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순수 국내연구진이 차세대 유전자 교정 도구인 CRISPR-Cpf1 시스템의 효율을 높이는 방법을 개발하였다. 향후 유전자 편집기술을 통한 유전자 치료에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.
한국생명공학연구원(이하 생명硏) 유전자교정연구센터 김용삼 박사팀(교신저자: 김용삼 박사, 제1저자: 문수빈/이정미 연구생)이 수행한 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 바이오의료기술개발사업 및 국가과학기술연구회가 추진하는 창의형 융합연구사업(CAP)의 지원으로 수행되었고, 생물학 분야의 세계적 저널인 네이쳐 커뮤니케이션지(Nature Communications, IF 12.353) 9월 7일자(한국시각 9월 7일) 온라인판에 게재되었다.
(논문명 : Highly efficient genome editing by CRISPR-Cpf1 using CRISPR RNA with a uridinylate-rich 3’-overhang)
CRISPR시스템은 잘못된 유전자를 교정하여 유전자치료에 사용할 수 있는 기술인데, CRISPR-Cas9이라는 3세대 유전자가위 기술의 개발로 유전자 편집 및 교정 분야의 기술이 급속도로 발전하였다.
하지만 Cas9 시스템은 크기가 크고, 원하는 타겟만 편집하는 기능(특이성)이 비교적 낮아 안전성이 문제가 될 수 있으며, 급성 면역거부반응을 일으키는 등, 유전자치료에 있어 몇 가지 문제를 안고 있었다.
이에 반해 새로운 유전자가위인 Cpf1은 Cas9보다 상대적으로 작은 크기로 체내 전달이 용이하며 낮은 오프-타겟효과(비표적유전자를 교정하는 효과)를 가져 안정성이 높아, 특히 유전자 치료에 적합한 강점을 지닌다. 다만 유전자 교정 효율이 낮다는 유일한 단점을 가지고 있었다.
연구팀은 표적유전자와 결합하는 가이드 RNA의 말단을 엔지니어링하여 Cas9이상의 교정효율을 갖는 유전자가위 기술을 확보하였다.
고효율의 CRISPR-Cpf1 시스템은 유전자 치료기술 적용에 있어 경제적, 기술적 이득을 가진다.
또한 해당 연구 결과는 바이러스 전달체를 사용한 유전자치료 발전에 기여할 것으로 예상된다. 바이러스 전달체(AAV)는 유전자치료에 매우 적합한 전달체이지만, 탑재 가능한 유전자 크기가 제한되어 있다. Cpf1은 Cas9에 비해 크기가 작고 표적 유전자에 대한 특이성이 높아 AAV를 활용할 경우 유전자 치료 도구로 활용될 수 있다.
황반 변성, 혈우병, 낭포성 섬유증과 같은 난치병에 대해 AAV 전달체 및 유전자 가위를 도입한 유전자 치료제가 개발되고 있는 가운데, 위와 같은 장점을 지닌 고효율의 CRISPR-Cpf1 시스템의 적용 가능성이 기대되고 있다.
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