바이오테크
CRISPR가 바이러스에 대한 차세대 초강력 무기가 될 수 있을까?
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CRISPR의 유전자 편집을 넘어선 잠재력
그 발견 이후, CRISPR(“Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”)는 2020년 화학 노벨상을 수상하며 의학과 생명공학을 혁신시켰습니다.
출처: Nobel Prize
이는 CRISPR가 특정 유전 서열을 매우 정밀하게 표적화할 수 있는 최초의 유전자 편집 방법으로, 원치 않는 돌연변이 위험 없이 in vitro 또는 in vivo에서 유전적 오류를 교정할 수 있기 때문입니다.
무작위 유전자 삽입이 주요 문제, 특히 암 위험과 연관되어 있어 치료적 사용이 어렵고 논란이 되기 때문에 이는 중요합니다.
CRISPR는 이미 존재하는 유전자를 차단하거나, 특정 서열을 삭제하거나, 올바른 유전 서열을 편집/삽입하는 등 다양한 방식으로 활용될 수 있습니다.
이는 2023년에 첫 번째 CRISPR 기반 치료제에 대한 FDA 승인을 받으며 의학적 돌파구가 되었으며, CRISPR Therapeutics가 개발했습니다 (CRSP ) 유전성 혈액 질환을 위한 (전용 보고서는 링크를 따라가세요).
하지만 인간이 제어하는 정밀 유전자 편집은 자연에서 CRISPR가 사용되는 방식이 아닙니다. 이는 근본적으로 박테리아가 바이러스 공격을 견디기 위해 사용하는 항바이러스 도구입니다.
따라서 CRISPR를 동일한 방식으로 인간 바이러스를 치료하는 데 사용할 수 있는지에 대한 질문이 제기됩니다. 특히 백신이나 기존 항바이러스 치료로 싸우기 가장 어려운 바이러스들을 대상으로 합니다.
이 아이디어는 이슬람 아자드 대학교(SRBIAU, 이란), 세므난 의과대학(이란), 샤히드 베헤시티 의과대학(이란), 샤흐루드 의과대학(이란), 그리고 베르겐 대학교(노르웨이)의 연구원들이 조사했습니다.
그들은 MDPI에 게재된 체계적 검토에서 “Progress in CRISPR Technology for Antiviral Treatments: Genome Editing as a Potential Cure for Chronic Viral Infections”라는 제목으로 연구 결과를 발표했습니다.
바이러스 방어 수단으로서 CRISPR의 자연적 기원
대부분의 박테리아는 바이러스, 즉 박테리오파지를 지속적으로 위협받습니다. 파지는 박테리아에 부착해 유전 물질을 주입하고, 이를 통해 더 많은 바이러스를 복제합니다.
각 개별 박테리아 CRISPR 내에 발견되는 CRISPR 유전 서열은 이전에 해당 원핵생물이나 그 조상들을 감염시킨 박테리오파지의 DNA 조각에서 유래합니다.
이렇게 함으로써 CRISPR 시스템은 박테리오파지 유전 물질을 인식하고, 새로운 바이러스 입자로 복제되기 전에 조각으로 잘라버릴 수 있습니다.
이는 박테리아에게 파이러스 바이러스에 대한 일종의 “획득 면역”을 형성합니다. CRISPR는 약 50%의 시퀀싱된 박테리아 게놈에서 발견됩니다.
CRISPR 시스템이 이렇게 널리 퍼져 있고 박테리아에게 바이러스 감염 방어에 중요하다는 점을 고려할 때, 이러한 방법을 인간 바이러스 치료에 적용할 수 있을까요?
CRISPR를 이용한 만성 감염 표적화
왜 만성 감염인가?
바이러스 감염을 논의할 때, 만성 감염은 의사들이 가장 우려하는 대상입니다. 여기에는 HIV나 간염과 같은 바이러스가 포함됩니다.
이들 질환에 특유한 문제는 바이러스가 휴면 상태로 전환되어, 바이러스 유전 물질이 세포에 삽입된 채 수년간 침묵할 수 있다는 점입니다.
때때로 프로바이러스가 전사되지 못하는 비활성 모드로 전환되어 문제가 발생합니다.
인간 면역 체계가 이러한 잠재적 저장소를 공격할 수 없을 뿐만 아니라, 항레트로바이러스 약물도 이러한 비전사 부위에 작용하지 못합니다. 일부 HIV-1 저장소는 CD4+ T 세포에서 최대 60년까지 생존할 수 있습니다.
