크리스퍼 상식 파괴…'가짜 DNA'로 RNA 조종하는 신기술

기존 크리스퍼(CRISPR) 기술의 상식을 깨고 DNA를 가이드로 사용해 RNA를 표적·조절하는 새로운 플랫폼 기술이 개발됐다.

17일(현지시간) 미국 플로리다대학교 연구팀은 '슈도가이드 DNA'(ΨDNA, pseudo-guide DNA)라는 신기술을 개발해 국제 학술지 '네이처 바이오테크놀로지'(Nature Biotechnology)에 발표했다고 밝혔다. 이 연구는 피유시 제인(Piyush K. Jain) 교수가 주도했다.

연구팀은 기존 가이드 RNA(crRNA)의 골격 구조를 모방한 DNA 분자인 'ΨDNA'를 설계했다. 이 ΨDNA가 Cas12 효소와 결합해 목표 RNA를 인식하도록 유도하는 원리다. 기존 크리스퍼 시스템이 RNA 가이드에 의존했던 한계를 극복한 것이다.

이 기술은 RNA를 직접 자르지 않고 리보솜의 작동을 멈추게 해 관련 분해 경로를 활성화시킨다. 이를 통해 인간 세포주에서 내인성 RNA 발현을 70~95%까지 효율적으로 억제하는 데 성공했다.

특히 ΨDNA-Cas12 시스템은 RNA를 무분별하게 공격하는 '반대 가닥 절단 활성'이 없어 안전성이 높다. 실제 전사체 시퀀싱 결과, 기존 Cas13 시스템보다 표적 이탈 효과가 약 2~7배 낮았고 세포 독성도 더 낮은 것으로 나타났다.

진단 분야에서의 잠재력도 확인됐다. C형 간염 바이러스(HCV), 뎅기열, 지카 바이러스 등 다양한 바이러스 RNA 검출에서 높은 민감도를 보였다. 실제 임상 HCV 샘플 테스트에서는 100%의 정확도를 기록했다.

또한 이 플랫폼은 확장성이 뛰어나다. RNA 분해효소(RNase H)를 융합해 분해 효율을 높이거나, METTL3 단백질을 결합해 특정 위치에 RNA 변형(m6A)을 유도할 수 있다. 가이드 RNA와 ΨDNA를 함께 사용하면 DNA 편집과 RNA 조절을 동시에 수행하는 것도 가능하다.

연구팀은 ΨDNA 기술이 기존 RNA 가이드보다 안정적이고 합성이 쉬워 비용 효율적이라고 설명했다. 이번 연구 결과는 RNA 관련 질병 치료, 분자 진단, 후성전사체 조절 등 다양한 분야에서 크리스퍼 시스템의 안전한 활용 길을 열 것으로 기대된다.