머니투데이

속보
통합검색

28억쌍 염기 중 단 하나만 교체…유전자 가위 치료 '한발짝 더'

머니투데이
  • 류준영 기자
  • 카카오톡 공유하기
  • 카카오톡 나에게 전송하기
  • 페이스북
  • 트위터
  • 네이버
  • 카카오스토리
  • 텔레그램
  • 문자
  • VIEW 5,706
  • 2018.04.28 04:00
  • 글자크기조절
  • 의견 남기기

IBS 김진수 단장 연구팀 주도…아데닌 염기교정 유전자 가위로 돌연변이 교정

아데닌 염기교정 가위를 이용한 Tyr 유전자 교정/사진=IBS
아데닌 염기교정 가위를 이용한 Tyr 유전자 교정/사진=IBS
기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단 김진수 단장팀이 ‘아데닌 염기교정 유전자 가위’를 이용해 생쥐의 유전자(DNA) 중 원하는 염기 하나만을 바꾸는 데 성공했다고 28일 밝혔다. 이는 아데닌 염기교정 가위를 동물 개체에 적용한 첫 사례다.

연구진은 또 특정 유전자에 변이가 생긴 돌연변이 생쥐에 염기교정 가위를 적용, 정상 유전자로 되돌리는데 성공했다. 난치성 유전 질환 치료 가능성을 입증한 것이다.

인간의 유전자를 구성하는 염기서열은 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T) 등 4개의 염기가 서로 쌍(A-T, C-G)을 이뤄 만든다. 인간 유전자의 경우 이들 네 종류의 염기 30억 개가 일정한 순서로 늘어서 있다. 염기서열에 따라 키나 피부색 등 개인의 생물학적 특성이 결정된다.

염기교정 가위는 2016년 시토신(C)을 티민(T)으로 바꾸는 가위가 먼저 개발됐고, 지난해 아데닌(A)을 구아닌(G)으로 바꿀 수 있는 가위가 이어 등장했다. 전 세계 연구진들은 대부분의 유전질환이 단일 염기의 문제로 발생하기 때문에 염기교정 가위 개발이 난치성 유전질환 연구에 큰 진전을 가져올 것으로 기대하고 있다.

IBS 연구진이 이번 연구에 쓴 염기교정 가위는 DNA의 한 쪽 가닥만 자르는 Sterptococcus Pyogenes Cas9(spCas9)과 아데닌을 가수분해하는 탈아미노효소로 구성됐다. spCas9으로 DNA 한 가닥을 자른 후 탈아미노효소로 아데닌(A)에서 아미노 그룹을 제거한다. 그러면 DNA가 복구되는 과정에서 구아닌(G)으로 바뀌게 되는 원리를 이용했다.

연구진에 따르면 우선 염기교정 가위를 생쥐 배아에 전달해 멜라닌 색소 형성에 관여하는 티로시나아제(Tyrosinase, Tyr) 유전자의 염기 교체를 시도했다. Tyr 유전자가 망가지면 멜라닌 색소 생산이 중단되면서 일명 ‘히말라야 돌연변이’가 유도된다. 염기교정 가위 적용 결과, 연구진은 Tyr 유전자의 염기가 교체돼 백색증을 가진 생쥐를 만드는 데 성공했다.

연구진은 표적한 Tyr 유전자에만 변이가 일어났는지 확인하기 위해 유전체 분석을 실시, Tyr 유전자에만 변이가 발생했음을 확인했다. 생쥐 유전체인 28억 쌍의 염기 중에 단 하나의 염기만을 교체하는 데 성공한 것이다.

이어 연구진은 근육세포의 안정적 유지에 관여하는 Dmd 유전자 변이로 근위축증이 발병한 생쥐를 대상으로 실험을 진행했다. 근위축증은 Dmd 유전자가 근육 세포가 손상되지 않도록 돕는 디스트로핀(Dystropin) 단백질을 생산하는 데 문제가 생겨 발생한다. 연구진은 염기교정 가위를 반으로 절단해 DNA 수송체인 아데노 부속 바이러스(adeno-associated virus, AAV)에 실어 효과적으로 근육 조직에 전달했다.

염기교정 가위를 성체 생쥐 근육에 주입한 결과, 연구진은 Dmd 유전자의 돌연변이 염기가 정상 염기로 치환되면서 디스트로핀 단백질이 정상적으로 근육 내에서 발현되는 것을 확인했다. 염기교정 가위를 동물 배아가 아닌 동물의 성체 조직에 도입해 처음으로 유전질환 치료 가능성을 입증한 것이다.

김진수 단장/사진=IBS
김진수 단장/사진=IBS
이로써 IBS 연구진은 지난해 2월 시토신 염기교정 가위를 동물 개체에 적용해 성공한 데 이어, 아데닌 염기교정 가위의 첫 동물실험도 성공했다. 연구진은 같은 유전자를 대상으로 실험을 진행했으며 이번 연구에서는 더 나아가 실험 모델의 성체에서 돌연변이 교정 효과까지 확인했다.

김 단장은 “이번 연구는 아데닌 염기교정 가위를 이용해 질환 동물을 개발하거나 유전 질환의 원인인 돌연변이를 정밀하게 교정할 수 있는 가능성을 제시한 것”이라고 말했다.

이번 연구성과는 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’ 28일자에 게재됐다.



머니투데이 주요뉴스

흠슬라 'HMM'의 실적 마법…탄력받는 3가지 이유

베스트클릭

오늘의 꿀팁

  • 날씨
  • 건강쏙쏙

많이 본 뉴스

머니투데이 페이스북 퀴즈 이벤트
부꾸미
머니투데이 수소대상
사회안전지수

포토 / 영상

머니투데이 SERVICE