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크리스퍼 유전자가위 기반의 다양한 진단기술

 

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 21-59

크리스퍼 유전자가위 기반의 다양한 진단기술


◇ 감염병 진단을 위해 연구실 외 가정, 진료소 등 다양한 환경에서 사용 가능한 CRISPR 기반 진단기술에 대한 연구개발이 활발한 추세로, 미래에는 가정 및 진료소에서 CRISPR-dx(diagnostics) 기반의 질병 진단이 보편화될 것으로 기대
    ▸주요 출처 : Science, CRISPR diagnostics, 2021.5.28. Genetic Engineering & Biotechnology News, COVID-19 Drives CRISPR Diagnostics, 2021.4.20

▣ 코로나19 바이러스 등 감염병 진단을 위해 기존 핵산 기반 테스트 보다 사용 범위가 확장될 수 있는 CRISPR 기반 진단 연구 필요성 제기

 ○ 현재까지 핵산 기반 테스트는 병원성 감염을 포함한 많은 질병의 민감한 검출을 위한 최적의 표준(gold standard)으로 인식
   - 정량적 중합체 연쇄반응(qPCR) 기법은 특정 질환을 명확하게 특정할 수 있는 소수의 DNA 또는 RNA 분자만 검출하는 능력으로 널리 채택되고 있으나, 기술의 복잡성으로 인해 실험실 내로 제한하는 한계점을 보유

 ○ 이에 보다 경제적이고 확장이 가능하고 쉽게 실현할 수 있는 진보된 진단기술 개발 및 이를 통한 보급의 필요성이 강조

   - 감염병의 확산을 막기 위해 임상 실험실이 아닌 현장에서 빠른 진단을 내릴 수 있는 진단기술(point-of-care)의 개발이 중요

▣ 이러한 측면에서 다양한 환경에서 적용 가능한 CRISPR 기반의 진단(CRISPR-dx) 제품이 최근 미국 FDA에 의해 승인

 ○ Sherlock Biosciences*와 Mammoth Biosciences** 2개의 신생 바이오벤처에서 CRISPR 기반 진단제품을 개발

< CRISPR 기법 활용 원리 및 기술 개요 >
 

기업명

CRISPR

활용효소

작용 원리/핵심 기술

Mammoth Biosciences

Cas12

- (작용 원리Cas12와 가이드 RNA(gRNA) 복합체가 코로나19 바이러스 RNA 염기서열을 인식하면, Cas12가 활성화되어 표지 RNA를 무제한 절단하고절단되어 나온 형광 표지자를 종이 스틱으로 검출함

- (핵심 기술DETECTR(DNA Endonucelase Targeted CRISPR Trans Reporter)

Sherlock Biosciences

Cas13

- (작용 원리Cas13 효소 활용그 외 원리는 Mammoth 기술과 유사

- (핵심 기술SHERLOCK(Specific High-sensitivity Enzymatic Reporter unLOCKing)

출처 : Genetic Engineering & Biotechnology News, COVID-19 Drives CRISPR Diagnostics, 2021.4.20.

   - Sherlock Biosciences의 제품(Sherlock™ CRISPR SARS-CoV-2)은 지난해 FDA 긴급 승인(2020.5.7) 후 상용화
   - 2개 회사 모두 CRISPR-Cas9 유전자가위기술을 기반으로 하였으나, Cas9 효소와는 다른 효소인 Cas12(Mammoth)와 Cas13(Sherlock)를 각각 활용
    * 미국 캠브리지, MIT, 하버드 Feng Zhang 그룹 기술 기반 스핀오프 기업
   ** 미국 샌프란시스코, UC Berkeley Jennifer Doudna 그룹 기술 기반 스핀오프 기업
 

▣ 미래에는 가정 및 진료소에서 CRISPR-dx(diagnostics) 기반의 질병 진단 방법이 보편적으로 사용할 것으로 기대

 ○ 이를 위해 값비싼 장비 없이 상온에서 실행될 수 있도록 그 반응과 과정을 단순화하는 것이 중요
   - 이러한 개선은 더 높은 민감도, 더 빠른 반응을 보이는 혁신적인 Cas 효소의 발견 또는 엔지니어링을 통해 달성할 수 있을 것으로 예상
   - CRISPR 기술을 기반으로 단일 단계로 단순화, 휴대 가능한 장치, 여러 병원체(변이체)를 동시 감지하는 등 현장 진단에 활용 가능한 다양한 기술이 개발 중

 
< CRISPR 기반의 다양한 진단기술 개발 현황 >

크리스퍼 유전자가위 기반의 다양한 진단기술.png

 
출처 : Science, CRISPR diagnostics, 2021.5.28.

 


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