절단 기반
DNA 두 가닥을 자른 뒤 세포의 복구를 이용해요. 결과가 한 가지로 정해지지는 않아요.
GENE EDITING ／ 02
유전자
편집
DNA의 문장을
바꾸는 기술.
DNA의 특정 구간을 바꾸어 세포의 기능에 변화를 주는 기술이에요. CRISPR-Cas9은 그중 널리 쓰이는 도구입니다.
원리 보기 약 4분
구조와 크기를 단순화한 개념도
책에서 한 구절을 찾아 고치는 일처럼 생각해 볼 수 있어요.
다만 세포는 컴퓨터처럼 원하는 문장으로 바로 저장하지 않아요. 어떤 결과가 생겼는지 확인해야 합니다.A CLOSER LOOK ／ 01
절단 기반 원리를
먼저 살펴볼게요
CRISPR-Cas9을 이용한 대표적인 한 가지 방식이에요.
위치를 찾아요
가이드 RNA와 짝이 맞는 DNA 구간을 찾고, Cas9이 인접한 PAM 조건을 확인해요.
DNA 가닥맞은편 가닥Cas9 단백질가이드 RNA
도식은 실제 분자 구조와 축척을 단순화한 교육용 개념도입니다.
- 01
위치를 찾아요
가이드 RNA와 짝이 맞는 DNA 구간을 찾고, Cas9이 인접한 PAM 조건을 확인해요.
- 02
두 가닥을 잘라요
대표적인 Cas9 절단 방식에서는 DNA의 두 가닥을 잘라요. 모든 유전자 편집이 이렇게 자르는 것은 아니에요.
- 03
세포가 복구해요
이 과정에서 일부 염기가 빠지거나 더해질 수 있어요. 그림은 한 염기쌍이 빠진 가능한 결과의 예시이며, 원래대로 이어지거나 다른 결과가 생길 수도 있어요.
- 04
결과를 확인해요
연구자가 원한 변화가 생겼는지, 같은 위치나 다른 위치에 예상 밖 변화가 없는지 확인해요. 분자가 스스로 확인하는 과정은 아니에요.
THREE APPROACHES ／ 02
편집 방식은
하나가 아니에요
DNA를 바꾸는 도구와 결과는 방식마다 달라요.
염기 편집
DNA 두 가닥을 모두 자르지 않고 특정 염기를 다른 종류로 바꿔요. 가능한 변화와 위치에는 제약이 있어요.
프라임 편집
DNA 두 가닥을 모두 자르지 않도록 설계된 방식이에요. 바꿀 정보가 담긴 가이드 RNA와 효소로 짧은 구간의 치환·삽입·삭제를 유도해요. 효율과 전달에는 과제가 있어요.
각 그림은 차이를 설명하기 위한 단순 예시이며 실제 서열이나 실험법을 나타내지 않아요.
POSSIBILITIES & LIMITS ／ 03
가능성과 한계를
함께 볼게요
원인에 가까운 곳을 다룰 수 있어요
일부 질환에서는 증상에 대응하는 대신 DNA를 바꾸어 세포 기능에 영향을 주려는 연구가 이루어져요.
전달도, 결과도 확인이 필요해요
원하는 세포에 편집 도구를 전달하기 어렵고, 예상 밖 변화가 생길 가능성도 있어요. 같은 방식이라도 결과가 달라질 수 있습니다.
HOW IT REACHES CELLS
체외 편집 ex vivo
세포를 몸 밖으로 꺼내 편집한 뒤 다시 넣어요.
체내 전달 in vivo
편집 도구를 몸 안의 목표 세포에 보내요.
중증 낫적혈구병이 있는 12~35세 44명에게 체외 편집한 본인의 조혈모세포를 투여한 단일군 3상 연구예요. 태아혈색소 생성을 늘리도록 세포를 바꾸었고, 질병 변이를 직접 정상으로 고친 것은 아니에요.
충분히 추적해 평가 가능한 30명 중 29명은 중증 혈관폐쇄성 발작이 연속 12개월 이상 없었어요.
이 결과를 읽을 때 대조군이 없고, 평가 가능한 인원은 투여받은 44명보다 적어요. 전처치와 이식에는 위험과 부작용이 따를 수 있고 장기 추적이 필요합니다. 한 연구의 결과를 모든 유전자 편집이나 질환에 적용할 수는 없어요.
낫적혈구병은 적혈구 모양이 달라져 혈관이 막히고 통증을 일으킬 수 있는 질환이에요. 조혈모세포는 혈액세포를 만드는 세포예요.
KEEP THIS IN MIND
어디를 바꾸고,
어떻게 전달하고,
무엇을 확인했을까요?
다른 기술도 살펴보기 근거와 더 읽을 자료
- DOI: 10.1126/science.1225829CRISPR-Cas9과 guide RNA
- 참고문헌 1유전체 편집의 원리
- 참고문헌 2유전체 편집과 예상 밖 변화
- DOI: 10.1038/nature17946염기 편집
- DOI: 10.1038/s41586-019-1711-4프라임 편집
- DOI: 10.1056/NEJMoa23096762024년 낫적혈구병 임상 연구