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배상수 한양대 화학과 교수팀이 프로그래밍에 대한 지식 없이도 복잡한 유전자(DNA) 염기서열을 디자인하고 분석할 수 있는 도구(PE-Designer & PE-Analyzer)를 개발했다고, 한양대가 14일 밝혔다.
최근 유전질환을 치료하거나 새로운 질병 모델 개발을 위해 DNA의 특정위치에 타깃 염기서열이 생기도록 유도하는 ‘프라임교정(Prime editing)’ 기술이 각광받고 있다. 프라임교정 교정 기술을 다루기 위해서는 프로그래밍이 필수적인데, 배 교수팀이 개발한 도구를 이용할 경우 프로그래밍을 익히지 않고도 인터넷 브라우저에서 간편하게 디자인작업과 분석을 진행할 수 있다.
DNA 조작을 위해 보편적으로 사용된 크리스퍼 유전자가위(CRISPR-Cas9)는 사용이 간편하지만 사용자가 원하는 특정 염기서열로 바꾸기 힘들다는 단점이 있었다. 이후 개발된 염기교정(Base editing)은 기존 단점이 개선됐으나 여전히 제한된 유형의 염기서열만 치환할 수 있다는 한계를 가졌다.
이런 문제점들을 해결하고자 최근에는 모든 종류의 염기서열을 치환·삽입·결실(deletion)할 수 있는 프라임교정 기술이 등장했다.
하지만 여전히 어려움이 존재한다. 프라임교정 기술을 사용하기 위해서는 타깃 염기서열이 기존 염기서열과 잘 결합할 수 있게 타깃 염기서열과 타깃 주변의 염기서열도 함께 고려해야했다. 이 과정에서 방대한 양의 데이터 분석이 필요했고, 연구진들은 데이터 분석에 앞서 고도의 프로그래밍 능력을 갖춰야만 했다.
이러한 연구진들의 어려움을 줄이기 위해 배 교수팀은 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단(단장 김진수)과 공동연구를 통해 누구나 쉽게 이용할 수 있는 ‘프라임교정을 위한 디자인 및 분석 웹 도구’를 개발했다.
디자인 웹 도구는 프라임교정이 가능한 모든 DNA를 이용자에게 보여주며 해당 내용을 상호작용 가능한 이미지로 시각화해 편의를 개선했고, 이용자가 실험할 종(種)의 정보를 받아 각 염기서열과 비슷한 염기서열이 해당 유전체(genome)에 있는지 계산해 이를 수치로 보여준다.
디자인 과정에 이어 분석 웹 도구를 통해 유전자 교정 결과를 누구나 쉽게 분석할 수 있도록 했다. 특히 차세대 유전자 시퀀싱 결과와 같은 용량이 큰 파일을 서버에 업로드 하는 과정없이 개인 웹 브라우저에서 분석할 있도록 해 분석 속도를 크게 향상시켰다.
배상수 교수는 “현재 연구팀이 운영하고 있는 웹사이트는 전 세계 130여개 국에서 매일 300여 명의 연구자들이 무료로 이용하고 있고 누적 사용량은 약 7년간 200만회가 넘었다”며 “이번 프라임교정 디자인 및 분석 웹 도구 개발을 통해 연구자들이 쉽게 프라임교정을 이용할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구는 핵산연구 분야의 학술지 「Nucleic Acid Resaerch」 (IF 11.501)에 5월 3일자 온라인 판에 게재됐다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 바이오의료기술개발사업 ‘KOREA BIO GRAND CHALLENGE’와 농촌진흥청 신육종기술실용화사업단 지원을 받아 진행됐다.
