뷰페이지

‘어떤 유전자가위 쓸까’ 고민된다면…유전자가위 골라주는 AI 나왔다

‘어떤 유전자가위 쓸까’ 고민된다면…유전자가위 골라주는 AI 나왔다

유용하 기자
유용하 기자
입력 2020-06-25 11:23
업데이트 2020-06-25 11:23
  • 글씨 크기 조절
  • 프린트
  • 공유하기
  • 댓글
    14

유전자 가위 특성과 효율 예측 알고리즘 개발...돌연변이 발생 최소화 기대

미국 연구진이 유전자 가위 기술을 이용해 인간에게 해를 끼치는 동물을 제거하기 위한 ‘유전자 드라이브’ 실험을 시작했다. 생쥐가 포유류에 있어서 첫 번째 유전자 드라이브 실험 대상이 됐다. 특정 유전자나 DNA를 자르거나 붙이는 등 편집을 통해 질병을 치료하는 유전자 가위 기술은 눈부시게 발전하고 있다. 네이처/사이언스포토라이브러리·사이언스 제공
미국 연구진이 유전자 가위 기술을 이용해 인간에게 해를 끼치는 동물을 제거하기 위한 ‘유전자 드라이브’ 실험을 시작했다. 생쥐가 포유류에 있어서 첫 번째 유전자 드라이브 실험 대상이 됐다. 특정 유전자나 DNA를 자르거나 붙이는 등 편집을 통해 질병을 치료하는 유전자 가위 기술은 눈부시게 발전하고 있다. 네이처/사이언스포토라이브러리·사이언스 제공
동식물 유전자 특정 부분을 정교하게 잘라내 품종을 개선하거나 유전자 관련 질병을 치료할 수 있는 유전자 가위 기술은 생물학 분야의 혁명이라고까지 불린다. 현재는 3세대 유전자 가위기술인 ‘크리스퍼 유전자 가위’와 관련해 활발한 연구가 이뤄지고 있다. 크리스퍼 유전자 가위도 한 종류만 있는 것이 아니라 다양한 종류가 존재한다. 문제는 유전자 가위들마다 특성이 다른데 이를 체계적으로 분석한 연구가 없어 어떤 유전자 가위를 이용해 연구나 임상에 적용해야 하는지 헷갈릴 때가 많다.

국내 연구진이 이 같은 문제를 해결하기 위한 인공지능 알고리즘을 개발해 주목받고 있다.

연세대 의대 약리학교실, 재활의학연구소, 의생명과학부, BK21연세의과학사업단, 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단, 서울대 전기정보공학과, 생물정보학협동과정 공동연구팀은 유전자 교정 상황에 따라 가장 효율적인 유전자 가위기술을 추천해주는 인공지능 알고리즘(DeepSpCas9variants)을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’에 실렸다.

유전자 가위는 표적 DNA의 특정 염기서열 정보를 가진 가이드RNA와 염기서열을 자르는 절단효소로 구성되는데 최근에는 화농성연쇄상구균에서 가져온 SpCas9을 절단효소로 활용하는 크리스퍼 유전자 가위가 가장 많이 활용되고 있다. SpCas9는 효율은 높지만 표적 이외 지점을 잘라내는 표적 이탈현상이 빈번하다는 문제가 있다. 이 때문에 이를 막기 위한 다양한 종류의 크리스퍼 유전자 가위 기술이 파생돼 있다.

유전자 가위들의 약점을 보완한 여러 종류의 파생기술들이 있지만 이들의 성능과 장단점을 분석한 연구가 없어 전문 연구자들마저도 어떤 유전자 가위를 언제 사용해야 하는지 혼란스러울 때가 많다.

이에 연구팀은 다양한 연구데이터베이스를 바탕으로 SpCas9 변이체 13종을 대상으로 가이드RNA 표적 염기서열에 따른 교정효율을 측정하고 교정 정확성 차이를 밝혀냈다. 또 동일한 조건에서 인간배아 신장세포를 이용한 유전자 교정실험을 실시해 교정 효율을 분석했다. 이를 바탕으로 연구나 임상 상황에 따른 유전자 가위의 효율을 예측하는 알고리즘을 개발했다. 이 알고리즘을 이용하면 가장 효과적인 유전자 가위기술을 추천받을 수 있을 뿐만 아니라 이를 활용했을 때 기대되는 교정효율까지 파악할 수 있게 된다고 연구팀은 설명했다.

연구팀 관계자는 “이번 연구는 지금까지 밝혀지지 않았던 여러 유전자 가위의 파생기술들의 차이를 체계적으로 분석함으로써 정확한 유전자 교정도구를 선택할 수 있는 가이드라인을 제시했다는데 의미가 크다”라며 “이번에 개발된 알고리즘을 활용하면 표적이탈로 인한 돌연변이 같은 부작용을 최소화할 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

많이 본 뉴스

  • 4.10 총선
저출생 왜 점점 심해질까?
저출생 문제가 시간이 갈수록 심화하고 있습니다. ‘인구 소멸’이라는 우려까지 나옵니다. 저출생이 심화하는 이유가 무엇이라고 생각하시나요.
자녀 양육 경제적 부담과 지원 부족
취업·고용 불안정 등 소득 불안
집값 등 과도한 주거 비용
출산·육아 등 여성의 경력단절
기타
광고삭제
위로