Correction of a pathogenic gene mutation in human embryos
Nature, 548, 413-419 (24 August 2017)

Q. 선정된 연구성과의 내용과 의의는 무엇인가요?

비후성 심근증의 주요 원인이 되는 MYBPC3 유전자 변이를 가지고 있는 인간 배아에 크리스퍼 유전자가위를 주입해 돌연변이를 원천 교정하는데 성공했다는 것이 논문의 요지입니다. 유전자가위를 Cas9 단백질과 가이드 RNA 복합체 형태로 주입해서 배아의 모자이크 현상과 표적이탈 문제를 해결했다는 데 큰 의미가 있습니다. 인간 배아의 돌연변이를 교정할 수 있다면 유전질환의 대물림을 차단할 수 있어 학계의 큰 주목을 받았습니다.

Q. 해당 연구분야의 최신 연구의 흐름은 어떤가요?

크리스퍼 유전자가위는 성인 대상 유전자 및 세포치료제로도 개발되고 있고 질환 모델 동물 제작, 농작물 개량 등 생명과학과 생명공학의 거의 모든 분야에서 널리 쓰이고 있습니다. 특히 우리가 최초로 선 보인 단백질-RNA 복합체 방식은 유전자가위의 표적이탈효과를 최소화할 수 있어 세포치료제 개발은 물론 이번 인간 배아 연구에도 활용되었습니다.

그림 설명: (위) 비후성 심근증을 초래하는 변이 유전자를 잘라 교정하는데 사용된 크리스퍼 유전자가위.
(아래) 인간 배아에 유전자가위와 주형이 되는 ssDNA 조각을 동시에 주입한 결과 ssDNA가 사용되지 않고 대립 유전자가 사용되어 변이가 원천 교정 되었음.

Q. 함께 진행한 연구진의 소개를 부탁합니다.

Oregon Health and Science University의 Shoukhrat Mitalipov 교수의 제안으로 이번 연구에 참여하게 되었습니다. 우리는 실험에 사용된 유전자가위를 만들어 표적이탈효과를 분석했고 배아 관련 모든 실험은 미국에서 Mitalipov 교수팀에 의해 수행되었습니다. 참고로 국내에서 연구 목적으로 인간 배아를 만들어 실험하는 것은 불법입니다. 미국은 기관 IRB 심의를 거쳐 인간 배아를 연구에 사용하는 것이 가능합니다.

Q. 현재 해당 연구분야의 한계는 무엇인지, 향후 연구방향과 계획이 궁금합니다.

네이처에 논문이 발표된 후 돌연변이 유전자가 교정된 것이 아니라 처녀생식이 일어났거나 변이 유전자가 통째로 없어져 교정된 것으로 오해했을 수 있다는 지적을 하는 학자들이 있었습니다. 이는 흥미로운 가설이기는 하지만 실험적으로 뒷받침되지는 않았습니다. 배아 유전체를 재분석해서 이를 반박하는 논문을 작성해 투고한 상태입니다. 이번 논문은 정자에 변이 유전자가 있는 우성질환에 대한 치료 가능성을 입증한 것인데 난자에 변이 유전자가 있을 때에도 교정이 가능한지 나아가서는 MYBPC3가 아닌 다른 유전자에 변이가 있는 경우에도 유전자가위가 사용될 수 있는지 후속 연구가 필요합니다. 물론 현행법 상 한국에서는 불가능한 연구입니다.

Q. 평소 연구주제에 대한 선택과 아이디어를 어떻게 얻으시는지?

학생들과 매주 진행하고 있는 저널클럽에서 아이디어를 많이 얻습니다. 대학원생 10 여 명이 각자 논문 한 편을 5 분 이내에 설명합니다. TALEN, CRISPR 연구도 저널클럽에서 영감을 받아 시작하게 되었습니다.

Q. 과학자로서 연구 활동 중 아쉬운 점이나 우리의 연구 환경 개선에 관한 의견이 있으시다면?

생명윤리법, LMO 법 등 국내법이 관련 산업 발전에 걸림돌이 되는 경우가 있지만 학술 연구에도 지장을 주는 경우가 많습니다. 예를 들어 생명윤리법은 연구 목적으로 인간 배아를 만드는 것을 금지합니다. 반면 중국과 미국의 연구자들은 기관 IRB 심사를 거쳐 인간 배아 연구를 활발히 수행하고 있고 영국, 스웨덴, 일본 연구자들은 정부 허가를 받고 연구하고 있습니다. 새로운 치료법에 희망을 걸고 있는 수많은 난치병 환자들을 생각한다면 적절히 규제하면서도 기초 연구는 허용할 필요가 있습니다.

Q. 같은 분야를 연구하려는 학생/후학들에게 도움이 되는 말씀을 부탁드립니다.

수학과 물리학은 비범한 사람들만 잘 할 수 있는 비범한 분야입니다. 반면 생물학과 화학(생화학 포함)은 평범한 사람들이 잘 할 수 있는 비범한 분야입니다. 천재가 아니어도 세상을 더 살기 좋은 곳으로 바꿀 수 있는 비범한 일을 할 수 있는 분야가 생물학과 화학입니다.

Q. 그 외 추가하고 싶은 말씀 또는 바람이 있다면?

수 년 전만 하더라도 유전자가위는 전 세계에서 불과 서너 곳 연구실에서만 개발되고 사용되었습니다. 이제 크리스퍼 유전자가위는 의생명과학 연구에 있어서 필수적인 도구가 되고 있습니다. 우리는 2012년 최초로 크리스퍼 유전자가위를 인간세포에 도입해 유전자 교정이 가능함을 입증하여 소위 크리스퍼 혁명의 방아쇠를 당겼습니다. 이 혁명은 세상을 송두리째 바꿀 것입니다. 혁명에 동참하고자 하는 젊은 연구자들의 지원을 언제나 환영합니다.

< 2017 국내 바이오 연구성과 Top 5's는 다카라코리아바이오메디칼㈜의 후원으로 진행되었습니다. >

관련 사이트 : 2017 국내 바이오 성과ㆍ뉴스 Top 5's, 한빛사 등록 논문