원자력연구원의 연구결과가 실린 '저널 오브 컨드롤드 릴리스(Journal of Controlled Release)'의 표지.(사진=원자력연구원 제공)

국내 의료진이 크리스퍼 유전자 가위 영상화에 성공해 유전자 가위의 체내 이동과 효과를 즉시 파악할 수 있게 됐다. 암 같은 질병의 치료효과 극대화가 기대된다.

한국원자력연구원은 첨단방사선연구소 가속기동위원소연구실 박정훈 박사팀이 의료용 방사성동위원소 지르코늄-89(Zr-89)을 이용해 국내 처음으로 크리스퍼 유전자 가위의 영상화에 성공했다고 23일 밝혔다.

이번에 박 박사팀은 유전자 가위 중 하나인 카스12a(Cas12a) 단백질과 지르코늄-89를 접목한 새로운 바이오 소재를 개발했다. Cas12a는 일반적으로 사용하는 유전자 가위인 Cas9보다 더 정교하다.

이 새로운 소재는 지르코늄-89에서 나오는 감마선을 추적해 유전자 가위가 어디로 이동하는지 영상으로 확인할 수 있어 특정 DNA로 찾아가는 유전자 가위의 정확한 위치를 파악, 치료 효과를 높일 수 있다.

의료용 동위원소 지르코늄-89는 반감기가 3.3일로 체내에서 오래 머물지 않아 안전한데다 생체물질을 추적하는 데 적합하고 다른 물질과 결합하기 쉬운 특징이 있지만 유전자 가위는 분자가 크고 구조가 복잡해 다른 물질과 결합시키는 것이 어렵다.

연구진은 적절한 배양 온도, 시간 등 최적의 조건을 찾아 유전자 가위의 기능을 유지하면서 지르코늄-89와 합성하는 데 성공했다.

이번 연구는 간경화 치료를 목적으로 진행돼 간경화에 악영향을 주는 콜라겐의 증식을 억제토록 고안된 크리스퍼 유전자 가위가 활용됐다.

연구팀은 유전자 가위와 지르코늄-89를 합성한 후 체내에서 잘 전달되도록 지질나노입자로 둘러싸 캡슐화해 정맥주사로 간에 전달했다. 이 과정을 PET 영상으로 확인하면 유전자 가위의 작용 여부를 알 수 있다.

향후 크리스퍼 유전자 가위의 모델링에 따라 다양한 질환의 진단과 치료에 이용될 수 있고 특히 약의 이동과 치료 효과를 즉시 파악할 수 있어 신약 기술 개발이나 연구 등에 활발히 사용될 것으로 기대된다.

연구 결과는 약물전달 분야 세계적 권위 학술지인 '저널 오브 컨트롤드 릴리스(JCR·Journal of Controlled Release)'의 표지 논문(지르코늄-89로 표지된 LbCas12a를 이용한 방사성 크리스퍼 간섭 시스템)으로 선정돼 이달 게재됐다.

국내에서는 포스텍 생물학연구정보센터에서 주관하는 ‘한국을 빛낸 사람들’ 누리집에도 논문이 등재됐다.

박정훈 실장은 "앞으로도 의료용 방사성동위원소와 바이오 소재 기술을 기초연구 분야와 접목해 국민이 체감할 수 있는 연구 성과를 계속해서 도출해 내겠다"고 말했다．

제노메딕스 유명숙 yoromii2@hanmail.net 유명숙의 기사 더보기

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