유전자가위로 원하는 RNA만 `화학변형`…RNA 기반 유전자 치료제 활용

KAIST, 유전자 가위 이용 '표적 RNA 변형기술'
원하는 RNA만 아세틸화..위치 이동도 조절
세포 내 존재하는 수많은 RNA(리보핵산) 중 원하는 RNA만을 찾아 화학 변형할 수 있는 기술이 개발됐다. 바이러스의 RNA를 제거해 감염을 억제하거나 질병 원인 유전자 발현을 조절할 수 있어 향후 RNA 기반 치료제 개발의 핵심 기술로 활용될 전망이다.

KAIST는 허원도 생명과학과 교수 연구팀이 최근 유전자 조절 및 RNA 기반 기술 분야에서 각광받는 'RNA 유전자 가위(크리스퍼 카스 13·CRISPR-Cas13)'를 이용해 특정 RNA를 화학적으로 변형시킬 수 있는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

RNA는 화학변형을 통해 특성과 기능이 바뀔 수 있다. 여기서 화학변형이란 RNA 염기서열 자체의 변화 없이 특정 화학 그룹이 추가돼 RNA의 성질을 변화시키는 유전자 조절 과정이다. 그 중 하나가 '시티딘 아세틸화'라는 화학 변형인데, 지금까지 이 화학변형이 세포 내에서 어떤 역할을 하는지는 알려지지 않았다.

연구팀은 크리스퍼 카스13 유전자 가위를 이용해 원하는 RNA만 정밀하게 표적해 아세틸화(분자에 아세틸기가 첨가되는 것)시키는 변이체(eNAT10)를 결합한 '표적 RNA 아세틸화 시스템'을 개발했다. 원하는 RNA만 정확하게 골라서 아세틸화시키는 '표적 RNA 변형기술'을 만든 것이다.

연구팀은 표적 RNA 아세틸화 시스템과 세포 내 특정 RNA를 찾아 안내하는 가이드 RNA에 의해 원하는 RNA에 아세틸화 화학변형을 가할 수 있음을 증명했다.

이를 통해 아세틸화 화학 변형된 메신저 리보핵산(mRNA)에서 단백질 생산이 증가한다는 사실을 확인했다.

또한 개발한 시스템을 이용해 RNA 아세틸화가 RNA를 세포핵에서 세포질로 이동시킨다는 사실도 처음으로 밝혀냈다. 아세틸화 화학 변형이 세포 내 RNA 위치 이동도 조절할 수 있다는 가능성을 보여준 것이라고 연구팀은 설명했다.

개발한 기술을 실제 실험 쥐에 적용해 RNA 기반 유전자 치료 기술로 활용 가능성도 입증했다.

허원도 교수는 "기존 RNA 화학 변형 연구는 특정성, 시간성, 공간성 조절이 어려웠지만, 이번 기술은 원하는 RNA에 선택적으로 아세틸화를 가할 수 있어 RNA 아세틸화의 기능을 정확하고 세밀하게 연구할 수 있는 길을 열었다"며 "RNA 기반 유전자 치료제 및 생체 내 RNA 작동을 조절하는 도구로 폭넓게 활용될 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '네이처 케미컬 바이올로지(지난 2일자)'에 실렸다.

이준기기자 bongchu@dt.co.kr