 전과 후를 유전체 시퀀싱 방법을 통해 구별하는 방식이다. 

김대식 생명연 전임연구원은 “염기교정 유전자가위의 오작동이 일어나는 위치를 확인한 연구”라며 “Cpf1 기반 염기교정 유전자가위의 성능이 확인돼 유전자 및 줄기세포 치료제 개발, 고부가가치 농축산물 품종 등에 널리 활용될 것으로 기대된다”고 말했다. 

[김민수 기자 reborn@donga.com]