고장 난 혈우병 유전자…교정 가능하다

국내연구팀, 역분화 줄기세포에서 뒤집어진 유전자 복구 성공

▲유전자가위 작동 모식도.[사진제공=미래부]

[아시아경제 정종오 기자]신개념 세포치료제가 개발될 것으로 기대된다. 국내 연구팀이 유전자 가위 기술을 이용해 인간 유래 역분화 줄기 세포(iPS cell)에서 뒤집어진 혈우병 유전자를 다시 뒤집어 원상 복구하는 기술을 개발했다.

유전자 가위는 유전자의 특정 부위를 절단해 유전체 교정을 가능하게 하는 인공 제한 효소를 말한다.

사람들의 유전체 염기서열을 서로 비교해 보면 어떤 사람은 다른 사람에 비해 특정 유전자의 일부가 뒤집어져 있기도 하고 삭제 또는 중복돼 있는 경우가 많다. 이런 변이를 '구조 변이'라고 한다. 이 구조 변이는 여러 질병의 원인이 된다.

중증 혈우병 환자 대다수는 8번 혈액응고인자 유전자의 일부가 뒤집어져 단백질이 제대로 만들어지지 않아 발생한다. 공동 연구팀은 특정 염기서열을 인식할 수 있는 유전자가위 효소의 일종인 탈렌을 제작해 인간 유래 역분화 줄기 세포에 도입해 혈우병 질환 모델 세포를 만들었다.

나아가 만들어진 질환 모델 세포에 동일 탈렌을 도입해 뒤집어진 염색체를 원상 복구해 8번 혈액응고인자의 발현을 정상상태로 복구시키는 데 성공했다. 탈렌은 연구자가 원하는 유전자 염기 서열을 절단하도록 고안된 인공 제한효소로 인간과 동식물 유전자 교정에 사용되는 유전자 가위를 말한다.

유전자가위 기술을 이용해 인간 유래 역분화 줄기세포에서 염색체의 일부를 뒤집을 수도 있고 뒤집어진 부분을 원상 복구할 수도 있다는 사실은 이번 연구를 통해 처음으로 밝혀졌다.

환자 맞춤형 역분화 줄기세포는 면역거부 반응을 피할 수 있다는 점에서 세포치료제로 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있으나 유전병 환자의 경우 그 유전병의 원인이 되는 돌연변이를 그대로 가지고 있다는 문제가 있다. 이번 연구는 유전자의 일부가 뒤집어진 돌연변이를 유전자가위를 이용해 원천 복구하는 방법을 제시하여 줄기세포를 이용한 유전질환 치료 및 세포치료제 개발에 한 걸음 더 나아간 획기적인 성과로 평가 받고 있다.

이번 연구는 연세대 의과대학 김동욱 교수팀과 IBS(기초과학연구원, 원장 직무대행 신희섭)의 유전체교정연구단(단장 김진수 서울대 화학부 교수)으로 이루어진 공동 연구팀이 주도했다. 미래창조과학부(장관 최문기)의 바이오?의료기술개발사업 등의 지원으로 이뤄졌다. 국제 저명 학술지 미국국립과학원회보(PNAS)에 6월 10일 온라인(논문명: Targeted inversion and reversion of the blood coagulation factor 8 gene in human iPS cells using TALENs)에 실렸다.

연세대 김동욱 교수와 IBS 김진수 단장은 "이번 연구는 중장기적으로 혈우병 환자의 역분화 줄기세포에서 유전자 교정을 한 뒤에 정상으로 된 세포치료제를 개발해 임상에 사용하려는 것이 궁극적인 목적"이라고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr