부작용 無 DNA 한 가닥만 자르는 유전자 가위 신기술!

부작용 X, DNA의 한 가닥만을 자르는 유전자 가위 개발

 

“유전자 및 줄기세포 치료의 정확성 높이는 신기술”

이중나선 모양 DNA의 한 가닥만을 선별해 부작용 없이 자르는 ‘유전자 가위 기술’이 국내 연구진에 의해 개발되었습니다. 이로인해 유전자와 줄기세포 치료의 정확성을 높이는데 크게 기여할 것으로 기대됩니다. 

※ DNA(deoxyribonucleid acid): 유전정보를 담은 화학물질로 두 가닥의 사슬이 서로 

     꼬여 있는 이중나선 모양임

유전체 분야의 권위 있는 학술지인 ‘지놈 리서치(Genome Research, IF=13.588)’지에 온라인 속보(4월 21일)로 게재된 이번 연구는 서울대 김진수 교수와 김은지 박사가 주도하였고 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업의 지원으로 수행되었습니다. 

김진수 교수 연구팀의 이번 연구는 DNA 두 가닥 중 한 가닥만을 자르는 유전자 가위 기술을 개발해 세포 독성이나 돌연변이를 유발하는 부작용 없이 원하는 장소에만 변이를 일으키는 데 성공하였습니다.

 

유전자 가위(engineered nuclease)는 특정 염기서열(DNA 표적 자리)을 인식해 절단하거나 교정하도록 고안된 인공 제한효소로, 인간 세포를 비롯한 모든 동․식물세포에서 특정 유전자를 절단해 변이를 일으키거나 교정하여 다양한 질병을 치료하는데 사용되는 도구로서 최근 과학자들로부터 주목받고 있는 신기술입니다. 

특히 김진수 교수가 주도적으로 개발·보급한 이 기술은 지난해 세계 최고 권위의 과학전문지 ‘네이처’의 자매지인 ‘Nature Methods (IF=20.7)’로부터 ‘올해의 기술(Method of the Year 2011)’로 선정되는 영예를 얻었습니다. 

지금까지의 유전자 가위 기술은 이중나선 DNA 두 가닥을 모두 잘라내 독성을 일으키거나, 표적(target) 하지 않은 곳에서도 작동하여 원치 않는 돌연변이를 발생시키는 등의 문제점이 있었습니다. 

하지만 김 교수팀의 유전자 가위 기술은 DNA 한 가닥만 자른 후 어떠한 부작용 없이 표적 장소에서만 유전자를 교정하는 첫 사례로 그 의미가 큽니다. 

최근 미국 하버드대 의대 연구팀(J. K. Joung 교수 등, Nucleic Acids Research지 2월 28일자)과 생명공학회사(Genome Research지 3월 20일자)는 각각 DNA 한 가닥만을 자르는 유전자 가위 기술 개발에 성공했다고 발표하였습니다. 

그러나 이들은 유전자 가위 기술로는 표적 장소에만 변이를 일으키는지 여부를 확인하지 못하는 등 그 정확성을 입증하지 못해 아쉬움을 남겼습니다. 

김 교수팀은 기존의 유전자 가위 기술과 마찬가지로 외부에서 넣은 유사 DNA를 이용해 유전자를 정교하게 교정할 수 있으면서도 표적 장소 외에는 변이를 일으키지 않는다는 사실을 처음으로 확인했습니다. 

김진수 교수는 “유전자 가위 기술은 유전자의 염기서열을 교정하거나 뒤집어진 유전자를 원상 복구하는 등 최근 과학자들이 주목하는 신기술이다. 향후 이 기술을 통해 유전자 또는 줄기세포 치료뿐만 아니라 에이즈나 혈우병과 같은 난치성 질환을 원천적으로 치료하는데도 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 연구의의를 전했습니다.

한편, 김 교수팀은 지난해 1월 세포 내에 존재하는 유전자의 특정 위치를 선별해 절단하는 유전자 가위 대량 합성기술 개발에 성공하였고(Nature Methods지, 2011년 1월호), 11월에는 유전자 가위 기술을 이용해 특정 유전자에 돌연변이를 일으킨 동·식물 세포를 쉽게 선별하는 방법을 개발하였습니다 (Nature Methods지, 2011년 11월호). 최근에는 뒤집어진 혈우병 유전자를 다시 뒤집어서 원상 복구하는 기술을 개발한 바 있습니다 (Genome Research지, 2011. 12. 19).  

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