## 배경 최근 바이오 업계에서는 유전자 가위의 대안으로 RNA 수준의 염기 교정 기술이 큰 기대를 모은다. 이는 DNA 편집이 유전체를 영구적으로 변형하여 표적 이탈(off-target) 등의 부작용을 일으킬 수 있는 탓이다. 반면 RNA 편집은 일시적으로 유전 정보를 수정하므로 안전성 확보가 훨씬 용이하다. 특히 인체 내에 이미 존재하는 아데노신 탈아미노화 효소(Adenosine Deaminase Acting on RNA, ADAR)를 이용하는 기술은 외부 유래 단백질을 주입할 필요가 없어 면역반응을 피하기 수월하다는 평가를 받는다. 그러나 자연 상태의 ADAR 효소를 표적 위치로 유도하는 가이드 RNA(guide RNA, gRNA) 설계법은 여전히 효율이 떨어진다는 한계에 봉착해 있었다. 기존 설계 방식은 표적 RNA 서열과 완전히 결합하는 상보적 가이드 RNA를 사용해 효소를 유인해 왔다. 분석 결과, 이러한 완전 이중가닥 구조는 ADAR 효소 활성을 극대화하는 면에서 지극히 비효율적이다. 유전자 치료제로 활용하려면 천연 ADAR 효소가 세포 안에서 선호하는 RNA 구조를 모사하는 새로운 설계 방식이 돌파구로 꼽힌다. ## 핵심 발견 공동 연구팀은 인체 유전체 내에서 ADAR 효소가 가장 활발하게 작용하는 천연 기질 규명에 주목했다. 분석 대상은 ADAR 편집이 빈번히 일어나는 '역방향 Alu 반복 서열(inverted Alu repeats)'의 독특한 구조적 특징이다. 연구팀은 이 천연 모티프를 정교하게 모사한 새로운 가이드 RNA 플랫폼인 'MIRROR(mimicking inverted repeats to recruit ADARs using engineered oligoribonucleotides)'를 대안으로 제시한다. 이들은 다양한 인간 세포주를 활용해 MIRROR 플랫폼의 실질적 교정 성적을 측정했다. 실험실 평가 결과, 새로운 가이드 RNA 구조는 기존 설계 방식 대비 RNA 염기 교정 효율을 최대 5.7배 높이는 성능을 발휘한다. 아울러 화학적으로 변형한 짧은 가이드 RNA(약 20~40개 뉴클레오타이드)뿐만 아니라, 플라스미드로 세포 내에서 발현시키는 긴 형태의 가이드 RNA 모두에서 고른 교정 활성을 나타냈다. 연구팀은 여기에 그치지 않고 희귀 유전 질환인 알파-1 안티트립신 결핍증(alpha-1 antitrypsin deficiency, AATD) 마우스 모델의 일차 간세포(primary hepatocytes)를 대상으로 치료 가능성을 타진했다. 이들 간세포에서 SERPINA1 유전자의 Z 돌연변이 RNA를 표적해 정상 서열로 되돌리자, 간세포 외부로 분비되는 정상 안티트립신 단백질의 양이 유의미하게 늘어나는 양상이 관찰된다. 이는 복잡한 생체 내 유전자 환경에서도 MIRROR 기술이 정확하게 작동할 수 있음을 보여주는 대목이다. ## 의미와 전망 MIRROR 기술의 가장 큰 매력은 독성이 강한 외부 단백질을 들여오지 않는다는 점에 있다. 기존 3세대 크리스퍼 유전자 가위(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats-Cas9, CRISPR-Cas9) 기술은 세균 유래 Cas9 단백질을 사용하기 때문에 면역 거부 반응을 유발할 여지가 상존했다. 이와 달리 세포 내 ADAR 효소를 활용하는 MIRROR 방식은 유전체 손상을 피하면서 고효율 표적 치료를 유도하기 안성맞춤이다. 크기가 작은 가이드 RNA 서열만 체내에 보내면 되므로 전달 효율을 확보하기도 수월하다. 하지만 실제 임상에 쓰일 신약으로 거듭나기 위해 극복해야 할 장애물도 존재한다. 가장 대표적인 난제는 표적 외의 엉뚱한 RNA 염기까지 편집해 버리는 오프타겟 현상이다. 가이드 RNA 구조가 자연 유래 서열을 고도로 모사하는 탓에, 비표적 부위에도 느슨하게 결합해 예상치 못한 부작용을 일으킬 가능성이 제기된다. 따라서 환자 투여 전 유전체 전반의 오프타겟 부작용 유무를 철저히 검증하는 스크리닝 과정이 뒤따라야만 한다. 이와 더불어 표적 장기까지 안정적으로 약물을 배송할 지질나노입자(Lipid Nanoparticle, LNP) 등의 전달체 최적화 연구가 필수적이다.