CRISPR 시스템은 유전공학을 위한 강력한 도구이지만 한계도 있습니다. 이제 과학자들은 박테리아의 원래 서식지에서 약 200개의 새로운 CRISPR 시스템을 발견했으며 그 중 일부는 기존 시스템보다 인간 세포를 더 정확하게 편집할 수 있음을 발견했습니다.

CRISPR-Cas9 유전자 편집 도구는 지난 10년 동안 가장 중요한 과학적 발전 중 하나이며, 이를 발견한 사람은 노벨 화학상을 받았습니다. 과학자들은 이를 사용하여 인간 세포를 효율적으로 잘라내어 붙여넣기 편집할 수 있으며 잠재적으로 광범위한 질병을 치료할 뿐만 아니라 작물 개선, 해충 방제 및 박테리아 조작을 수행할 수 있습니다.

이 시스템에는 질병을 일으키는 DNA 부분과 같은 DNA 부분을 표적으로 삼은 다음 효소(보통 Cas9)를 사용하여 서열을 잘라내고 더 유익한 것으로 대체하는 가이드 RNA가 포함됩니다. 최근에는 더 높은 정밀도나 더 큰 편집 범위를 포함한 추가 속성을 갖춘 Cas9 대안이 개발되었습니다.

이제 가족은 더 커질 가능성이 있습니다. Broad Institute, MIT 및 국립보건원(NIH)의 연구원들은 알고리즘을 사용하여 새로운 CRISPR 시스템을 찾았습니다. 본질적으로 CRISPR는 박테리아가 사용하는 자기 방어 도구이므로 팀은 남극 호수, 와이너리 및 개 타액과 같은 다양한 환경에서 발견되는 박테리아에 대한 세 가지 데이터베이스를 조사했습니다. 이 경우 팀은 CRISPR와 관련된 유전자를 찾도록 알고리즘을 설정했습니다.

몇 주 안에 시스템은 이전에 과학에 알려지지 않은 188개를 포함하여 수천 개의 CRISPR 시스템을 식별했습니다. 실험실 테스트에서는 알려진 범주와 완전히 새로운 범주에 속하는 다양한 기능을 시연했습니다.

그 중 일부는 I형 CRISPR 시스템이며 가이드 RNA 서열은 Cas9보다 길다. 이는 CRISPR 유전자 편집의 주요 문제 중 하나인 표적 외 편집의 위험을 줄여 보다 정확하게 표적화할 수 있음을 의미합니다. 테스트에서 Type I 시스템 중 두 개는 인간 세포를 편집할 수 있는 것으로 밝혀졌으며 크기는 현재 CRISPR-Cas9에 사용되는 것과 동일한 포장으로 전달할 수 있어야 합니다.

또 다른 유형 I 시스템은 표적에 결합한 후 핵산을 분해하는 소위 "부수적 활동"을 표시합니다. 이 메커니즘은 이전에 단 하나의 DNA 또는 RNA 분자가 있는 샘플에서 질병을 식별하기 위해 진단 도구(예: SHERLOCK)에 사용되었습니다.

이 연구는 또한 RNA 편집을 통해 다양한 새로운 도구를 열 수 있는 RNA용 VII형 시스템을 확인했습니다. 다른 시스템을 사용하여 특정 유전자의 발현 시기를 기록하거나 세포 활동의 센서로 사용할 수 있습니다.

이 연구는 가능한 유전자 편집 도구의 분야를 크게 확장할 뿐만 아니라 비밀스러운 환경에서 미생물 생태계를 탐색하는 것이 인간에게 잠재적인 이익을 가져올 수 있음을 보여줍니다.

이번 연구의 공동 제1저자인 Soumya Kannan은 "이러한 미생물 시스템 중 일부는 탄광수에서만 발견되었습니다. 누군가의 관심이 아니었다면 우리는 이러한 시스템을 본 적이 없었을 것입니다. 샘플링 다양성을 확장하는 것은 우리가 발견한 다양성을 계속 확장하는 데 매우 중요합니다."라고 말했습니다.

해당 연구는 사이언스 저널에 게재됐다.