CRISPR-Cas9, 크리스퍼 유전자가위 원리 및 활용

소개

CRISPR-Cas9의 개념 및 작용기전, 크리스퍼 유전자가위를 이용한 유전자 교정의 기본 원리, 유전자가위 기술의 활용 및 적용 가능성을 다룬 보고서입니다.

목차

1. CRISPR-Cas9 개념 및 원리
(1) CRISPR-Cas9 이란
(2) CRISPR-Cas9 작용기전

2. 유전자 가위 활용 사례
(1) 헌팅톤병 유전자 제거
(2) 혈우병 유전자 교정
(3) 만성 골수성 백혈병

본문내용

*CRISPR 시스템
3세대 유전자가위(CRISPR-Cas9)는 흔히 크리스퍼(CRISPR)라는 약자로 불린다. 용어의 유래부터 알아보자. 원래 CRISPR는 'clustered regularly interspaced short palindromic repeats'의 약자로, 세균에서 염기서열이 짧게 반복되는 DNA 조각이다. 이는 세균의 전(全) 유전체에 규칙적으로 띄엄띄엄 분포하는 작은 팔린드롬(palindrome)을 말한다(*팔린드롬이란 ‘DNA의 염기배열이 역방향으로 반복되어, 앞으로 읽으나 뒤로 읽으나 염기배열이 똑같은 구조’를 말한다). 나중에 자세히 설명하겠지만, 본래 CRISPR 시스템은 박테리아가 예전에 침입했던 바이러스의 DNA 일부를 자신의 유전체에 저장해 두었다가 바이러스가 다시 침입했을 때 그 정보를 꺼내어 바이러스 DNA을 절단하는 데 사용하는 자기 보호 메커니즘이다.
CRISPR-Cas9는 Cas9 단백질을 사용하는 CRISPR 시스템의 일종으로, 원래 박테리아나 고세균 같은 원핵생물체가 외부에서 침입하는 바이러스나 플라스미드 DNA 등 이동성 유전요소로부터 자신을 방어하기 위해 사용하는 적응 면역 시스템에서 작동하는 ‘표적 특이적 핵산분해효소(site specific endonuclease)’이다. 박테리아는 세포 외부에서 바이러스나 플라스미드 DNA가 침입하면, 핵산분해효소인 Cas 단백질을 합성하여 침입한 외부 DNA를 절단하고, 그 중의 일부(20여 쌍의 염기서열)을 취해 자신의 유전자에 끼워 넣어 CRISPR를 형성한다. 이후 같은 염기서열을 가진 외부 DNA가 다시 침입하면 CRISPR 구조로부터 긴 RNA가 전사되고, 전사 후 변형을 통해 trans-activating crRNA(tracrRNA)와, 외부 DNA의 일부 염기서열을 포함하고 있는 CRISPR RNA(crRNA)가 만들어진다.

참고자료

· 크리스퍼가 온다 (제니퍼 다우드나, 새뮤얼 스틴버그 저, 프시케의숲)
· 유전공학의 이해 4판 (남상욱 외, 라이프사이언스)
· CRISPR-Cas: Converting A Bacterial Defence Mechanism into A State-of-the-Art Genetic Manipulation Tool
· CRISPR-Cas: 박테리아 방어 메커니즘을 최첨단 유전자 조작 도구로 전환. 항생제 2019, 8 (1), 18; https://doi.org/10.3390/antibiotics8010018
· CRISPR/Cas9 기술을 이용한 질병 치료 동향. 성상현(2020). BRIC View 2020-T04 https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=report&id=3422 (Jan. 14, 2020)
· Efficient generation and reversion of chromosomal translocations using CRISPR/Cas technology(Sergey Lekomtsev, BMC Genomics 17 : 739, 2016)
· Future Approaches for Treating Chronic Myeloid Leukemia: CRISPR Therapy(Elena Vuelta, 2021.02.10, PMC)
· 상동재조합을 통한 DNA 손상복구에서 RNA의 역할, 한국분자세포생물학회, 2021년 12월호 https://www.ksmcb.or.kr/webzine/2111/content/news.html
· 국가 암정보센터 만성골수성백혈병https://www.cancer.go.kr/lay1/program/S1T211C223/cancer/view.do?cancer_seq=3821&menu_seq=3828
· 서울아산병원 질환백과 만성골수성백혈병, https://www.amc.seoul.kr/asan/healthinfo/disease/diseaseDetail.do?contentId=31781
· 서울아산병원질환백과 헌팅톤 병, https://child.amc.seoul.kr/asan/mobile/healthinfo/disease/diseaseDetail.do?contentId=32371
· 의학유전학센터 헌팅톤 병, https://amcmg.amc.seoul.kr/asan/depts/amcmg/K/bbsDetail.do?menuId=3815&contentId=247296
· https://helpline.kdca.go.kr/cdchelp/ph/rdiz/selectRdizInfDetail.do?menu=A0100&rdizCd=RA201810633
· https://www.addgene.org/guides/crispr/
· https://www.mdpi.com/2079-6382/8/1/18
· https://www.takara.co.kr/web01/product/productList.asp?lcode=D150309
· 바이오니아. CRISPR를 이용한 Gene Editing, https://www.bioneer.co.kr/c-life-science/c-ls-p-service/crispr.html
· 유전자편집(CRISPR/Cas9),https://ko.moleculardevices.com/applications/gene-editing-with-crispr-engineering
· 유전체 편집(Crispr/Cas9) 기술을 이용한 In vivo 치료제 개발 동향, BRIC