박테리아의 젤라틴 기질 깊숙한 곳에는 특정 바이러스 감염을 감지하기 위해 단일 가닥의 DNA를 생성하는 ‘레트로론 Retron’이라는 작은 "세포 기계"가 있다. 이제 처음으로 연구자들은 이러한 천연 DNA 스크립트 작성자를 사용하여 인간 세포의 유전자를 수정했다. 네이처 케미컬 생물학(Nature Chemical Biology)에 발표된 새로운 연구에 따르면 이 기술은 다양한 동물 그룹에서 유전자 편집을 향상시킬 수 있다.

잘 알려진 CRISPR 프로세스가 최근 몇 년 동안 유전자 편집을 훨씬 더 쉽게 만들었지만 "자체 제한 사항이 있다"고 이 연구의 수석 저자인 샌프란시스코 캘리포니아 대학의 생물 공학자인 Seth Shipman은 말한다. 이 과정은 Cas9라는 효소를 도입하여 DNA 세그먼트를 절단하고 연구자가 설계한 원하는 DNA 템플릿을 제공하여 세포가 복구 과정에서 통합할 수 있도록 한다. 그러나 이 주형 DNA는 실험실에서 생성되며 CRISPR의 구성 요소와 별도로 삽입되어야 하며 항상 세포막을 관통하는 것은 아니다.

Shipman과 그의 동료들은 대신 CRISPR 프로세스가 쉽게 사용할 수 있는 세포 내부에서 DNA를 제조하기 위해 레트로론을 사용했다. 레트로론은 RNA를 기반으로 DNA 가닥을 만드는 역전사 효소라는 효소를 가지고 있다. U.C.S.F의 대학원생이며 연구의 주 저자인 산티아고 로페즈(Santiago Lopez)는 그것들은 또한 기능을 돕는 "이상하게 겹치는 RNA 루프"를 특징으로 한다고 말했다.

연구원들은 원하는 주형 DNA를 생산할 수 있도록 실험실에서 레트로론을 수정했다. 또한, 그들은 RNA 루프를 연장하여 각 레트로톤이 더 많은 DNA 사본을 생성할 수 있도록 했다. 마지막으로, 그들은 CRISPR의 구성요소와 함께 레트로톤을 세포에 삽입했다.

이 과정을 사용하여 레트로톤은 인간 세포보다 효모 세포에서 10~100배 더 많은 주형 DNA를 생성한다. 레트로론은 또한 인간 세포보다 효모에서 더 나은 편집 정밀도를 달성했는데, 아마도 가닥의 수 또는 각 세포 유형이 DNA를 복구하는 방식이 다르기 때문일 수 있다. Shipman은 "그러나 솔직히 말해서 지금은 그렇게 걱정하지 않다"고 Shipman은 말한다. 그는 더 많은 조정과 최적화가 인간 세포에서 매우 정확한 편집을 산출할 것이라고 말했다.

"환자 세포 내에서 '기증자'로 DNA를 생산하기 위해 레트로톤을 재활용할 수 있다면, 결함이 있는 유전자 서열의 일부만 복구해야 하는 겸상 적혈구 빈혈과 같은 질병에 대한 유전자 치료 응용 프로그램에 사용될 수 있다."고 연구에 참여하지 않은 네브래스카 대학의 분자생물학자인 Channabasavaiah B. Gurumurthy는 말한다.

그러나 이 연구에 참여하지 않은 한국의 IBS 게놈 공학 센터의 김진수 소장은 인간 조직 세포에 외래 DNA를 도입하는 것은 "유전적 변형을 제한하는 역 면역 반응을 유발할 수 있다"고 말했다. CRISPR을 단독으로 사용하는 연구원들은 그러한 반응을 억제하는 프로세스를 개발했지만 레트로론을 수용하는 방법은 여전히 남아 있다고 김진수 소장이 덧붙였다.