돌연변이 교정하는 '맞춤형' 유전자 가위 나와

최근 유전물질인 DNA를 마음대로 자를 수 있는 인공효소인 '유전자 가위' 기술을 이용해 돌연변이를 바로잡는 '유전자 교정'(gene editing) 연구가 활발하다.

과학자들은 유전자 교정법으로 질병의 원인이 되는 돌연변이를 교정하려 하지만 쉬운 일은 아니다.

많은 경우 유전자가 뒤집어져 있거나 일부 염기 서열이 반복되는 등 복잡한 형태로 변했기 때문이다.

김동욱 연세대 의대 교수팀은 이런 복잡한 유전자 변이를 교정할 수 있는 기존 방법을 유형별로 정리해 국제학술지 셀(Cell)의 자매지 '트렌드 인 바이오테크놀로지'(Trends in Biotechnology) 3월호에 발표했다고 22일 밝혔다.

김동욱 연세대 의대 교수.

혈우병과 일부 폐암에서는 유전자의 일부분이 뒤집어진 돌연변이가 발견된다. '역위'(Inversion)라는 돌연변이다.

김 교수는 역위 돌연변이의 경우 유전자 가위 두 개로 뒤집어진 유전자의 양쪽을 잘라내 다시 뒤집는 방법 등을 쓰면 정상으로 되돌릴 수 있다고 전했다.

역위가 발생한 엑손(DNA 중 단백질 정보를 담은 부분)2의 경우 주위를 두 종류의 유전자 가위로 자른 뒤 다시 뒤집어 정상 유전자형으로 교정할 수 있다.

백혈병이나 육종 등에서는 DNA가 뭉친 구조인 '염색체'의 일부분이 떨어져 나와 다른 염색체에 결합하는 '전좌'(Translocation) 돌연변이가 나타난다.

이 경우에는 전좌가 나타난 염색체 부분을 유전자 가위로 잘라 이 조각을 원래의 위치로 이동시키면 된다.

전좌를 유전자 가위로 교정하는 방법. 염색체 1과 2가 붙은 부분을 잘라내 다시 정상위치로 돌려준다.

취약X증후군, 헌팅틴병과 같은 질병에서는 같은 서열이 계속 반복되는 부분이 보인다. 이 돌연변이를 '반복염기서열의 과다증폭'(Short nucleotide repeat expansion)'이라고 한다.

이때는 같은 서열이 과다증폭된 부분의 양쪽 끝을 잘라내거나 아예 반복서열 내부를 유전자 가위로 끊어 교정한다.

김 교수는 "이런 돌연변이는 생물체 진화에서 유전체의 다양성을 증가시키는 기능을 하지만 경우에 따라 혈우병, 암, 취약X증후군 같은 질환을 일으키기도 한다"며 "최근 크리스퍼(CRISPR/Cas9) 같은 맞춤형 유전자 가위 기술의 발전은 이런 유전체의 구조적 변이를 교정하고, 질병과 신약 개발 연구에 크게 기여하고 있다"고 말했다.

(연합뉴스)