서울--(뉴스와이어)--툴젠(대표 김영호·이병화), 존스 홉킨스(Johns Hopkins) 대학교, 연세대학교 연구팀이 10일 Nature Chemical Biology지에 ‘Sniper2L is a high-fidelity Cas9 variant with high activity’라는 제목의 연구성과를 게재했다고 밝혔다.

유전자 가위 치료제는 표적 서열(on-target) 이외에 비표적 서열(off-target)에도 교정이 될 수 있는 부작용이 존재한다. 따라서 표적 서열은 교정하면서 비표적 서열은 교정하지 않는 높은 특이도의 유전자 가위 개발은 전 세계적으로 큰 화두였다. 대표적으로 Harvard 대학 Feng Zhang 교수의 eSpCas9, Harvard 대학 Keith Joung 교수의 Cas9-HF1, Harvard 대학 David Liu 교수의 xCas9, Berkeley 대학 Doudna 교수의 Hypa-Cas9, Max Planck 연구소 Charpentier 교수의 R63A/Q758A-Cas9, 툴젠의 Sniper-Cas9 등 다수의 Cas9 변이 단백질들이 높은 특이도를 가진 것으로 발표된 바 있다.

그러나 이후 진행된 연구에서 특이도를 높인 만큼 효능이 떨어지는 결과가 보고됐다. 연세대학교 김형범 교수팀은 대용량 세포 라이브러리를 제작하고, Johns Hopkins 하택집 교수팀은 시험관에서 단분자(Single molecule)의 움직임을 관찰하는 실험을 진행해 변이 단백질들의 특이도와 효능을 측정했다. 특이도가 증가한 만큼 효능이 떨어지는 것으로 관찰됐고 이는 이론적 한계로 여겨져 왔다.

이번 논문에서 툴젠은 2018년 Nature Communication에서 발표한 Sniper-Cas9을 툴젠 자체 플랫폼 스크리닝 기술인 Sniper-screen으로 한층 더 개량해 차세대 유전자 가위인 Sniper2L을 개발했으며, 기존 유전자 가위들과의 비교 실험을 진행했을 때 효능은 유지하면서 특이도는 증가한 결과를 발표했다.

연세대학교 김형범 교수는 “수만개의 표적, 비표적 서열로 이루어진 대용량 세포 라이브러리로 테스트를 진행한 결과, Sniper2L은 기존 이론적 한계로 여겨졌던 효능과 특이도의 두 마리 토끼를 모두 잡은 첫 사례로 보여 진다”며 “이러한 현상은 Sniper2L을 Plasmid 형태나 단백질 형태로 전달한 두 경우 모두에서 발견됐고 이론적 한계를 넘을 수 있는 것이 증명된 만큼 앞으로도 추가 연구를 통해 더 발전된 유전자 가위를 개발할 수 있다는 이론적 토대를 제시한 것이다”고 평했다.

Johns Hopkins 하택집 교수는 “Sniper2L은 단분자 실험에서 단일염기다형성(Single Nucleotide Polymorphism)을 구분해내는 능력을 보여주었다”며 “물론 효능이 더 떨어진 다른 유전자 가위들도 같은 성능을 보여주지만 효능을 유지하면서도 SNP를 구분해내는 것이 가능하다면 굳이 효능을 떨어뜨리면서까지 특이도를 발전시킬 필요가 없을 것이다”고 말했다.

툴젠 플랫폼 연구소 이정준 소장은 “최근 발표된 TAPE-seq, Extru-seq이 현존하는 가장 우수한 성능의 레이더라면 이번에 발표된 Sniper2L은 적진만 골라(높은 특이도) 초토화시키는(높은 효능) 유도 미사일이라고 할 수 있다. 초고성능의 레이더와 유도미사일을 동시에 확보한 것이다”고 설명했고 “이번 Sniper2L 유전자 가위 개발 연구성과로 인해 CRISPR 원천 특허가 만료되어도 우수한 성능의 Sniper2L로 계속 특허를 연장할 수 있는 에버그리닝 전략과 바이오베터 전략을 동시에 취해 나갈 수 있는 기반이 구축됐다”고 밝혔다.