서울대병원이 국내 연구팀이 ‘프라임 교정기’를 활용한 동물모델 유전자 교정에 세계 최초로 성공했다고 27일 밝혔다.

서울대병원 안과 김정훈 교수팀(연세의대 약리학교실 김형범 교수, 이하 연구팀)은 유전성 간질환과 망막질환을 앓는 두 개의 생쥐 모델에 사용할 프라임 교정기를 고안해 주입한 뒤 경과를 관찰했다.

프라임 교정기는 DNA를 직접 제거하거나 교체하는 유전자 가위 중 현재 가장 우수한 평가를 받고 있다. 단일 뉴클레오티드 변이뿐만 아니라 삽입, 결손 등 모든 종류의 유전자 변이를 교정할 수 있으며, 충분한 치료 효과를 보이면서도 비표적효과 등 부작용도 적기 때문이다. 다만, 적합한 프라임 교정기를 고안하기가 쉽지 않아 지금까지 동물 단계에서 성공한 사례가 없었다.

연구팀이 Fah 유전자 돌연변이로 푸마릴아세토아세테이트 가수분해효소를 합성할 수 없어 간질환을 앓던 생쥐에게 프라임 교정기를 전달하자, 푸마릴아세토아세테이트 가수분해효소 단백질 발현이 확인됐다.

또한, Rpe65 유전자에 돌연변이가 발생해 PE65 단백질을 합성할 수 없는 선천망막질환 레버선천흑암시 생쥐에게 프라임 교정기를 전달하자 PRE65 단백질 발현이 회복되고 시각 기능이 좋아졌다. 망막의 전기 반응을 측정하는 망막 전위도 검사에서 a파와 b파가 정상 대비 각각 59%, 27% 수준까지 회복됐으며, 시력을 측정하는 시운동 반응 검사에서도 정상 대비 83%까지 회복됐다.

이번 연구에 사용한 두 생쥐 모델 모두 원하는 교정 효과 이외의 비표적 효과나 방관자 효과와 같은 부작용은 현저히 적었다. 비표적효과란 본래 목표가 아닌 다른 부위에서 유전자가 발현하는 부작용이며, 방관자효과는 교정 과정에서 옆에 있는 염기가 영향을 받는 부작용이다.

이번 연구는 동물 모델에서 프라임 교정기 활용에 성공한 첫 사례로, 유전자가위 연구에 의미 있는 진전을 이뤄냈다는 평가다.

한편, 이번 연구는 이러한 학술 가치를 인정받아 ‘네이처(Nature)’ 자매지인 ‘네이처 바이오 메디컬엔지니어링(Nature Biomedical Engineering, IF=25.671)’ 최신 호에 게재됐다.