"암 세포만 골라 잡는다"…국내 연구진, 진화한 유전자 가위 개발

암 등 각종 질병의 세포를 효과적으로 억제할 수 있는 유전자 가위 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

KAIST는 이지민 의과학대학원 교수 연구팀이 오승자 한국과학기술연구원(KIST) 선임연구원, 이주용 강원대 교수와 공동 연구를 통해 질병 세포에서만 핵 내 유전자 교정을 수행할 수 있는 유전자 가위 시스템(CRISPR/Cas9)을 개발했다고 14일 밝혔다.

신철희 KIST 박사와 박수찬 KAIST 의과학대학원 연구원이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 '뉴클레익 엑시드 리서치' 온라인판에 지난달 30일 자 출판됐다.

이번에 개발한 유전자 가위는 질병 세포에서만 기능 할 수 있게 했다. 이에 따라 정상세포와 질병 세포가 혼합돼있는 실제 환자에게도 효과적인 유전자 교정 치료를 진행할 수 있을 것으로 기대된다.
유전자 가위 시스템은 단일 가이드 RNA를 조합해 정교한 유전자 교정을 수행하는 매우 효과적인 도구다. 하지만 이 시스템의 실제 활용에서 가장 큰 문제는 표적 유전자가 아닌 다른 유전자를 편집하는 것에 있다. 또 다양한 세포가 혼합된 환경에서는 유전자 교정을 수행하기 어렵다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 질병 세포 본연의 생태를 활용하는 접근법을 고안했다. 연구팀은 핵 위치 신호(NLS)가 부착된 기존 유전자 가위(Cas9)에 핵 외 수송신호(NES)를 연결한 질병 세포 마이크로RNA의 메신저 RNA 표적 서열을 결합한 유전자 가위를 제작했다. 연구진은 이를 유전자 가위 '셀프 체크인'으로 명명했다.

연구팀은 다양한 폐암 세포에서 마이크로RNA-21의 발현량과 발암 단백질 Ezh2가 양의 상관관계가 있다는 것을 증명했다. '셀프 체크인'을 적용해 마이크로RNA-21이 과발현된 폐암 세포에서 발암 유전자 Ezh2의 유전자 교정을 성공적으로 수행했다.

또 연구팀은 폐암 세포에서 마이크로RNA-21과 Ezh2의 발현이 항암 약물 시스플라틴을 투여하면 오히려 증가함을 확인했다. 유전자 가위 셀프 체크인 기술을 통한 Ezh2 유전자 교정과 항암제의 병행 사용은 폐암 세포의 성장을 더욱 효과적으로 억제할 수 있음을 마우스 실험을 통해서 밝혔다.

연구팀이 개발한 유전자 가위 셀프 체크인 기술은 질병 세포에서만 기능하기 때문에 오프-타겟 이펙트를 최소화할 수 있다는 장점이 있으며 세포 내 시스템을 활용한다는 점에서 안정성이 높다고 할 수 있다. 또 단일 가이드 RNA 및 메신저 RNA 표적 서열을 상황에 맞게 교체해 사용할 수 있어 다양한 질병에 적용이 가능할 것으로 기대된다.
연구팀은 "유전자 가위 셀프 체크인 기술은 기존 유전자 가위 시스템의 문제를 개선해, 높은 특이성을 가지고 질병 세포에 대한 유전자를 세포 특이적으로 교정할 수 있다는 것을 확인할 수 있다"며 "다양한 질병 연관 마이크로RNA에 대응해 기술을 적용할 수 있을 것"이라고 전했다.

한편 이번 연구는 삼성미래기술육성사업, 한국연구재단 이공분야기초연구사업 및 한국과학기술연구원 지원을 받아 수행됐다.


여용준 글로벌이코노믹 기자 dd0930@g-enews.com