과학자들이 살아있는 동물의 개별 세포를 성공적으로 유전자 변형했습니다.

바젤 소재 ETH 취리히의 생물시스템 과학 및 공학과 생명공학 교수인 Randall Platt가 이끄는 연구원들은 이제 실험 동물에 대한 연구를 크게 단순화하고 속도를 높이는 방법을 개발했습니다. CRISPR-Cas 유전자 가위를 사용하면 모자이크처럼 동물 세포에서 수십 개의 유전자를 동시에 변경할 수 있습니다.

각 세포에서는 하나 이상의 유전자가 변경되지 않지만, 기관의 다양한 세포는 다양한 방식으로 변경될 수 있습니다. 이를 통해 개별 세포를 정밀하게 분석할 수 있습니다. 이를 통해 연구자들은 단일 실험에서 다양한 유전적 변화의 영향을 연구할 수 있습니다.

최근 네이처(Nature) 저널에 발표된 보고서에 따르면 취리히 공과대학(ETH Zurich)의 연구원들은 이 방법을 살아있는 동물, 특히 성체 생쥐에 처음으로 성공적으로 적용했습니다. 다른 과학자들은 이전에 배양된 세포나 동물 배아에서 유사한 방법을 개발했습니다.

CRISPR-Cas 유전자 가위가 어떤 유전자를 파괴해야 하는지 마우스 세포에 "알리기" 위해 연구자들은 모든 것을 표적으로 삼을 수 있는 전달 전략인 아데노 관련 바이러스(AAV)를 사용했습니다. 오르간입니다.基因的信息，然后用携带는동일하지않습니다. 이러한 방식으로 그들은 기관 세포의 다양한 유전자를 끌 수 있습니다. 이 연구에서 그들은 뇌를 선택했습니다.

이 방법을 사용하여 ETH Zurich의 연구원들은 제네바 대학의 동료들과 함께 인간의 희귀 유전병인 22q11.2 결실 증후군에 대한 새로운 단서를 얻었습니다. 이 장애가 있는 사람들은 다양한 증상을 나타내며 종종 정신분열증, 자폐 스펙트럼 장애 등의 다른 질환으로 진단되기도 합니다. 이전에는 이 질병이 106개의 유전자를 포함하는 염색체 부위에 의해 발생하는 것으로 알려져 있었습니다. 이 질병은 여러 유전자와 연관되어 있는 것으로도 알려져 있지만, 어떤 유전자가 질병에 어떤 역할을 하는지는 알려져 있지 않습니다.

쥐를 대상으로 한 연구에서 연구자들은 쥐의 뇌에서도 활성화되는 이 염색체 영역의 29개 유전자에 초점을 맞췄습니다. 각 쥐의 뇌 세포에서 그들은 29개의 유전자 중 하나를 변형한 다음 뇌 세포의 RNA 프로필을 분석했습니다. 과학자들은 이들 유전자 중 3개가 뇌 세포의 기능 장애에 크게 책임이 있다는 것을 보여줄 수 있었습니다. 또한 그들은 정신분열증과 자폐증 스펙트럼 장애에서 보이는 것과 유사한 패턴을 쥐 세포에서 발견했습니다. 세 가지 유전자 중 하나는 이미 알려져 있었지만 나머지 두 개는 이전에는 과학적 관심의 초점이 아니었습니다.

이번 연구의 제1저자이자 프랫 연구 그룹의 박사과정 학생인 안토니오 산티냐(Antonio Santinha)는 “질병에서 어떤 유전자가 비정상적으로 활성화되는지 알면 이 이상성을 보상하는 약물을 개발할 수 있다”고 말했습니다.

이 방법은 다른 유전병 연구에도 적합합니다. “많은 선천성 질환에는 단지 하나가 아닌 여러 유전자가 관련되어 있습니다.”라고 Santinha는 말했습니다. "정신분열증과 같은 정신 질환의 경우에도 마찬가지입니다. 이제 우리의 기술을 통해 완전히 성장한 동물에서 이러한 질병과 그 유전적 원인을 직접 연구할 수 있습니다. 실험당 변형되는 유전자의 수는 현재 29개에서 수백 개로 늘어날 수 있습니다."

연구자들은 이제 살아있는 유기체에서 이러한 분석을 수행할 수 있는데, 이는 세포가 살아있는 유기체의 일부로서 수행하는 것과 배양에서 다르게 행동하기 때문에 큰 이점입니다. 또 다른 장점은 과학자들이 동물의 혈류에 AAV만 주입하면 된다는 것입니다. AAV는 다양한 기능적 특성을 가지고 있습니다. 이번 연구에서 연구자들은 동물의 뇌에 들어갈 수 있는 바이러스를 사용했습니다. 연구 대상에 따라 다른 기관을 표적으로 하는 AAV도 사용될 수 있습니다.

ETH Zurich는 이 기술에 대한 특허를 얻었으며 이제 연구원들은 이 기술을 "펩타이드" 연구의 일부로 사용하기를 희망합니다.