[바이오타임즈] 지난해 크리스퍼 유전자가위 기술이 노벨화학상을 받으면서 전 세계적으로 이 기술에 관한 관심과 연구가 폭발적으로 증가하고 있다.

유전자가위는 동식물 유전자에 결합해 특정 DNA 부위를 자르는 데 사용하는 인공 효소를 말하며, 크리스퍼 유전자가위는 탈렌(TALEN), 징크핑거(ZFN)에 이은 3세대 유전자 편집 기술로 Cas9 효소를 이용해 유전자를 정밀하게 절단할 수 있다.

크리스퍼란 ‘규칙적인 간격을 갖는 짧은 회문(回文) 구조 반복 단위의 배열’이라는 뜻으로, ‘Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats’에서 머리글자를 따왔다.

3세대 유전자가위로 불리는 크리스퍼 기술은 유전정보를 전달하는 복사본인 RNA를 길라잡이 삼아서 Cas9이라는 효소(단백질)가 특정 DNA 염기서열과 결합하도록 만든 뒤 원하는 돌연변이 염기를 잘라내는 원리다. 1세대 징크핑거와 2세대 탈렌과는 달리 복잡한 단백질 구조가 없고 DNA 절단 정도가 더욱 정교하다. 이에 설계가 간편하고 제작비용이 적게 들며, 정교하고 효율적인 유전자 편집 가능해 현재 유전자 편집 시장의 50% 이상을 차지한다.

현재 전 세계 유전자 편집 시장은 2018년 36.2억 달러(약 4조 860억 원)에서 연평균 14.5%로 성장해 2023년 71.2억 달러(약 8조 370억 원) 규모로 확대될 전망이다. 유전자 편집 시장은 정부 및 민간 투자의 증가, 유전 질환 발생 증가, 유전자 편집 기술의 놀라운 진보 및 유전자변형 작물 생산 증대와 같은 복합적인 추진 요소에 의해 성장하고 있으며, 특히 크리스퍼 유전체 편집 시스템은 비교적 간단한 사용법과 기술 자체의 강력함으로 인해 기초 생물학 분야뿐만 아니라 의학적인 적용에까지 전반적인 영향을 미치고 있다.
 

◇기존 CRISPR-Cas9 대비 300% 성능 개선된 개량 기술 ‘크리스퍼 플러스’

이러한 가운데, 국내 크리스퍼 유전자가위 연구기업 지플러스생명과학이 자사의 유전자가위 개량 기술인 ‘크리스퍼 플러스’가 최근 미국 특허를 취득했다고 8일 밝혔다.

해당 유전자가위 개량 기술은 지난해 4월 국내 특허를 취득했고, 올해 3월 호주 특허를 취득한 바 있다. 또한, 캐나다, 유럽, 중국, 카타르에서도 추가 특허 확보를 위해 출원을 마친 상태이다.

무엇보다 전 세계에서 시장 규모가 가장 큰 미국에서 특허를 취득한 만큼 회사는 4세대 유전자가위의 상업화 시기를 앞당길 수 있을 것으로 기대하고 있으며, 글로벌 시장 수요에 적극적으로 대응할 계획이다.

이번에 미국 특허를 취득한 유전자가위 개량 기술인 ‘크리스퍼 플러스(CRISPR PLUS)’는 지플러스생명과학이 현재 보편적으로 사용하고 있는 유전자가위 ‘Cas9’에 기반해 그 성능을 최대 300%까지 개선한 차세대 유전자가위 기술이다. 개량된 유전자가위를 활용하면 적은 양으로도 동일 수준의 효과 또는 그 이상 효과를 짧은 처리시간 안에 유도할 수 있어 표적 이탈 효과 등의 부작용을 최소화할 것으로 기대된다.
 

◇미국 특허 취득 계기로 글로벌 유전자 편집 시장 선도 기대

회사는 올해 2월 아일랜드 더블린에 본사를 둔 생명공학 기업 ERS 지노믹스(ERS Genomics ltd., 대표이사 Eric Rhodes)와 크리스퍼 유전자가위 ‘CRISPR-Cas9’ 원천기술 도입(L/I, 라이선스인) 계약을 체결한 바 있다. ERS 지노믹스는 2020 노벨화학상을 받은 임마누엘 샤르팡티에(Emmanuelle Charpentier) 교수가 공동 창업한 회사이기도 하다.

세계 최초로 식물기반 표적항암제 개발 분야에 유전자가위 기술을 접목한 지플러스생명과학은 ERS지노믹스의 크리스퍼 유전자가위 원천기술 도입을 통해, Cas9과 gRNA(가이드 RNA)의 조합을 포함한 크리스퍼 플러스 유전자가위 제품 판매와 연구에 박차를 가하고 있다.

특히, 크리스퍼 Cas9 단백질을 개량해 유전체 편집효율이 매우 우수한 ‘크리스퍼 플러스’ 개발에 성공했고, 이를 기반으로 항암신약플랫폼 ‘캔서레이스’ 및 ‘Allogenic Car-T’ 연구를 진행 중이다.

크리스퍼 유전자가위 항암 플랫폼 ‘캔서레이스’는 크리스퍼 유전자가위를 DNA 기반 항암제로 사용한 항암 신약 플랫폼이다. 해당 플랫폼은 암에 특이적으로 존재하는 핵산을 타깃으로 하는 가이드 RNA와 크리스퍼 단백질로 구성된 복합조성물로서, 비정상 세포인 암세포만을 선택적으로 사멸시키고 다양한 암종에 적용할 수 있다.

또한, ‘캔서레이스’는 기존 크리스퍼 유전자가위 Cas9 보다 교정 효율이 높은 회사의 크리스퍼 플러스 기술을 적용하여, 타깃 유전자의 기능 상실 효과를 보다 향상시켰고, 플라스미드, 바이러스 등의 다양한 전달체를 활용하여 항암 효과를 극대화했다. 기존 표적 항암치료제 및 면역관문 억제제와 병용 투여에서도 긍정적 효과가 기대되며, 국내외 제약사들과 공동 연구를 진행 중이다.

지플러스생명과학 최성화 대표이사는 “전 세계적으로 크리스퍼 유전자가위 기술에 주목하고 있는 상황에서, 지플러스생명과학의 ‘크리스퍼 플러스’ 미국 특허 등록은 한국의 기술력이 글로벌시장에서 선도적 역할을 하고 있다는 증명”이라며 “앞으로 회사는 기술이전(L/O) 체결을 위해 노력하는 한편 ‘크리스퍼 플러스’를 활용한 신약 개발로 난치병 치료를 위해 힘쓰겠다.”고 밝혔다.

[바이오타임즈=정민구 기자] news@biotimes.co.kr

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