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  • 유전성 난청, 비절단 돌연변이 유전자 치료 가능성

    유전성 난청, 비절단 돌연변이 유전자 치료 가능성

    이미지 출처 : Motion Elements
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    한국인에게서 종종 나타나는 ‘유전성 난청’의 원인을 치료할 수 있다는 가능성이 제기됐다. 일반적으로 출생 직후 치료해야 하는 것으로 알려져 있었으나, 치료 시기에도 어느 정도 유연성이 있을 것으로 기대된다.

     

    한국·일본에 흔한 유전성 난청

    분당서울대학교병원 이비인후과 최병윤 교수 연구팀에 따르면 유전성 난청을 일으키는 원인은 ‘OTOF 유전자’다. 귀 속에서 소리를 감지하는 것은 ‘내유모세포’의 역할인데, 이때 내유모세포가 신경으로 소리를 전달하는 과정에서 OTOF 유전자가 중요한 역할을 한다. 즉, OTOF 유전자에 변이가 생기면 내유모세포의 신호 전달 과정에 문제가 생겨 유전성 난청이 발생하는 것이다.

    OTOF 유전자 변이는 대부분 유전적 요인에 의해 발생하는 것으로 알려졌다. 특히 한국과 일본에서는 ‘비절단 돌연변이’의 일종인 p.R1939Q 변이가 비교적 높은 빈도로 나타나는 것으로 알려져 있다. 이는 유전자가 완전히 손실되지는 않지만 기능이 떨어지는 유형이다.

    미국과 중국 등에서 OTOF 유전자의 변이로 인한 유전성 난청에 대해 유전자 치료 연구가 이루어지고 있다. 하지만 이는 유전자가 완전히 소실된 ‘절단 돌연변이’를 대상으로 한 연구가 대부분이다. 즉, 한국과 일본에서 흔히 나타나는 비절단 돌연변이 난청과는 유형이 다르다.

     

    다소 늦어도 치료 가능성 있어

    최병윤 교수 연구팀은 비절단 돌연변이로 인한 유전성 난청 환자의 치료가 가능한지를 알아보고자 연구를 진행했다. 최신 유전자 치료법인 ‘AAV 벡터 유전자 전달법’을 이용했다. 연구팀은 p.R1939Q 변이를 보유한 쥐 모델을 만든 후, 유전자 치료를 적용해 떨어진 청각 기능이 회복되는지를 평가했다.

    연구 결과, 유전자 치료를 통해 쥐 8마리의 청력이 정상에 가깝게 회복된 것으로 확인됐다. 이중 5마리는 내유모세포에서 소리를 신경으로 전달하기 위해 필요한 ‘오토페를린(Otoferlin)’ 단백질이 90% 이상 생성돼 청각이 크게 개선됐다. 나머지 3마리 또한 청각 기능이 부분적으로 회복됐다. 이러한 효과는 5개월 이상 유지됐다.

    연구팀은 또한, 쥐들의 치료 시기에도 주목했다. 실험에 사용된 쥐들은 생후 30일이 지난 개체로, 인간으로 치면 유아기를 지난 시점이다. 일반적으로 유전성 난청은 출생 직후 빠르게 치료하지 않으면 영구적 손실로 이어질 가능성이 크다. 즉, 유전자 발달이 진행된 상태에서 치료를 시행했음에도 청각 기능이 회복됐고, 일정 기간 유지됐다는 점을 유의미하게 보았다. 

    연구팀은 이번 연구를 통해 유전성 난청의 치료 적용 시기가 예상보다 유연할 수 있다는 점을 확인했다. 이는 향후 더 많은 유전성 난청 환자들에게 치료 가능성을 제시할 수 있음을 보여준다. 연구를 주도한 최병윤 교수는 “향후 유전자 치료가 성공적으로 적용된다면, 기존의 보청기 또는 인공와우 이식 없이도 난청을 치료할 수 있는 새로운 길이 열릴 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 국제 학술지 <유전자와 질병(Genes and Diseases)> 최근 호에 게재됐다. 

    분당서울대학교병원 이비인후과 최병윤 교수 / 출처 : 분당서울대병원
    분당서울대학교병원 이비인후과 최병윤 교수 / 출처 : 분당서울대병원

     

  • mRNA 백신 작동 메커니즘, 세계 최초로 규명

    mRNA 백신 작동 메커니즘, 세계 최초로 규명

    ※ 위 이미지는 본문 내용과 직접적 연관이 없음 / 이미지 출처 : Motion Elements
    ※ 위 이미지는 본문 내용과 직접적 연관이 없음 / 이미지 출처 : Motion Elements

    새로운 치료 플랫폼으로 여겨지는 ‘전령 리보핵산(mRNA) 백신’을 더욱 효과적이고 안정적으로 개발할 수 있는 방법이 제기됐다. 

