인간 배아, DNA 단일가닥 손상은 복구…이중가닥 절단은 실패

인간 배아는 초기 발달 단계에서 DNA 단일가닥 손상은 효과적으로 복구하지만 이중가닥 절단은 제대로 복구하지 못한다는 연구 결과가 나왔다.

10일(현지시간) 애저라이프사이언스에 따르면 체코과학원 유기화학·생화학연구소(IOCB)와 미국 컬럼비아대 연구진은 인간 배아가 두 종류의 DNA 손상에 어떻게 반응하는지 처음으로 비교 분석해 이 같은 결론을 얻었다.

연구진은 유전자 편집 도구인 크리스퍼-카스9(CRISPR-Cas9)으로 배아 DNA에 이중가닥 절단을, 염기 편집(base editing)으로 단일가닥 절단을 각각 유도한 뒤 복구 반응을 관찰했다.

그 결과 초기 인간 배아는 단일가닥 손상을 안정적으로 복구했으나 이중가닥 절단의 복구는 이 단계에서 현저히 신뢰도가 낮은 것으로 나타났다.

연구 제1저자인 슈테판 예르자베크는 "초기 인간 배아는 단일가닥 DNA 손상을 효과적으로 복구할 수 있는 반면 이중가닥 절단의 복구는 이 발달 단계에서 훨씬 덜 신뢰할 수 있다"고 설명했다.

연구진은 편집된 6일차 배아에서 줄기세포를 분리하는 데도 성공했다. 이 줄기세포는 상세 분석에 필요한 충분한 유전 물질을 제공해 유전자 편집의 영향을 더 깊이 조사할 수 있게 한다.

이번 연구는 컬럼비아대 윤리위원회의 감독 아래 디터 에글리 연구실에서 진행됐다. IOCB 프라하 연구진은 단일가닥 DNA 변화를 정밀하게 유도하는 단백질 기반 편집 도구의 정제에 기여했다.

미할 돌레잘 IOCB 프라하 연구원은 "편집 도구를 mRNA가 아닌 단백질 형태로 배아 세포에 직접 전달하는 방식이 정상적인 배아 발달과 양립할 수 있다는 점을 확인했다"고 밝혔다.

연구진은 이번 성과가 유전자 편집 기술의 한계를 보여준다며 지속적인 연구가 필요하다고 강조했다.

예르자베크는 "우리의 목표는 인간 배아를 유전적으로 변형하는 방법을 개발하는 것이 아니라 기초 연구를 통해 초기 발달 단계에서 DNA 복구 메커니즘이 어떻게 작동하는지 이해하는 것"이라며 "염기 편집이 복구 정밀도 측면에서 CRISPR-Cas9보다 개선됐지만 임상 적용 전에 안전성에 관한 많은 질문에 답해야 한다"고 말했다.

얀 콘발린카 IOCB 프라하 소장은 "이 같은 연구를 둘러싼 윤리적 논쟁은 정당하고 필요하다"며 "기초 연구의 목적은 지식의 경계를 넓히고 현 기술의 가능성과 한계를 이해하도록 돕는 것"이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제학술지 네이처(Nature)에 게재됐다.