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'유전자가위' 이용한 코로나19 바이러스 억제 기술 아이디어 나와

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'유전자가위' 이용한 코로나19 바이러스 억제 기술 아이디어 나와

2020.04.21 23:21
미국 연구팀 '셀' 통해 주장
사스코로나바이러스-2의 전자현미경 사진이다. NIAID 제공
사스코로나바이러스-2의 전자현미경 사진이다. NIAID 제공

미국 과학자들이 특정 유전자의 염기서열을 정확히 찾아 잘라내는 ‘크리스퍼’  유전자 가위 기술을  이용해 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19, 코로나19)를 일으키는 바이러스를 억제하는 방법을 알아냈다. 코로나19를 막을 효과적인 백신과 치료제가 아직 없는 가운데 새로운 항바이러스 치료전략으로 활용될 수 있을지 주목된다.


티모시 애보트 미국 스탠퍼드대 생명공학과 연구원팀은 코로나19를 일으키는 사스코로나바이러스-2의 특정 유전자를 인지한 뒤 절단해 인체 세포 내에서 바이러스 증식을 억제할 수 있는 기초기술을 개발해 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀’에 20일 공개했다. 셀은 아직 해당 논문을 정식 게재하지 않았지만, 코로나19 사태의 긴박감을 고려해 코로나19 관련 논문에 한해 교정 전 원고를 홈페이지에 사전 공개하고 있다.


연구팀은 ‘팩맨(PAC-MAN)’이라고 이름 붙은 기술을 고안했다. 리보핵산(RNA) 염기서열 22개 정보를 이용해 원하는 염기서열을 정확히 찾는 크리스퍼 기술에, 루미노코쿠스 속 박테리아에서 2018년 분리한 작은 절단효소인 캐스13디(d)를 추가한 ‘크리스퍼-캐스13’을 이용했다. 


연구팀은 47개의 사스코노라바이러스-2 게놈을 해독한 뒤 중증급성호흡기증후군(SARS, 사스)과 중동호흡기증후군(MERS, 메르스) 게놈을 비교해 사스코로나바이러스-2에서 가장 공통적으로 남아 있는 유전자를 찾았다. 그 결과 바이러스 복제 및 전사를 담당하는 RdRp 단백질을 만드는 ORF1ab 유전자와, 바이러스 RNA를 감싸는 단백질인 뉴클레오캡시드를 만드는 N유전자가 가장 잘 보존돼 있다는 사실을 밝혔다. 


연구팀은 이 영역의 유전자를 인지해 절단하는 유전자가위를 만든 뒤, 인체 폐 상피세포 안에 넣은 바이러스의 RdRp 유전자와 N 유전자의 발현이 얼마나 줄어드는지 확인했다. 연구팀은 사스코로나바이러스-2를 직접 세포에 감염시켜 연구할 수 없어 이 같은 간접적 방법으로 확인했다.

 

그 결과 조건에 따라 60~90%의 발현 억제 효과를 확인했다. 크리스퍼 RNA 농도가 높을수록 효과가 좋았다. 연구팀은 “생명정보학 기술로 분석한 결과 단 여섯 개의 크리스퍼 RNA 염기서열만으로 92% 이상의 코로나바이러스를 정확히 찾아 절단할 수 있었다”고 말했다. 연구팀은 인체 폐 상피세포에 인플루엔자A 바이러스(H1N1)를 직접 감염시켜 바이러스 억제 효과도 확인했는데, 역시 세포 내 바이러스 수를 감소시킨다는 사실을 확인할 수 있었다. 


이번 연구는 아직 기초연구 단계로 의학적 적용을 논의할 단계는 아니다. 연구팀은 “기도에 안전하게 크리스퍼-캐스13을 이동시키는 기술을 결합시키면 다양한 코로나바이러스를 억제할 전략이 될 것”이라고 말했다.

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