놀면서 공부하기

CRISPR 기술을 떠올리면 대부분 Cas9부터 생각하죠. 그도 그럴 게, Cas9은 유전자 편집에 가장 먼저 사용된 단백질이고, 현재까지도 가장 널리 쓰이고 있어요. 그런데 Cas9만 있는 게 아니에요. Class 2에는 Cas12, Cas13 같은 강력한 도구들도 포함돼 있어요. Class 2의 가장 큰 특징은 단일 단백질이 모든 역할을 수행한다는 거예요. 복잡한 단백질 복합체가 필요한 Class 1과 비교해 실험 적용이 쉬워서, 많은 연구자들이 Class 2를 선호하죠.Type II : Cas9, 유전자 편집의 시작Type II는 Class 2 중 가장 먼저 발견되었고, Cas9이 속해 있어요. Cas9은 RNA 가이드를 따라 특정 DNA 서열을 찾아내고, 이중 가닥 절단을 일으켜요. 이 기능..

CRISPR 기술이 처음 주목받을 때부터 줄곧 스포트라이트를 받은 건 Cas9이었죠. Cas9은 Class 2 시스템에 속하지만, 실제 자연계에서는 Class 1이 훨씬 더 많아요. 박테리아의 90% 이상, 고세균에서는 거의 전부가 Class 1 시스템을 사용하고 있다고 해요. 하지만 실험실에서는 Class 1을 잘 쓰지 않아요. 왜냐면 Class 1은 여러 개의 단백질로 구성된 Cascade 복합체가 필요해서, 이걸 세포 내에서 제대로 발현시키는 게 어렵거든요. 그래도 최근에는 Class 1을 연구하고 활용하려는 시도가 늘고 있어요. 그중 대표적인 타입 세 가지를 소개해볼게요.Type I : Cas3로 DNA를 통째로 잘라버려요 Type I은 Class 1에서 가장 흔한 시스템이에요. 핵심은 C..

CRISPR라는 이름은 유전자 편집 기술의 상징처럼 들리지만, 사실 원래는 세균과 고세균이 바이러스를 방어하기 위해 진화시킨 면역 시스템이에요. CRISPR-Cas9 기술이 처음 주목받은 이후로 과학자들은 이와 유사한 수많은 면역 시스템들을 발견했고, 각각의 시스템이 가진 고유한 기능을 이해하기 위해 분류 체계를 만들게 되었죠.그런데 이 분류가 생각보다 복잡해요. 'Cas'라는 이름이 같다고 해서 전부 같은 방식으로 작동하는 건 아니거든요. 그래서 CRISPR를 이해하려면 기본적인 분류 개념부터 알고 있는 것이 좋아요. 지금부터 그 체계를 아주 쉽게 정리해볼게요. CRISPR의 분류 체계, 어떻게 되어 있나요?CRISPR 시스템은 크게 '클래스(Class)'와 '타입(Type)', 그리고 더 세부적..

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 편집프라임 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 DN..

프라임 에디팅은 PE2부터 PE5까지 발전을 거듭하며 기본적인 효율과 안정성을 갖추었지만, 실제 연구나 치료에 적용하기 위해선 더 높은 정밀도와 세포 내 안정성이 필요했어요. 이를 위해 리우 연구팀과 여러 연구자들이 PEmax, PE6, epegRNA 같은 고급 전략을 개발하게 되었죠. 이번 글에서는 이 세 가지 핵심 요소를 중심으로, 어떻게 프라임 에디팅이 한층 더 정교해졌는지 살펴볼게요.PEmax : 발현과 활성을 최적화한 프라임 에디터 PEmax는 기존 prime editor 단백질의 효율을 다양한 방식으로 개선한 버전이에요. 핵심 변화는 다음 세 가지예요 사람 세포에 최적화된 코돈 사용 M-MLV 역전사효소의 아미노산 서열을 인간 세포에서 더 잘 발현되도록 코돈을 최적화했어요. 핵 내 위치..

프라임 에디팅은 처음 등장부터 정밀한 유전자 교정 도구로 주목받았지만, 초기 버전인 PE1은 효율 측면에서 아쉬운 점이 있었어요. 이를 개선하기 위해 다양한 버전이 개발되었고, 대표적으로 PE2, PE3, PE4, PE5가 순차적으로 등장하게 되었어요. 이 글에서는 각 버전이 어떤 문제를 해결하기 위해 등장했는지, 어떤 기능을 추가했는지를 하나씩 살펴볼게요.PE2 : 더 강력한 역전사효소PE1은 Cas9 H840A 닉아제와 야생형 M-MLV 역전사효소를 결합한 구조였는데요, 이 역전사효소는 효율이 높지 않았어요. 그래서 리우 연구팀은 효율을 개선하기 위해 19개의 변이 역전사효소 조합을 테스트했고, 그중에서 가장 성능이 뛰어난 '펜타뮤턴트(Pentamutant) M-MLV RT'를 선정했어요...

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. 프라임 에디팅의 작동 원리프라임 에디팅은 DNA를 완전히 자르지..

이번 포스트부터는 NGS에 대해 알아보자. 대표적인 NGS 회사인 illumina와 MGI가 개발한 두 가지 종류의 platform을 예로 들어 살펴보자. Illumina sequencing 위 그림에는 Illumina가 개발한 각종 genome sequencing 장비들이 비교되어 나타나 있음. 보면 구체적인 작동 방식에 따라, 같은 방식으로 sequencing을 수행함에도 읽어낼 수 있는 read의 수가 달라짐을 알 수 있음. 이 중 2017년에 개발된 NovaSeq 6000이 가장 최신의 platform이며 이 녀석을 이용할 시 2일만에 20 billion read를 얻어낼 수 있고 이는 48명분의 whole genome을 40X coverage로 sequencing하는 것과 id..

이번 포스트에서는 1세대 시퀀싱(1st generation sequencing)에 대해 알아보자. Gilbert's method 우선 1st generation sequencing 중에서도 가장 먼저 개발되어 사용된 Gilbert’s method에 대해 알아보자. 위 그림상에 Gilbert’s method의 working principle이 나타나 있음. 보면 이미 합성되어 있는 DNA에 각종 chemical들을 처리해가면서 breaking시킨 후 생성된 조각들을 electrophoresis해서 sequencing을 하는 방법임. 구체적으로, A, G를 자르는 formic acid, C, T를 자르는 hydrazine, salt와 hydrazine을 같이 처리해서 C만을 자르는 방식 등을 이용해..

본 시리즈에서는 특별히 ChIP-seq data를 분석하는 방법에 대해 초점을 맞추어 살펴볼 것임. ChIP-seq은 위와 같은 의미를 가지고 있으며, 이 중 특별히 이번 chapter에서는 기본적인 sequencing 관련 사항들에 대해 공부해볼 것임. DNA sequencing은 nucleic acid sequence를 결정하는 과정이며, 구체적으로 DNA 내에 있는 nucleotide들의 순서를 파악하는 과정임. DNA sequencing에 대한 역사는 위와 같음. 보면 일단 1963년에 Watson과 Crick에 의해 DNA의 구조가 밝혀짐. 이후 1965년에 우선 tRNA의 sequence가 최초로 먼저 sequencing되었는데, 그도 그럴 것이 이 당시에는 RNA가 genet..