한국생명공학연구원 합성생물학연구센터 이대희 박사 연구팀은 크리스퍼 유전자가위의 병목 현상을 해결할 수 있는 고효율 다중 유전자 편집 기술 ‘NR-RAMBE’를 개발했다고 밝혔다.

크리스퍼(CRISPR) 기술은 높은 정밀도로 유전자를 편집할 수 있는 차세대 생명공학 도구지만, 여러 유전자를 동시에 편집할 경우 유사한 sgRNA 배열로 인해 DNA 합성 실패와 플라스미드 불안정성 등 기술적 한계가 존재해왔다.

연구팀은 자체 절단 기능을 갖는 리보자임(RiboJ) 기술을 기반으로, 반복 서열 없이 여러 sgRNA를 효율적으로 배열할 수 있는 RAMBE 시스템을 개발하고, 이를 확장한 NR(Non-Repetitive)-RAMBE 시스템을 완성했다.

해당 기술을 대장균(E. coli Nissle 1917)에 적용한 결과, 한 번에 6개 이상의 유전자를 안정적으로 편집해 부티르산 생산량을 최대 7배 증가시켰으며, 아세트산 소비 조절을 통해 대사경로 최적화에도 성공했다. 특히 NR-RAMBE는 DNA 합성과 조립 과정의 복잡성을 약 7배 줄이고, 높은 편집 효율을 유지하는 성과를 보였다.

이번 기술은 유전자 설계부터 합성, 검증까지 자동화하는 바이오파운드리 시스템에 적합하며, 향후 의료·산업용 미생물 개발에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

이대희 박사 연구팀1(우측 첫번째 연구책임자 이대희 책임연구원) (한국생명공학연구원 제공)
이대희 박사 연구팀1(우측 첫번째 연구책임자 이대희 책임연구원) (한국생명공학연구원 제공)
연구책임자 이대희 박사는 “이번 기술은 크리스퍼 기반 다중 유전자 편집의 실용적 한계를 극복한 사례”라며, “합성생물학 기술을 통해 유전자 편집의 정확성과 안정성을 동시에 확보했다는 점에서 의미가 크다”고 말했다.

이번 연구 결과는 지난 7일 국제학술지 Chemical Engineering Journal (IF 13.4) 온라인판에 게재됐다.

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