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'대상'이 찜한 생명연 유전자 편집 신기술..."DNA 6개 한번에 처리"

크리스퍼(CRISPR) 유전자가위 기술은 특정 유전자만 정확하게 골라내어 편집할 수 있는 유망기술이다. 그러나 현재는 DNA를 낱개로 편집한다. 여러 DNA를 한번에 잘라 편집할 때 단백질이 목표로 하는 유전자에 도달하도록 하는 '가이드 RNA'의 서열이 서로 유사해, 합성 및 재조합 오류가 빈번하기 때문이다. 이 문제를 국내 연구진이 해결했다. 유전자를 최대 6개까지 편집하는데 성공했다. 한국생명공학연구원(원장 권석윤)은 합성생물학연구센터 이대희 박사 연구팀이 합성생물학 기술을 바탕으로 새로운 '싱글가이드RNA'(sgRNA) 배열 방식의 고효율 다중 유전자 편집 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 연구팀은 "이 기술 개발에 외부의 유도물질 없이도 스스로 RNA를 절단할 수 있고, 주변 유전자의 영향을 받지 않으면서도 정확하고 안정적으로 sgRNA를 발현할 수 있는 리보자임(RiboJ) 기술을 활용했다"고 설명했다. 연구팀은 이를 통해 여러 개의 sgRNA를 효율적으로 처리하는 시스템(RAMBE)과 반복되는 유전자를 서열 없이 배열할 수 있는 시스템(NR-RAMBE) 시스템 기술을 확보했다. 대장균주로 실험한 결과 한 번에 6개 이상의 유전자 동시 편집이 가능했다. 연구팀이 이를 부티르산에 적용한 결과 생산량을 최대 7배 증가시켰다. 아세트산 소비도 조절, 전체 대사경로 최적화에도 성공했다. 'NR-RAMBE' 시스템은 기존 시스템 대비 유전자 합성 복잡성이 약 7배 줄어 유전자 편집의 실패율도 대폭 감소했다는 것이 연구팀 설명이다. 이대희 박사는 "유전자를 동시에 6개까지 편집했음에도 기존 시스템과 비슷한 수준의 높은 편집 효율을 보여줬다"고 말했다. 이 기술은 향후 바이오파운드리(유전자 설계부터 합성, 검증까지 자동화하는 시스템)와 같은 첨단 유전체 생산에 유용할 것으로 연구팀은 내다봤다. 연구팀은 또 의료용, 산업용 미생물 개발에도 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대했다. 공동 연구책임자인 이승구 박사는 "이번 기술은 유전자 편집을 세포 내에서 논리적으로 조절할 수 있다는 가능성을 보여준 사례”라며 "합성생물학 발전에 크게 도움될 것"으로 전망했다. 연구책임자인 이대희 박사는 “지난해 대상에 기술이전했다. 당장 산업화를 해도 될 수준의 기술이기에, 어디든 원하면 기술이전할 것"이라고 덧붙였다. 이 박사는 또 "이달 초 합성생물학 진흥법이 만들어 졌다"며 "이제는 시행령에 무엇을 담느냐가 중요하다. 또한 산업화의 어려움을 해소하기 위해 시행령 만드는 작업이 속도를 냈으면 하는 바람"이라고 언급했다. 연구는 합성생물학 분야 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널' 온라인판에 게재됐다. 교신저자는 이대회·이승구 박사, 제1저자는 우승균·김성근 박사다. 과기정통부 바이오·의료기술개발사업과 생명연 주요사업의 지원을 받았다.

