안녕하세요, 독자 여러분. 오늘은 놀라운 과학적 발견이 어떻게 유전자 편집의 패러다임을 변화시킬 수 있는지에 대해 이야기해보겠습니다.

CRISPR 혁명의 시작과 발전

CRISPR가 박테리아의 면역 체계로서 DNA를 절단하는 능력이 발견되며 2012년부터 유전자 편집 혁명이 시작되었습니다. CRISPR는 가이드 RNA와 뉴클레아제로 구성되며, RNA는 뉴클레아제를 유전자 주위의 일치하는 위치로 이끌어 그 위치에서 DNA를 절단합니다. 이 과정은 유전자를 교란시키거나 서열을 교체할 수 있게 합니다.

PAM의 문제와 해결책

DNA를 절단하기 전에, 뉴클레아제는 프로토스페이서 인접 모티프(PAM)라는 짧은 주변 서열을 확인합니다. 박테리아에서는 이 확인 단계가 자가 DNA를 실수로 절단하는 것을 방지하는 역할을 합니다. 그러나 이것이 유전자 편집의 효율성을 저해하는 요인으로 작용하고 있습니다.

“유전병을 표적으로 하고 싶은데 목표 서열 옆에 PAM이 없다면 그 변이를 치료할 수 없습니다”라고 유레니아 하벌리라 루즈(Ylenia Jabalera Ruz, 원문: Ylenia Jabalera Ruz)는 말했습니다. CRISPR 효소는 다양한 PAM 서열을 가지지만 PAM 없이 유전자 편집을 수행할 수 있는 시스템에 대한 연구는 계속되고 있습니다.

고대 효소의 역할

연구팀은 Nature Biotechnology에 발표한 논문에서 ‘PAM 유연성’을 가진 효소를 개발했다고 밝혔습니다. 이들은 조상 서열 재구성(ASR)이라는 기술을 사용하여 수십억 년 전 현대 수생 박테리아의 공통 조상에 존재했을 법한 Cas12a 효소를 복원했습니다.

이 효소, ReChb라는 이름을 부여받은 단백질은, 현대의 Cas12a와는 다르게 작용했습니다. 이는 기존의 효소가 인식하지 못하는 PAM을 가진 목표 지점을 절단할 수 있었습니다. 또한 다양한 유형의 유전체 표적을 동일하게 절단할 수 있는 능력을 보였습니다. 연구에 참여하지 않은 벤자민 클라인스티버 (Benjamin Kleinstiver)는 고대 단백질의 성능에 감명을 받았다고 밝혔습니다.

유전자 편집의 미래를 향해

하벌리라와 그의 동료들은 앞으로 다른 유전자 편집 시스템에도 고대 효소 복원 방식을 적용할 계획입니다. 이는 유전적 오류를 “찾아 대체”하는 방법으로 작용하는 것입니다. 연구 팀은 인간 유전자에 적용하기 전, 안전성을 테스트해야 한다고 강조했습니다. ReChb는 타겟을 선택하는 과정에서 완화된 기준을 적용받아 비정상적인 절단을 할 가능성이 있다는 점에서 신중을 기할 필요가 있습니다.

미지의 영역을 위한 도전

이번 연구는 유전자 편집 도구의 범위를 확장함으로써 유전학 혁명을 지속할 잠재력을 갖고 있습니다. 하벌리라의 연구 그룹 리더 라울 페레즈-지메네즈 (Raúl Pérez-Jiménez)는 “우리가 집중하는 것은 도달할 수 없던 것을 도달하는 것”이라고 말했습니다.

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