CRISPR 기술을 이용해 이러한 만성 바이러스 감염을 표적화할 수 있는 몇 가지 방법이 있습니다.
CRISPR가 HIV/AIDS 치료에 도움이 될 수 있을까?
한 가지 옵션은 유전 공학을 통해 바이러스 감염에 필요한 수용체가 결여된 인간 세포를 만드는 것입니다. AIDS/HIV의 경우, CCR5 및 CXCR4 공동수용체가 없는 변형된 CD4+ T 세포는 바이러스에 대한 저항성을 갖게 되어 진입을 차단합니다.
이 접근법은 실험실에서 효과가 있는 것으로 보이지만, 효율성과 안전성을 충분히 검증하기 위해 광범위한 동물 실험과 이후 인간 임상시험이 필요합니다.
동일한 인간 세포 변형 방법이 C형 간염에도 고려되고 있습니다. CRISPR-Cas13a가 바이러스가 간세포에 진입하는 부위를 표적화하면, 바이러스 복제를 효과적으로 억제하면서 간세포에 대한 손상을 매우 제한적으로 유지합니다. 이는 바이러스에 의해 발생하는 손상보다 훨씬 낮은 수준입니다.
CRISPR vs. 휴면형 B형 간염 감염
HIV와 유사하게, B형 간염 바이러스는 간세포 내에서 “공유 결합 원형 DNA”(cccDNA)를 이용해 잠재적 바이러스 저장소를 형성합니다.
배양 세포에서의 연구에 따르면, B형 간염 게놈의 보존된 서열을 표적화한 CRISPR 시스템은 B형 간염 DNA 물질을 98%까지 성공적으로 감소시킬 수 있었습니다.
CRISPR로 HPV와 싸우기
인간 유두종바이러스(HPV)는 성접촉을 통해 전파되는 바이러스로, 전암성 병변을 일으키며 나중에 자궁경부뿐 아니라 다른 장기에서도 암으로 진행될 수 있습니다. 이 바이러스도 휴면 상태가 될 수 있습니다.
HPV에 대한 일부 백신이 존재하지만, 모든 HPV 유형을 포괄하지 못하고 기존 감염을 치료하지는 못합니다.
CRISPR 시스템은 숙주 종양 억제 단백질인 pRb를 상향 조절하여, HPV 양성 세포의 성장을 차단하고 암성 활동을 억제합니다.
CRISPR를 이용한 Epstein–Barr 바이러스(EBV) 대응
Epstein–Barr 바이러스(EBV)는 B 림프구와 같은 면역 세포를 감염시켜 전염성 단핵구증을 일으키며, 때때로 버킷 림프종과 같은 악성 암으로 발전할 수 있습니다.
여기서도 면역 세포를 변형하면 이들의 암으로의 전이를 차단하여 EBV의 최악의 영향을 효과적으로 억제할 수 있습니다.
CRISPR vs. 전통적인 항바이러스 접근법
최근 COVID 팬데믹에서 보듯, 백신의 반복적인 문제는 변이가 빠른 상황에서도 백신이 효과를 유지하도록 바이러스의 변이에도 안정적인 부위를 표적화하는 것입니다.
이는 바이러스가 표면 단백질을 매우 잘 변형시키기 때문이며, 이러한 표면 단백질만이 백신이 만든 항체에 접근할 수 있습니다.
대조적으로, CRISPR-Cas13d 기반 방법은 캡시드 단백질과 RNA 폴리머라제를 암호화하는 보존된 유전 서열을 표적화할 수 있으며, 이는 바이러스 증식에 필수적입니다.
이러한 보존 영역에 집중함으로써 PAC-MAN은 다양한 바이러스 균주 및 관련 바이러스에 걸쳐 광범위한 효능을 제공하는 것을 목표로 합니다.
같은 방법을 인플루엔자 바이러스에도 적용할 수 있는데, 인플루엔자는 더욱 빈번히 변이하여 기존 백신을 회피합니다.
예를 들어, 알려진 인플루엔자 A 균주의 92%까지가 단 6개의 crRNA만으로 성공적으로 표적화되었으며, SARS‑CoV‑2에서도 22개의 crRNA로 유사한 성공을 거두었습니다.
CRISPR 항바이러스 치료: 미래 전망 및 제한 사항
CRISPR 시스템이 변이에 적응할 수 있더라도, 박테리오파지가 자연 CRISPR 시스템에 지속적으로 적응하는 사례가 증명하듯 완전 무결하지는 않습니다. 따라서 이러한 방법이 큰 의료적 진전을 가져올 수는 있지만, 만능 해결책은 아닐 가능성이 높습니다.
