크리스퍼 (CRISPR-Cas9) 유전자가위는 표적이 되는 유전자가 담긴 DNA 가닥만을 선택적으로 잘라내는 효소로, 암 및 혈우병 등의 유전 질환 치료를 위한 차세대 유전자 교정 기술로 각광받고 있다. 이 기술의 핵심은 가이드 RNA라 불리는 효소를 구성하는 짧은 RNA에 있는데, 자연에 존재하는 가이드 RNA는 표적 DNA에 대한 특이성이 높지 않아 표적 DNA와 비슷한 염기서열을 지닌 유사 DNA까지도 자르는 낮은 선택성이 한계로 지적되고 있다.
서울대학교 화학부 김성근 교수 연구팀은 캐나다 앨버타대학교 Basil P. Hubbard 교수팀과 국제 공동연구를 통해, 가이드 RNA 중 일부를 가교 핵산 (bridged nucleic acid, BNA)이라 불리는 화학적으로 합성한 물질로 치환함으로써 크리스퍼 유전자가위의 표적 정확도를 기존 대비 10,000배 이상 획기적으로 향상시켰다. 합성한 가이드 RNA를 포함하는 크리스퍼 효소가 표적 및 유사 DNA와 결합할 때의 구조변화를 단일분자 수준에서 관찰하고 이를 자연에 존재하는 가이드 RNA의 경우와 비교 분석함으로써, 표적 정확도 향상에 대한 분자 수준에서의 원인을 규명하였다.
BNA를 도입한 합성 가이드 RNA는 향상된 표적 정확도뿐만 아니라 생체 내에서 보다 안정적으로 기능할 수 있는 특징도 가지고 있어서 본 연구를 통해 크리스퍼 유전자가위 기술이 실제 유전병 환자 치료에의 활용이라는 궁극적 목표에 한 걸음 더 다가설 수 있을 것으로 기대한다.
본 국제 공동 연구결과는 4월 13일(금)자로 저명한 국제 학술지인 네이처 커뮤니케이션스 (Nature Communications)에 온라인 발표되었다.