'유전자 드라이브' 부작용 없는 새 유전자 편집 기술 나왔다

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美 UC샌디에이고 연구팀, 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 발표

미국 샌디에이고 캘리포니아대(UC샌디에이고) 연구진이 말라리아 모기 등 여러 종에 사용할 수 있는 새로운 유전자 드라이브 기술을 개발했다. 이 기술은 기존의 유전자 드라이브에 대한 우려를 해소했다는 점에서 주목받고 있다. UC샌디에이고 제공

유전자 가위로 특정 유전자를 잘라내고 그 자리에 원하는 유전자를 끼워 넣는 유전자 편집 기술을 쓰면서도 ‘유전자 드라이브’에 대한 우려는 없앤 유전자 교정 기술이 나왔다. 유전자 드라이브는 자손 번식을 통해 세대를 거듭할수록 유전자 편집으로 끼워 넣은 유전자를 전체 집단으로 퍼뜨리는 기술을 말한다.

미국 샌디에이고 캘리포니아대(UC샌디에이고) 연구진은 ‘스피시스(SPECIES)’라는 유전자 편집 기술을 개발한 뒤 초파리를 대상으로 실험한 결과 유전자 드라이브의 우려가 없다는 사실을 확인해 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 2일자에 발표했다.

유전자 드라이브는 크리스퍼 유전자 가위가 등장하면서 최근 생명공학계에서 크게 주목받고 있는 기술이다. 발단은 2018년 영국 임페리얼칼리지런던 연구진이 유전자 드라이브를 이용해 불임 모기를 만들어 8세대 만에 말라리아를 옮기는 모기를 없애는 데 성공했다고 발표한 연구 결과였다.

말라리아는 2019년 한 해에만 전 세계에서 40만 명 이상이 목숨을 잃을 만큼 여전히 위험한 감염병이다. 과학자들은 캐스9 효소를 이용한 크리스퍼 유전자 가위(CRISPR-Cas9)로 말라리아 모기의 생식 능력을 없애 불임 모기로 만들어 말라리아 감염병으로부터 자유로워질 수 있는 방법을 제안했다.

하지만 유전자를 편집해 불임이 된 말라리아 모기가 야생종과 교배할 때 예외적으로 자손 번식에 성공하는 경우가 생길 수 있고, 이 경우 자손에게 원치 않는 돌연변이가 나타날 수 있다. 이런 이유로 유전자 드라이브는 종의 개체수 조절에 개입해 생태계 질서를 교란하고 궁극적으로는 생태계를 위협할 수 있다는 우려를 낳았다.

UC샌디에이고 연구진은 기존의 유전자 드라이브가 유전자 1개만 표적으로 삼아 이런 문제를 해결할 수 없었다고 생각하고 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 유전자 3개를 동시에 조작했다. 이를 위해 연구진은 DNA 절단 기능을 망가뜨려(dead) DNA를 자르지 못하고 표적 부위에 붙어 있게만 하는 디캐스9 단백질과 특정 유전자의 발현을 계속 촉진하는 액티베이터 단백질을 사용했다.

이렇게 유전자를 조작한 초파리를 야생종과 교배한 결과 단 한 마리의 돌연변이 없이 100% 불임종이 생긴다는 사실을 확인했다. 또 초파리의 유전자를 원래대로 돌려놓을 수도 있었다. 연구진은 논문에서 “기존의 유전자 드라이브 기술은 의도한 경계를 넘어 종 번식을 통제할 수 없었다”며 “이번 기술을 말라리아 모기에 적용하면 항말라리아 모기의 개체수를 원하는대로 조정하면서 말라리아 전파도 막는 효과를 낼 것”이라고 말했다.

김용삼 한국생명공학연구원 유전자교정연구센터 책임연구원(진코어 대표)은 “크리스퍼 유전자 가위로 특정 부위를 자르고 나면 염기서열이 무작위로 바뀌는 변이가 나타날 수밖에 없다”며 “이번 연구는 변종을 100% 차단할 수 있게 됐다는 점에서 의미가 있다”고 평가했다.