고려대학교(총장 김동원)는 생명과학부 지성욱 교수 연구팀이 유전자 편집 기술의 원천이 된 미생물에서 크리스퍼(CRISPR) RNA의 새로운 화학적 변형을 세계 최초로 발견하고, 이를 통해 유전자 가위의 한계로 꼽혀 온 비표적 문제를 해결하는 데 성공했다고 밝혔다.

본 연구 성과는 화학 생물학 분야 최상위 학술지인 ‘Nature Chemical Biology(IF=13.7)’ 온라인에 2월 5일 게재됐다.

크리스퍼 유전자 가위(CRISPR-Cas9)는 외부에서 침입한 바이러스를 제거하는 미생물의 면역 체계로부터 개발된 유전자 편집 기술이다. 편집할 DNA 위치를 안내하는 가이드 역할의 크리스퍼 RNA가 목표 DNA의 서열을 인식하면, Cas9 단백질이 해당 위치를 절단해 유전자를 교정할 수 있다.

그러나 실제 치료에 적용할 경우, 목표 유전자뿐 아니라 서열이 유사한 다른 유전자까지 함께 절단하는 ‘비표적 문제’가 꾸준히 제기돼 왔다. 이는 유전체 손상과 부작용으로 이어질 수 있어, 크리스퍼 기술의 임상 적용을 가로막아 왔다.

연구팀은 이러한 문제의 해법을 미생물의 면역 시스템에서 찾았다. 미생물은 유전자 가위를 사용해 외부 바이러스 DNA만 정밀하게 제거하면서도, 자신의 유전체는 손상시키지 않는다. 이에 연구팀은 크리스퍼 유전자 가위가 최초로 발견된 연쇄상구균을 분석하여, 바이러스 감염 시 크리스퍼 RNA의 일부 염기가 사라진 ‘비염기 상태’로 변형된다는 사실을 세계 최초로 규명했다.