[메디먼트뉴스 이민호 기자] 인간의 뇌 발달 과정과 선천성 기형의 비밀을 풀어낼 새로운 유전자 편집 기술이 개발됐다.
미국 하버드대 연구팀은 '미니 장기'로 불리는 오가노이드의 유전자를 빠르고 정확하게 편집하는 기술을 개발했다고 8일(현지시간) 국제학술지 '이라이프'(eLife)를 통해 발표했다.
오가노이드는 인간 줄기세포를 3차원으로 배양해 만든 장기유사체다. 윤리적·현실적 문제로 불가능했던 인체 발생 과정 연구의 대안으로 주목받아왔다.
하지만 기존 유전자 편집 기술은 오가노이드 내 일부 세포에만 유전자가 변형되는 '모자이크 효과'를 일으키는 한계가 있었다. 이 때문에 조직 전체의 구조적 발달을 연구하기 어려웠다.
연구팀은 크리스퍼(CRISPR) 유전자 가위 기술을 간소화하고 효율을 높여 이 문제를 해결했다. 유전자 편집에 필요한 물질을 담은 바이러스를 고농축으로 제작하고, 이를 줄기세포 배양 초기 단계에 주입해 거의 모든 세포에 유전자가 균일하게 변형되도록 했다.
연구팀은 이 기술을 활용해 뇌 발달 초기 단계인 '신경관 형성' 과정을 재현했다. 신경관이 제대로 닫히지 않으면 뇌 일부가 없이 태어나는 '무뇌증'과 같은 심각한 선천성 기형이 발생한다.
연구팀은 신경관 형성에 관여할 것으로 추정되는 유전자 20개를 포함한 총 77개 유전자를 각각 제거한 '미니 뇌' 오가노이드를 제작해 관찰했다.
그 결과 'ZIC2', 'SOX11', 'ZNF521' 등 3개 유전자가 제거된 오가노이드에서 심각한 신경관 형성 결함이 나타나는 것을 확인했다. 이 유전자들이 뇌 발달 과정에서 핵심적인 조절자 역할을 한다는 사실을 밝혀낸 것이다.
샤라드 라마나탄 하버드대 교수는 "이번에 개발한 플랫폼은 기존보다 시간과 비용을 크게 줄이면서 이전에는 불가능했던 규모의 연구를 가능하게 한다"며 "신경관 결손을 비롯한 선천성 기형의 새로운 치료법을 찾는 길을 열어줄 것"이라고 말했다.
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