[대전=뉴스핌] 김태진 기자 = 기초과학연구원(IBS)은 김진수 유전체교정연구단장 연구진이 미토콘드리아 DNA를 동물배아 수준에서 정밀하게 교정할 수 있는 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

향후 미토콘드리아 질환 기작 연구와 치료제 개발에 새 길을 열 것으로 기대된다.

미토콘드리아 질환은 5000명 중 1명 꼴로 발생하는 비교적 흔한 유전질환이지만 아직까지 마땅한 치료법이 없다.

DdCBE 미세주입법을 이용한 미토콘드리아 DNA 교정 생쥐 제작[사진=IBS] 2021.02.19 memory4444444@newspim.com

현재 유전체 교정 기술로 널리 활용되는 크리스퍼 유전자가위(CRISPR-Cas9)로는 미토콘드리아 DNA 교정이 불가했다.

지난해 세균에서 유래한 DddA 탈아미노 효소가 DNA 이중 나선의 시토신(Cytosine) 염기를 티민(Thymine)으로 바꿀 수 있다는 사실이 밝혀지면서 이를 활용한 새로운 염기교정효소인 DdCBE가 제작됐다.

이로써 미토콘드리아 DNA 교정은 가능해졌지만 이는 세포 수준의 연구로서 질환 치료로 이어지기 위해서는 DdCBE가 동물 개체 수준에서도 정상 작동하는지 확인이 필요했다.

이에 연구진은 우선 다양한 조합의 DdCBE를 생쥐 세포주 수준에서 선별해 가장 효율이 높은 DdCBE를 선정했다. 최적의 조건에서 DdCBE를 생쥐 배아에 미세주입해 미토콘드리아 DNA에 작용시킴으로써 시토신 염기를 티민으로 치환하는 데 성공했다.

이는 정확하고 효과적인 방식으로 미토콘드리아 DNA 서열이 변환된 동물을 최초 제작한 것이다.

DdCBE에 의해 교정된 미토콘드리아 DNA의 자손세대 전달[사진=IBS] 2021.02.19 memory4444444@newspim.com

연구진은 이어 어미 생쥐의 교정된 미토콘드리아 DNA 서열이 다음 세대에게도 온전히 전달됨을 확인했다. DdCBE가 동물 개체 수준에서 정상 작동함을 최초로 확인한 것.

공동 제1저자인 이현지 선임연구원(왼쪽)과 이성현 선임연구원[사진=IBS] 2021.02.19 memory4444444@newspim.com

연구를 주도한 이현지·이성현 선임연구원은 "미토콘드리아 DNA를 동물배아 수준에서 정밀하게 교정할 수 있게 됐다"며 "향후 미토콘드리아 질환 기작 연구와 치료제 개발에 새길을 열 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구결과는 오픈액세스 학술지 '네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 온라인 판에 19일 오후 7시(한국시간) 게재됐다.

김진수 IBS 유전체 교정 연구단 연구단장(교신저자)[사진=IBS] 2021.02.19 memory4444444@newspim.com

김 단장은 유전자 가위 특허를 빼돌린 혐의 등으로 기소돼 보직해임된 이후에도 수석연구위원으로 연구에 매진해 1심 무죄를 선고받은 후 이 같은 성과를 내 눈길을 끈다.

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