조승우 UNIST 바이오메디컬공학과 교수

유전자 가위로 암세포 유전자 잘라내

필요한 유전자 가위,20개에서 4개로

조승우 UNIST 바이오메디컬공학과 교수팀이 유전자 가위로 암세포의 돌연변이 유전자를 잘라내는 항암 방식을 개발했다. 사진은 과학자가 가위로 유전자 일부를 잘라내는 모습. [사진 출처=노벨 재단] 암세포의 돌연변이 유전자만 잘라 죽이는 유전자 가위 항암 기술이 개발됐다. 기존 항암 치료는 어지럼증,구토 등 환자에게 부작용이 많았지만,이번 기술이 상용화된다면 주사만 맞아도 암세포를 사멸할 수 있게 된다.

조승우 UNIST 바이오메디컬공학과 교수팀(기초과학연구원 유전체항상성연구단)은 암세포 DNA의 이중나선 중 한 가닥만 잘라도 세포를 죽일 수 있는 유전자 가위 항암 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

암세포는 유전자 돌연변이를 갖고 있는데,이를 CRISPR 유전자 가위로 잘라내는 방식이다. 유전자 돌연변이를 잘라내면 암세포는 사멸한다.

조 교수는 2022년 이러한 항암 방식을 세계 최초로 제안했다. 다만 당시는 유전자 가위를 20개 이상 사용해야 했다. 유전자 가위 하나당 하나의 돌연변이를 잘라낸다. 20개 이상 돌연변이를 잘라내야 암세포를 죽일 수 있었다는 뜻이다.

이럴 경우,찾아야 하는 암세포 돌연변이가 많아서 사용이 까다롭다. 일일이 유전자 가위를 설계하고 체내로 전달하는 것 역시 기술적 난이도가 높다. 유전자 가위가 정상 유전자까지 손상시킬 위험도 있다.

연구진은 이번에 필요한 유전자 가위를 4개로 대폭 줄였다. 암세포의 돌연변이 DNA 이중나선을 한 가닥만 잘라도 항암 효과가 나타난다. 암세포에 공통으로 존재하는 돌연변이를 3~4개만 찾아도 되기 때문에 사용이 훨씬 쉬워진다.

유전자 가위 항암의 핵심은 원래 사람이 갖고 있는 유전자 복구 시스템을 극복하는 것이다. 암세포 돌연변이 유전자를 잘라내도 금세 복구하기 때문이다. 체내에서는 BRCA 유전자와 PARP 단백질이 DNA 손상을 복구한다.

연구진은 PARP 단백질을 억제하는 약물을 사용해 항암 효과를 높였다. 원래는 DNA 단일가닥을 잘라도 PARP 단백질이 복구해 암세포를 죽일 수 없었는데,약물로 PARP 단백질을 억제해 한 번 잘라낸 DNA 단일가닥이 복구되지 않도록 만들었다.

덕분에 이 기술로 치료할 수 있는 암종도 늘었다. 기존 기술은 BRCA 유전자 변이가 있는 난소암,유방암 환자에게만 쓸 수 있었다. PARP 억제제로 복구를 막으니,BRCA 유전자가 정상인 경우에도 유전자 가위로 암세포를 죽일 수 있었다.

실제 이 방법을 대장암 환자 암세포로 만든 오가노이드에 투여하자 암세포 성장이 억제됐다. 대장암 세포를 생쥐에 이식해 진행한 실험에서도 6주 만에 종양 크기가 절반 이하로 줄었다.

이번 연구로 항암 치료에도 새로운 패러다임이 열리게 됐다. 기존 항암제나 방사선 치료 등은 부작용이 커 환자에게 부담을 많이 줬다. 유전자 가위 항암은 아직 기초 연구 단계이지만,이론적으로는 부작용이 없을 것으로 기대된다.

조 교수는 “동료 연구자들과 함께 회사를 만들어서 임상 시험을 준비하고 있다”며 “방사선 치료 없이 유전자 가위만으로 항암을 할 수 있다는 걸 보이려고 한다”고 했다. 방사선 치료 등 다른 치료와 병용하는 게 효과적일지,유전자 가위 항암만 진행하는 게 효과적일지는 추후 연구에서 밝혀질 것으로 보인다.

UNIST 바이오메디컬공학과 조승우 교수,주진명 교수,박태은 교수,이소영 연구원,김경환 연구원,정혜진 연구원. [사진=UNIST]