브로드연구소, DNA에 이어 이번엔 RNA 편집기술 공개

(서울=뉴스1) 성재준 바이오전문기자 = 크리스퍼 유전자가위(CRISPR) 개척자 중 한명인 장펑(Feng Zhang)교수가 뇌질환 치료를 목표로 새로운 RNA 편집 기술을 선보였다.

매사추세츠공과대학(MIT)과 하버드대학이 공동으로 세운 브로드연구소(Broad Insititute)는 지난 11일(현지시간) RNA 편집을 위한 새로운 기술 '레스큐'(RESCUE)를 발표했다. 크리스퍼 유전자 편집기술(CRISPR-Cas9) 선구자인 장펑교수와 연구팀은 새로운 RNA 편집 기술이 알츠하이머 질환과 같은 뇌질환 치료에 활용될 수 있을 것이라고 밝혔다.

장펑교수와 동료들이 '레스큐'로 부르는 이 새로운 기술은 'RNA Editing for Specific C to U Exchange'를 줄인 말이다. 연구팀은 '레스큐'를 사용해 알츠하이머의 위험요소인 아포이4(APOE4)유전자를 비병원성인 아포이2(APOE2)로 변환했다. 이번 연구는 지난 11일(현지시간) 국제 학술지인 사이언스지(Science)에 실렸다.

DNA는 유전정보를 포함하고 있는 뉴클리오타이드로 4가지 염기인 아데닌(A), 구아닌(G), 사이토신(C), 티민(T)으로 구성된다. RNA는 티민 대신 우라실(U)로 구성되어 있으며 유전정보가 해독되는 과정과 조절에 관여한다. DNA는 전사와 번역을 거쳐 단백질을 구성하는 아미노산을 형성하는데 유전자에 이상이 생겨 아미노산 서열이 잘못되면 돌연변이가 발생한다.

'레스큐'는 RNA의 4가지 염기 중 사이토신을 목표로 한다. 연구팀은 프로그램 가능한 효소를 사용해 사이토신을 우리딘(uridine)머로 변환했다. 논문에서 장교수팀은 알츠하이머를 유발할 수 있는 아포이4 유전자를 시험대상으로 선택했다. 아포이4의 아미노산 순서와 아포이2의 아미노산 순서에는 2가지 차이밖에 없기 떄문이다. 연구팀은 아포이4의 사이토신을 우리딘으로 바꿔 아포이2로 변환하여 알츠하이머의 위험을 효과적으로 제거했다고 보고했다.

크리스퍼 유전자가위는 카스9(Cas9)라는 효소를 이용해 DNA를 편집한다. 카스9 효소를 사용해 특정 위치에서 DNA를 잘라내는 원리다. 연구팀은 다른 효소인 카스13(Cas13)를 대상으로 삼았다.

변경된 DNA는 다시 되돌릴 수 없다는 단점이 있다. 반면 RNA 편집의 가장 큰 장점은 DNA와 달리 가역적이라는 점이다. DNA 편집기술과 달리 영구적인 변경을 피할 수 있다는 의미이다. '레스큐'기술을 활용해 필요한 상황에서만 일시적으로 편집할 수 있다.

MIT 연구진은 이를 증명하기 위해 인간 세포에서 단백질 생성물에서 인산화 된 것으로 알려진 베타 카로틴(β-catenin)을 코딩하는 RNA 특정 부위를 대상으로 베타 카로틴 활성화 및 세포 성장을 일시적으로 증가시킬 수 있음을 보였다. 만약 변화가 영구적으로 이루어진다면, 세포가 계속 성장해 암에 걸릴 위험이 있지만 '리스큐'를 이용해 일시적인 세포 활성화로 상처 치유에 활용 가능한 것을 보여줬다.

연구원들은 성명에서 "세포내 자연 RNA뿐 아니라 임상적으로 관련이 있는 24개의 합성 RNA 돌연변이를 목표로 삼을 수 있다"고 말했다. 연구팀은 크리스퍼 유전자가위의 우려 사항인 오프 타겟(off-target) 편집을 피하기 위해 기술을 미세 조정했다.

장펑 교수는 '레스큐'가 사람들에게 시험되기 전에 더 많은 연구가 필요하다고 말했다. 그는 애드진(Addgene)이라는 사이트를 통해 이 기술을 공개적으로 사용할 수 있도록 하고 있어, 다른 연구자들이 이 질병 관련 돌연변이를 연구할 수 있다.

장펑 교수는 성명서에서 "질병을 일으키는 유전적 다양성을 치료하기 위해서는 선택할 수있는 정밀한 기술이 필요하다"며 "새로운 효소를 개발하고 이를 크리스퍼 프로그램의 가능성 및 정밀성과 결합시켜 이전 도구의 중대한 간격을 메울 수 있었다" 고 밝혔다.

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