2025.04.24 10:45박희범

1만년 전 멸종된 늑대, 유전자 편집 기술로 다시 태어났다

과학자들이 유전자 편집 기술 등을 통해 약 1만 전 멸종됐던 대형 늑대를 재탄생시켰다고 CNN, 기즈모도 등 외신들이 7일(현지시간) 보도했다. 미국 생명공학 스타트업 콜로셜 바이오사이언스(Colossal Biosciences)는 오래 전 DNA를 추출하고 이를 복제, 편집해 과거 멸종됐던 다이어울프 세 마리를 만들었다고 밝혔다. 다이어울프는 지금으로부터 12만9천~1만 1천700년 전 일반적으로 빙하기로 불리는 '플라이스토세(Pleistocene)' 시대에 출현한 개과 동물이다. 지구에서 생존하다가 1만 2천500년 전에 멸종됐다. 이들은 아메리카 전역에 살았고 빙하기 동안 몸집이 큰 동물을 사냥하기 위해 진화한 것으로 알려져 있다. 다이어울프는 오늘 날 흔히 볼 수 있는 회색 늑대보다 더 크고 머리가 약간 더 넓으며 털이 굵고 더 튼튼한 이빨을 가지고 있었다. HBO TV 시리즈 '왕좌의 게임'에 등장하는 무서운 늑대의 영감을 줬던 늑대로도 알려져 있다. 콜로셜은 작년 가을부터 유전자 편집 기술과 대리모를 통해 다이어울프 세 마리를 번식시켰고 지금까지 모두 건강한 것으로 전해졌다. 이 같은 성과는 콜로셜이 얼마 전 쥐의 유전자를 교정해 매머드와 털의 색감, 질감 등이 유사한 '털북숭이 쥐'를 만드는 데 성공한 이후에 나온 것이다. 이 늑대들은 로물루스(Romulus), 레무스(Remus), 칼리시(Khaleesi)라는 이름을 지녔다. 이 늑대들은 약 8제곱킬로미터(㎢)의 생태 보호 구역에서 지내고 있으며, 수의사들이 관찰 중이다. 벤 램 콜로설 창립자 겸 최고경영자(CEO)는 “이 엄청난 이정표는 우리의 종단간 멸종 생물 복원(de-extinction) 기술이 효과가 있다는 것을 보여주는 첫 번째 사례”라며, "저희 팀은 다이어울프의 1만3천년 된 치아와 7만2천년 된 두개골에서 DNA를 채취해 건강한 디어울프를 만들었다”고 밝혔다. 그는 “'충분히 발달한 기술은 마법과 구별할 수 없다'는 말이 있다. 오늘 저희 팀이 연구하고 있는 마법과 보존에 미치는 더 광범위한 영향을 공개한다”고 덧붙였다. 콜로설의 과학자들은 고대 샘플에서 DNA를 직접 복제하는 것이 아닌 다이어울프의 유전체를 분석해 다시 구성한 후 현재의 회색 늑대에서 채취한 DNA와 비교해 다이어울프의 특징인 핵심 유전자 20개 중 15개를 편집했다. 이후 다이어 울프의 유전자를 가진 줄기세포로 배아를 만들어 대리모인 암컷 개의 자궁에 이식해 늑대들을 탄생시켰다. 이렇게 탄생된 늑대 세 마리는 다이어울프의 특징들을 자졌다. 같은 나이 회색늑대보다 몸집이 20% 크고, 회색늑대에서는 볼 수 없는 옅은 색의 털이 촘촘하게 나 있다. 이 회사는 이 기술이 멸종 위기에 처한 동물에게도 직접적으로 도움이 될 것이라고 주장하고 있다. 콜로셜은 다이어울프 연구 중에 개발된 다른 복제 방법을 사용하여 심각한 멸종 위기에 처한 늑대 종인 붉은 늑대 두 마리를 탄생시켰다고 설명했다. 하지만, 이에 반대하는 이들도 있다. 일부에서는 해당 프로젝트에 투자된 막대한 자금을 다른 곳에 쓰는 게 더 효과적이라고 주장하고 있으며, 이런 식으로 유전자 변형 동물을 키우고 번식시키면 대리모로 사용되는 살아 있는 동물을 위험에 빠뜨릴 수 있을 것이라고 주장하고 있다.

2025.04.08 15:00이정현

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