유전자 기반연구

제공해주신 내용은 CRISPR/Cas 유전자 편집 기술의 스포츠 도핑 악용 가능성과 이를 탐지하기 위한 새로운 분석 방법에 대한 연구를 설명하고 있습니다. 내용을 자세히 풀어서 설명해 드리겠습니다.

1. CRISPR/Cas 유전자 편집 기술:

• 핵심: CRISPR/Cas (클러스터화된 규칙적으로 간격을 둔 짧은 회문 반복 서열/CRISPR 관련) 도구 키트는 오늘날 가장 널리 사용되는 유전자 편집 기술 중 하나입니다.
• 특징: 다양한 Cas 이펙터 단백질과 그 표적 범위에 대한 연구가 빠르게 진행되면서 사실상 모든 DNA 서열을 편집할 수 있게 되었습니다.
• 장점: 간편하고 비용 효율성이 높습니다.

2. 스포츠 도핑에서의 CRISPR/Cas 악용 가능성:

• 문제점: CRISPR 도구의 간편성과 비용 효율성 때문에 운동선수의 경기력 향상을 위한 불법적인 사용 (유전자 도핑)이 우려됩니다.
• 필요성: 도핑 통제 샘플에서 불법적으로 사용된 CRISPR/Cas 방법을 직접적으로 탐지할 수 있는 긴급한 필요성이 있습니다.

3. SHERLOCK 기반 탐지 전략:

• 제안된 방법: 특정 고감도 효소 보고 유전자 잠금 해제 (Specific High Sensitive Enzymatic Reporter UnLOCKing, SHERLOCK) 기술을 사용하여 표적 핵산을 검출하는 유망한 전략이 제시되었습니다.
• 분석 방법 개발:
  • 표적: Streptococcus pyogenes (SpCas9) 유래 Cas9과 관련된 sgRNA (guide RNA)를 혈청 샘플에서 검출하는 분석 방법이 개발되었습니다.
  • 기술: 역전사-재조합 중합효소 증폭 (Reverse Transcriptase-Recombinase Polymerase Amplification, RT-RPA)과 후속적인 정성적 핵산 검출을 위해 SHERLOCK 기술이 사용되었습니다.
  • 추가 확인: 지질 매개 CRISPR 리보핵단백질 (RNP) 복합체를 이용한 도핑 시도를 밝혀내기 위해 상보적인 겔 기반 스크리닝 절차가 병행되었습니다.

4. 방법의 특성 및 민감도:

• 특이성 확인: 초기 정성적 방법 특성 분석을 통해 RT-RPA와 SHERLOCK 절차 모두 표적에 대한 특이성이 확인되었습니다.
• 검출 민감도:
  • 비복합화된 표적 서열: 10 nM (나노몰)
  • RNP 복합체 형태의 sgRNA: 100 pM (피코몰)

5. 생체 내 (In vivo) 효능 검증 연구:

• 실험 모델: 쥐 모델을 사용하여 가상적인 유전자 도핑 시나리오를 모의한 생체 내 투여 연구가 수행되었습니다.
• 결과: 정맥 주사 후 8시간 이내에 sgRNA가 검출되는 것을 확인하여, 개발된 테스트 전략이 실제 도핑 통제 샘플에 적용될 수 있는 가능성을 입증했습니다.

요약하자면, 이 연구는 스포츠 도핑에 악용될 수 있는 CRISPR/Cas 기술의 사용을 탐지하기 위해 SHERLOCK이라는 새로운 분자 진단 기술을 활용하는 방법을 제시합니다. 연구진은 특정 Cas9 효소와 관련된 sgRNA를 혈청 샘플에서 높은 민감도로 검출할 수 있는 분석 방법을 개발하고, 동물 모델 실험을 통해 실제 도핑 상황에서도 적용 가능성이 있음을 보여주었습니다. 이는 미래의 도핑 통제에 중요한 기여를 할 수 있을 것으로 기대됩니다.