유전자 가위 대용량 검증기술 개발됐다

기존보다 비용측면에서 30분의1 저렴

▲국내 연구팀이 개발한 유전자가위 대량검증법.[사진제공=미래부]

[아시아경제 정종오 기자] 국내 연구팀이 유전자 가위의 대용량 검증기술을 개발해 관심을 모으고 있다. 기존 방법과 비교했을 때 비용이 30분의1 정도 줄어들 것으로 기대된다.

크리스퍼(CRISPR) 유전자 가위를 이용한 유전체 교정의 효율과 정확성은 유전자 가위 단백질과 결합하는 가이드RNA에 의해 결정된다. 유전자 교정에 앞서 높은 효율과 정확성을 가진 가이드RNA를 선정하는 과정이 필수적이다. 지금까지는 가이드RNA를 일일이 제작해 실험적으로 효율과 정확성을 검증하는 노동집약적 검증 단계를 거쳐야했다.

CRISPR 유전자 가위는 'Cas9'와 'Cpf1'이 있다. 이 중 Cpf1은 최근에 발견된 유전자 가위이다. 기존에 알려진 Cas9와 Cpf1 유전자 가위는 서로 특성이 달라 효율과 정확성이 높은 가이드RNA 선정을 할 수 있는 기준이 명확하지 않았다.

연구팀은 CRISPR-Cpf1 유전자가위의 가이드RNA와 각 가이드 RNA의 표적 DNA가 짝을 이루는 형태의 라이브러리를 제작해 인간배양세포에 전달했다. 이 인간배양세포에 CRISPR-Cpf1 유전자가위를 전달한 후 표적 DNA의 변화 정도를 차세대 염기서열 분석 (NGS) 방법을 이용해 확인했다. 1만1000개 가이드RNA의 교정효율과 정확성을 한 번에 측정했다.

차세대염기서열분석법(NGS)이란 유전체의 염기서열 고속 분석 방법으로 기존 분석과 달리 많은 수의 DNA조각을 병렬로 처리한다.

연구팀에서 개발한 방법은 가이드RNA를 하나하나 검증하는 기존의 방법과 비교했을 때 비용·노동력 면에서 30분의1에서 100분의1까지 절감효과를 보였다. 개발한 가이드RNA 검증 방법을 이용해 얻은 대용량 데이터를 머신 러닝(Machine learning) 방법을 이용해 분석했다. 가이드RNA의 효율을 예측하는 알고리즘을 구축했다.

이번 연구는 김형범 연세대 의대 연구팀이 수행했다. 연구 결과는 생명과학분야의 국제 학술지 네이쳐 메소드(Nature Methods) 온라인판 12월19일자(논문명 : In vivo high-throughput profiling of CRISPR-Cpf1 activity)에 실렸다.

김 교수는 "이번 기술 개발을 통해 유전자가위 제작과 검증의 산업화를 이루는 단초가 마련됐다"며 "유전체 교정연구 속도를 높여 앞으로 유전자 편집 기술을 이용하는 신약 파트 등 다양한 분야에 폭넓은 파급효과가 기대된다"고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr