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'유전자 가위'로 불리는 리보핵산(RNA) 가위를 이용해 세포에서 원하는 RNA만 정확하게 찾아 화학 변형을 할 수 있는 기술이 나왔다. 게티이미지뱅크 제공

국내 연구진이 '유전자가위'로 불리는 리보핵산(RNA) 가위를 이용해 세포에서 원하는 RNA만 정확하게 찾아 화학 변형을 할 수 있는 기술을 개발했다. RNA는 유전 정보를 전달하고 단백질을 만드는 데 중요한 역할을 하는 분자다. RNA 기반 치료의 새 장을 열 수 있는 핵심 기술이 될 것으로 기대된다. 

KAIST는 허원도 생명과학과 교수 연구팀이 유전자 조절과 RNA 기반 기술 분야에서 각광받는 'RNA 유전자 가위 시스템(CRISPR-Cas13)'을 이용해 우리 몸 안의 특정한 RNA를 아세틸화할 수 있는 혁신적 기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 화학 변형 중 하나인 아세틸화는 어떤 분자에 아세틸기가 첨가되는 것을 말한다. 

RNA는 화학 변형을 통해 특성과 기능이 바뀔 수 있다. 화학 변형이란 RNA 염기 서열 자체의 변함 없이 특정 화학 그룹이 추가돼 RNA의 성질과 역할이 바뀌는 유전자 조절 과정이다. 

연구팀은 RNA만을 정밀하게 표적하는 유전자 가위를 이용해 아세틸화시키는 시스템인 ‘표적 RNA 아세틸화 시스템(dCas13-eNAT10)’을 개발했다. 원하는 RNA만 정확하게 골라서 아세틸화시키는 ‘표적 RNA 변형 기술’을 만든 것이다.

연구팀은 개발한 시스템과 세포 내 특정 RNA를 찾아 안내하는 단백질인 '가이드 RNA'에 의해 원하는 RNA에 아세틸화 화학 변형을 가할 수 있음을 증명했다. 개발한 시스템을 이용해 아세틸화된 RNA가 RNA를 세포핵에서 세포질로 이동시킨다는 사실을 최초로 밝혀내기도 했다. 이번 연구는 아세틸화 화학 변형이 세포 내 RNA ‘위치 이동’도 조절할 수 있다는 가능성을 보여주는 결과다.

연구팀은 개발한 기술을 사용해 아데노-관련 바이러스 유전자 치료에 널리 활용되는 운반체 바이러스로 실험 쥐의 간에 가이드 RNA를 전달했다. 동물의 몸속에서도 정확히 RNA 아세틸화 조절이 가능할 수 있음을 입증한 것이다. RNA를 화학 변형하는 기술이 생체 내 적용에 확장될 수 있음을 보여주는 최초의 사례다. RNA 기반의 유전자 치료 기술 응용 가능성을 여는 성과로 평가받는다.

허 교수는 “기존 RNA 화학 변형 연구는 특정성, 시간성, 공간성 조절이 어려웠지만 이번 기술은 원하는 RNA에 선택적으로 아세틸화를 가할 수 있어 RNA 아세틸화의 기능을 정확하고 세밀하게 연구할 수 있는 길을 열였다”며 “이번에 개발한 RNA 화학 변형 기술은 향후 RNA 기반 치료제 및 생체 내 RNA 작동을 조절하는 도구로 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 전했다.

유지환 KAIST 생명과학과 박사과정이 연구에 제1저자로 참여했다. 국제 학술지 ‘네이처 케미컬 바이올로지 (Nature Chemical Biology)’에 2일(현지시간) 게재됐다. 

<참고자료>
-DOI: https://doi.org/10.1038/s41589-025-01922-3

[이채린 기자 rini113@donga.com]

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