'세균 전쟁'서 찾은 유전자 가위…미토콘드리아 편집 성공

예일대 연구진이 수십억 년간 이어진 '세균 전쟁'의 원리를 이용해 기존 기술의 한계를 뛰어넘는 새로운 유전자 편집 기술을 개발했다.

예일 의과대학은 14일(현지시간) 미생물 병인학과의 조셉 무구스(Joseph Mougous) 교수 연구팀이 세균 간 생존 경쟁, 즉 '미생물 간 길항작용'을 연구해 미토콘드리아 유전자를 편집하는 데 성공했다고 밝혔다.

무구스 교수팀은 특정 세균이 다른 세균을 공격할 때 사용하는 독소에서 아이디어를 얻었다. 이 독소는 기존 유전자 가위 기술인 '크리스퍼(CRISPR)'와 달리 가이드 RNA 없이 이중나선 DNA에 직접 작용한다.

연구팀은 이 독소를 유해하지 않은 분자 도구로 변형시켜, 크리스퍼 기술로는 접근이 어려웠던 미토콘드리아 내부의 유전자를 편집하는 데 성공했다. 이는 미토콘드리아 DNA 변이로 발생하는 여러 난치성 질환에 대한 새로운 유전자 치료법 개발 가능성을 연 획기적인 성과로 평가된다.

무구스 교수는 오랫동안 세균들이 생태적 지위를 지키기 위해 서로를 공격하고 방어하는 '세균 전쟁'을 연구해왔다. 그는 과거 녹농균의 '제6형 분비 시스템(Type VI secretion system)'이 인간 세포가 아닌 다른 세균을 공격하는 무기임을 처음으로 규명하며 학계의 주목을 받았다.

이 밖에도 그는 우산 모양의 독특한 구조를 가진 '우산 독소(umbrella toxins)'라는 새로운 세균 독소 계열을 발견했으며, 배양이 어려워 연구가 거의 이뤄지지 않았던 초소형 세균 '파테스시박테리아(Patescibacteria)'를 유전적으로 조작하는 방법도 개발했다.

앤드류 굿맨(Andrew Goodman) 예일 미생물 과학 연구소장은 "무구스 교수의 연구는 미생물 생태학에 대한 우리의 생각을 바꿨을 뿐만 아니라, 완전히 예상치 못한 생화학적 발견을 이끌어냈다"고 평가했다.

무구스 교수는 "세균 간의 갈등은 새로운 분자 메커니즘을 찾고자 하는 사람에게 놀이터와 같다"며 "이 분야는 이제 막 빙산의 일각을 드러냈을 뿐"이라고 말했다.