새 유전자 가위 'Cas12a2'…표적 세포만 골라 죽이는 '세포 폭탄'

새로운 크리스퍼(CRISPR) 시스템 'Cas12a2'를 이용해 특정 RNA 신호를 감지하고 원하는 세포만 정밀하게 제거하는 기술이 개발됐다.

유타대학교 류양(Liu Yang) 교수 연구팀은 지난 6일(현지시간) 국제학술지 '네이처(Nature)'에 이 같은 내용의 'RNA 유발 세포 사멸(RNA-triggered cell killing with CRISPR–Cas12a2)' 연구 논문을 게재했다고 중국 바이오 전문매체 바이오온(bioon)이 18일 보도했다.

기존 크리스퍼 기술인 'Cas9' 등은 주로 유전자 교정에 사용돼 특정 세포를 효율적으로 사멸시키는 데는 한계가 있었다. 세포가 Cas9에 의한 DNA 손상을 스스로 복구하기 때문이다.

이번에 개발된 Cas12a2 시스템은 다르다. Cas12a2는 가이드RNA(gRNA)와 일치하는 특정 표적 RNA를 인식하면 '세포 사멸 스위치'가 켜지듯 활성화된다. 활성화된 Cas12a2는 무차별적인 DNA 절단 효소로 변해 세포핵 내 DNA를 광범위하게 파괴, 결국 세포를 사멸에 이르게 한다. 이는 마치 특정 신호에만 반응해 터지는 '세포 폭탄'과 같은 원리다.

연구팀은 이 기술의 잠재력을 여러 실험을 통해 입증했다. 먼저 인간 유두종 바이러스(HPV)의 특정 mRNA를 표적으로 삼아 HPV에 감염된 세포를 성공적으로 제거했다.

또한 유전자 편집 실험에서 편집이 이뤄지지 않은 '야생형' 세포만 특이적으로 골라 죽여, 성공적으로 편집된 세포군을 효율적으로 농축하는 데 성공했다.

특히 암 정밀 치료 분야에서 가능성을 보였다. 연구팀은 흔한 발암 유전자 변이인 'KRAS G12V'를 표적하는 gRNA를 설계해, 해당 돌연변이를 가진 암세포만 선택적으로 사멸시키고 정상 세포에는 영향을 주지 않음을 확인했다.

연구팀은 Cas12a2 시스템이 가이드RNA와 표적RNA가 완벽히 일치할 때만 작동해 '오프타겟(off-target)' 부작용이 거의 없는 높은 특이성을 보였다고 강조했다. 이번 연구는 기존 크리스퍼 기술의 한계를 넘어 암, 바이러스 감염 질환 등에 대한 새로운 유전자·세포 치료제 개발의 문을 열었다는 평가다.