크리스퍼의 역발상…DNA로 RNA 조작 ‘가역적 편집’ 길 열었다

미국 연구진이 DNA를 가이드로 사용해 RNA 발현을 정밀하게 조절하는 새로운 크리스퍼(CRISPR) 기술을 개발했다.

21일(현지시간) 바이오 전문매체 바이오온에 따르면 플로리다대학교 연구팀은 DNA 가이드 RNA 표적 기술인 'ΨDNA(Psi-DNA)'를 개발하고 연구 결과를 국제 학술지 '네이처 바이오테크놀로지'에 발표했다.

기존 크리스퍼 기술은 RNA를 가이드로 사용해 DNA나 RNA 표적을 찾아간다. 하지만 가이드 RNA는 안정성이 낮고 생산 비용이 비싸며, DNA를 편집할 경우 영구적인 변형을 일으켜 안전성 우려가 있었다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 역발상으로 DNA를 가이드로 활용했다. 새롭게 개발된 ΨDNA는 DNA 형태로 만들어진 가이드 분자가 'Cas12' 효소를 특정 RNA 표적으로 이끈다. 표적에 결합한 Cas12 효소는 활성화되어 RNA 번역 과정을 차단함으로써 유전자 발현을 억제(녹다운)한다.

실제로 이 기술은 임상 샘플에서 C형 간염 바이러스 RNA를 100% 정확도로 식별했으며, 여러 인간 세포주에서 세포 내 RNA 전사체를 70%에서 최대 95%까지 녹다운하는 데 성공했다.

특히 ΨDNA 기술은 기존의 RNA 가이드(crRNA)와 서로 간섭하지 않아, 동일한 Cas12 단백질이 DNA 편집과 RNA 녹다운을 동시에 수행할 수 있다. 이는 영구적인 DNA 수정과 일시적인 RNA 조절을 선택적으로 혹은 동시에 적용할 수 있는 길을 연 것이다.

연구를 이끈 제인 교수는 "DNA 가이드는 RNA보다 훨씬 저렴하고 안정적이며, 표적 특이성이 높아 부작용(off-target)을 수십 배 낮췄다"며 "자원이 제한된 연구실이나 의료기관에서의 활용도가 높을 것"이라고 설명했다.

연구팀은 이 기술이 C형 간염, HIV 등 바이러스성 질환의 진단은 물론, 암과 같이 유전자 발현 이상이 원인인 질병에서 영구적인 DNA 편집에 앞서 RNA 조절을 통해 치료 효과와 안전성을 먼저 확인하는 '가역적 치료' 전략을 가능하게 할 것으로 기대했다.