    기초과학연구원(IBS) 산하 RNA 연구단 단장이자 서울대학교 생명과학부 김빛내리 석좌교수 연구팀은 mRNA 백신의 세포 내 전달과 분해를 제어하는 단백질 그룹을 찾아내, 그 작동 원리를 처음으로 규명했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계적 권위를 인정받는 학술지 <사이언스(Science, IF=44.7)>에 금일(4일) 온라인 게재됐다.

     

    RNA의 작용 메커니즘 탐구

    mRNA 기반 기술은 코로나19 백신에도 사용된 바 있다. 특정한 형태의 단백질을 생성하도록 하는 mRNA의 특성을 이용해, 바이러스의 단백질을 미리 만들어 면역 체계를 훈련시키는 원리로 백신을 만든다.

    이 기술은 이후 감염병 대응 백신은 물론, 암 치료 백신이나 면역 및 유전자 치료에까지 활용되며 지속적인 잠재력을 보여주고 있다. 특히 ‘mRNA 합성 기법’과 mRNA를 체내에 안전하게 전달해주는 ‘지질 나노입자’가 개발되며, mRNA 기술은 더욱 혁신적으로 잠재력이 큰 하나의 플랫폼으로 성장했다는 평가를 받고 있다. 

    다만, 연구팀은 치료 목적으로 사용되는 RNA가 체내에서 어떤 식으로 작용·조절되는지 그 메커니즘에 대해서는 충분히 알려지지 않았다는 점에 주목했다. 연구 과정을 밝히는 글에서 “mRNA 백신을 맞을 때 ‘mRNA가 몸으로 들어오면 대체 어떤 일이 일어날까?’라는 호기심에서 시작됐다”라고 밝혔다.

    mRNA 기술 기반의 치료제가 더 효과적으로 작동하면서 부작용 가능성을 없애기 위해서는 RNA의 체내 작용 메커니즘을 명확하게 이해할 필요가 있다고 보았다. 

    연구팀은 mRNA를 제어하는 세포 내 인자들을 찾아내기 위한 연구를 계획하고, 유전자 가위를 이용한 녹아웃 스크리닝을 진행했다. 녹아웃 스크리닝은 특정 유전자의 기능을 연구하기 위해, 해당 유전자를 의도적으로 비활성화(녹아웃)시키는 연구 방법이다.

    mRNA 백신의 세포 조절 경로를 탐구하기 위한 크리스퍼 녹아웃 스크리닝 전략 / 이미지 출처 : 과학기술정보통신부
    mRNA 백신의 세포 조절 경로를 탐구하기 위한 크리스퍼 녹아웃 스크리닝 전략 / 이미지 출처 : 과학기술정보통신부

     

    mRNA가 세포 안으로 들어가는 경로

    이를 통해 연구팀은 mRNA가 세포 내로 전달되고 유입되기 위해 필요한 핵심 단백질 인자와 그 조절 경로를 밝혀냈다. 

    연구팀이 발표한 구체적인 메커니즘은 다음과 같다. 우선 ‘황산 헤파란 분자’는 mRNA를 감싸고 있는 지질 나노입자와 결합해 세포 안으로 들어가는 과정을 촉진한다. 이를 통해 지질 나노입자가 세포 내 소포체로 들어가게 된다.

    그 다음 양성자 이온 펌프 ‘V-ATPase’는 소포체 내부를 산성화시키고 지질 나노입자가 양전하를 띠도록 한다. 이때 소포체의 막이 일시적으로 파열되면서 유입된 mRNA가 세포질로 방출, 단백질로 발현되는 것이다.

    * 황산 헤파란(HSPG) : 세포 표면의 황산화된 당단백질. 병원체 감염, 나노입자의 세포 부착 등 외부 물질이 세포 안으로 유입되게 하는 매개체로 작용.

    * V-ATPase(Vacuolar ATPase) : 수소이온 농도지수(pH)를 조절해 세포 신호 전달, 물질 수송 등 다양한 세포 과정을 지원하는 효소

     

    mRNA 백신의 주요 세포 조절 경로와 N1-메틸수도유리딘 변형 염기 효과의 분자 기전 / 이미지 출처 : 과학기술정보통신부
    mRNA 백신의 주요 세포 조절 경로와 N1-메틸수도유리딘 변형 염기 효과의 분자 기전 / 이미지 출처 : 과학기술정보통신부

     

    외부 RNA 침입 경보 장치

    한편, 연구팀은 RNA 치료제에 대한 주요 억제 인자, 그리고 외부에서 들어오는 RNA의 침입을 알려주는 양성자 이온의 역할도 최초로 발견했다.

