과제: 시력은 빛이 눈에 들어와 망막으로 이동하면서 시작된다. 그곳에서 광수용체라고 하는 빛에 민감한 세포가 빛을 전기 신호로 변환하여 뇌로 보낸다.

색소성 망막염은 100개 이상의 서로 다른 유전자의 돌연변이로 인해 발생할 수 있는 희귀하고 현재 불치의 유전 질환이다. 이러한 돌연변이는 망막의 세포를 파괴하여 시력 상실로 이어지며 대부분의 사람들에게는 질병을 멈추거나 손상을 되돌릴 방법이 없다(예외는 RPE65 유전자의 돌연변이를 치료하기 위해 승인된 유전자 요법이다.)

아이디어: WUST 연구원들은 이제 유전자 편집 도구 CRISPR의 새로운 버전을 개발했으며 이를 입증하기 위해 쥐의 PDE6β 유전자에서 색소성 망막염을 유발하는 돌연변이를 수정하도록 시스템을 프로그래밍했다.

CRISPR 시스템이 돌연변이를 수정한 후 설치류의 손상된 광수용체가 빛에 대한 민감성을 되찾았고 생쥐는 잃어버린 시력을 되찾았다. 수정도 영구적인 것처럼 보였고 쥐는 노년에도 시력을 유지했다.

대체 CRISPR: 그들이 PESpRY라고 부르는 WUST 팀의 CRISPR 시스템은 "프라임 편집"이라는 새로운 유전자 편집 기술을 기반으로 한다. DNA 이중 나선의 양쪽을 절단하는 CRISPR-Cas9와 달리 이것은 하나만 절단하여 손상이 적고 일반적으로 오프 타겟 편집이 적다.

연구원들은 처리된 쥐에서 의미 있는 비표적 편집을 감지할 수 없었다고 말하면서 PESpRY가 사람을 편집하는 데 사용되는 경우 기존 CRISPR-Cas9보다 덜 위험할 수 있음을 시사한다.

연구진에 따르면 PESpRY는 게놈의 모든 부분을 표적으로 삼도록 프로그래밍할 수 있다. 이는 PDE6β의 돌연변이나 색소성 망막염과 관련된 다른 유전자를 수정하는 데 국한되지 않는다.

 수정되지 않은 PDE6β 돌연변이(왼쪽)가 있는 쥐의 망막은 얇고 시력에 필요한 광수용체가 부족하다. 돌연변이가 수정된 쥐(오른쪽)는 많은 세포(빨간색)가 있는 더 두꺼운 망막을 가지고 있다. 이미지 출처: Qin et al. (2023)

전망: 새로운 CRISPR 시스템의 안전성과 효능을 확인하기 위해 더 많은 전임상 연구가 필요하지만 WUST 팀은 언젠가 의사가 색소성 망막염 및 수많은 다른 유전 질환을 치료하는 데 도움이 될 수 있는 무언가를 개발했다고 낙관하고 있다.

"우리의 연구는 특히 색소성 망막염과 같은 유전성 망막 질환에 대한 다양한 연구 및 치료 맥락에서 이 새로운 게놈 편집 전략의 생체 내 적용 가능성과 잠재력에 대한 실질적인 증거를 제공한다."라고 수석 연구원인 Kai Yao가 말했다.