- KAIST, 유전자가위 활용 RNA 분해효소 검출 신기술 개발

CRISPR-Cas12a 시스템의 부수적 절단활성을 활용해 리보핵산가수분해효소 H를 민감하게 검출해내는 신기술의 모식도.[KAIST 제공]
CRISPR-Cas12a 시스템의 부수적 절단활성을 활용해 리보핵산가수분해효소 H를 민감하게 검출해내는 신기술의 모식도.[KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 유전자가위를 활용해 에이즈와 B형간염을 1시간내 정확하게 진단할 수 있는 신기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 박현규 교수 연구팀이 크리스퍼 카스 (CRISPR-Cas12a) 시스템의 부수적 절단 활성을 활용해 RNA 분해효소를 민감하게 검출해내는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

RNA 분해효소의 일종인 리보핵산가수분해효소 H는 후천성면역결핍증(에이즈)을 일으키는 바이러스인 인간 면역결핍 바이러스(HIV-1) 및 B형 간염 바이러스를 포함한 역전사 바이러스의 역전사효소에서 필수적인 영역으로, 역전사 바이러스의 증식에 관여한다. 일반적으로 리보핵산가수분해효소 H의 활성을 검출하기 위해서는 전기영동 또는 고성능 액체크로마토그래피 등의 방식을 사용하고 있지만, 이와 같은 기술들은 낮은 특이도와 민감도, 복잡한 검출 과정, 긴 검출 시간 등이 단점으로 지적된다.

연구팀은 이같은 기술 한계를 극복하기 위해, 크리스퍼 카스12a 시스템을 활용해 검출의 민감도를 크게 향상하고 리보핵산가수분해효소 H를 현재 보고된 기술 중 가장 높은 민감도로 1시간 이내에 검출하는 데 성공했다.

연구팀은 리보핵산가수분해효소 H의 기질로 짧은 DNA/RNA 키메라 복합체를 이용해 리보핵산가수분해효소 H의 활성 하에 활성제 DNA가 방출되도록 설계했다. Cas12a/crRNA 복합체가 방출된 활성제 DNA를 인식할 시 Cas12a의 부수적 절단 활성을 가동해 주변의 리포터 DNA를 절단해 형광 신호가 발생하도록 설계함으로써, 표적 유전자 돌연변이를 고감도로 매우 정확하게 검출했다. 연구팀은 이 기술을 통해서 암세포의 리보핵산가수분해효소 H 활성도 성공적으로 검출할 수 있었다.

특히 리보핵산가수분해효소 H가 인간 면역결핍 바이러스 증식에 관여한다는 점을 고려할 때, 이번 연구 성과는 에이즈 치료제 개발에 기여할 수 있을 것으로도 기대된다.

김한솔 KAIST 생명화학공학과 박사.[KAIST 제공]
김한솔 KAIST 생명화학공학과 박사.[KAIST 제공]

박현규 교수는 “이번 기술은 크리스퍼 카스12a 시스템의 부수적 절단 활성을 활용해 리보핵산가수분해효소 H를 고도로 민감하게 검출함으로써, 항바이러스제의 표적 발굴에 활용될 수 있다”라고 설명했다.

김한솔 KAIST 생명화학공학과 박사가 제1저자로 참여한 이번 연구결과는 영국왕립화학회가 발행하는 국제학술지 ‘케미컬 커뮤니케이션스’ 2022년도 16호 표지 논문으로 선정돼 게재됐다.


nbgkoo@heraldcorp.com