한국과 미국 연구진이 ‘유전자 가위’를 이용해 인간 배아의 돌연변이 유전자를 교정하는데 성공했다.
김진수 유전체 교정 연구단 단장 연구팀이 미국 오리건 보건과학대학, 솔크 연구소 연구진과 함께 실험을 수행했다. 연구진은 인간 배아에서 비후성심근증의 원인이 되는 돌연변이 유전자를 유전자 가위 크리스퍼(CRISPR/Cas9)으로 교정했다. 이를 통해 비후성 심근증 변이 유전자가 자녀에게 유전되지 않을 확률을 72.4%로 높였다.
이번 연구에서 김 단장 연구팀은 유전자 가위의 제작과 효과를 확인하는 역할을 했고, 미국 연구진은 인간 배아에 유전자 가위를 적용하는 실험을 진행했다. 우리나라는 인간 배아 연구를 엄격하게 제한하고 있지만, 미국은 연구 목적의 인간 배아 실험을 제한적으로 허용하고 있다. 이 때문에 실제 인간 배아에 대한 실험은 미국에서 진행됐다.
이번 연구는 3일 <네이처> 온라인판에 공개됐다.
이번 연구의 대상이 된 비후성 심근증은 선천적으로 좌심실 벽이 지나치게 두꺼워지는 병이다. 심장 내부의 공간이 좁아지면서 몸에 피를 충분하게 공급하지 못하면서 호흡 곤란, 통증을 일으키며 심하면 사망에 이르기도 한다. 신생아 500명 가운데 1명의 비율로 발생하는 비교적 흔한 질병이다.
비후성 심근증은 11번째 염색체에 존재하는 MYBPC3 유전자 변이로 인해 발병할 확률이 높다. 특히 멘델 유전 법칙에 따른 우성 유전으로 부모 가운데 한 명만 돌연변이 유전자를 가지고 있어도 자식의 경우 50% 확률로 발병할 수 있다. 연구진은 유전자 가위로 MYBPC3 유전자 변이 부위를 절단해 해당 유전자를 교정했다.
이때 정자와 난자의 수정이 이미 미뤄진 단계에서 유전자 가위를 주입하는 것이 아니라 정자와 유전자 가위를 함께 난자에 주입하는 방식을 사용했다. 수정이 이뤄진 다음에 유전자 교정을 할 경우 특정 세포는 교정이 되는 반면, 다른 세포는 교정이 되지 않을 수 있다. 배아에 변이가 교정된 정상 세포와 교정되지 않은 비정상 세포가 동시에 존재하는 것이다. 하지만 수정 단계에서 유전자를 교정할 경우 배아는 정상 세포로만 구성된다.
또 이번 연구에서는 유전자 가위가 정확한 위치만 절단하는 것을 확인하는 성과를 거뒀다. 유전자 가위는 표적 위치 외에 의도하지 않은 위치를 절단하기도 한다. 이런 경우 배아에서 새로운 돌연변이로 인한 비정상 세포가 나타날 위험이 있다. 하지만 이번 실험에서는 유전자 가위가 의도한 위치만 절단하는 정확도를 보였다.
김진수 단장은 이번 연구를 놓고 “돌연변이를 가지고 있는 인간 배아에서 유전자 가위의 효과와 정확성을 입증했다는데 큰 의미가 있다”고 설명했다.
또 김 단장은 이번 연구와 관련해 국내에서도 인간 배아 연구를 제한적으로 허용해야 한다는 주장도 제기했다. 세계적으로 임상 적용은 제한을 하지만 연구는 허용하는 추세라는 것이다.
하지만 이번 연구와 관련해 인간 배아 유전자 교정에 대한 우려도 제기되고 있다. 유전자 교정 기술의 효과나 윤리 등에 대한 고려가 필요하다는 문제제기다. 특히 유전자 교정을 통한 기대 효과가 위험을 감수할 만큼 충분한 것인지, 다른 방식으로 질병을 치료할 수는 없는 것인지 등에 대한 의문이 제기되고 있다.
