韓 연구진 포함 과학자들, 인간 배아서 첫 염기 초정밀 교정

과학자들이 차세대 유전자 교정 도구로 인간 배아 유전자 염기서열을 1개
단위로 정밀 교정하는 데 성공했다. 유전질환을 태어나기 전 치료할 수 있
다는 기대와 ‘맞춤형 아기’를 위한 악용 우려가 동시에 제기됐다.

미국 컬럼비아대 교수팀은 ‘염기 교정(베이스 에디팅)’ 기법으로 인간 배아
에서 심장질환과 빈혈을 유발하는 유전자 염기서열 교정에 성공하고 연구
결과를 논문 사전공개 사이트 ‘바이오아카이브(bioRxiv)’에 공개했다.

우재성 기초과학원연구원(IBS) 바이오분자 및 세포 구조 연구단 바이오분자
사회학 그룹장, 배상수 서울대 의대 교수도 연구에 참여했다. 연구팀은 초기
단계의 인간 배아에서 3개 유전자 속 염기서열을 바꿨다.

PCSK9는 혈중 콜레스테롤 수치를 조절해 심장마비나 뇌졸중 위험을 줄이
는 치료법의 표적 유전자다. PCSK9를 비활성화하는 자연 변이는 관상동맥
심장병 위험을 감소시킨다.

연구팀은 염기 교정 기법으로 특정 위치에 있는 아데닌(A) 염기를 구아닌(G)
으로 바꿔 유전자를 비활성 상태로 만들었다. 겸상적혈구빈혈증과 지중해빈
혈등 혈액 질환에 관여하는 유전자 HBG1, HGB2에서도 A를 G로 바꾸는 단
일 염기 변이가 유도됐다.

기존 1세대 유전자 교정 도구인 크리스퍼-캐스9(CRISPR-CAS9)는 이중나선
구조의 유전물질인 디옥시리보핵산(DNA)의 두 가닥을 모두 잘라내는 형태다.
특정 DNA 염기서열을 인식해 타깃 부위로 유전자가위를 안내하는 가이드R
NA(gRNA)와 염기를 잘라내고 교정하는 가위 역할을 하는 효소 캐스9(Cas9)
으로 구성된다. 교정 과정에서 의도치 않은 염기서열이 추가되거나 삭제될 가
능성이 있다.

염기 교정은 크리스퍼-캐스9보다 더 정밀하게 염기서열 단위로 유전자를 교
정해 상대적으로 부작용 가능성을 크게 줄였다는 평가를 받는다. 염기를 교
정한 인간 배아는 자궁 착상 전 단계인 배반포까지 배양됐다.

다만 이번 실험에서 염기 교정이 배아 세포 전반에 균일하게 적용되지 않는
‘모자이크 현상’이 발생했다. 일부 세포가 기존 염기를 유지하는 등 기술적
완성도가 아직 완벽하지 않다는 뜻이다.

배아 유전자 교정 기술 발전으로 윤리적 논란도 함께 커지고 있다. 유전자
교정 과정에서 발생하는 기술적 오류나 교정 이후 예측 불가능한 질환 발생
가능성이 남아 있고 지능이나 키 같은 치명적인 질환과 관계없는 특성을 교
정하는 데 악용될 수 있다. 이 때문에 출산 목적의 배아 유전자 교정은 불
법으로 취급된다.

2018년 허젠쿠이 중국남방과기대 교수는 크리스퍼-캐스9으로 인간 배아에서
인간면역결핍바이러스(HIV) 면역력을 갖도록 유전자를 교정했다. 배아는 실
제 출산까지 이어져 첫 ‘유전자 교정 아기’가 탄생했다. 허 교수는 불법 의료
행위로 3년간 복역했다. 당시 태어난 아기들의 건강 상태는 불명확한 상태다.

본문 이미지: 동아사이언스.