[지금은 과학] 에이즈 치료제 개발 실마리 찾았다

[아이뉴스24 정종오 기자] 에이즈 치료제 개발에 도움이 될 수 있는 기술이 나왔다. 국내 연구팀이 RNA 분해효소를 민감하게 검출해내는 신기술을 개발했다

RNA 분해효소의 일종인 `리보핵산가수분해효소 H'는 후천성면역결핍증(에이즈)을 일으키는 바이러스인 인간 면역결핍 바이러스(HIV-1), B형 간염 바이러스를 포함한 역전사 바이러스의 역전사효소에서 필수적 영역이다. 역전사 바이러스의 증식에 관여한다. 리보핵산가수분해효소 H는 항바이러스제 개발의 중요한 표적으로 알려져 있다.

카이스트(KAIST, 총장 이광형)는 생명화학공학과 박현규 교수 연구팀이 크리스퍼 카스12a(CRISPR-Cas12a) 시스템의 부수적 절단 활성을 활용해 RNA 분해효소를 민감하게 검출해내는 신기술을 개발했다고 14일 발표했다.

크리스퍼 카스 시스템은 박테리아가 바이러스 감염으로부터 자신을 보호하기 위해 진화시킨 적응 면역 시스템이다. 외래 유전자의 정보를 담고 있는 가이드RNA와 직접 핵산을 절단하는 카스 단백질로 이뤄져 있다.

2020년 제니퍼 다우드나 교수 연구팀이 크리스퍼 카스9 유전자 가위 시스템을 개발한 공로로 노벨화학상을 수상해 널리 알려졌다.

카스9이외에도 Cas12, Cas13 등의 다양한 카스 단백질이 발굴되고 활용되고 있다. 카스12a는 표적 DNA 서열을 인식해 이를 절단하며 이에 더해 주변의 비표적 단일 가닥 DNA를 무작위하게 절단하는 부수적 절단 활성을 가지고 있다. 이러한 성질은 분자진단 분야에서 활발하게 사용되고 있다.

일반적으로 리보핵산가수분해효소 H의 활성을 검출하기 위해서는 전기영동 또는 고성능 액체크로마토그래피 등의 방식을 사용하고 있었다. 이와 같은 기술들은 낮은 특이도와 민감도, 복잡한 검출 과정, 긴 검출 시간 등의 단점이 있다.

연구팀은 이러한 현행 기술의 한계를 극복하기 위해, 크리스퍼 카스12a (CRISPR-Cas12a) 시스템을 활용해 검출의 민감도를 크게 높이고 리보핵산가수분해효소 H를 현재 보고된 기술 중 가장 높은 민감도로(검출한계: 0.24 U/L) 1시간 이내에 검출하는 데 성공했다.

연구팀은 이 기술을 통해 암세포의 리보핵산가수분해효소 H 활성도 성공적으로 검출할 수 있었다. 특히 리보핵산가수분해효소 H가 인간 면역결핍 바이러스 증식에 관여한다는 점을 고려할 때 이번 연구 성과는 에이즈 치료제 개발에 기여할 수 있을 것으로도 기대된다.

박현규 교수는 “이번 기술은 크리스퍼 카스12a(CRISPR-Cas12a) 시스템의 부수적 절단 활성을 활용해 리보핵산가수분해효소 H를 고도로 민감하게 검출함으로써 항바이러스제의 표적 발굴에 활용될 수 있다”고 설명했다.

KAIST 생명화학공학과 김한솔 박사가 제1 저자로 참여한 이번 연구(논문명: CRISPR/Cas12a collateral cleavage activity for an ultrasensitive assay of RNase H)는 영국왕립화학회가 발행하는 국제 학술지 `케미컬 커뮤니케이션스(Chemical Communications)'에 2022년도 16호 표지(Back cover) 논문으로 지난달 24일 선정됐다.