모든 인간 유전자 기능규명을 위한 유전자가위 개발

[산업일보]
국내연구팀이 모든 인간 유전자 각각에 대해 최적화된 유전자가위*를 개발해냈다. 단일 종의 유전자 모두에 대해 유전자가위를 생산하기는 처음이다. 각종 질병 관련 유전자 편집을 통해 세포의 변화를 관찰할 수 있어 질병유전자의 이해에 크게 기여할 것으로 기대된다.

서울대 김진수 교수와 ㈜툴젠 김석중 박사 연구팀의 공동연구로 진행된 이번 연구결과는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)의 리더연구자지원사업(창의적 연구), 농림수산식품기술기획평가원(원장 유병린)의 생명산업기술개발사업 및 농촌진흥청(청장 박현출)의 차세대바이오그린사업의 지원으로 수행됐고, 네이처 자매지 Nature Biotechnology 온라인판(2월 17일자)에 게재됐다.

인간게놈프로젝트 결과 2만여 개의 인간 유전자 염기서열이 규명됐으나 그 대부분의 기능은 아직 정확히 파악되지 않고 있다. 유전자 기능연구는 질병원인 파악과 생명현상 이해에 필수적이다.

유전자 기능연구를 위해 간섭 RNA(siRNA)를 주로 사용했으나 표적외 유전자에 작용하거나 불완전하게 유전자를 억제하는 단점이 있었다. 이를 극복하기 위해 특정 유전자를 절단해 돌연변이를 일으키는 유전자가위에 대한 연구가 진행돼 왔지만 유전자가위 역시 정확성이 낮아 한계가 있었다.

연구팀은 2만여 개의 나머지 유전자를 손상하지 않으면서 원하는 특정유전자 하나에만 특이적으로 작용하는 유전자 가위를 개발하고 이를 이용해 원하는 유전자가 제거된 인간배양세포를 만드는데 성공했다.

연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 여러 유전자에서 공통적으로 발견되는 염기서열을 배제하고 각각의 유전자마다 특징적으로 나타나는 고유한 40개 염기로 구성된 유전자가위의 표적서열을 추출해 냈다. 이를 통해 원하는 유전자만 정교하게 자를 수 있도록 해 기존 유전자가위의 정확성을 크게 향상시킨 것이다.

나아가 조립식으로 한 번에 여러 개의 유전자가위를 만들 수 있는 새로운 클로닝 방법을 개발해 2만여개 유전자에 대한 유전자가위 대량생산에 성공했다.

한편 연구팀은 이번 논문을 포함해 올해에만 유전자가위 관련 논문을 네이처 바이오테크놀로지에 세 편 연달아 발표해 학계의 주목을 받고 있다.

지난 1월 10일, 김 교수팀과 연세대 이한웅 교수팀은 유전자가위를 이용, 최초로 생쥐의 유전자를 제거한 연구결과를 발표했다.

또한 지난 1월 30일, 김 교수팀은 제3세대 유전자가위인 RNA 유전자가위를 개발해 논문을 발표했다. DNA를 인식하는 단백질을 매번 새로 만들어야 하는 존 유전자가위와는 달리 유전자재조합 과정이 필요없어 보다 빨리 만들 수 있다는 장점이 있다.
□ 김진수 교수는 “이번에 개발된 유전자가위 집합체는 각 인간 유전자의 기능 및 질병의 원인을 연구하는데 핵심적인 소재가 될 것”이라며“유전자가위 기술은 향후 바이오/의료 관련 분야의 파급성이 큰 신기술로 지속적인 연구개발을 통해 유전자가위 원천기술을 확보하는 것이 매우 중요하다”고 밝혔다.
○ 김석중 연구소장은 “유전자가위를 이용한 유전정보 편집은 유전자기능연구의 보편적 도구로 발전할 것”이라고 예측하며“국내외 연구자들이 인간세포 및 동식물에서 자유로운 유전정보 편집을 수행할 수 있도록 유전자가위를 공급할 것”이라고 밝혔다.