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10 월 5 일 국제 학술지인 "Molecular Cell"에는 중국 과학원 상해 생명 과학 연구소 영양 및 건강 연구원 상흥(常兴, Chang Xing)연구팀의 “Genetic modulation of RNA splicing with a CRISPR-guided cytidine deaminase-CRISPR에 의해 유도된 cystidine deaminase를 이용한 RNA splicing”라는 제목의 연구 성과가 발표되었다. 이로써, TAM (Targeted-AID induced mutagenesis) 유전자 편집은 DNA의 RNA splicing cis 요소를 표적으로 하여, RNA splicing을 효율적으로 조절하고, 가변적 RNA splicing의 기능을 연구하며, 인간의 유전 질환을 치료하기 위해 사용할 수 있음이 증명되었다. 진핵 세포에서 RNA splicing은 유전자 발현의 중요한 부분이다.추측된 자료에 의하면, 인간 유전자의 75 % 이상이 하나 이상의 mRNA splicing 패턴 (가변 splicing)을 갖고, 이 가운데 대부분은 기능성 단백질로 번역 될 수 있는 것으로 추산된다. 그러나, 유전자의 기능과 관련하여 보자면, 선택적 scplicing의 생리적 기능에 대한 이해는 여전히 제한되어 있는데, 그 이유는 주로 RNA splicing의 실험적 수단이 매우 제한적이기 때문이다. 비정상적인 RNA splicing은 많은 질병의 직접적인 원인이기도 하며, 35~50%의 인간 질병이 splicing이상에 의한 것으로 예측되고 있다. 따라서, 학문적 연구나 임상 적용의 관점에서 RNA splicing을 조절하는 유전자 편집을 위한 새로운 방법을 개발하는 것이 시급하다.상흥 연구 그룹은 nuclease 활성이 결핍 된 Cas9 단백질과 cystidine deaminase의 도움 (AID)에 의한 TAM (Targeted AID-induced mutagenesis)을 개발하여 두 가지 특성을 발견했다. 첫째, sgRNA 표적화 DNA상에서 C / G 염기를 다른 염기로 돌연변이 할 수 있으며, 항암 약물 내성 돌연변이 분석이나 유도단백질 체외 진화 등에 사용할 수 있다. 둘째, UNG 억제제인 UGI를 연결시켜서 sgRNA 표적화 영역에 작은 창 (5-6 염기) 내에서 C를 T로 효과적으로 돌연변이 할 수 있다 (Nature Methods, 2016).이 새로운 연구에서 박사과정 학생 원연연 (袁娟娟, Yuan Juanjuan)과 마운청(马云青, Ma Yunqing)은 98 % 이상의 인트론이 보수적인 GU (인트론 시작)와 AG (인트론 엔드) 서열을 가지고 있음을 알아차리고, G를 A로 정확하게 고효율로 바꿀 수 있다면, 선택적으로 exon을 식별하는 것을 저해할 수 있을 것이며, 세포의 mRNA splicing을 할 수 있을 것이라고 판단하였다. 이러한 전략으로 TAM유도에 의해 splicing 위치 DNA에서 G를 A로 바꾸어 가변성 exon과 구성 exon의 점프를 할 수 있었고, 가변성 splicing위치의 선택을 바꿀 수 있으며, 서로 배타적인 exon의 선택을 조절할 수 있으며 작은 크기의 intron을 포함하도록 유도할 수 있었다. 따라서, TAM을 이용하여 성공적으로 RNA splicing의 기능의 손실과 획득을 조절할 수 있었다.더욱이, TAM에 의해 3 'splicing 부위 상류 polypyrimidine 트랙에 함유된 C가 T로 돌연변이 되면, 하류에 exon이 포함되는 것이 촉진될 수 있다는 것도 밝혔다. 따라서 RNA splicing에 대한 "기능 상실"및 "기능 상실"규정은 TAM을 사용하여 성공적으로 달성 할 수 있습니다마지막으로 연구진은 TAM을 사용하여 Duchenne 근육 영양 불량증 (DMD)을 치료할 수 있는 가능성을 모색했다. DMD는 치명적인 유전병 (남성의 경우 발병률이 1/4000)이다. 이 질병의 원인은 유전적 돌연변이가 dystrophin 단백질의 완전한 손실을 유발하고 근육 위축과 경련을 유발하며 궁극적으로 심장이나 폐 기능의 장애를 초래한다. 엑손 점프를 통해서 내부 절단된 dystrophin 단백질이 생성될 수 있어, DMD에 대한 치료 효과를 얻을 수 있다.따라서 연구자들은 엑손 결손으로 인해 디스트로핀 단백질이 완전히 소실된 DMD 환자에게서 유도 만능 줄기 세포를 구축했다. 이 환자들은 exon이 없어서 dystrophin단백질이 없다. Splicing부위에서 G를 A로 바꾸는 돌연변이를 유도함으로써 연구자들은 표적 엑손을 완전히 건너 뛰고, 모든 TAM- 발현 세포에서 dystrophin 단백질 발현을 회복 시키며 심근 세포의 결함을 복구했다.연구는 과학 기술부, 자연과학기금, 중국 과학원 선도 프로젝트 및 상해 시 과학기술 위원회의 지원을 받았다. |
