바이오인

출처 : 한국분자 · 세포생물학회

CRISPR-Cas 시스템 연구의 최신 동향: 유전체, 후성유전체 및 RNA 편집

 배태근, 허준호 / 경희대학교 의과대학 병리학

[서 론]

  유전병의 치료는 오랜 기간 인류가 이루고 싶어하는 꿈 중 하나이다. 그 꿈에 더 가까이 다가갈 수 있는 생명과학 기술들 중 하나로써 CRISPR 시스템이 있다. 자연에 존재하는 CRISPR 시스템은 박테리아나 고세균이 외부로부터 침입하는 박테리오파지 또는 플라스미드의 DNA 염기서열 일부분을 표적으로 하여, 외부 DNA를 절단하고 분해함으로써 자기 자신을 보호하는 후천성 면역 시스템이다.

  CRISPR 연구는 미생물학에서 출발하였다. 1987년에 대장균에서 보존된 동향반복 서열이 존재하고 있음을 밝힘으로써, CRISPR에 관한 첫 논문이 게제되었다. 이후, 2005년에 CRISPR array에 바이러스 염기서열이 포함되어 있다는 점과 표적 DNA를 인식하고 자르는 역할을 가진 Cas 단백질들이 확인되었고, 2007년에 CRISPR-Cas 시스템이 박테리아의 후천성 면역시스템인 것이 규명되었다. 박테리아들은 다양한 CRISPR의 특성에 따라 다양한 클래스와 티입으로 분류되고 있다. 2012년에는 다양한 type 1-3 CRISPR-Cas 시스템 중에, 화농연괘구균에서 발견되어 type2에 속하는 CRISPR-Cas9 단백질이 생체 밖에서 RNA를 활용하여 DNA를 특이적으로 자르는 효소로서 작동한다는 것이 보고되면서 CRISPR가 유전자 특정 위치에 변이를 유도하는 기술로 사용될 수 있는 가능성을 보여주었다. 2013년에는 CRISPR-Cas9을 적용하여 인간 세포에서 표적 유전자의 위치에 특이적으로 변이를 도입하는 연구가 발표되었다. 그 이후, CRISPR-Cas9 시스템을 다양한 생명체들에 적용하여 성공적으로 유전자 편집을 한 연구 사례들이 많이 발표되었다.

우리는 수많은 CRISPR 연구사례 중 최근에 발표되고 있는 CRISPR 기반 후성유전체 조절 연구와 RNA 편집 연구들의 동향을 알아보고자 한다. 먼저 CRISPR를 적용한 유전체 편집 연구들을 간단히 살펴보고, ?CRISPR를 적용하여 DNA 염기서열의 특정 위치에 변이를 도입하는 연구와 염기서열 변화 없이 유전자 발현을 조절하는 후성유전학적 연구들을 소개한 이후, ??CRISPR-Cas9 시스템이 아닌 ??CRISPR-Cas13(C2c2라고도 불림) 시스템을 활용하여 RNA를 표적하고 편집 할 수 있음을 보여준 연구들에 대해서 살펴볼 것이다. ?

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