한양대 화학과 배상수 교수, 고려대 생명과학부 우재성 교수 공동연구팀이 주변 염기에 영향을 주지 않고 특정 DNA 염기 하나만 교정할 수 있는 초정밀 유전자 염기교정 기술을 개발했다.

  염기교정 유전자가위(Base editor)는 표적 위치에 있는 DNA 염기를 다른 염기로 치환할 수 있는 기술로, 유전질환 치료나 질병 모델 개발 등에 유용하게 쓰이는 최신 유전자교정 도구다. 염기교정 유전자가위는 사용이 매우 간편하고 작동효율이 매우 높아 현재 유전자교정 분야를 주도하고 있다. 그러나 염기교정 유전자가위에도 주변의 다른 염기인 시토신 시토신(cytosine) : 핵산의 종류인 RNA와 DNA에서 발견되는 다섯 가지 주요 염기 중 하나
을 치환한다는 부작용이 있다.

  배 교수는 이러한 부작용을 없애고자 고려대 우재성 교수팀과의 공동연구를 통해 새로운 아데닌 염기교정 도구 개발에 나섰다. 
  공동 연구팀은 다른 미생물 종에 있는 아데노신 아데노신(adenosine) : 아데닌에 d-리보오스가 결합한 뉴클레오티드
 탈아미노화효소들의 서열 및 구조 분석을 통해 타겟 DNA 염기들과 결합할 수 있는 주요 아미노산들을 찾아냈고, 이들의 변이체를 아데닌 염기교정 유전자가위에 도입하는 전략을 세웠다. 

  배 교수팀은 30여개의 유전자가위를 제작한 뒤, 기존 교정 효율은 그대로 유지하며 부작용은 현저히 줄어든 유전자가위를 추려냈다. 그 결과 높은 교정 효율을 가지면서 부작용이 현저히 줄어든 초정밀 아데닌 염기교정 유전자가위 ‘ABE8eWQ’ 개발에 성공했다. [그림 1]

 또 기존 부작용을 역으로 이용, 주변에 시토신 염기가 많더라도 목표로 한 시토신만을 치환할 수 있는 초정밀 시토신 염기교정 도구 개발도 모색했다.
  연구팀은 기존 아데닌 염기교정 유전자가위의 원래 기능인 아데닌 치환은 최소화하고, 시토신 치환능력을 극대화한 초정밀 시토신 염기교정 유전자가위 ‘ABE-P48R’과 ‘ABE-P48R-UGI’를 개발했다. 이렇게 개발된 유전자가위는 기존 시토신 염기교정 유전자가위와 달리 티민 서열 바로 다음에 존재하는 시토신만을 목표로 정확하게 작용했다. [그림 2]

   배상수 교수는 “새로 개발된 염기교정 도구들은 기존의 유전자가위들보다 안전성·특이성이 높아 향후 다양한 유전질환 등에 적용이 가능할 것”이라고 말했다. 배상수, 우재성 교수팀은 현재 이 연구에 관한 특허출원을 완료했다. 

  한편 이번 연구는 생명공학 분야 세계적 학술지인 「Nature Biotechnology」(IF 54.908)에 2일 온라인 판에 게재됐다. 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 진행됐다.

이승주 다른기사 보기