[크리스퍼] 4.4 : 프라임 에디팅의 미래 – 응용 기술과 PE7, 치료

 

 

 

프라임 에디팅은 단순한 유전자 교정 기술을 넘어, 점점 더 정교하고 다양하게 응용되는 플랫폼으로 발전하고 있어요. 

 

 

이번 글에서는 그 확장 전략인 TwinPE, PASTE, PASSIGE와 함께, pegRNA 안정성을 높이는 또 하나의 방법인 PE7 시스템, 그리고 임상 적용 가능성까지 짚어볼게요.

TwinPE : 양쪽 가닥을 동시에 편집

프라임 에디팅은 한쪽 가닥에만 편집을 가하기 때문에, 헤테로듀플렉스 상태가 생기고 mismatch repair(MMR)에 의존하게 돼요. 하지만 이 과정은 예측이 어렵고 편집 효율에도 영향을 줘요.

 

 

 

이를 극복하기 위해 등장한 것이 TwinPE예요. TwinPE는 두 개의 프라임 에디터(또는 하나의 prime editor와 두 개의 pegRNA)를 이용해, 양쪽 DNA 가닥을 동시에 편집해요. 이로 인해 MMR 시스템을 우회하면서도 높은 정확도와 일치율을 유지할 수 있고, 특히 큰 삽입이나 삭제를 유도할 때 유용해요.

PASTE & PASSIGE : 대용량 유전자 삽입 전략

전통적인 프라임 에디팅은 수십 bp 이내의 작은 서열 삽입에 최적화되어 있었어요. 하지만 치료 목적으로 수백~수천 bp의 유전자를 삽입하려면, 훨씬 큰 전략이 필요하죠.

PASSIGE는 프라임 에디팅과 사이트 특이적 재조합효소(recombinase)를 결합해 최대 10kb까지 서열을 삽입할 수 있는 기술이에요. 삽입 효율은 아직 낮지만, 정밀한 위치에 큰 유전자를 삽입할 수 있다는 점에서 주목받고 있어요.

 

 

PASTE는 인테그레이스(integrase)를 활용해 대용량 DNA 조각을 특정 위치에 정밀하게 끼워넣는 방식이에요. 프라임 에디터가 타겟 위치를 지정해주고, 인테그레이스가 실제 삽입을 수행하는 구조죠. 이 전략은 세포주 기반 연구뿐 아니라 유전자 치료에도 가능성이 있어요.

 

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PE7 : RNA 안정화를 위한 단백질 융합 전략

3편에서 소개했던 epegRNA는 RNA의 3′ 말단에 구조적 요소(pseudoknot)를 추가해 안정성을 높이는 방식이었죠. 그런데 이번에는 RNA 구조가 아니라 RNA 결합 단백질을 직접 prime editor에 융합해 RNA 안정성을 확보하는 전략이 등장했어요. 바로 PE7 시스템이에요.

 

 

2024년 Adamson 연구팀은 CRISPRi 스크리닝을 통해, La라는 RNA 결합 단백질이 pegRNA의 3′ 말단을 안정화시킨다는 사실을 밝혀냈어요. 그래서 PEmax 단백질의 끝에 La를 융합한 시스템이 바로 PE7이에요.

 

실제로 PE7은 일반 pegRNA와 함께 사용할 경우 편집 효율이 유의하게 증가했어요. 다만, epegRNA와 함께 사용하면 중복된 기능으로 인해 효율이 감소하거나 차이가 없었기 때문에, PE7과 epegRNA는 둘 중 하나만 선택해 사용하는 것이 좋아요.

 

임상으로 향하는 프라임 에디팅

 

 

프라임 에디팅은 이론적으로 매우 유망하지만, 아직 임상 단계에서는 초기 단계예요. 2023년 리우 연구팀은 바이러스 유사 입자(VLP)를 이용해 동물 모델에서 유전 질환을 교정하는 데 성공했어요. 이는 prime editing이 생체 내에서도 작동할 수 있다는 중요한 첫 걸음이었죠.

 

하지만 아직도 넘어야 할 산은 많아요. 세포 특이적 전달 방법, 면역 반응 회피, 오프 타깃 효과 최소화 등 기술적 과제를 해결해야만 해요. 또한 FDA 승인과 같은 규제적 진입 장벽도 상당히 높기 때문에, 연구자와 기업 모두 장기적 계획이 필요한 상황이에요.

 

 

TwinPE, PASSIGE, PE7 같은 기술은 프라임 에디팅이 더 넓은 영역에서 활용될 수 있도록 확장해주고 있어요. 

 

 

 

특히 RNA 안정성은 성공적인 편집에 핵심이 되는 요소이기 때문에, epegRNA와 PE7 중 어떤 전략을 선택할지도 중요한 실험 설계 포인트예요. 앞으로 프라임 에디팅은 단순한 실험 도구를 넘어, 유전자 치료의 핵심 기술로 성장할 가능성이 크죠.