약사랑 생명사랑 강남3구 팜엑스포 112 약봉투
일반의약품 완벽가이드 E-book 출시기념 도서 할인 이벤트 일동제약 59초복약상담 어벤저스 인후염바이러스
  • HOME
  • 칼럼 및 연재
  • 청년기자뉴스
한국콜마

유전자 편집기술의 미래

2021-06-28 12:00:28 약사공론 약사공론

허자연 청년기자

2020년 노벨 화학상은 3세대 유전자 가위 기술 CRISPR/Cas9을 개발한 임마누엘 샤르팡티에와 제니퍼 두드나가 받았다.

CRISPR/Cas9 기술은 교정하려는 DNA를 찾아내는 가이드 RNA와 DNA를 절단하는 Cas9 단백질로 구성된다. 단시간에 유전자를 잘라내 새로 바꿀 수 있고, 동시에 여러 유전자를 수정할 수 있다는 장점으로 주목받았다.

단백질 설계 및 제조는 복잡해 비용이 많이 드는 반면 가이드 RNA는 비교적 쉽게 제작할 수 있기 때문에 효율적인 조작법이다. 이 3세대 유전자 가위인 CRISPR/Cas9은 유전자 조작 분야를 크게 활성화시키고 발전시킬 수 있는 원동력이 됐다고 해도 과언이 아니다. 유전자 가위에 의해 발생한 이중 가닥 절단(DSB, double-strand break)은 DNA 복구 시스템에 의해 연결되며, NHEJ(비상동말단연결)과 HR(상동재조합)으로 나뉜다. 이들은 주로 절단된 유전자 기능을 방해하는 데 사용되며, HR의 경우 DNA 순열 대치(replacement)를 위해 새로운 DNA 순열을 넣을 수 있지만 대부분 성공하지 못했다.

예를 들어 겸상적혈구빈혈증, 조로증, 근위축증이나 테이-삭스증과 같은 심각한 질환을 초래하는 점 돌연변이 교정은 불가능하다고 여겨졌다. 그러나 최근 하버드대학 Liu 교수 실험실 연구팀에서 CRISPR/Cas9 기술을 응용해 '염기 편집기(Base editors)'라는 분자 기계(molecular machine)를 만들었다. 이러한 염기 편집(base editing) 기술은 점 돌연변이를 효과적으로 치료하는 데 성공했다. 이 기술은 단순히 DNA를 자르는 것이 아니라 다른 유전자를 방해하지 않는 상태로 한 염기를 다른 염기로 직접 교체할 수 있다.

최초의 염기 편집기(CBE)는 연구실에서 박사 후 과정이었던 알렉시스 코모에 의해 개발됐다. C를 T로, G를 A로 변환할 수 있는데 세 개의 다른 단백질로 구성된다. (finds target DNA sequence+Converts C into T+protects the edited T) 이 때 한 가지 문제가 발생한다. C는 오직 G와 결합하고 T는 A와만 결합하기 때문에 DNA 한 가닥에서 단순히 C를 T로 전환하면 불일치(mismatch)가 생긴다. 

이러한 문제를 해결하기 위해 이 세 부분으로 된 단백질을 추가로 조작해서 편집하지 않은 가닥을 교체하도록 표시했으며, 이는 바꾸지 않은 가닥에 틈새 만들기(nicking)를 함으로써 해결됐다.

다음으로 개발된 염기 편집기(ABE)는 마찬가지로 동일 연구실의 박사 후 과정 연구원이었던 니콜 가델리(Nicole M. Gaudelli)에 의해 수행됐으며, AT 염기쌍을 GC 염기쌍으로 전환하는 데 성공했다. 이론적으로는 이 전환을 통해 병원성 점 돌연변이의 50%는 수정할 수 있으며, 여기에는 조로증을 유발하는 돌연변이도 포함된다.

아직도 유전자 편집 기술은 사람에게 직접 적용하기에는 개선돼야 할 점이 많다. 윤리적 사용 문제도 얽혀있다. 이러한 유전자 편집기술이 안전하고 윤리적으로 사용되기 위해 분야의 전문가들과 정부의 끊임없는 노력이 필요하다.

구인구직 이벤트

구인구직 이벤트
성남시 학술제

많이본 기사

이벤트 알림

김남주바이오 한가위

약공TV베스트

비아트리스_MOU

인터뷰

청년기자뉴스

포토뉴스