향후 ‘아데노 연관 바이러스(AAV)’ 활용을 통해 다양한 유전질환 치료제 개발에 활용
한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연) 연구팀과 연구원 창업기업인 ㈜진코어가 초소형 유전자가위인 CRISPR-Cas12f1 기술 개발에 성공해 유전자치료의 새시대를 열 것으로 기대된다.
대표적인 크리스퍼 유전자가위인 CRISPR-Cas9 기술은 유전자 크기가 크고 바이러스(Adeno-associated virus; AAV) 전달체를 이용한 체내 전달에 어려움이 있어 유전자치료제로서의 활용도가 극히 제한적이었다.
효율적인 유전자교정 치료를 위해서는 유전자가위 유전자를 원하는 체내로 전달하는 것이 필수적이며, 이를 위해서 AAV 바이러스를 이용하는 것이 최선의 방법이다.
하지만 AAV가 전달할 수 있는 유전자의 크기가 제한(4.7 kb)되어 있어 CRISPR-Cas9 기술은 가장 대중적인 기술임에도 유전자치료제로서 한계가 있었다.
CRISPR-Cas12f1 시스템은 크기가 Cas9에 비해 1/3로 매우 작아 AAV 전달용 유전자가위로서 이상적인 특징을 지니고 있다. 하지만 유전자교정 효율이 전혀 없어 실제적인 치료제로서의 매력이 떨어진다.
연구팀은 기존의 효율이 없던 Cas12f1 시스템을 Cas9 수준의 효율로 탈바꿈시킴으로써 사이즈와 효율의 문제를 동시에 해결했다.
자연계에 존재하는 Cas12f1 시스템은 유전자 가위로서의 유용성이 없었으나 유전자교정 효율을 Cas9 시스템 수준으로 향상시킴으로써 가장 이상적인 유전자치료제로 탈바꿈시켰다.
더욱이 크리스퍼 유전자가위의 고질적인 문제였던, 처음 의도하지 않았던 다른 유전자에 영향을 미치는 오프타겟(off-target) 문제와 관련, Cas9보다 오프타겟이 절반 이하로 발생함을 입증함으로써 유효성과 안전성을 고루 갖춘 유전자치료제를 개발하였다는 점에서 의의가 크다.
연구책임자인 김용삼 박사는 “본 연구성과는 생명연의 지원을 받아 연구원 창업 기업인 진코어와 협력해 이루어낸 성과로, 향후 유전자가위를 활용한 유전자치료의 혁명을 이끌 것으로 기대한다”며 “향후 시각장애, 근위축증, 빈혈, 암 등 다양한 유전질환 및 희귀난치 질환에 대한 혁신신약 개발은 물론 연구원 창업을 통한 연구원과 창업기업간의 좋은 협력 성공모델이 될 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 기술은 생명연과 ㈜진코어가 공동출원 후 기술가치평가를 거쳐 ㈜진코어에 기술이전 되었으며, 향후 이어질 후속 연구도 이와 같은 두 기관의 공동개발-기술이전-치료제개발의 선순환 구조 속에서 진행될 계획에 있다.
생명연은 R&D를 담당하고, ㈜진코어는 치료제 개발을 담당함으로써 두 기관의 시너지를 극대화하고 연구생태계 조성의 모범사례를 만들 것으로 기대하고 있다.
유전자교정연구센터 김용삼 박사팀(교신저자: 김용삼 박사, 제1저자: 김도연, 이정미 박사; UST졸업)이 수행한 이번 연구는 생물공학 분야의 세계적 저널인 ‘네이처 바이오테크놀로지’ 9월 2일자 온라인판에 게재됐다.
