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연세소식

[연구 프론티어] 새로운 RNA 유전자가위로 유전자 기능 잘라낸다

연세대학교 홍보팀 / news@yonsei.ac.kr
2013-12-01

이한웅 교수 연구팀, 효율적으로 유전자 녹아웃 동물 제작 성공

이한웅 교수(생명과학부)를 비롯한 공동연구진이 유전자가위 기술로 실험동물인 생쥐와 제브라피쉬(zebrafish)에서 유전자의 기능을 없애는 데(knockout, 녹아웃) 성공했다. 이를 통해 생체 내에서의 유전자 기능 연구를 실현시키는 질환동물모델 개발을 혁신적으로 가속화할 수 있게 되었으며, 이를 통한 신약개발 및 질병연구에 새로운 가능성을 열었다.

이 연구팀은 RNA 유전자가위 기술로 생쥐와 제브라피쉬의 특정 유전자에 돌연변이를 일으켜 기능하지 못하도록 하는 데 성공했다. RNA 유전자가위(RNA-guided engineered nuclease, RGEN)란 미생물의 면역체계로 알려진 CRISPR 시스템을 이용해 연구자가 원하는 유전자 염기서열을 절단하도록 고안된 인공제한효소로 인간 및 동식물 유전자 교정에 사용되는 제3세대 유전자가위이다.

유전자 기능 일부 없앤 생쥐 6개월 이내 만든다

배아줄기세포를 이용하는 기존의 녹아웃 기술(2007년 노벨생리학상 수여 분야)로 녹아웃 생쥐를 만들기 위해서는 유전자 변형 배아줄기세포주의 확립, 이를 이용한 키메라의 제조 및 번식을 통한 2세대로의 변형된 유전자 전달 확인 등 복잡하고 비효율적인 과정을 통해 대략 2년의 기간이 필요했다. 그러나 연구팀의 RNA 유전자가위 기술은 수정란에 RNA나 재조합단백질을 직접 주입해 6개월 이내에 녹아웃 생쥐를 만들 수 있다. 이 연구팀은 기존의 유전자가위가 메신저 RNA(Messenger RNA, mRNA) 형태로 수정란에 미세주입하는 방식만 사용했지만, 이번에는 재조합 단백질을 생산하여 이를 직접 생쥐와 제브라피쉬의 수정란에 미세주입하는 방식에 성공하여 RNA 유전자가위의 응용성을 대폭 확장시켰다.

한편 이 연구팀은 제2세대 탈렌(TALEN)에 이어 제3세대 RNA 유전자가위를 이용하여 유전자 녹아웃 생쥐를 제작하여 주목을 받고 있다. 특히, 이번 연구는 기존 유전자가위 기술에 의한 생쥐 유전자 녹아웃에서 큰 문제가 되었던 독성을 현격히 낮추는데 성공하여, RNA 유전자가위를 사용한 유전자녹아웃 생쥐는 70%에 달하는 생존율과 90% 이상의 유전자 녹아웃 효율을 보였다.

이 교수는 “이번 연구는 기존의 복잡한 단백질 공학이 필요했던 유전자가위와 달리 보다 손쉽고 빠른 시간에 제작이 가능한 RNA 유전자가위를 동물의 유전자 녹아웃에 적용함으로써 국내에서의 동물모델의 생산과 연구의 저변을 확대할 수 있게 되었다. 이를 통해 국내 의생명과학의 발전을 가속시키고, 선진국의 과학기술수준을 따라잡을 수 있는 튼튼한 토대를 제공할 것으로 예상된다.”고 연구의의를 밝혔다.

본 연구결과는 유전체 분야 국제학술지 ‘지놈 리서치(Genome Research)’(IF 14.397) 온라인판 11월 20일자에 게재됐다. (논문명 : Highly efficient gene knockout in mice and zebrafish with RNA-guided endonucleases)

 

vol. 555
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