표적불가 암세포만 골라 죽인다…'유전자 가위' 새 지평

노벨상 수상자 제니퍼 다우드나 교수 연구팀이 기존 약물로는 공략이 불가능했던 암세포만 정밀하게 식별해 사멸시키는 새로운 크리스퍼(CRISPR) 기술을 개발했다.

15일 중국 바이오 전문매체 바이오온에 따르면, 미국 캘리포니아대학교 버클리캠퍼스(UC 버클리) 제니퍼 다우드나 교수 연구팀은 'CRISPR-Cas12a2' 시스템을 이용해 특정 돌연변이를 가진 암세포를 제거하는 데 성공했으며, 해당 연구는 국제학술지 '네이처(Nature)'에 지난 8일 게재됐다. 논문 제목은 'RNA로 유발된 염색질 파쇄를 이용한 암 특이적 돌연변이 표적'이며, 중국계 과학자 징쿤 쩡이 제1저자로 참여했다.

이 기술의 핵심은 'Cas12a2'라는 RNA 유도 핵산분해효소다. 연구팀은 Cas12a2가 특정 RNA를 인식하면 활성화되어 주변 DNA를 무차별적으로 파괴하는 특성을 이용했다. 즉, 암세포에서만 발현되는 돌연변이 RNA를 표적으로 삼는 가이드 RNA를 함께 주입하면, Cas12a2가 해당 암세포 안에서만 활성화되어 세포의 유전 정보가 담긴 염색질을 파괴하고 결국 세포 사멸을 유도하는 원리다.

연구팀은 이 기술의 정밀성을 입증했다. 단 하나의 염기 서열 차이까지 구분해, 암 발생에 관여하는 'TP53' 유전자의 단일염기 점돌연변이를 가진 암세포만 특이적으로 사멸시켰다. 반면 야생형 p53을 가진 정상 세포에는 아무런 영향을 미치지 않았다.

동물실험에서도 치료 가능성을 확인했다. 연구팀은 지질나노입자(LNP)를 이용해 Cas12a2 mRNA와 암 유전자(c-MYC, p53 R248Q) 표적 가이드 RNA를 생쥐 모델에 전달했다. 그 결과, 종양 크기가 눈에 띄게 감소하는 효과를 보였다.

이번 연구는 전체 암의 절반 가까이에서 발견되지만 단백질 구조 특성상 약물 개발이 어려웠던 p53 돌연변이처럼 '표적 불가' 영역으로 여겨졌던 항암제 개발에 새로운 길을 열었다는 평가를 받는다. 기존의 단백질 기능 억제나 복구가 아닌, 돌연변이 단백질을 생산하는 세포 자체를 제거하는 새로운 패러다임을 제시했기 때문이다.

연구팀은 약물 전달 효율, 표적 이탈 효과, 면역원성 등 임상 적용까지 해결해야 할 과제가 남아있다고 밝혔다. 하지만 특정 RNA 특징을 가진 세포를 정밀하게 제거할 수 있는 가능성을 보여줘, 기존 치료법이 없던 암 환자들에게 새로운 희망이 될 것으로 기대된다.