대한혈관신경의학회 - The Korean Society for Vascular Neurology The Korean Society for Vascular Neurology

차세대 유전자 편집 기술로 주목받는 프라임 편집의 효과를 높이는 새로운 체내 수송체가 개발됐다. 이 기술을 시력을 잃는 유전병에 걸린 쥐에 적용하자 일부 시력을 되찾았다. 

미국 MIT와 하버드대학이 공동 운영하는 브로드연구소 연구진이 프라임 편집에 쓸 수 있는 고효율 인공 바이러스 유사 입자(eVLP)를 개발했다. 프라임 편집을 유전병 환자 임상에 적용 가능한 단계로 올려 놓을 수 있다는 기대가 나온다. 

이 연구 결과는 학술지 '네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology)'에 8일(현지시간) 실렸다. 

브로드연구소 데이빗 리우 교수가 2019년 선보인 프라임 편집은 기존 CRISPR-카스9을 이을 새로운 유전자 편집 기술로 꼽힌다. 원하는 염기서열을 절단할 수만 있고 DNA 두 가닥을 모두 절단해야 해 오류 위험이 큰 CRISPR-카스9과 달리, 프라임 편집은 절단 부위에 새로운 유전 정보를 넣어 교정도 할 수 있다. 돌연변이에 의해 변화된 DNA 서열도 수정할 수 있다.

하지만 기존 유전자 편집 방식보다 구조가 복잡해 설계가 어렵고, 가위 역할을 하는 카스9 단백질과 역전사주형, 프라이머 편집 가이드 RNA(pegRNA) 등 유전자 편집에 필요한 정교한 분자들을 환자 세포 안에 효과적으로 주입하기가 어렵다는 문제가 있다. 

연구진은 바이러스 중 감염 우려가  있는 부분을 없애고 원하는 분자를 넣어 실어나를 수 있게 한 eVLP를 활용했다. eVLP는 감염을 일으키는 요소가 제거돼 실제 바이러스를 쓰는 것보다 발암 등 부작용 위험이 적지만, 효율이 떨어지고 운송하는 분자 종류에 맞춰 개별적으로 만들어야 한다는 단점이 있다. 

연구진은 유전자 편집의 체내 주입 효유을 높이기 위해 eVLP와 이 안에 들어갈 분자들의 개선 작업에 나섰다. 분자가 입자 안에선 안전하게 보관되다 필요할 때엔 적절히 분리되도록 하고, 목표 세포의 핵에 효과적으로 전달되게 하는 과정의 효율을 높이는 것이 관건이었다.

각 분야에서 거둔 적은 개선 사항들이 결합되자 프라임 편집 효율이 큰 폭으로 향상됐다. 처음 연구를 시작할 때에 비해 100배 이상 효과가 좋아져 실제 임상에 적용할 수 있으리란 기대를 갖게 됐다고 연구진은 밝혔다. 

이에 따라 연구진은 이 기술을 유전병을 가진 쥐에 적용했다. 미국 캘리포니아주립 어바인대학 연구진과 손잡고, 색소성 망막염과 레베르 선천성 흑암시를 일으키는 유전 변이를 지닌 쥐들에게 개발돤 eVLP로 프라임 편집 분자를 주입했다. 그 결과, 양쪽 모두 홍채 세포의 20%까지 변이가 교정되어 쥐가 시력을 일부 회복했다.