크리스퍼 유전자 가위 신화 올해도 계속된다

2019.01.24 17:44
과학전문지 ‘네이처’가  네이처는 24일 김진수 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단 단장을 포함한 과학전문가 7명이 선정한 ‘2019년 주목해야할 기술’을 공개했다. 제3세대 크리스퍼 유전자 가위의 치명적인 약점을 보완해줄 기술도 소개됐다. 위키미디어 제공
과학전문지 ‘네이처’가 네이처는 24일 김진수 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단 단장을 포함한 과학전문가 7명이 선정한 ‘2019년 주목해야할 기술’을 공개했다. 제3세대 크리스퍼 유전자 가위의 치명적인 약점을 보완해줄 기술도 소개됐다. 위키미디어 제공

유전자 가위는 특정 유전자에만 결합하는 효소를 이용해 특정 DNA 부위를 자르는 유전체 교정 기술이다. 돌연변이 유전자를 잘라 유전질환을 치료하는 연구가 활발하다. 이 때 특정 유전자와 결합하는 효소의 종류에 따라 1세대(징크핑거), 2세대(탈렌), 3세대(크리스퍼)로 나뉜다. 3세대 크리스퍼 유전자 가위(CRISPR-Cas9)는 'Cas9'이라는 효소를 활용한다. 1, 2세대 기술에 비해 빠르게 교정하고 정확도가 높아 획기적인 기술로 평가받고 있다. 

 

가장 획기적인 크리스퍼 유전자 가위도 치명적인 약점이 있다. 오작동에 대한 보호장치가 없어 엉뚱한 DNA를 잘라내거나 너무 제한된 유전자 범위를 잘라낼 가능성이다. 김진수 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단장은 2019년 주목해야 할 기술로 크리스퍼 유전자 가위의 약점을 보완할 수 있는 효소 기술을 꼽아 국제학술지 '네이처'에 24일(현지시간) 소개했다. 단백질 공학을 통해 목적에 따라 3세대 유전자 가위에 쓰일 수 있는 다양한 효소를 만들 수 있다는 것이다. 실제로 'Sniper Cas9’이란 새로운 효소로 3세대 유전자 가위 기술의 정확도를 높이고 'xCas9'과 'SpCas9-NG'란 효소로 그 범용성을 높이기도 했다. 네이처는 김 단장을 포함한 과학자 7명이 선정한 ‘2019년 주목해야할 기술’을 공개했다.

 

초고해상도를 가진 현미경이 나노미터 단위까지 염색질을 관찰했다. 1 나노미터 단위까지 세포를관찰하는 일이 흔해질 것으로 예상된다. Bogdan Bintu/사이언스 제공
초고해상도를 가진 현미경이 나노미터 단위까지 염색질을 관찰했다. 1 나노미터 단위까지 세포를관찰하는 일이 흔해질 것으로 예상된다. Bogdan Bintu/사이언스 제공

장 소위 미국 하버드대 화학생물학과 교수는 게놈의 3D 구조를 볼 수 있는 초고해상도 현미경을 올해 주목해야 할 기술로 제시했다. 게놈은 한 생물체가 갖는 모든 유전 정보를 뜻하는 용어로 게놈의 3D 구조는 유전자 발현을 조절하는 것과 밀접한 관련이 있다. 


지난해 장 교수 연구팀은 염색체를 형성하는 세포핵 내의 염색질을 나노미터(㎚, 10억분의 1m) 단위로 촬영하는 데 성공했다. 나노미터 단위로 세포를 관찰하면 수천 종의 세포에 대한 염기서열정보와 염색질의 메커니즘을 알아낼 수 있다. 장 교수는 “1 나노미터 단위까지 세포를 관찰하는 일이 흔해질 것”이라며 “이는 생명과학 분야 지식의 붐을 이끌게 될 것”이라고 밝혔다.

 

사라 타이히만 영국 웰컴트러스트생어연구소 세포유전학연구단 단장은 2019년 주목해야할 기술로 ‘세포 포착 기술’을 선정했다. 세포포착 기술은 세포에 바코드를 붙여 세포의 발달 과정을 관찰할 수 있는 기술을 뜻한다. 


세포포착 기술의 발달로 과거보다 더 많은 양의 표본을 높은 해상도로 연구할 수 있고 여러 다른 종류의 실험도 진행할 수 있다. 과거에는 1명의 사람만 관찰했다면 지금은 20-100명의 사람을 한번에 관찰할 수 있다는 의미다. 타이히만 단장은 “현재 우리 연구실에서는 6종에 달하는 25만여개의 면역세포를 관찰 중이다”며 “이를 통해 면역 세포의 반응 과정을 좀 더 명확히 알 수 있을 것”이라고 밝히기도 했다.


이 외에도 홍쿠이 쩡 미국 앨런 뇌과학 연구소 수석연구원이 뇌의 신경세포 간 연결을 단일세포단위까지 보여주는 전자현미경을, 제프 보에크 미국 뉴욕란곤의료센터 시스템유전학연구소 소장이 자연 박테리아 게놈을 모사한 인공 합성게놈을 2019년 주목해야할 기술로 선정했다. 또 벤카트라만 라마크리슈난 영국 왕립학회 회장은 단백질 복합체의 역학과 생화학적 비밀을 밝힐 수 있는 극저온 전자현미경을, 케이시 그린 미국 펜실베이니아대 약리학과 교수가 인공지능(AI)과 딥러닝을 2019년 주목해야할 기술로 꼽기도 했다.

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