<크리스퍼 Cas9 유전자 편집 기술의 한계점>
지난번 유전자 가위 크리스퍼 Cas9에 대해서 간략하게 소개를 했다. 크리스퍼 Cas9은 질병의 근원이 되는 유전자를 직접적으로 편집을 하는데 있어서 큰 의미가 있고 획기적인 기술이다. 지금까지 고치지 못했던 질병도 치료를 할 수 있게 만드는 기술이 될 것이다.
하지만 이론적으로는 완벽한 기술일지라도 아직 까지는 단점도 존재한다. 사실 단점이라기 보다는 한계점이라고 볼 수 있고 이러한 한계점을 완벽히 극복한다면 정말 제약 산업의 패러다임은 바뀔 것이라 생각한다.
이번에는 크리스퍼 Cas9의 한계점에 대해서 이야기 해보려 한다.
1. Off-target(오프 타겟 효과) 문제
이는 크리스퍼 Cas9이 의도치 않은 다른 유전자를 수정할 수 있는 위험성을 말한다. 돌연변이 유전자를 편집하려다 오히려 다른 돌연변이를 유발할 수 있고 이로 인해 예측할 수 없는 부작용이 발생할 수 있다.
2. 효율성 문제
크리스퍼 Cas9은 체내의 모든 세포에 들어 있는 유전자를 편집시키기 어려울 수 있고, 일부 세포에서만 편집할 수 있다. (하지만 얼마전 지나가다 본 한 논문에 의하면, 일부 세포의 유전자만 편집시켜도 그동안 만들어지지 않았던 단백질 발현이 조금이라도 가능하기에 치료 효과를 무시 못할 정도는 ���니라고 함. ��론 동물 실험이였음)
3.크리스퍼 Cas9은 세포핵 까지 전달
코로나 19 백신같은 mRNA 약물은 세포막을 통과하여 세포질에서 단백질 발현이 가능하다. 그러나 크리스퍼 Cas9은 세포막을 지나 유전 정보가 저장된 세포핵 안으로 까지 전달 되어야 한다. 크리스퍼 Cas9은 단백질과 RNA로 구성되어 있는데 세포핵 도달까지 체내의 효소에 의해서 분해될 가능성이 크기 때문에 반드시 적절한 전달체가 있어야 한다. 크리스퍼 Cas9신약은 이러한 최적의 전달체를 만드는 것 까지 필요하다.
4. 윤리적인 이슈
인간 유전자 편집의 가능성으로 인해 윤리와 규제에 대한 논의가 계속되고 있다. 유전정보를 마음대로 바꿀수 있기에 신의 영역을 건드리는 것이라는 이야기도 나온다.
극단적인 예로는 태어날 아이의 유전자를 우수하게 다 편집하여 맞춤형 인간을 만들수도 있는 것이다. 따���서 이 기술을 어떻게 사용해야 하는지에 대한 명확한 가이드라인이 필요하다.
나는 유전자 편집 기술 분야에 ���사하지는 않지만, 이러한 한계점을 극복하기 위한 연구는 활발하게 진행 중이고 논문들도 종종 보인다. 분명 미래에는 보다 안전하고 효과적인 유전자 편집 기술이 개발되기를 바란다.
<크리스퍼 유전자 가위 치료제 FDA 승인 검토>
유전자 가위 치료제가 FDA 승인 검토중이라는 기사가 나왔다. 그래서 CRISPR-Cas9 유전자 가위에 대해서 이야기 해보려고 한다.
먼저 크리스퍼 (CRISPR, Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)는 세균의 유전체에서 발견되는 독특한 염기서열로, '규칙적인 간격을 갖고 나타나는 짧은 회문 구조의 반복 서열' 이라는 의미다.
1987년 처음 발견 했지만 이것의 기능은 알지 못했고 그 뒤에 2007년에 크리스퍼-Cas9은 세균의 면역 시스템이라는 것을 알아냈다.
세균의 크리스퍼를 이용한 면��� 활성 메커니즘은 아래와 같다.
1. 세균은 바이러스에 ��염이 되면 바이러스의 DNA 서열 일부를 잘라서 자신의 유전체에 있는 크리스퍼 사이에 끼워넣는다.
2. 이후에 다시 바이러스에 감염이 되면 Cas9이라고 하는 단백질과 함께 이전에 크리스퍼에 저장해 두었던 바이러스의 DNA 조각으로 부터 상보적인 서열의 mRNA를 발현시킨다. (상보적인 서열에 대해서는 밑에 타래글로 따로 설명)
3. 최종적으로 Cas9단백질과 상보적인 서열의 mRNA가 복합체를 형성하고, 바이러스를 공격하여 죽인다.
여기서 Cas9 단백질이 바이러스의 DNA를 잘라내는 ‘가위’ 역할이고, 상보적인 서열의 mRNA는 바이러스의 DNA로 찾아가는 ‘가이드’ 역할을 한다.
이러한 개념을 응용한 것이 바로 크리스퍼 유전자 가위다. mRNA의 서열을 바꿔 사용을 하면, 크리스퍼 시스템으로 원하는 DNA 서열을 자르는 '유전자 가위'로 활용할 수 있고 이를 활용한 유전�� 편집 기술에 대한 논문을 발표하여 사르팡티에와 다우드나라는 두 사람에게 2020년에 노벨 화학상을 수상했다.
유전자 가위는 Cas9 단백질과 single guide RNA(sgRNA)를 복합체로 만들어 특정 염기 서열로 보내서 편집을 할 수 있다. 편집은 돌연변이를 잘라내거나 아니면 잘라낸 후 새로운 유전자를 삽입시킬 수도 있다.
유전자 편집 기술을 이용한 치료는 질병의 증상을 완화 시키는 것이 아니라 질병의 근원이 되는 유전자를 직접 치료한다는 것에 큰 의미가 있다. 정말 이 기술이 잘 발달하고 상용화 된다면 아마 많은 불치병 또는 난치병을 완치할 수 있을 것이다.
그렇지만 이렇게 훌륭한 기술... 과연 장점만 존재를 할까? 단점에 관한 내용은 2탄으로 이야기 하겠다.