바이오인

고성능 프라임 에디터(유전자가위)를 설계할 수 있는 인공지능(AI) 모델 개발

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 23-58

■ 프라임 에디터(편집기)*는 차세대 유전자 가위로 기대되고 있으나 단점 극복과 성능 개선을 위해서는 대규모 데이터와 인공지능 모델이 필요

* 프라임 에디터(Prime editor)는 크리스퍼-카스9(CRISPR-Cas9) 기술에서 개량된 차세대 유전자 가위로, DNA의 원하는 위치에 특정 유전 정보를 마음대로 교정할 수 있는 유전자 가위 기술

○ 프라임 에디터는 현존하는 유전자 교정 기술 중 안전성과 활용성이 가장 뛰어날 것으로 기대되는 차세대 기술

- 기존 크리스퍼-카스9 유전자 가위는 유전자를 완전히 잘라내는 효소이므로 이를 회복하는 과정 중에 돌연변이가 일어날 가능성 존재(그림1 가)

- 반면, 프라임 편집기는 유전자 이중가닥 중 한쪽만 잘라내므로 훨씬 안전하며, 원하는 유전자 교정을 정확히 유도할 수 있는 장점 보유(그림1 나)

< 그림1. 기존 크리스퍼-카스9 기술과 프라임 에디터 기술의 비교 >

출처 : 동아사이언스(http://m.dongascience.com/news.php?idx=59629)

○ 기존 프라임 에디터의 제한된 실용성을 개선하기 위해 대규모 데이터 분석 및 인공지능 모델 제작이 필요

- 프라임 에디터는 기존의 다른 유전자 교정 기술(크리스퍼-카스9, 베이스 에디터)에 비해 설계가 복잡하다는 단점이 존재

- 따라서 프라임 편집 기술을 연구와 임상 단계에서 효과적으로 사용하기 위해서는 어떤 조건하에서 최적의 프라임 편집이 일어나는지 확인할 수 있는 대규모 실험 데이터 확보 및 분석이 필요

■ 최근 국내 연구팀은 프라임 에디터 효율 측정 데이터를 바탕으로 인공 지능 예측 모델 ‘딥프라임(DeepPrime)’ 개발 성과 창출(Cell誌, 2023.5)

○ 연구팀은 세계 최대 규모의 프라임 에디터 효율 측정 데이터를 확보하고 프라임 편집 효율을 결정하는 요소들을 규명

- 프라임 에디터 정보를 담고 있는 바이러스를 인간 유래 세포에 감염시킨 후 유전자 교정을 유도했으며, 그 결과 33만개 이상의 프라임 에디터의 효율을 측정하는 것에 성공(그림2 가)

- 대량의 유전자 가위 효율 정보를 분석한 결과, 가이드 RNA의 일부 서열의 길이 등 다양한 요소들이 프라임 편집 효율을 결정하는데 중요한 영향을 미친다는 사실을 규명(그림2 나)

< 그림2. 프라임 에디터 효율 측정 방법과 분석 결과 >

출처: Cell, Prediction of efficiencies for diverse prime editing systems in multiple cell types, 2023.5

...................(계속)

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