의대 김형범 교수팀, 13가지 유전자가위 효율 대용량 비교 및 검증 성공

 ‘Nature Biotechnology’에 최근 게재

의대 김형범 교수(약리학, 기초과학연구원(IBS) 연구위원) 연구팀(김나혜 학생연구원, 김희권 박사)은 유전자가위의 대용량 검증 기술을 이용해 13가지 유전자가위의 효율을 비교, 검증하는 데 성공했다. 

이번 연구 결과를 담은 논문 ‘Prediction of sequence-specific cleavage activity of Cas9 variants’는 ‘Nature Biotechnology’(IF 31.864)에 최근 게재됐다.

유전자가위는 특정 DNA 부위를 절단해 유전자 편집을 가능하게 하는 인공 제한 효소다. 이 중에서도 화농성연쇄상구균(Streptococcus pyogenes)에서 유래한 Cas9(SpCas9)이 가장 널리 쓰이고 있다. 

다만 SpCas9은, 표적을 절단하기 위해 필요한 PAM 서열과 원치 않는 표적을 자르는 오프 타깃(off-target) 효율이 높은 것이 문제가 돼 왔다. 이를 해결하기 위해 여러 PAM 변이체(variant) 및 정확성을 높인 변이체(high-fidelity variant)들이 발표돼 왔다. 그러나 발표된 여러 변이체의 효율이 정확히 비교된 바 없어 연구자들은 활용에 어려움을 겪어 왔다.

이에 김형범 교수팀은 대용량 유전자가위 검증 기술을 이용해, 13가지 SpCas9 변이체들의 가이드 RNA 표적 염기서열에 따른 교정 효율을 측정했다. 이를 통해 특정 PAM 서열에서 어떠한 변이체를 사용해야 하는지와 정확성을 높인 변이체들의 표적 이탈 발생률의 차이를 밝혀냈다. 

또한 다양한 변이체들에 대한 가이드 RNA 효율을 예측하는 알고리즘을 개발해 연구자들이 연구 목적에 따라 어떠한 유전자가위를 사용해야 하는가를 선택할 수 있도록 했다.