"이중나선 안 잘라요"…칭화대, CAR-T 판 바꿀 'KNIT' 기술 공개

중국 칭화대학교 연구팀이 DNA 이중나선을 절단하지 않고도 유전자를 고효율로 삽입하는 새로운 유전자 편집 기술 'KNIT'을 개발했다.

27일 중국 바이오 전문매체 바이오온에 따르면, 칭화대 생명과학대학 왕하이펑 교수 연구팀은 해당 연구 결과를 지난 22일 국제학술지 '네이처(Nature)'에 게재했다.

기존 크리스퍼 유전자 가위(CRISPR-Cas9) 기술은 DNA 이중나선을 모두 절단하는 방식으로 작동한다. 이 과정에서 의도치 않은 유전자 삽입·삭제(indel), 염색체 전위 등 부작용이 발생할 수 있어 유전자·세포 치료제 개발의 안전성 문제로 지적돼 왔다.

연구팀이 개발한 'KNIT(CRISPR Kilobase Nickase-Targeted Editing)' 시스템은 이 한계를 극복했다. DNA 두 가닥 중 한 가닥만 자르는 'Cas9 절단효소(nickase)'와 'DNA 공여체 모집 시스템'을 결합해 안전성을 높이면서도 유전자 삽입 효율을 극대화했다.

KNIT 시스템은 기존 기술 대비 유전자 삽입·삭제 발생률이 현저히 낮고 염색체 전위 수준도 크게 감소했다. 특히 최대 89%에 달하는 높은 효율을 보였으며, 편집 과정에서 '흉터'를 남기지 않아 반복적인 유전자 교정이 가능하다는 장점이 있다.

연구팀은 이 기술을 CAR-T 세포 치료제 제작에 적용했다. 바이러스 벡터나 이중나선 절단 없이 T세포의 'TRAC' 위치에 CAR 유전자를 평균 32.9%, 최대 40.6%의 효율로 정확하게 삽입하는 데 성공했다. 이렇게 제작된 CAR-T 세포는 시험관 및 동물실험에서 강력한 항암 활성을 보였다.

또한 리소좀산성지질분해효소 결핍증의 원인인 'LIPA' 유전자 돌연변이 세포 모델에서 KNIT 기술을 이용해 정상 유전자를 삽입, 단백질 발현을 성공적으로 복구했다. 이는 유전질환 치료제 개발 가능성을 시사한다.

연구팀은 KNIT 기술이 기존의 '절단' 방식에서 '부드러운 편집'으로 패러다임을 전환하는 기술이라고 평가했다. CAR-T 치료제의 종양 형성 위험을 낮추고 생산 일관성을 높이며, 유전질환 치료의 새로운 길을 열 수 있을 것으로 기대된다.