영국 의약품 규제 당국은 세계 최초로 CRISPR–Cas9 유전자 편집 도구를 치료법으로 사용하는 치료법을 승인
Casgevy라고 불리는 이 치료법은 겸상적혈구병과 베타지중해빈혈과 같은 혈액 질환을 치료할 것
어떤 치료법일까?
정맥 주사로 투여되는 일회성 치료법
매사추세츠주 보스턴에 있는 제약회사인 Vertex Pharmaceuticals와 스위스 추크에 있는 생명공학 회사인 CRISPR Therapeutics에 의해 개발됨
겸상적혈구병에 대한 임상시험은 참가자 45명 중 29명을 추적했고 Casgevy 는 치료 후 최소 1년 동안 28명의 통증을 완전히 완화시켰음
베타 지중해빈혈에 대한 치료법 임상시험에서는 참가자 42명 중 39명은 적어도 1년 동안 적혈구 수혈이 필요하지 않았음
유전자 치료?
Casgevy는 유전자 편집 도구인 CRISPR를 사용한 치료법
겸상적혈구병과 베타지중해빈혈은 헤모글로빈을 암호화하는 유전자의 오류로 인해 발생
두 질병 모두 환자의 골수에서 혈액 생성 줄기 세포를 채취하고 CRISPR-Cas9를 사용하여 해당 세포에서 헤모글로빈을 코딩하는 유전자를 편집하여 Casgevy를 투여
Cas9는 BCL11A 라는 유전자에 도달하면 두 DNA 가닥을 모두 절단함 (BCL11A는 일반적으로 태아에서만 생성되는 헤모글로빈 형태의 생성을 방지)
Casgevy는 이 유전자를 교란함으로써 환자의 성인 헤모글로빈과 동일한 문제를 나타내지 않는 태아 헤모글로빈의 생성을 촉진
그 다음은?
진행 중인 임상시험에 참여한 참가자들은 메스꺼움, 피로, 발열, 감염 위험 증가 등의 부작용을 경험했지만 주목할만한 안전성 문제는 확인되지 않았음
제조업체는 기술의 안전성을 모니터링하고 있으며 추가 결과를 발표할 예정
미국와 유럽에서도 치료법 승인을 고려중
환자 당 약 200만 달러정도로 비용 예상
- doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-03590-6
인간을 대상으로 한 첫번째 '유전자 편집' 시험
초정밀 유전자 편집 접근법은 '나쁜' 콜레스테롤을 조절하는 간의 유전자를 차단한다.
염기 편집 (base-editing) 유전자 편집 기술을 인간을 대상으로 한 첫 번째 실험에서는콜레스테롤 수치를 억제하는 데 유망한 결과가 나타남
이 접근 방식에는 VERVE-101이라는 치료법을 주사하는 것이 포함되는데, 이는PCSK9라고 불리는 간에서 활성화되는 유전자를 영구적으로 비활성화함
이 유전자는 심장병의 주요 원인인 저밀도 지질단백질(LDL), 즉 '나쁜' 콜레스테롤의 수치를 조절
매사추세츠 주 보스턴의 생명공학 회사인 Verve Therapeutics는 평생 LDL 질환을 앓고 있는 시험 참가자의 VERVE-101을 1회 주사했을 때 혈액 내 LDL 양이 최대 55% 감소했다고 보고
그러나 사망을 포함해 임상시험에서 발생한 두 가지 심각한 부작용으로 인해 안전성에 대한 우려가 높아짐
지난달 미국 식품의약국(FDA)으로부터 참가자 등록 승인을 받은 후 미국에서 내년에도 임상시험을 계속할 예정
구체적인 연구내용?
이 임상시험은 인간 내부에서 염기 편집 치료법을 사용한 최초의 사례
PCSK9 를 영구적으로 차단함으로써 VERVE-101은 유전자에 의해 암호화된 효소에 영향을 미침
(PCSK9 은 일반적으로 세포 표면에 위치한 LDL 콜레스테롤 수용체가 세포 내부로 이동하도록 유도 => PCSK9 가 비활성화되면 효소의 기능이 상실되어 LDL 수치가 감소)
VERVE-101은 두 개의 RNA 분자(DNA의 아데닌 염기를 편집하는 메신저 RNA 분자와 PCSK9를 인식하는 '가이드 RNA' 분자)로 구성되어 있으며 지질 나노입자에 포장되어 있음
치료제가 주입된 후 간 세포는 이러한 나노입자를 흡수하고 핵으로 들어감
그런 다음 PCSK9 유전자 서열에 아데닌 염기를 구아닌 염기로 바꿈
이는 유전자를 차단하고 간 세포가 PCSK9 단백질을 생성하는 것을 방지
부작용?
