한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)이 세포 내 존재하는 수많은 RNA(유전 정보를 전달하고 단백질을 만드는 분자) 중에서 원하는 것만을 찾아 화학 변형할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다. RNA 기반 치료 새 장을 열 핵심 기술이 될 전망이다.
KAIST는 허원도 생명과학과 교수팀이 이 같은 성과를 거뒀다고 10일 밝혔다.
RNA 유전자 가위는 코로나바이러스와 같은 바이러스 RNA를 제거해 감염을 억제하거나 질병 원인 유전자 발현을 조절할 수 있다. 부작용이 적은 차세대 유전자 치료제다.
RNA는 '화학 변형' 과정으로 특성·기능이 변하는데, RNA 염기 서열 변함없이 특정 화학 그룹이 추가돼 RNA 성질·역할을 변화시키는 유전자 조절 과정이다. 그중 하나가 '시티딘 아세틸화'인데, 지금까지는 이 화학 변형이 세포 내 어떤 기능을 수행하는지 알려지지 않았다.
연구팀은 원하는 RNA만 정밀 표적하는 유전자 가위 Cas13에 RNA를 아세틸화시키는 NAT10 고활성 변이체(eNAT10)를 결합한 '표적 RNA 아세틸화 시스템(dCas13-eNAT10)'을 개발, 원하는 RNA에 아세틸화 화학 변형을 가할 수 있음을 증명했다. 아세틸화 화학 변형된 메신저 RNA(mRNA)에서 단백질 생산이 증가함을 확인했다.
또 연구팀은 개발 시스템을 이용해 RNA 아세틸화가 RNA를 세포핵에서 세포질로 이동시킨다는 사실을 최초로 밝혀냈다. 아세틸화 화학 변형이 세포 내 RNA '위치 이동'도 조절할 수 있다는 가능성을 보였다.
연구팀은 개발 기술로 아데노-관련 바이러스(AAV) 유전자 치료에 널리 이용되는 운반체 바이러스를 쥐의 간에 전달, 동물 몸 속에서도 RNA 아세틸화 조절이 가능함을 입증했다.
허원도 교수는 “기존 RNA 화학 변형 연구는 특정성·시간성·공간성 조절이 어려웠지만, 이번 기술은 원하는 RNA에 선택적으로 아세틸화를 가할 수 있어 RNA 아세틸화 기능을 정확하고 세밀하게 연구할 수 있는 길을 열었다”며 “향후 RNA 기반 치료제 및 생체 내 RNA 작동 조절 도구로 활용될 것”이라고 전했다.
이 연구는 '네이처 케미컬 바이올로지'에 6월 2일 자 게재됐다. 삼성미래기술육성재단과 한국연구재단 바이오·의료기술개발사업 지원을 받아 수행됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
