‘콩 심은데 콩 나고, 팥 심은데 팥 난다’는 우리 속담이 있듯이, 지구상에 존재하는 모든 생명체들은 각각의 고유한 유전정보를 DNA에 넣어두고 자손에게 전달합니다. 따라서 생명현상의 비밀을 완전히 이해하기 위해서는 DNA 안에 담긴 문자정보, 즉 염기서열을 읽을 수 있어야할 뿐 아니라, 자유자재로 편집할 수 있어야 합니다. 유전자 편집 기술의 획기적인 돌파구는 지난 2012년에 ‘크리스퍼 유전자가위’가 개발되면서 이루어 졌습니다. 이에 대한 공로로 엠마누엘 샤르팡티에 박사와 제니퍼 다우드나 교수는 논문을 발표한지 불과 8년 만인 2020년에 노벨화학상을 공동으로 수상하였습니다.

하지만, ‘세상에 완벽한 기술은 없다’는 명제와 같이 크리스퍼 유전자가위 또한 완전무결한 도구가 아닙니다. 크리스퍼 유전자가위는 특정 유전자를 없애는 망가뜨리는 효율은 높은데 비해 교정하는 효율이 낮습니다. 또한, 기본적으로 타겟 DNA 이중나선을 절단하기 때문에, DNA의 전반적인 구조변화 및 세포 죽음과 같은 현상들이 파생되기도 합니다. 이러한 문제들을 극복하기 위해, 최근에는 DNA를 절단하지 않으면서도 특정 염기서열만을 정확하게 바꿀 수 있는 염기교정 기술 및 프라임 에디팅 기술 등이 개발된 바 있습니다. 하지만, 프라임 에디팅 기술 또한 교정 범위가 40bp~50bp 정도로 제한적이고, 때때로 DNA 절단이 유도되는 문제들이 보고되고 있습니다.

본 과제에서는 기존 기술의 한계를 뛰어넘어 에디팅 범위에 제한이 거의 없는 새로운 유전자 삽입 기술을 개발하고자 합니다. 또한 DNA 절단이 이루어지지 않으면서도 교정 효율이 높은 혁신적 유전자 편집 기술을 개발하고자 합니다. 이를 통해 유전자 편집 도구의 원천기술을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 향후 동/식물 개량, 인간 유전자 교정치료 등 다양한 분야에 쓰일 수 있을 것으로 기대합니다.