확대된 크리스퍼 단백질 그림
노란색 덩어리 = 표적 부위를 자르는 효소단백질
초록색 가느다란 실 = 가이드 RNA
파란색 구 = 방사성 동위원소인 지르코늄-89
노란색 빛줄기 = 감마선
주변을 감싸는 입자 = 지질 나노입자
[한국에너지] 최근 미국식품의약국(FDA)이 크리스퍼 유전자 가위를 치료제로 승인하며, 전 세계적으로 관심이 높아지고 있다. 크리스퍼 유전자 가위는 동식물의 유전자에서 손상된 DNA를 잘라내고 정상 DNA로 교체해 질병을 억제하는 도구다.
한국원자력연구원이(원자력연구원) 방사성 동위원소인 지르코늄-89(Zr-89)를 이용해 국내 최초로 크리스퍼 유전자 가위의 영상화에 성공했다고 23일 밝혔다.
박정훈(박사) 첨단방사선연구소 가속기동위원소연구실 연구팀은 유전자 가위 중 하나인 카스12a(Cas12a) 단백질과 의료용 방사성 동위원소인 지르코늄-89를 접목한 새로운 바이오 소재를 개발했다. 이 새로운 소재는 특정 DNA로 찾아가는 유전자 가위의 정확한 위치를 파악해 치료 효과를 높일 수 있어, 활용도가 높을 것으로 기대된다.
그간 유전자 가위는 분자 크기가 크고 구조가 복잡해 다른 물질과 결합하는 것이 어려웠다. 연구진은 적절한 배양 온도, 시간 등 최적의 조건을 찾아 유전자 가위의 기능을 유지하는 데에 성공할 수 있었다.
이번 연구는 간경화 치료를 목적으로 진행됐다. 간경화에 악영향을 주는 콜라겐의 증식을 억제하도록 고안된 크리스퍼 유전자 가위를 활용했다. 이 유전자 가위와 지르코늄-89를 합성한 후 체내에서 잘 전달되도록 지질 나노입자로 둘러싼 후 정맥주사로 간에 전달했다.
향후 크리스퍼 유전자 가위를 모델링하기에 따라 암과 같은 여러 질환의 진단과 치료가 가능해질 전망이다. 특히 약의 이동과 치료 효과를 즉시 파악할 수 있어 신약 기술 개발이나 연구 등에 활발히 사용될 수 있다.
이번 연구는 우수성을 인정받아 약물 전달 분야의 세계적인 권위를 자랑하는 학술지 ‘저널 오브 컨트롤드 릴리스(JCR·Journal of Controlled Release)'의 표지 논문에 선정돼 이달 게재됐다. 국내에서는 포스텍 생물학연구정보센터에서 주관하는 ‘한국을 빛낸 사람들’ 누리집에도 논문이 등재됐다.
이번 연구를 이끈 박 박사는 “앞으로도 의료용 방사성동위원소와 바이오 소재 기술을 기초연구 분야와 접목해 국민이 체감할 수 있는 연구 성과를 계속해서 도출해 내겠다”고 밝혔다.