특히 CRISPR-Cas9 시스템에서는 인간 게놈의 오프 타깃 변형 위험이 존재하며, 이는 결국 돌연변이나 치료 독성을 초래할 수 있습니다. 이러한 위험은 치유법이 없는 치명적인 유전 질환에 대한 유전자 치료에서는 비교적 덜 우려되었으며, 최근 이러한 유전자 치료가 승인되는 배경이 되었습니다.
대규모 인구에 대한 감염성 질환의 경우, FDA는 보다 엄격하고 신중한 접근을 취할 수 있어 이러한 치료제의 상용화 경로가 지연될 수 있습니다.
CRISPR 시스템을 숙주 세포에 전달하는 방법도 간단하지 않습니다. 바이럴 벡터나 나노입자는 원치 않는 면역 반응을 일으키거나 목표 장기 외의 다른 장기로 전달될 위험이 있습니다.
Cas9 이외의 다른 버전(CRISPR‑Cas12a 등)이나 인간 몸에 더 잘 견디는 새로운 벡터를 활용하는 등 CRISPR 치료의 진전은 항바이러스 치료의 발전에도 기여할 것입니다.
또한, Cas13와 같이 숙주 DNA를 손상시키지 않고 바이러스 RNA만을 표적화하는 새로운 방법은 SARS‑CoV‑2와 같은 RNA 바이러스에 대한 신속한 대응에 특히 적합합니다.
CRISPR 혁신에 투자하기
Editas
EDIT 가격 차트
Editas는 CRISPR‑Cas9 공동 발견자인 Jennifer Doudna가 설립했습니다. Editas는 초기에는 Cas9을 사용했지만 현재는 자체 개발한 AsCas12a라는 독점적인 Cas12a 버전에 집중하고 있습니다.
Cas12a의 고유한 특성에 대해 더 알고 싶다면, 저희 전용 기사 “What Is CRISPR‑Cas12a2? & Why Does It Matter?”를 참고하세요.
출처: Editas
Jennifer Doudna의 모든 기업에 대한 개요는 해당 기사 “Top Jennifer Doudna Companies to Watch”를 통해 확인할 수 있습니다.
Editas는 겸상 적혈구 질환(SCD)과 베타‑지중해 빈혈에 집중하고 있으며, CRISPR Therapeutics와 BlueBirdBio에 의해 최초 치료 승인 경쟁에서 패한 두 질환을 대상으로 하고 있습니다.
전체적으로, SCD 프로그램(최근 Reni‑Cell로 명칭이 변경)은 여러 차례 연기되어 투자자들의 우려를 불러일으켰으며, 이후 이미 승인된 SCD 치료제와 차별화하기 위해 인비보 치료에 재집중되었습니다.
그럼에도 불구하고 Editas는 호주 뉴 사우스 웨일즈 대학교 연구진이 COVID‑19 스트립 테스트를 개발하는 데 활용된 CRISPR‑Cas12에 대한 중요한 특허를 보유하고 있어, 유전자 편집을 넘어선 기술 잠재력을 보여줍니다.
Editas는 또한 2023년에 Vertex와 5천만 달러 규모의 Cas9 IP 사용 계약을 체결했습니다.
Editas는 “고전적인” CRISPR‑Cas9이 아닌 다른 CRISPR 버전에 집중하고 있으며, 연구 IP는 FDA 승인 제품이 없더라도 파트너십 구축 및 수익 창출에 활용될 수 있습니다. 또한 현금 흐름은 2026년까지 지속될 전망입니다.
Cas12a가 다중 유전자 편집에 있어 최고 수준의 방법으로 점점 입증되고 있는 만큼, Editas의 전문성과 파이프라인이 이 CRISPR 변종에 집중하는 것은 장기적으로 성공적인 베팅이 될 수 있습니다.
(CRISPR 기업에 대해 더 읽고 싶다면 해당 기사 “Top 5 CRISPR Companies To Invest In”를 참고하세요.)
최신 Editas (EDIT) 주식 뉴스 및 개발
참조된 연구:
1. Nouri, F., Alibabaei, F., Forouzanmehr, B., Tahmasebi, H., Oksenych, V., & Eslami, M. (2025). Progress in CRISPR Technology for Antiviral Treatments: Genome Editing as a Potential Cure for Chronic Viral Infections. Microbiology Research, 16(5), 104. https://doi.org/10.3390/microbiolres1605010
