분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2015-12-05 18:53:34 , Hit : 916
 장 펑, 좀 더 정확한 유전자가위 개발

http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2015120056&service_code=03

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-12-04

장 펑이 이끄는 미국 브로드연구소의 합성생물학자들은 "DNA를 자르는 효소를 개량하여, 유전자를 좀 더 특이적으로 편집할 수 있게 되었다"고 발표했다. 이는 유전자편집을 이용하여 유전질환을 치료하는데 필수적인 진보로 평가받고 있다.

Cas9는 분자편집시스템의 핵심요소로, 과학자들로 하여금 유전체 속의 특정 DNA 시퀀스를 변형할 수 있게 해준다. CRISPR-Cas9는 너무 빠르고 저렴하고 쉬워서, 이미 유전학 연구의 수행방식을 바꾸고 있으며(http://www.nature.com/news/crispr-the-disruptor-1.17673) 언젠가는 인간의 질병을 일으키는 돌연변이를 교정하는 방법을 제공할 것으로 기대되고 있다(http://www.nature.com/news/mini-enzyme-moves-gene-editing-closer-to-the-clinic-1.17234). 미국, 영국, 중국의 과학자들은 12월 1일 워싱턴 DC에 모여, 유전자편집의 윤리와 임상적용 방안을 의논하고 있다(http://www.nature.com/news/human-genome-editing-summit-to-sample-global-attitudes-1.18879).

그러나 임상적용을 앞두고, 환자와 정책당국은 Cas9가 위험한 `오발사고`를 일으키지 말아야 한다고 생각하고 있다. "유전자편집을 치료목적으로 사용하려면, 엉뚱한 유전자가 변형되지 않도록 최대한 주의를 기울여야 한다"고 하버드 대학교의 데이비드 류 박사(화학생물학)는 말했다.

1. 오류율을 낮춰라

과학자들은 이미 CRISPR-Cas9 시스템의 구성요소를 개량함으로써 오류율을 낮추는 작업을 계속해 왔다. 예컨대 가이드 RNA를 개량하여 Cas9를 특정부위로 유도하거나(참고 1), CRISPR-Cas9 시스템의 스위치를 쉽게 켜거나 끌 수 있게 조작함으로써 원치 않는 유전자변형의 가능성을 줄이는 방법(참고 2, 3) 등이 그것이다.

MIT와 하버드 대학교가 공동으로 운영하는 브로드연구소의 장 펑 박사(합성생물학)는 Ca9 효소 자체를 조작하는데 초점을 맞추기로 결정했다. 장 펑이 이끄는 연구진은 Cas9를 변형시켜, `가이드 RNA`와 `Cas9가 겨냥하는 DNA 간`의 불일치를 줄이려고 노력했다. 그리하여 여러 가지 버전의 Cas9 효소를 만들었는데, 이것들은 본래의 Cas9보다 오류율이 1/10 이하로 줄어든 것이 특징이라고 한다(참고 4).

"Cas9의 과도한 흥분을 잠재워, 표적 이외의 DNA를 건드리지 못하도록 하는 것이 문제의 핵심"이라고 류는 말한다(류 박사는 이번 연구에 관여하지 않았다).

장 펑이 이끄는 연구진은 3가지 버전의 Cas9를 새로 만들었는데, 오류가 줄어들었지만 활성은 오리지널 Cas9에 못지 않다고 한다. 게다가 다른 방법들과는 달리, 기존의 CRISPR-Cas9 프로토콜을 바꿀 필요도 없다고 한다.

2. 다양한 방법

"연구가 목적이라면 기존의 Cas9 효소도 쓸만하다. 그러나 치료가 목적이라면 오류율을 자연 돌연변이 수준으로 낮춰야 한다. 이런 면에서 본다면 오류율을 1/10로 낮추는 것도 부족하다고 할 수 있다. 하지만 새로 개발된 방법들을 여러 가지 결합한다면 오류율을 더욱 낮출 수 있을 것이다"고 류 박사는 말했다.

장 펑은 `오류율을 낮추는 문제`를 `승용차의 속도를 높이는 방법`과 비교했다. "승용차의 속도를 높이는 방법에는 여러 가지가 있다. 새로운 Cas9 효소는 대형엔진을 탑재하는 것이나 마찬가지다. 여기에 스포일러를 추가로 장착하여 엔진의 효율을 향상시킬 수도 있다"고 그는 말했다.

※ 참고문헌
1. Fu, Y., Sander, J. D., Reyon, D., Cascio, V. M. & Joung, J. K. Nature Biotechnol. 32, 279–284 (2014).
2. Zetsche, B., Volz, S. E. & Zhang, F. Nature Biotechnol. 33, 139–142 (2015).
3. Davis, K. M., Pattanayak, V., Thompson, D. B., Zuris, J. A. & Liu, D. R. Nature Chem. Biol. 11, 316–318 (2015).
4. Slaymaker, I. M. et al. Science http://dx.doi.org/10.1126/science.aad5227 (2015).


http://www.nature.com/news/biologists-create-more-precise-molecular-scissors-for-genome-editing-1.18932







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