10대 BIO 기술⑤ 후성유전체 편집…새로운 유전자 편집 시대 열다

유전체 변화 통해 DNA 간접적 조절, 높은 안전성으로 희귀난치성 치료제 대안

후성유전체 편집(Epigenome editing)이 '2022년 10대 바이오 분야 미래유망기술'로 선정됐다.

재생의학, 유전자치료, 세포·유전자치료제 등, 차세대 바이오의약품과 산업이 확대되면서 유전학적 기술의 활용 범위가 넓어지고 있다. 이 중에서도 한국생명공학연구원은 후성유전체 편집 기술에 주목했다. 

최근 전 세계적으로 희귀난치질환 치료제 개발 요구가 늘어나고 있고, FDA에서는 패스트트랙 등의 혜택을 제공하며 개발을 장려하고 있다. 또한 고령화 시대에 따라 퇴행성 질환, 노화, 암, 신경질환 등이 증가하며 새로운 치료 기술로 후성유전 편집 기술이 대안으로 떠오르고 있다.

생명연 보고서에 따르면 후성유전체 편집 기술은 유전자편집 도구를 활용해 후성유전학적 변이를 선택적으로 제어해, 생물체의 기능을 조절할 수 있는 기술이다. DNA를 직접 편집하는 것이 아닌, DNA에 영향을 미치는 유전체의 변화를 통해 간접적으로 DNA를 조절하는 메커니즘이다. 해당 기술은 DNA를 직접 절단 및 서열 변화를 일으키지 않으므로, 보다 안전성이 높을 것으로 평가되고 있다.

현재 해외에서는 지난 2001년 CRISPRi(interference, 간섭)및 CRISPRa(activation, 활성) 기술을 활용해 DNA 발현을 조절하는 DNA 메틸화, 히스톤(Histon) 메틸화, 아세틸화, 인산화의 조절 기술이 개발됐다. 또한 CRISPR 라이브러리를 활용한 후성유전 조절인자 스크리닝 및 후성유전체 지도도 구축됐다. 아울러 게놈 재배열 및 크로마틴 루핑(Chromatin Looping) 기술을 통한 대규모의 후성유전체 조절 기술까지 개발됐다.

국내에서도 후성유전체 편집 관련 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 생명연과 진코어 공동연구팀은 초소형 유전자가위 기술 개발로 AAV(아데노부속바이러스벡터) 기반의 후성유전체 조절 인자의 인체 전달 기술을 확보했다. 또 지에딧, 바이오오케스트라, 이화여대 등 산학 계에서 나노입자 기반 전달체 기술을 연구개발 중이다.

이러한 기술 발전에 따라 향후 5년 후에는 후성유전학적 변이와 질병의 상관관계에 대한 정보 및 DNA·히스톤 변형 조절 인자의 라이브러리 구축이 완료될 전망이다. 이처럼 후성유전체와 질병과의 상관관계가 확립되면, 궁극적으로 치료 효과를 내는 CRISPR-후성유전 조절인자 복합체가 개발되고, 이를 바이러스 벡터 또는 나노입자를 통해 인체 전달 방식의 치료제가 탄생할 전망이다.

그러나 현재 관련 기술은 발전이 더 필요한 상황이다. 우선 유전자 발현 및 세포 분화를 조절할 수 있는 특이적 후성유전체 조절 기술의 개발이 요구되고 있다. 또한 초소형 유전자가위 기술 등, 더 고도화된 후성유전체 편집용 유전자가위의 기술도 필요하다. 아울러 인체 전달체 기술 발전도 더 요구되고 있다.

생명연은 보고서를 통해 “후성유전체 편집 기술은 희귀질환과 비가역적 손상에 의한 난치질환의 극복을 통해 환자들의 삶의 질 향상에 기여할 수 있을 것”이라며 “고령화 시대에 증가하는 만성질환 및 난치질환 시장에 대응해 관련 산업을 선도할 기술”이라며 10대 바이오기술 선정 사유를 전했다.

이어 “후성유전체 편집 기술의 발전에 따라 유전자치료제 적용 가능한 질환의 확대를 위한 국내 생명윤리법 개정이 필요하다”고 덧붙였다.