[크리스퍼] 4.1 : 프라임 에디팅이란?

 

 

 

 

2025년 현재, 인간 유전체에는 75,000개가 넘는 병원성 유전 변이가 확인되어 있어요. 

 

 

이 변이들은 유전 질환의 원인이 되는데요, 기존에 개발된 유전자 가위(CRISPR-Cas9)나 베이스 에디터(base editor)로는 이들 중 일부만을 교정할 수 있었어요. 

 

 

특히 기존 기술은 변이가 있는 정확한 위치를 편집하기 어렵거나, 원하지 않는 돌연변이를 유발하는 경우도 있어요. 이러한 한계를 뛰어넘기 위해 등장한 것이 바로 ‘프라임 에디팅(Prime Editing)’이에요. 

 

 

 

 

2019년 하버드 대학 데이비드 리우(David Liu) 교수 연구팀이 개발한 이 기술은 기존보다 훨씬 정밀하고 유연한 유전자 편집을 가능하게 만들었죠.

 

 

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프라임 에디팅의 작동 원리

프라임 에디팅은 DNA를 완전히 자르지 않고, 필요한 부분만 정확하게 바꿔주는 ‘검색-치환(search-and-replace)’ 방식의 편집 기술이에요. 

 

 

 

 

기존의 CRISPR 기술이 DNA 이중가닥을 절단하는 DSB(Double-Strand Break)를 유도했다면, 프라임 에디팅은 단일 가닥만 절단하는 nick을 유도하고, 여기에 새로운 유전 정보를 복사해 넣는 방식이에요.

 

 

 

이 기술은 두 가지 주요 요소로 구성돼요. 첫째는 Cas9 H840A 니케이스(nickase)와 역전사효소(reverse transcriptase)를 융합한 단백질인 ‘프라임 에디터’이고, 둘째는 원하는 유전 변이 정보를 포함한 ‘pegRNA(prime editing guide RNA)’예요. 이 pegRNA는 타깃 DNA 서열을 인식하는 동시에, 변이를 유도할 서열 정보도 포함하고 있죠.

Cas9 니케이스가 DNA의 한 가닥을 절단하면, pegRNA의 PBS(Primer Binding Site)가 이 위치에 결합하고, RT 템플릿(Reverse Transcriptase Template)을 이용해 역전사효소가 새로운 DNA 서열을 복사해 넣어요. 

 

 

이렇게 해서 만들어진 이중가닥 DNA는 원래 서열과 새로운 서열이 섞인 '헤테로듀플렉스(heteroduplex)' 상태가 되고, 세포의 mismatch repair 시스템이 이를 교정하면서 변이가 고정돼요.

프라임 에디팅의 장점

프라임 에디팅은 여러 면에서 기존 기술을 능가해요. 우선, PAM 서열 제약이 적어요. 기존의 CRISPR 기술은 PAM 근처에서만 작동하지만, 프라임 에디팅은 30bp 이상 떨어진 위치도 편집할 수 있어요. 

 

 

또, 기존 베이스 에디터가 제한된 염기치환만 가능했다면, 프라임 에디팅은 12가지 모든 염기치환뿐 아니라, 짧은 삽입(insertion)과 삭제(deletion)도 유도할 수 있어요. 무엇보다 HDR보다 효율은 높고, indel 같은 부작용은 적어요.

 

프라임 에디팅은 기존 유전자 편집 기술의 한계를 극복한 차세대 기술로, 질병을 유발하는 유전 변이를 직접적으로 정밀하게 교정할 수 있는 강력한 도구예요. 특히 이 기술은 살아 있는 세포나 생물에서도 높은 정밀도를 보이며, 향후 유전 질환 치료의 새로운 돌파구가 될 것으로 기대되고 있어요.

다음 글에서는 PE2부터 PE5까지 프라임 에디팅의 발전 과정을 자세히 살펴볼게요.