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CRISPR, '진단 도구'로..'맘모스 바이오사이언스' 기술은?

입력 2018-08-06 09:48 수정 2018-08-06 09:48

바이오스펙테이터 이은아 기자

"CRISPR-Cas12 등 활용 HPV, 말라리아 등 휴대용 진단도구 개발'.."최근 시리즈A 2300만달러 유치"

CRISPR 기술이 진단분야로 활용범위를 확대했다. CRISPR 기술 창시자인 제니퍼 다우드나(Jennifer Doudna) 교수는 지난 4월 CRISPR 기술을 적용한 진단회사 맘모스 바이오사이언스(Mommoth Biosciences)를 공동창업했다. CRISPR 기술로 농작물개량이나 치료분야가 아닌 ‘진단’ 영역에 뛰어든 첫 사례다.

맘모스 바이오사이언스는 최근 시리즈A로 2300만달러 투자를 유치해 개발속도를 내고 있다. 투자에는 NFX, 8VC의 참여로 메이필드(Mayfield)가 주도했으며, 특히 애플의 Tim Cook 대표와 그레일(GRAIL)의 Jeff Huber 대표도 투자에 참여해 화제가 됐다. 확보된 자금은 IP 포트폴리오 구축, 팀 확대, CRISPR 플랫폼을 기반으로 파트너십을 위한 인프라 구축을 위해 투입될 계획이라고 회사측은 밝혔다.

맘모스는 다우드나 교수와 스탠포드 대학, UC 버클리대학 출신의 박사들이 공동창업한 회사다. Trevor Martin 대표, Ashley Tehranchi CTO, Lucas Harrington, Janice Chen가 함께 회사를 설립했으며, 과학자문위원회(Scientific Advisory Board)로 다우드나 교수와 감염성 질환 전문의인 Charles Chui UCSF 교수, 단백질 공학 전문가인 Dave Savage UC 버클리 교수가 참여한다.

▲'맘모스 바이오사이언스(Mammoth Biosciences)' 창업멤버, 사진 왼쪽부터 Lucas Harrington, Trevor Martin 대표, Ashley Tehranchi CTO, Jennifer Doudna 교수, Janice Chen (사진: 회사 홈페이지)

'CRISPR계의 구글'이라고도 불리는 맘모스는 CRISPR 기술의 유전자교정 능력보다 유전자 서열을 찾는 능력에 중점을 둬 진단도구로 CRISPR 기술을 활용한다. 특히, CRISPR-Cas12, Cas 13 등 도구를 활용해 침, 소변 등 체액에서 DNA, RNA 유전자의 존재여부를 검출한다. CRISPR 기술을 HIV나 말라리아 감염 진단여부를 확인하기 위한 검색엔진으로 사용할 수 있다.

이를 활용해 맘모스는 더 쉽고, 신속하게 질환진단에 사용할 수 있는 현장진단(point-of-care, POC) 테스트를 개발한다. CRISPR 기술을 활용한 휴대용 진단기기를 개발한다는 얘기다. 맘모스는 병원이나 집 어디서든 여러가지 조건을 ‘실시간’으로 ‘동시에’ 탐지할 수 있도록 해 질병 진단의 민주화를 목표로 한다. 사용자의 편의성은 높이면서 의료 지출을 크게 줄일 수 있다.

Martin 대표는 “CRISPR은 의료분야를 비롯해 산업분야에서 획기적인 혁신을 일으킬 것이다. 우리는 질병 진단과 바이오센스의 도구로서 실험실 외부에서 가장 즉각적인 영향을 봤다. CRISPR의 힘을 일상생활에 전달하길 기대한다”고 말했다.

유전자 검색엔진 플랫폼은 의료산업 외에도 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 맘모스의 장기적인 비전은 CRISPR 기반 플랫폼을 통해 의료, 농업, 석유가스, 법의학 등과 같은 산업의 영역을 넘나들며 확장해나가는 것이다. 초기에는 지카 바이러스, 조류독감과 같이 유행성 감염질환의 유무를 측정하기 위해 신속, 효과적으로 진단할 수 있다. 특정 질환 치료를 위해 바이오마커를 보유한 회사와 협력해 소비자, 의료기관, 병원에 직접 판매하는 장치도 개발할 수 있다.

그렇다면 맘모스가 보유한 휴대용 진단기기 개발을 위핸 핵심기술은 무엇일까? 다우드나 교수 연구실에서 탄생한 연구내용에서 힌트를 얻을 수 있다. 맘모스는 UC버클리에서 원천기술의 독점적 권리를 이전해 왔다.

▲Crispr-Cas12a 기술 활용 진단도구 'DETECTR' (출처: Chen et al., 2018, Science, 그림:Howard Hughes Medical Institutie, HHMI)

올해 2월 Science에 발표한 CRISPR-Cas12a를 활용한 진단도구 ‘DETECTR'다. 2015년 발견된 Cas12a(Cpf1)는 기존 Cas9 단백질이 자르지 못하는 DNA도 절단할 수 있는 특징이 있다. 연구팀은 Cas12a가 표적화된 이중가닥 DNA 서열을 결합, 절단할 때 예기치 않게 시험관 내 모든 단일가닥 DNA(ssDNA)가 무차별적으로 절단되는 것을 발견했다. 즉, CAS가 인식하는 부위인 PAM(protospacer-adjacent motif)과 상관없이 비특이적인 주변부의 단일가닥 DNA를 인식, 자르는 것이다.

연구팀은 CRISPR-Cas12a의 특징을 활용해 진단시스템 ‘DETECTR(DNA Endonuclease Targeted CRISPR Trans Reporter)를 개발했다. CRISPR-Cas12a와 등온핵산증폭법(isothermal amplification)을 활용해 DNA 핵산분해효소를 검출하는 시스템이다. 또한, 판독결과 값을 쉽게 탐지할 수 있도록 Cas12a가 바이러스 DNA나 특정 단일가닥 DNA를 인식, 절단하면 형광 분자(ssDNA-FQ 리포터) 신호를 생성하도록했다.

논문에 따르면 DETECTR은 아토몰라(Attomolar) 농도 수준의 소량의 유전자를 신속하게 검출할 수 있다. 실제 인유두종바이러스(HPV)가 포함된 환자 표본로 조사하자 우수한 정확도를 보였다. HPV16 감염 환자 샘플 25개 중 모두 정확히 탐지했고, HPV18 샘플은 25개 중 23개를 탐지했다.

맘모스는 RNA를 자르는 Cas13 단백질도 활용해 DNA, RNA를 모두 탐지하는 진단 시스템을 개발할 계획이라고 밝힌바 있다.

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