한국보건산업진흥원은 연세대학교 의과대학 약리학교실 김형범 교수 연구팀(김형범 교수, 김희권 연구원, 유구상 대학원생)이 프라임에디터 효율이 결정되는 규칙을 밝혀냈으며, 대상 유전자의 프라임에디터를 선별하는 인공지능 프로그램 개발했고 23일 밝혔다.
유전자교정기술은 대상유전자를 원하는 형태로 교정할 수 있을 기술이며 유전자의 기능연구, 유전자변이 세포주 및 질병동물모델구축, 유전자치료제 개발 등에 활발하게 사용되고 있다. 사진 = 프라임에디터 효율의 대량 검증 과정 b. 프라임에디터 효율을 예측하는 인공지능의 성능평가 결과.
기존 교정기술은 유전자 가위(크리스퍼)에 의해 세포독성과 면역반응 유발 등 부작용이 생기는 것과 달리, 프라임에디터는 유전자 손상 없이 워드프로세서처럼 자유롭게 교정할 수 있다.
프라임에디터는 불활성화된 유전자가위에 역전사효소를 연결한 인공효소이며 DNA양가닥절단을 일으키지 않고도 기존 유전자가위 기술보다 효율 및 정확성이 높아 그 잠재력이 크다.
프라임에디터 효율은 프라임에디팅 가이드 RNA에 의해 결정되며, 기존 유전자 가위보다 훨씬 더 복잡한 규칙을 따른다. 이에 대해 알려진 정보가 거의 없어 효과적인 프라임에디터 설계를 위해서는 수개월의 시간과 많은 비용이 필요하다.
그러나 이번 연구팀이 대량의 데이터를 이용해 프라임에디팅 가이드RNA를 구성하는 가이드염기서열, 프라이머결합자리, 그리고 역전사주형이 교정효율에 미치는 영향들을 규명하는 데 성공했다.
또한 이 정보들을 인공지능 학습에 사용하여 대상 유전자서열만 입력하면 대상유전자에 적합한 프라임에디팅 가이드RNA를 제시해주는 인공지능을 개발했다.
이번 개발 기술로 프라임에디터 설계에 사용되는 시간과 비용을 줄일 수 있도록 했다. 이를 통해 프라임에디터를 이용한 유전자 교정과 치료제 연구 개발 속도가 크게 증가할 전망이다.
연세대학교 김형범 교수는 "이번 연구를 통해 프라임에디터의 유전자 교정 효율을 극대화할 수 있는 기술을 확보했다. 우리나라가 차세대 유전자 교정 기술인 프라임에디팅 연구 및 유전자 치료제 개발에 앞서 나갈 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 의미가 크다"고 밝혔다.
이번 연구는 보건복지부와 한국보건산업진흥원이 지원하는 보건의료인재양성지원사업(세계선도의생명과학자육성)으로 수행됐으며, 생명공학 분야 세계적 권위지 네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology)에 9월 21일자로 게재됐다.
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