바이오스펙테이터

바이오스펙테이터 서일 기자

CRISPR 기반 아데닌 염기 교정 기술..CRISPR/Cas9 부작용인 오프타깃 이펙트 최소화..4개 샘플에서 유전적, 기능적 개선 확인.."CRISPR 기반 치료제 임상 적용에 이점"

네덜란드 휴브렛 연구소(Hubrecht Institute)는 CRISPR/Cas9의 DNA 절단에 따른 오프타깃 이펙트(off-target effect)를 극복한 단일 염기 교정기술에 대한 연구결과를 발표했다.

한스 클레버스(Hans Clevers) 휴브렛 연구소 박사는 CRISPR를 이용한 단일 염기 교정기술로 낭포성 섬유증(cystic fibrosis)을 유발하는 유전자 돌연변이를 교정한 연구결과를 ‘CRISPR 기반 아데닌 편집자는 낭포성 섬유증 인공장기 은행에서 넌센스 변이를 교정한다(CRISPR-Based Adenine Editors Correct Nonsense Mutations in a Cystic Fibrosis Organoid Biobank)’라는 제목으로 국제학술지 셀 스템셀(Cell Stem Cell)에 지닌 20일 게재했다(doi.org/10.1016/j.stem.2020.01.019).

클레버스 박사 연구팀은 유전자 염기의 A-T를 G-C 염기쌍으로 변환하는 아데닌 염기 편집(adenine base editing, ABE)이라고 불리는 단일 염기 편집기술을 사용했다. 연구팀은 ABE가 기존의 CRISPR/Cas9과 달리 DNA 서열을 절단하지 않는 장점이 있어 임상 적용에 유리할 것으로 생각된다고 주장했다.

낭포성 섬유증은 CFTR(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) 유전자의 점돌연변이(point mutation)에 의해 발병하며 결과적으로 폐를 포함한 다양한 장기의 점액에서 수분이 적어지면서 장기부전으로 이어진다. 단일 염기 편집 기술을 이용하면 CFTR 유전자의 점돌연변이를 유전체에 영향을 주지 않으면서 수정할 수 있다.

논문에 따르면 연구팀은 664명의 낭포성 섬유증환자의 줄기세포를 이용해 장 인공장기 은행(intestinal organoid biobank)을 만들었다. 그 중 연구팀은 4개의 낭포성 섬유증 오가노이드 샘플을 선택해 CRISPR 기반의 ABE를 투여했다. 그 결과 CFTR 유전자의 점 돌연변이가 교정된 것이 4개의 샘플에서 모두 확인됐고 기능적으로도 정상 CFTR처럼 작동하는 것을 확인했다. 연구팀은 교정된 샘플들을 대상으로 유전체 서열 분석(whole-genome sequencing, WGS)을 진행한 결과 오프타깃 이펙트(off-target effect)를 관찰할 수 없었다. 오프타깃 이펙트는 CRISPR이 목표로 하지 않은 부위에 가서 DNA 절단을 유발하는 것을 말한다.

마르텡 구츠(Maarten Geurts) 휴브렛 연구소 박사는 “새로운 단일 염기 교정 기술을 통해 CFTR 유전자의 돌연변이를 유전체에 손상을 주지 않으면서 검출하고 복구할 수 있었다”고 말했다.

연구팀은 단일 염기 교정 기술이 실험실 수준의 연구에서는 효과적이라도 실제 임상에서 적용하려면 추가적인 연구를 거쳐야 한다고 주장했다. 연구팀은 CRISPR을 정확한 부위에 전달하는 방법의 어려움을 예로 들며 여러 조직과 기관에 영향을 미치는 낭포성 섬유증보다 겸상적혈구 빈혈과 같이 단일 조직이나 기관에 영향을 미치는 질병을 타깃하는게 CRISPR기반 치료제 개발에 적합할 것이라고 주장했다.

한편, 단일 염기 교정 기술을 이용해 치료제 후보물질을 개발 중인 바이오텍도 있다. 빔 테라퓨틱스(Beam Therapeutics)는 지난 5일 1억8000만달러의 자금을 조달하며 미국 나스닥(Nasdaq)에 상장했다. 빔 테라퓨틱스는 CRISPR을 이용한 염기교정(base editing) 기술로 암과 유전질환을 치료하는 것을 목표로 한다.