크리스퍼 유전자가위 편집기술(CRISPR)로 편집한 줄기세포로 겸상적혈구빈혈을 비롯한 혈액관련 유전질환을 되돌릴 수 있는 연구결과가 나왔다. 상용화시 값비싼 유전자치료제보다 저렴하게 환자들에게 공급할 수 있을 것이라는 전망이다.
현재 이용 가능한 유전자 치료는 일반적으로 결함이 있는 유전자를 대체하는 기능 유전자를 전달한다. 하지만 비영리 연구기관인 프레드허친슨 암연구센터(Fred Hutchinson Cancer Research Center)에서 개발된 새로운 접근법에서 연구원들은 유전자 편집 시스템인 크리스퍼 유전자가위 편집기술을 사용한 돌연변이를 도입했다. 그들은 겸상적혈구빈혈 또는 낫형세포병이라 불리는 혈액 질환을 치료하기 위해 태아 헤모글로빈의 생산을 증가시키는 것을 목표로 진행한 원숭이 실험 결과를 보고했다.
겸상적혈구빈혈과 베타지중해빈열(beta-thalassemia)은 베타글로빈 유전자의 돌연변이에 의해 유발돼 적혈구 기형을 일으킨다. 렌티글로블린으로도 알려진 블루버드바이오사의의 '진테글로'(자가유래 CD34 양성 세포 암호화 βA-T87Q-글로빈 유전자)는 렌티 바이러스 벡터를 통해 환자 자신의 혈액에서 생성되는 조혈모세포에 정상적인 베타글로빈 기능을 수행할 유전자를 추가한다.
연구팀은 대신 크리스퍼 유전자가위 편집기술을 사용해 태아 발달 중에만 작용하는 다른 형태의 헤모글로빈을 재활성화 했다. 원숭이 연구에서, 이러한 접근법은 태아 헤모글로빈(HPHF)의 장기간 발현으로 이어져 성인 헤모글로빈의 결함을 상쇄시켰다. 이번 연구는 저명한 국제학술지 사이언스의 자매지인 사이언스트랜스레이셔널메디슨(Science Translational Medicine) 7월 31일자에 게재됐다.
초기 인간 배아는 배아글로빈(embryonic globin) 유전자가 발현되고, 이에따라 태아 헤모글로빈을 생산한다. 그러다 출생후 성인 형태의 헤모글로빈으로 전환되어 생산하게 된다. 그러나 일부 사람들은 태아 헤모글로빈이 계속 발현되는 유전질환을 갖고 있다. 이 환자들은 베타글로빈이 계속 발현된다. 베타글로빈은 알파글로빈과 함께 헤모글로빈을 형성한다. 이전의 연구들은 이 태아 헤모글로빈을 다시 활성화하면 겸상적혈구빈혈과 베타지중해빈열의 증상을 역전시킬 수 있다는 것을 보여줬다.
한스 피터 키엠(Hans-Peter Kiem) 수석 연구원과 동료들은 태아 헤모글로빈에서 자연적으로 나타나는 유전자 코드를 복제하기 위해 크리스퍼 유전자가위 편집기술을 사용했다. 이것은 적혈구가 계속해서 높은 수준의 태아 헤모글로빈을 생성하도록 해준다.
이 접근방식은 기능성 헤모글로빈을 가진 적혈구를 생성하기 위해 환자의 골수에 생착(engraft)시키는 조혈모세포에 기반을 두고 있다. CD34라는 단백질 마커를 갖고 있는 일반적인 혈액 줄기세포가 아닌 키엠팀이 연구한 줄기세포는 CD90를 보유하고 있다. 연구팀에 따르면 CD90를 갖고있는 세포들은 전체 혈액과 면역 체계를 재생시킬 수 있다.
이번 연구에서는 대상 줄기세포의 78%를 유전자 편집했다. 유전자편집한 세포는 이식 후 1년이 지난 후에도 30%의 혈액 세포에서 여전히 나타나고 있으며, 이로 인해 18%의 적혈구가 태아 헤모글로빈을 발현했다. 키엠 박사는 "겸상적혈구빈혈 증상을 되돌릴 수 있을 정도의 수준에 가까울 것"이라고 얘기했다. 줄기세포를 통해 유전적으로 변형된 혈액 세포의 지속적인 생산을 공급할 수 있기 때문에 연구진의 방법은 이 질병에 대한 평생 치료법을 제공할 수 있을 것이라고 과학자들은 추정했다.
유전자 치료법을 선택하는데 큰 걸림돌 중 하나는 높은 비용이다. 예를 들어, 블루버드바이오는 최근 유럽에서 진테글로의 가격을 157만5000유로(21억원)로 책정했다. 이번 연구팀이 개발한 접근방식은 연구원들이 이식에 필요한 세포의 수를 10배 줄였기 때문에 가격 문제를 해결할 수 있을 것으로 예상된다. 연구 결과에 따르면 혈액 줄기세포의 일부 유전자 편집을 하는 것이 적어도 10배 이상의 세포를 편집 할 때와 비슷한 결과를 얻는 것으로 나타났기 때문이다. 연구원들은 이들이 표적으로 삼는 시약이 더 적기 때문에 편집 시약을 더 적게 필요로 하고 따라서 비용이 덜 들 수 있다는 것을 의미한다고 설명했다.
키엠은 성명에서 "세포를 효율적으로 편집할 수 있을 뿐 아니라 높은 수준에서 효율적으로 생착되는 것을 보였고, 이를 통해 사람들에게 효과적인 치료법이 될 수 있다"고 말했다.
한편 유전자 변형을 통해 줄기세포의 태아 헤모글로빈 생산을 촉진하는 것은 혈액질환 치료를 위해 것은 여러 회사가 적극적으로 추진하고 있는 전략이다.
크리스퍼 유전자가위 편집기술을 보유한 크리스퍼테라퓨틱스(CRISPR Therapeutics) 와 버텍스파마슈티컬스(Vertex Phamaceuticals)가 보유한 암상 1/2상 CTX001은 최근 겸상적혈구질환과 베타지중해빈열에 대해 미국 식품의약국(FDA)으로부터 신속심사대상으로 지정받았다. 이밖에 아루반트 사이언스(Aruvant Sciences)역시 동일한 적응증을 대상으로 RVT-1801을 연구하고 있으며, 최근 진행 중인 임상 1/2상에서 긍정적인 예비 데이터를 보고하였다. 두 치료법은 모두 CD34 마커를 포함한 줄기세포를 목표로 한다.
<기사출처_뉴스1>