참가자들은 발열, 두통, 몸살 등 독감과 유사한 증상을 겪음
간 효소의 일시적인 증가가 며칠 내에 정상으로 돌아옴
그러나 참가자 10명 중 2명은 심혈관 질환을 경험했고 한 명은 VERVE-101 투여 후 5주 후에 심장마비로 사망, 다른 한 명은 하루 만에 심장마비가 일어남 유전적 변화의 장기적인 영향에 대해 연구가 더 필요하고 유전체의 다른 곳에서 표적을 벗어난 유전자 편집이 일어날 가능성이 있음
제조사는 내년 임상시험을 통해 최적의 치료 용량을 선택하고 2025년 2상 임상시험을 시작하는 것을 목표
이들은 유전자 편집 치료법에 대해 FDA가 규정한 대로 14년 동안 시험 참가자를 추적해야 함
- Chiesa, R.etal.N.Engl.J. Med.389, 899-910(2023)
두 가지 배아세포로 만든 하이브리드 원숭이
과학자들은 키메라 영장류를 사용하여 인간 질병을 연구할 수 있는 길을 열었다.
과학자들이 원숭이 배아 에 유전적으로 구별되는 기증 배아의줄기 세포를주입하여 유아 '키메라' 원숭이를 생산함
이렇게 만들어진 동물은 기증자 줄기세포에서 유래한 세포의 비율이 높은최초의 살아있는키메라 영장류
Cell에 보고된 이번 발견은 인간의 질병을 연구하고 치료법을 개발하기 위해키메라 쥐보다 생물학적으로 인간과 더 유사한 키메라 원숭이를 사용할 수 있는 길을 열었다는 의의
그러나 원숭이 키메라는 저체온증과 호흡 곤란으로 인해 열흘밖에 안 됐을 때 안락사되어야 했으며, 이는 접근 방식의 추가 최적화 필요하며 윤리적 우려가 있음
키메라 동물?
과학자들은 오랫동안 배아의 내부 영역에서 추출되어 다양한 조직으로 발달할 수 있는 배아줄기세포를 사용하여 동물 키메라를 만들려고 노력해 왔음
이러한 줄기 세포는 수용자 배아에 추가되기 전에 유전적으로 편집 될 수 있음
초기 키메라 원숭이에서는 뇌, 신장, 폐와 같은 기관의 세포 중 0.1~4.5%만이 기증자 줄기세포에서 유래
더 큰 기여를 하는 키메라를 생산하기 위해 연구진은 암컷 원숭이로부터 난자를 수집, 수정
연구진은 1주일 된 배아에서 배아줄기세포를 추출하고, 녹색 형광 신호를 나타내도록 세포를 유전자 편집함
최대 20개의 녹색 배아 줄기 세포를 각 수용 배아에 주입하여 강한 형광 신호를 갖는 74개의 키메라 배아를 생성
이 배아를 40마리의 대리 암컷 원숭이에게 이식함
대리모 12마리가 임신을 했고, 단 한 마리가 살아있는 키메라 원숭이를 낳았음
연구팀은 뇌, 폐, 심장 등 26개 테스트 조직에서 평균 67%의 세포가 기증자 줄기세포의 후손이라는 사실을 발견했음
연구진은 키메라 원숭이의 낮은 출생률과 건강 상태가 좋지 않은 점을 최적화할 계획
어떤 의미가 있을까?
이 방법은 돼지나 인간이 아닌 영장류 조직에서 인간 장기를 성장시키는 데 사용될 수 있음
만약 돼지나 영장류 같은 대형 동물에서 신장을 암호화하는 유전자를 삭제할 수 있다면 대신 인간 세포를 도입해 신장을 생산할 수 있을 것
그러나 장기 수집을 위해 인간-동물 키메라를 사용하는 경우, 특히 인간 배아 줄기 세포가 신경계, 뇌 또는 생식 세포에 기여하는 경우 많은 윤리적 문제가 따를 수 있음
- Cao, J. et al. Cell https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.10.005 (2023).
연구원 A 의 이중생활
실험 끝나고 마시는 술 한잔보다 위안 되는 것은 없다.
실험과 칵테일 만들기는 한 끗 차이이다.
프로토콜에 따라 정량대로 재료를 넣고 섞으면 되는 칵테일에 오늘 도전해 보는 건 어떨까?
영화 칵테일에서 나와 유명해진 칵테일로 인상적인 이름을 가진 '오르가즘' 이다.
아마레또 30 ml
베일리스 15 ml
깔루아 15 ml
만드는 방법: shaking
단 맛을 좋아하는 사람이라면 실패하지 않을 칵테일. 베일리스의 캐러멜, 깔루아의 커피맛과 더불러 아마레또의 아몬드, 살구의 달달한 맛이 더해져 달콤함과 풍미가 배가된 칵테일이다. 리큐르 특성상 색깔은 탁하고 어두워서 예쁘지는 않지만 누구나 좋아할만한 칵테일이다.