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 후성유전체 편집기술의 개요 및 시사점

한국생명공학연구원 유전체맞춤의료전문연구단 김미랑

1. 개요

CRISPR/Cas 시스템으로 대표되는 유전체 편집기술(Genome editing)은 유전자변이로 인한 질병의 치료 가능성을 높이고 난치질환을 해결할 수 있는 미래의 유전자치료 기술로 기대되고 있다. 하지만 Cas 단백질로 DNA를 절단하고 복구하는 과정에서 예상치 못한 유전적 변이를 초래할 수 있어서, CRISPR/Cas 시스템의 부작용을 줄이고 안전성을 높이는 연구가 매우 중요하다. 최근, DNA 서열을 바꾸거나 손상시키지 않고도 DNA 메틸화나 히스톤 단백질의 변형을 통해 유전자 발현을 지속적이고 정확하게 제어할 수 있는 후성유전체 편집기술(Epigenome editing)이 빠르게 발전하고 있다.

후성유전체 편집기술은 Cas 단백질의 DNA 절단 기능을 없앤 dCas 단백질과 후성유전 조절인자를 융합하여 유전자 발현을 선택적으로 제어함으로써 생물학적 기전을 연구하고 이를 기반으로 다양한 질환을 치료하거나 유용물질을 생산하는 등에 이용될 수 있는 기술이다. 더욱이, 단일 유전자질환 뿐 아니라 유전체 편집이 불가능했던 퇴행성질환, 노화, 암, 신경질환 등 여러 유전자를 포함한 복잡한 질환을 해결할 수 있는 대안으로 주목받고 있다.

최근, 4세대 유전체 편집기술인 프라임 에디팅을 개발한 Harvard 브로드연구소의 David Liu 교수와 MIT 화이트헤드연구소의 Jonathan Weissman 교수 등이 공동 창업한 美 생명공학 스타트업 Chroma Medicine은 1,500억 원 상당의 초기 투자자금을 유치하는데 성공하였으며1), 유전자 발현을 지속적으로 on-off 할 뿐만 아니라 한 번에 여러 유전자의 발현을 정밀하게 조절할 수 있는 후성유전체 편집 플랫폼 개발에 박차를 가하고 있다 [그림 1]2).

지금부터 후성유전체 편집기술의 연구개발 현황 및 중요성, 그리고 후성유전체 편집 기술이 가져올 미래와 향후 전망에 대해 소개하고자 한다.

[그림 1] DNA 손상 없이 유전자 발현을 변화시키는 후성유전체 편집기술 CRISPR on-off 시스템3)

출처: 3) Jennifer Cook-Chrysos/ Whitehead Institute