면역 부작용 없는 '유전자 가위' 기술 개발

KIST 연구팀...안정성 높이며 암치료 효과

문제 있는 유전자를 교정하는 '유전자 가위'가 스스로 세포 내로 이동하는 기술이 개발됐다. 또 안전성을 높이면서 암 치료 효과도 증명했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 오승자 의공학연구소 생체재료연구단 박사팀과 장미희 테라그노시스연구단 박사팀이 공동연구를 통해 유전자 가위를 체내에 직접 넣어 외부 전달체 없이 자가조립이 가능하도록 하는 크리스퍼 유전자 가위 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.

유전자 가위를 생체 조직으로 전달하는 기술은 그동안 인지질로 구성된 양이온 리포좀을 통한 전하 복합체의 형성에 의해 전달이 가능했다. 때문에 의도치 않은 면역 반응을 유발하고 세포 독성이 높아, 임상 연구로 진행되기엔 한계가 있었다. 또 양이온 리포좀내 유전자 가위를 캡슐화할 때 포착 효율이 좋지 않다.

이에 따라 유전자 가위를 통한 질병의 원인이 되는 DNA를 교정하는 기술이 치료제로 개발되기 위해 유전자 가위가 생체 조직 안으로 면역 부작용 없이 정확하고, 안전하게 표적하는 방법에 대한 관심이 높았었다.

오승자, 장미희 박사팀이 개발한 자가조립형 유전자 가위 기술은 외부의 전달체 없이 유전자 가위가 암 세포막 안으로 전달되도록 하는 기술로, 핵까지 스스로 이동한 유전자 가위가 유전체를 교정하게 된다

KIST 연구진은 ‘Cas9’ 단백질의 서열 ‘C’ 말단 부위를, 음전하를 띈 sgRNA와 자가조립이 가능하도록 했다. 이를 위해 양전하로 구성된 자연 유래의 펩타이드 서열(LMWP)과 핵으로 이동이 가능한 서열(NLS)을 갖도록 설계했다.

자가조립형 유전자 가위 시스템 개발 및 이의 작동 원리

양이온으로 구성된 자연 유래의 펩타이드 서열을 통해 음전하로 구성된 sgRNA와 자가 조립이 가능함과 동시에, 암 세포막을 통과 가능하게 설계했다.

그 결과, 외부 전달체 없이 손쉽게 자가조립이 가능한 유전자 전달 기술을 개발, 폐암치료에 적용해 항암 효능 효과를 검증했다.

오승자 KIST 박사는 “이번 기술은 암을 포함한 난치성 유전 질환에 적용 가능한 플랫폼 기술로, 질병을 유발하는 유전자를 편집하여 교정하는 기술에 활용이 가능하다”고 말했다.

장미희 KIST 박사는 “동식물 개량 등 향후 유전자 조작이 필요한 전 분야에 응용 확장 가능한 기술로 발전될 수 있다”고 밝혔다.

연구진은 향후 자가조립형 유전자 가위 기술을 치료제로 개발하기 위해 개발된 플랫폼의 안전성, 안정성, 재현성 등에 대한 데이터 축적을 우선 과제로 꼽았다.

이번 연구결과는 ‘ACS 나노’ 최신호에 게재됐다.