바이오인

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 18-62
포유류 발생과정을 추적하는 CRISPR바코드 맵

◇ 미국 하버드대 연구팀은 크리스퍼 유전자편집기술을 이용하여 포유류 (생쥐)에서 하나의 난자가 수백만 개의 세포를 가진 배아로 성장하는 발생과정을 추적하는데 성공. 이번 연구는 생쥐와 같은 복잡한 동물에서 서로 다른 세포가 발생하는 장소와 시기 및 서로 다른 세포 유형이 얼마나 밀접하게 관련되어 있는지를 정확히 알 수 있게 하여, 발달 분화 및 질병 발생과정을 이해하는데 전례 없는 통찰력을 제공할 것으로 기대

    ▸주요 출처 : Nature, CRISPR ‘barcodes’ map mammalian development in exquisite detail, 2018.8.9.; ScienceDaily, Recording every cell's history in real-time with evolving genetic barcodes, 2018.8.9.; BRIC, [바이오토픽] CRISPR 바코드, 포유류의 발생과정 정밀추적, 2018.8.10

■ CRISPR 유전자편집기술로 포유류에서 하나의 난자가 수백만 개의 세포가 있는 배아로 발달하는 과정을 상세히 추적하는데 성공

 ○ 모든 인간은 단일세포로 생명을 시작하여 반복적으로 2개, 4개, 8개의 세포로 나뉘어져 신생아를 구성하는 260억 개의 세포가 될 때까지 반복적으로 분열
   - 그간 하나의 접합체(Zygote)에서 260억 개의 세포로 분화하고 발달하는 방법과 시기를 추적하는 것은 발달생물학의 큰 도전과제로 존재

 ○ 미국 하버드대학 Wyss Institute와 Harvard Medical School 연구팀은 CRISPR 바코드를 이용하여 발달 중인 생쥐의 세포 분열과정을 상세히 기록함으로써 생쥐(포유류) 모든 세포의 기원을 추적할 수 있는 연구를 수행
   - 연구팀은 생쥐의 발생과정을 추적하기 위해 CRISPR를 이용하여 유전체(게놈) 전체에 60개의 유전적 바코드(hgRNA 서열)*를 보유한 ‘founder mouse’를 만들어 hgRNA-Cas9 시스템을 구현
     * 이전 논문에서 개발된 homing guide RNA(hgRNA)라고 불리는 변형된 RNA 분자를 암호하는 특별한 유형의 DNA 서열을 사용하여 제작
   - Founder mouse와 Cas9 단백질을 발현하는 생쥐를 교차 수정시키고, 수정 직후 hgRNA 서열이 절단되고 돌연변이가 되기 시작한 접합체를 생산
    ※ 각 hgRNA 서열은 수백 개의 돌연변이 대립유전자를 생성할 수 있어 성체 생쥐의 ~100억 개의 세포 각각에 고유한 바코드를 생성
   - 이후 12일된 생쥐 배아의 바코드에 축적된 돌연변이 패턴을 분석하여 각 배아의 태반, 원시 심장, 팔다리를 구성하는 세포의 이력을 추적
    ※ 연구결과는 Science지에 ‘Developmental barcoding of whole mouse via homing CRISPR(2018.8.9)‘라는 제목으로 발표