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세계 최대 규모의 CRISPR 스크리닝 데이터베이스를 개발
생명과학 이화여자대학교 (2020-11-18)

이화여자대학교 자연과학대학 생명과학전공 이상혁 교수 연구팀이 세계 최대 규모의 CRISPR 스크리닝 데이터베이스를 개발하고, 그 결과를 11월 2일(월) <Nucleic Acids Research(IF=11.501, 상위 4.8%)>에 발표했다. 
 

이상혁 교수와 최아영 박사

이상혁 교수와 최아영 박사

크리스퍼-카스 통합데이터베이스

크리스퍼-카스 통합데이터베이스 iCSDB


인간 세포의 특성과 CRISPR-Cas9(이하 크리스퍼-카스9) 유전자가위를 이용한 스크리닝 데이터 통합데이터베이스 iCSDB(Integrated Database of CRISPR Screens)를 기반으로 한 혁신적인 치료법 및 신약 개발이 가능할 것으로 기대된다. 본 연구는 이상혁 교수 연구팀의 최아영 박사가 주저자로 참여하고, 국가생명연구자원정보센터(공동교신저자 이병욱)와의 공동연구로 수행됐다.

3세대 유전가 가위(Genetic Scissors)로 불리는 크리스퍼-카스9은 올해 이 기술을 개발한 두 명의 여성 과학자가 공동으로 노벨화학상을 수상하며 주목받은 바 있다. 크리스퍼-카스9은 다양한 생명체의 DNA를 매우 정교하게 조작하여, 특정 유전자만 선택적으로 없애거나 교정할 수 있는 유전자 편집기술이다. 이전 기술에 비하여 편집의 대상이 되는 부위를 손쉽게 디자인할 수 있고, 정확도 역시 높아 생명과학 및 의학의 발전에 혁명적인 영향을 미치고 있다. 또한 인간의 모든 유전자를 대상으로 크리스퍼-카스 기술을 적용하는 라이브러리 기반의 스크리닝 기법은 신약개발의 표적 발굴이나 다양한 분자의과학 연구에 폭 넓게 활용되고 있다.

본교 연구팀이 개발한 iCSDB은 3개의 대규모 크리스퍼 스크리닝 프로젝트(DepMap 20Q2, GeCKO 19Q1, Sanger)를 포함하는 ‘DepMap 포털’과 유전자에 대한 크리스퍼 스크리닝 소스를 제공하는 ‘BioGRID ORCS’의 통합 데이터베이스다. 이를 통해 세계 최대 규모에 해당하는 976개의 인간 세포주에 대한 1,375개의 크리스퍼 스크리닝 데이터를 모았으며, 여기에는 70여 종에 이르는 다양한 암 유형에 대한 크리스퍼 유전자 편집 결과가 포함되어 있다.

이번 iCSDB의 개발은 수많은 논문에 흩어져 있는 크리스퍼 스크리닝 데이터를 집약했을 뿐만 아니라 사용자가 관심 있는 세포주를 쉽게 선택할 수 있도록 하는 등 사용자 친화적인 웹 환경 및 그래픽 정보를 제공하여 전 세계의 관련 분야 연구자들에게 많은 도움이 될 것으로 기대된다. 더욱 중요한 점은 서로 다른 크리스퍼 라이브러리의 사용에서 오는 차이를 통계적 방법으로 제거하여 비교 평가를 단순화하였고, 유전자 편집의 효과를 쉽게 알 수 있는 다양한 수단을 구현해 제공한다는 점이다.

이상혁 교수가 이끄는 시스템생물학연구소는 이런 대규모의 바이오 데이터를 첨단 인공지능 및 빅데이터 기법으로 분석하는 융합 연구를 지향하며, 그동안 포스트 게놈 다부처 유전체 사업(과학기술정보통신부, 산업통상자원부) 등의 지원을 받아 우수한 연구 성과를 내왔다. 이 교수는 "본 연구에서 개발한 iCSDB를 이용하여 다양한 암종에서 치료 내성의 원인을 밝히고 이를 극복할 수 있는 새로운 치료법의 개발이 가능할 것으로 기대되며, 향후 동일 세포주에 대한 약물 스크리닝 및 전사체 데이터와의 통합 분석을 통하여 혁신형 신약 타겟이나 신규 치료법을 개발할 계획"이라고 밝혔다.

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