DNA 전체 자르지 않고 1만2100염기 삽입 … 큰 유전자 변화도 구현
국내 대학 교수가 참여한 국제공동연구팀이 DNA를 완전히 잘라내지 않고도 큰 유전자 조각을 원하는 위치에 넣을 수 있는 새로운 유전자 편집 기술을 개발했다.
한양대는 자연과학대학 화학과 황규호 교수가 공동 제1저자로 참여한 연구팀이 ‘프라임 어셈블리(prime assembly)’ 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.
기존 유전자가위는 DNA 두 가닥을 모두 잘라낸 뒤 원하는 부분을 바꾸는 방식이 주로 쓰였다. 그러나 이 과정에서 원하지 않는 변이가 생길 수 있고, 큰 유전자 조각을 넣는 데도 한계가 있었다.
연구팀은 DNA를 통째로 자르는 대신 표적 부위의 한 가닥씩에 작은 틈을 만든 뒤 새 DNA 조각이 그 사이에 들어가도록 했다. 이후 세포가 원래 가지고 있는 복구 기능을 이용해 기존 DNA와 새 DNA를 이어 붙이는 방식이다.
이 방법으로 연구팀은 최대 1만2100개의 염기로 이뤄진 DNA를 원하는 위치에 삽입하는 데 성공했다. DNA가 이어지는 부분에서 생기는 변이도 기존 이중가닥 절단 방식보다 적게 나타났다.
큰 규모의 유전체 변화도 가능했다. 연구팀은 최대 100만 염기 규모의 DNA 일부를 없애거나 서열의 방향을 뒤집는 데 성공했다. 세포가 활발하게 분열하지 않는 상태에서도 편집이 이뤄지는 것도 확인했다.
이는 혈액줄기세포나 면역세포처럼 치료 연구에 활용되는 세포에 적용할 가능성을 넓힌다는 설명이다. 다만 실제 유전질환 치료에 사용하려면 안전성과 정확성에 대한 추가 검증이 필요하다.
연구 결과는 국제학술지 ‘네이처(Nature)’에 지난 16일 온라인 게재됐다. 미국 하버드의대와 보스턴아동병원 연구진이 공동 참여했다.
또한 황 교수는 유전자 편집 결과를 정밀하게 분석하는 프로그램 ‘크리스퍼룽고(CRISPRLungo)’도 개발했다. 이 연구는 지난달 20일 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)’에 게재됐다.
크리스퍼룽고는 긴 DNA 서열을 한 번에 읽어 유전자 편집 과정에서 생긴 큰 규모의 삽입이나 결손, DNA 방향이 뒤집힌 변화 등을 찾아내는 분석 도구다. 연구팀은 기존 겸상적혈구빈혈 치료 연구 데이터에 이를 적용해 기존 분석에서 확인하지 못했던 변화를 찾아냈다.
황 교수는 “DNA 이중가닥을 자르지 않고 유전자 하나를 통째로 바꿀 수 있는 가능성을 보여줬다”며 “편집 기술과 그 결과를 정확하게 확인하는 분석 기술을 함께 발전시키겠다”고 말했다.
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