    세포질 내 ‘TRIM25’라는 단백질은 바이러스 감염에 대한 선천적 반응을 조절하는 RNA 결합 단백질이자 연결효소다. mRNA가 들어왔을 때 침입자로 인식하고 제거하는 역할을 한다. TRIM25는 소포체 막이 파열될 때 나오는 양성자 이온으로 인해 활성화되는데, 외부에서 들어온 RNA에 표적·결합해 빠르게 절단하고 분해하는 방식이다.

    한편, 연구팀은 TRIM25 단백질이 ‘N1-메틸수도유리딘 변형 염기’에 대해서는 절단 및 분해 능력을 발휘하지 못한다는 것도 발견했다. 코로나19 mRNA 백신이 어떻게 그 효능과 안정성을 높일 수 있었는지를 근본적으로 이해하게 된 것이다.

    김빛내리 단장은 “양성자 이온이 면역 신호 전달 물질로 작용한다는 사실을 최초로 발견하고, 외부 침입자에 대항하는 세포의 방어 기전에 대한 이해를 한층 넓혀, RNA뿐 아니라 면역, 세포신호 분야에도 새로운 연구 방향을 제시할 것으로 보인다”라고 이야기했다.

    김빛내리 IBS RNA 연구단장, 김명환 IBS RNA 연구단 연구원 / 출처 : BRIC Bio통신원
    김빛내리 IBS RNA 연구단장, 김명환 IBS RNA 연구단 연구원 / 출처 : BRIC Bio통신원

     

  • 첨단 바이오 ‘최초 성과’ 목표, 한-미 국제공동연구 추진

    첨단 바이오 ‘최초 성과’ 목표, 한-미 국제공동연구 추진

    ※ 상기 이미지는 기사 내용과 직접적 관련이 없음 / Designed by Freepik (https://www.freepik.com/)
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    과학기술정보통신부(장관 유상임, 이하 과기정통부)와 보건복지부(장관 조규홍)는 ‘보스턴 코리아 공동연구 지원사업’의 2024년도 신규과제를 선정했다고 밝혔다. ‘보스턴 코리아 공동연구 지원사업’은 세계 최초·최고 연구성과를 목표로 첨단 바이오 분야 한-미 국제공동연구를 지원하는 사업이다.

     

    첨단 바이오 분야 국제공동연구 지원 목적

    ‘보스턴 코리아 공동연구 지원사업’은 한국과 미국의 첨단 바이오 분야 우수 연구자 및 연구그룹들 사이의 컨소시엄을 구성함으로써, 국제공동연구를 추진하는 것을 주안점으로 한다. 첨단 바이오 분야의 원천기술을 확보하고, 핵심적인 기술을 개발하는 것을 목표로 올해 처음 신설됐다.

    이 지원사업은 과기정통부와 보건복지부가 공동으로 지원한다. 지원사업을 효율적으로 운영하기 위해 ‘보스턴 코리아 공동연구개발 사업단’을 구성했으며, 지난 2월부터 3월까지 한 달간 공모를 진행해 사업단장을 선정했다. 

    사업단장으로는 서울대학교병원 의생명연구원장을 맡고 있는 김용진 교수가 선정됐다. 공동연구개발 사업단은 과제의 기획·평가·관리를 담당하며, 성과교류 및 확산 등을 추진한다.

     

    정책방향 기반 4개 분야 지원

    ‘보스턴 코리아 공동연구 지원사업’은 국가 차원의 첨단 바이오 정책방향을 토대로 진행된다. 12대 국가전략기술 중 첨단 바이오 분야에 해당하는 4개 분야를 지원한다. 대상이 되는 분야는 ▲합성생물학 ▲감염병 백신·치료 ▲유전자·세포 치료 ▲디지털 헬스 데이터 분석·활용이다.

    세부적은 지원 유형은 다시 두 가지로 나뉜다. 첫째, ‘국가전략기술 확보형 과제(연 30억 원, 총 4년)’, 둘째 각 분야 개별 연구자들의 현장 수요에 기반한 ‘자유공모형 과제(연 20억 원, 총 4년)’다.

    지난 5월과 6월 각각 한 차례씩 사업 설명회를 진행한 바 있으며, 이 자리를 통해 사업에 관한 자세한 내용을 설명하고 분야별 연구자들의 의견 수렴 및 질의응답을 진행했다. 이후 총 17건의 신규 과제 선정을 목표로 6월 10일부터 7월 25일까지 공고를 진행했다.

     

    총 203개 과제 중 17개 최종 선정

    공고에 따른 과제 접수 결과, 총 203건의 과제가 접수됐다. 1유형인 국가전략기술 확보형 과제에는 총 21개 과제가 접수돼 이중 4개의 과제를 선정했다. 2유형인 자유공모형 과제에는 총 182개 과제가 접수돼 이중 13개의 과제를 선정했다. 1유형 과제 경쟁률은 5.3 대 1, 2유형 과제 경쟁률은 13.8 대 1이었으며, 두 과제 통합 평균 경쟁률은 11.8 대 1에  해당한다. 

