유전자 편집의 발전으로 CRISPR 기술의 범위가 넓어졌다고 Duke 보고서
게시 날짜:Duke University의 엔지니어 팀은 CRISPR 기술의 범위를 넓힐 수 있는 방법을 개발했습니다. 원래 CRISPR 시스템은 인간 게놈의 12.5%만을 표적으로 삼을 수 있었지만, 새로운 방법은 게놈 공학을 통해 거의 모든 유전자에 대한 접근을 확대하여 잠재적으로 더 광범위한 질병을 표적으로 삼고 치료할 수 있습니다.
이 연구에는 하버드 대학교, 매사추세츠 공과대학, 매사추세츠 의과대학, 취리히 대학교 및 맥마스터 대학교의 공동 연구자가 참여했습니다.
이 작품은 10월 4일자 저널에 게재되었습니다. 네이처커뮤니케이션즈.
"CRISPR는 특정 DNA를 편집하는 데 훌륭한 도구이지만 편집할 수 있는 유전자에 대해서는 여전히 제한이 있습니다."라고 말했습니다. 프라남 채터지, 의생명공학과 조교수. “원래 CRISPR 도구는 특정 스페이서의 위치를 기준으로 모든 DNA 서열 중 약 12.5%만 편집할 수 있었습니다. 다른 87.5%에 돌연변이가 있으면 운이 좋지 않을 것입니다.
CRISPR-Cas는 박테리아가 RNA 분자와 CRISPR 관련(Cas) 단백질을 사용하여 침입하는 바이러스의 DNA를 표적으로 삼아 파괴할 수 있도록 하는 박테리아 면역 시스템입니다. 발견 이후 연구자들은 유전자 치료 및 게놈 공학에 적용할 수 있는 새로운 CRISPR 시스템을 개발하기 위해 경쟁해 왔습니다.
게놈을 편집하기 위해 Cas 단백질은 효소를 표적 DNA 스트레치로 안내하는 RNA 분자와 프로토스페이서 인접 모티프(PAM)를 모두 활용합니다. PAM은 표적 DNA 서열 바로 뒤에 오는 짧은 DNA 서열입니다. Cas 단백질이 결합하는 데 필요합니다.
가이드 RNA가 상보적인 DNA 서열을 찾고 Cas 효소가 인접한 PAM에 결합하면 효소는 가위처럼 작용하여 DNA를 절단하여 게놈에 원하는 변화를 촉발합니다. 가장 일반적인 CRISPR-Cas 시스템은 Streptococcus pyogenes 박테리아(SpCas9)의 Cas9이며, 이는 두 개의 구아닌 염기(GG)의 PAM 시퀀스가 연속적으로 필요합니다.
이전 연구에서 Chatterjee와 그의 팀은 생물정보학 도구를 사용하여 절단을 만드는 데 단일 구아닌 염기 PAM만 필요한 Sc++를 포함한 새로운 Cas9 단백질을 발견하고 설계했습니다. 이러한 변화로 인해 연구자들은 모든 DNA 서열 중 거의 50%를 편집할 수 있게 되었습니다.
동시에 하버드 의과대학 조교수인 Benjamin Kleinstiver가 이끄는 Chatterjee의 공동 연구자들은 SpRY라는 별도의 변종을 설계했습니다. SpRY는 PAM을 형성할 수 있는 4개의 DNA 염기 중 하나에 결합할 수 있지만 아데닌과 구아닌에 대해서는 훨씬 더 강한 친화력을 가졌습니다.
두 시스템 모두 단점이 있었기 때문에 그룹에서는 두 시스템의 장점을 SpRyc라는 새로운 변형에 결합하기로 결정했습니다.
Chatterjee는 "이 새로운 도구를 사용하면 훨씬 더 정확하게 게놈의 거의 100%를 타겟팅할 수 있습니다."라고 말했습니다.
SpRYc는 표적 DNA 서열을 절단하는 데에는 다른 효소보다 느리지만, DNA의 특정 부분을 편집하는 데에는 두 가지 기존 효소보다 더 효과적이었습니다. SpRYc의 광범위함에도 불구하고 SpRY보다 더 정확했습니다.
SpRYc의 편집 기능을 확립한 후 팀은 표준 CRISPR 시스템으로 치료할 수 없는 유전 질환에 대한 도구의 잠재적인 치료 용도를 조사했습니다. 첫 번째 테스트는 주로 젊은 여성에게 영향을 미치고 특정 유전자에 대한 8가지 돌연변이 중 하나에 의해 발생하는 진행성 신경 장애인 레트 증후군이었습니다. 두 번째는 뇌의 뉴런 퇴화를 일으키는 희귀 유전성 신경 질환인 헌팅턴병이었습니다. 연구팀은 SpRYc이 이전에 접근할 수 없었던 돌연변이를 변경하여 두 질병 모두에 대한 잠재적인 치료 기회를 제공할 수 있음을 발견했습니다.
Chatterjee는 “SpRYc에는 임상에 적용하는 방법을 모색하거나 더욱 효율적으로 만드는 방법을 찾는 등 많은 잠재력이 있습니다.”라고 말했습니다. "우리 도구의 모든 기능을 탐색할 수 있기를 기대합니다."
(다) 듀크대학교
원본 기사 출처: WRAL TechWire