전 세계적으로 실험실에서 제작된 플라스미드에서 발견되는 오류의 확산: 연구 결과 심각한 품질관리 문제 발생
라스미드 설계 및 유전자 전달 솔루션 분야의 글로벌 리더인 VectorBuilder가 실시한 새로운 연구에서 전 세계적으로 실험실에서 제작된 플라스미드의 놀라운 오류율이 밝혀졌습니다. "전 세계적으로 실험실에서 제작된 플라스미드의 오류 확산"이라는 제목의 이 연구에서는 생명과학 기초연구 및 치료제 개발에 사용되는 플라스미드의 약 50%가 기능성에 심각한 영향을 미칠 수 있는 중대한 설계 오류 및 서열 오류를 포함하고 있음을 보여줍니다.
연구 개요 및 주요 결과
이 연구에서는 북미, 유럽, 아시아를 포함한 다양한 지역의 학교 및 기업 실험실에서 VectorBuilder에 제출된 2,500개 이상의 플라스미드를 분석했습니다. 종합적인 분석을 통해 몇가지 중요한 사실을 밝혀냈습니다:
· 설계 오류: 조사된 플라스미드의 약 15%에서 주요한 설계 결함이 있었습니다. 이러한 오류에는 잘못된 프로모터 배치, 부적절한 코딩 서열, 잘못된 주석이 포함되는 경우가 많았으며, 이로 인해 유전자 컨스트럭트가 제대로 작동하지 않거나 잘못 조절될 수 있습니다.
· 서열 변이: 직접 시퀀싱 분석을 수행한 플라스미드의 약 35%는 레퍼런스 서열과 비교하여 기능적으로 중요한 영역에서 서열 불일치를 나타냈습니다. 이러한 변이에는 점 돌연변이, 삽입, 삭제 및 서열 재배열이 포함됩니다.
· AAV 전달 플라스미드: 유전자 치료제 개발의 대표적인 시약인 AAV(Adeno-Associated Virus) 전달 플라스미드 중 거의 40%가 ITR (Inverted Terminal Repeat) 영역에서 돌연변이를 나타냈습니다. 인접 서열의 높은 GC 함량에 의해 영향을 받는 이들 영역의 불안정성은 유전자 전달 효능에 심각한 문제를 제기합니다.
· 독성 유전자: 이 연구에서 고유한 독성으로 인해 플라스미드로 클로닝하거나 바이러스 벡터로 패키징하기가 매우 어려운 유전자 목록을 확인했습니다. 이러한 유전자는 종종 낮은 수율이나 불안정한 구조를 초래하여, 실험 재현성과 치료제 적용을 어렵게 합니다.
기초연구 및 치료제에 대한 시사점
이러한 발견의 의미는 심오합니다. 저자이자 VectorBuilder의 수석과학자인 Bruce Lahn 박사는 다음과 같이 설명합니다. “우리의 연구 결과는 생명과학 기초연구와 치료제 개발 모두에서 보편적이고 기초가 되는 시약의 신뢰성에 대한 심각한 우려를 불러일으킵니다. 실험실에서 만든 플라스미드의 설계 및 서열 오류의 확산은 이전에 보고된 마이코플라즈마 오염 및 잘못 식별된 세포주의 광범위한 문제와 유사합니다. 이러한 심각한 문제는 연구자들이 그 품질에 대해 의문을 제기하지 않았다는 이유로 수년 동안 주목받지 못하다가, 나중에 과학계에서 주요 문제로 인식되었습니다.”
Lahn 박사는 이러한 문제 해결의 시급성을 강조하며 다음과 같이 말했습니다. “기초연구와 의학 모두에서 플라스미드가 수행하는 중요한 역할을 고려할 때 엄격한 품질관리 표준을 확립하는 것이 필수적입니다. 이 연구는 유전자 전달 벡터의 신뢰성을 향상시키기 위한 과학계 차원의 노력이 필요하다는 점을 강조합니다.”
표준화에 대한 권고
이 연구에서는 플라스미드 제작에 표준화된 품질관리를 구현하고, 이를 기초연구 및 치료제 응용 분야의 다른 필수 품질 측정과 일치시킬 것을 요구합니다. 구체적인 권장 사항은 다음과 같습니다:
· 표준화된 설계 원칙: 모든 주요 기초연구 및 치료제 응용 분야에 대한 표준화된 플라스미드 설계 원칙을 확립.
· 모범 실험 실례: 플라스미드 뿐만 아니라 라이브러리 및 재조합 바이러스와 같은 관련 시약의 제작, 증식, 보관, 전송 및 QC에 대한 최고의 실험 실례를 채택.
· 전문 지식 공유: 연구자들이 플라스미드에 대한 전문 지식, 특히 벡터 성능을 개선하고 곤란을 겪지 않게 팁을 공유하도록 장려하는 메커니즘을 확립.
저자 소개
이 연구는 Bruce T. Lahn 박사의 지휘 하에 VectorBuilder의 Xingjian Bai 박사가 주도했으며, Jack F. Hong, Shan Yu, David Y. Hu, Amy Y. Chen, Constance A. Rich, Silk J. Shi, Sandy Y. Xu, Daniel M. Croucher, Kristofer J. Müssar, Daniel W. Meng 및 Jane L. Chen을 포함한 여러 분야의 팀이 기여했습니다. 이들 팀의 전문 지식은 미생물학, 유전학, 생물정보학 및 임상 연구를 포괄하여, 종합적이고 심도있는 분석을 수행했습니다.
발표 논문 상세
제목: Prevalence of errors in lab-made plasmids across the globe
저자: Xingjian Bai, Jack F. Hong, Shan Yu, David Y. Hu, Amy Y. Chen, Constance A. Rich, Silk J. Shi, Sandy Y. Xu, Daniel M. Croucher, Kristofer J. Müssar, Daniel W. Meng, Jane L. Chen, and Bruce T. Lahn
Journal: bioRxiv
VectorBuilder 소개
VectorBuilder는 유전자 전달 기술 분야의 글로벌 리더입니다. 전 세계 수많은 실험실 및 바이오텍/제약회사의 신뢰할 수 있는 파트너인 VectorBuilder는 모든 기초연구 및 임상 요구사항을 포괄하는 광범위한 유전자 전달 솔루션을 제공합니다.