    과제를 접수한 연구주체 중에는 국내 우수 연구기관 뿐만 아니라, 하버드, 매사추세츠 공과대학(MIT), 스탠퍼드, 존스홉킨스병원, 컬럼비아대학, 칼텍, 브로드연구소 등 미국에서도 잘 알려진 대학·병원·연구소 등이 지원했다.

    국제공동연구라는 특성을 반영하여, 국내 평가위원과 미국 평가위원을 포함, 160여 명에 달하는 과제 평가단을 구성해 보다 심도 있는 평가를 진행했다. 1차 서면평가를 통해 선정과제의 3배수에 해당하는 50여 개 과제를 선정하고, 이후 발표평가 및 미국 평가단의 평가 결과를 종합해 총 17개 과제를 최종 선정했다.

    최종 과제 선정 결과는 아래와 같다. 해당 과제들은 향후 약 4년간 협력 대상인 미국의 공동연구개발기관 등과 함께 공동연구를 수행할 예정이다.

    출처 : 보건복지부 보도자료
    출처 : 보건복지부 보도자료

     

  • 진크래프트, 유전자치료제 전달체 개량 기술 글로벌 특허 등록… 차세대 유전자치료제 전달 플랫폼 기술 확보

    진크래프트가 AAV (Adeno-associated virus) 관련 기술 개발 및 관련 특허를 확보하면서 자사 유전자치료제 플랫폼 기술 확장에 속도를 낸다.

    진크래프트의 유전차치료제연구소와 혁신기술연구소는 AAV의 유전자 발현율을 개선하기 위해 AAV 내부 유전체 구조인 ITR (inverted terminal repeats) 구조를 독자적인 기술로 개량해 새로운 형태의 AAV-ITR을 형성시키는 ‘GC-modITR’ 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

    AAV는 자체 복제가 불가능한 작은 바이러스 벡터로, 비교적 짧은 연구 역사에도 불구하고 뛰어난 안전성에 힘입어 최근 다수의 신약 개발이 이뤄지고 있다.

    진크래프트는 GC-modITR 기술이 AAV의 유전자 발현 효율을 최적화해 탑재 유전자의 발현 효율을 최대 10배까지 끌어올렸으며, 유전자 발현 속도도 3배 이상 증가했다고 밝혔다. 또한 GMP 제조 공정 중 동일 조건에서 Full/Empty 비율이 기존 10~30% 내외이던 것을 80~90%까지 끌어올려 AAV 기반 유전자치료제 개발 및 생산에 혁신이 가능하다고 설명했다.

    진크래프트는 GC-modITR 기술에 대해 미국 특허를 지난 2월 등록했으며, 현재 전 세계 특허 확보를 진행 중에 있다. 진크래프트의 사내 변리사역을 담당하고 있는 김우진 CSO는 “이 특허의 경우 세계 최초 기술로, ITR 변형 구조에 대한 광범위한 특허를 확보한 것이 특징”이라고 강조했다.

    진크래프트는 최근 유전자치료제 개발 업체의 대부분이 AAV의 겉껍질(Capsid) 개량 기술 연구개발에 집중하고 있는 상황에서 AAV의 고유 유전체 구조인 ITR을 개량한 기술은 전 세계적으로 2개에 불과하며, 진크래프트의 기술은 3번째 독창적인 ITR 기술을 선보이는 한편 선행 ITR 기술에 대비해 유전자 종류에 따라 3배 이상의 발현율을 보일 수 있다고 자부했다.

    한편 AAV 유전자치료제 개발 및 생산에 최적화된 기술의 개발은 2024년 과학기술정보통신부와 산업통상자원부에서 발표한 국가 4개 소부장 핵심전략기술분야인 유전자치료제벡터와 관련된 핵심 기술에 포함된다. 김우진 CSO는 “정부에서도 관심 분야로 지원해 주는 유전자치료제 벡터 기술을 앞으로 적극 확장 개발해 국내 유전자치료제 사업을 이끌어 가는 기업이 되겠다”고 포부를 밝혔다.

    진크래프트 소개

    주식회사 진크래프트는 2020년 8월 18일 설립된 ‘충북의대 종양연구소(배석철 교수)’ 기술 기반 신약 개발 기업이다. 진크래프트는 1991년 이래 꾸준히 인체 본연의 항암 방어기전만을 연구한 배석철 교수의 연구 성과를 항암유전자 치료제로 개발하기 위해 설립됐다.

    언론연락처:진크래프트 경영지원팀 류정석 차장 02-400-8890

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