유전자 치료법의 개발과 최근 연구동향

[사무국]

화학·화공·섬유분과 · 성용길

  유전자 치료법이란 비정상 유전자를 정상적인 유전자로 복원 대체시켜 유전적 결함을 치료하거나 새로운 기능을 추가하는 방법이다. 환자의 유전자를 포함한 유전체 구성의 변화를 초래하는 모든 의료 절차가 유전자 치료에 속한다. 유전자 치료의 목적은 유전자 질환을 앓고 있는 사람의 유전적 결함을 교정 치료하는 데 있다. 유전자 치료법에는 체세포 유전자 치료와 생식세포 유전자치료 등 두 가지가 있는데 체세포 유전자 치료는 특정 신체 기관 또는 조직에 생긴 유전적 결함을 치료하는 것이고, 생식세포 유전자 치료는 수정란을 이용하여 교정된 유전자를 갖춘 개체를 만들어 치료하는 것이다.

  최근 몇 년 동안에 유전자 치료법이 큰 진전을 이루었고, 이 분야의 연구가 점진적으로 발전되어 계속 개발 개선되고 있다. 현재 미국식품의약국(FDA)의 혜택을 받을 수 있는 환자들은 실제 서비스를 제공받고 있다. 그 유전자 치료법 이 궁극적으로는 유전자병의 완치를 목표로 잠재적으로 승인되고 있으며, 앞으로 확실하게 인정될 날이 올 것이다.

  유전자 치료의 역사는 노벨 생리의학상(1962) 수상자 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭 등에 의한 DNA 이중 나선형 구조의 발견으로부터 시작된다. 그 후 유전자 암호가 20개의 아미노산 중 DNA 3개의 염기를 해독하는 기술이 발견되어 크게 진전을 이루었다. 1980년에 처음으로 사람들을 대상으로 유전자 치료를 시험한 사례가 있으나 미국 국립보건원(NIH)은 인간에 관한 접근실험이 용납되지 못하도록 경고한 바 있었다. 1990년대에 들어서서 첫 번째 유전자치료 임상시험은 새로운 바이러스 벡터 기술에 의한 것이었다. 중증 복합 면역결핍(SCID) 환자 2명이 신규 감마선을 이용하여 치료받은 바 있었다.

  암(癌)에 관한 유전자 치료는 1992~1993년에 처음으로 도입되었다. 악성 뇌종양의 일종인 다형성 교모 세포종의 유전자 치료는 안티센스 인슐린 유사 성장인자(IGF-1) RNA를 이용하여 NIH에서 FDA의 승인을 받아 수행된 바 있다. 2000년대에 들어서 유전자 치료의 임상시험 연구에서 안티센스 인슐린 유사 성장인자-1 RNA의 암유전자 치료법 전략을 기존의 것에서 안티센스/삼중나선 인슐린 유사 성장인자-1 접근법으로 수행하였다.

  최근에 연구자들은 골수세포에 영향을 미친 면역 체계에 접근하는 X-연관 만성 육종 암을 가진 어른 2명을 유전자 치료법을 통해 치료에 성공했다. 또 다른 연구자들은 맨 처음 선천적인 눈의 망막 질병을 치료하기 위해 유전자 치료기법을 이용했다. 그리고 HIV 치료를 받았던 환자가 HIV가 세포에 도입될 때 이용하는 것으로 알려진 C-C 케모카인 수용체-5의 돌연변이를 가진 조혈 모세포 이식을 시도한 바 있다. 3가지 예비시험 중 2가지가 만성 림프구성 백혈병(CLL)을 완치시켰음도 확인되었다. 이 유전자 치료법에는 질병을 유발하는 CD19 단백질을 공격하도록 유전적으로 변형된 T 세포를 이용하였다.

  한편 노벨화학상(2020) 수상자 제니퍼 다우드나와 에마뉘엘 샤르팡티에는 CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)/ Cas9 기법을 개발하였다. <그림 1>에 보여주는 유전자가위 CRISPR/ Cas9 유전자공학 기법이 유전자 질병 치료에 획기적인 진전을 가져오게 되었다. 유전자 가위 CRISPR/Cas9 유전자공학 기법은 유전자 세포의 분자구조를 명확하게 파악하고 분석하여 정확한 크기와 위치를 선택하여 온전한 분자구조 및 그 기능을 갖추도록 재구성시키는 데 매우 유효하다. 앞으로 이 분야의 연구개발로 유전자에 관련된 각종 질병과 유전병에 관한 획기적 치료방안이 나올 수 있을 것으로 기대된다.