CRISPR기술이 어떻게 신약개발을 촉진하는가?
◇ 3세대 유전자편집기술인 CRISPR기술은 유전자·세포치료제 등 차세대 바이오신약 개발 외에 전통적인 합성신약 발굴 프로세스를 효율화하여 신약개발 촉진에 기여할 것으로 전망
▸주요 출처 : Genetic Engineering & Biotechnology News., How CRISPR Is Accelerating Drug Discovery, 2019.1.11
■ CRISPR(크리스퍼) 기술은 장기간(10년 이상)/고비용(10억 달러 초과)이 소요되는 신약개발 과정을 효율화하여 생산성 향상에 기여할 것으로 전망
○ 특히, 질병표적을 확인하고, 화합물을 스크리닝하고, 동물모델을 활용한 안전성과 효능을 평가하는 단계(아래그림 1∼4 단계)에서 크리스퍼의 역할이 클 것으로 예측
출처 : Genetic Engineering & Biotechnology News., How CRISPR Is Accelerating Drug Discovery, 2019.1.11
○ 신약개발 과정은 기초과학 연구로 시작하여 새로운 치료물질이 임상적 용도로 승인되기 전에 많은 단계를 거치는데,
– 주요단계는 질병표적 확인 및 검증, 대규모 화합물 스크리닝, 유효물질 검증, 선도물질 선별 및 최적화, 임상시험 및 승인 단계를 거침
○ 신약개발 전임상 단계는 유전자 및 유전체 조작기술에 크게 의존하는데, 유전자의 서열이나 발현을 변경함으로써 질병표적을 확인하고, 치료효능을 확인하기 위한 일련의 분석에 활용
– 기존 유전체 조작기술의 한계*가 있었으나, CRISPR 등 최근 유전자편집기술의 혁신적인 발전으로 보다 신속하고, 정확하고, 비용 효율적인 방식으로 신약개발의 효율화를 기대
* 유전자 발현을 부분적으로 억제하는 데 널리 사용되어 온 RNAi(RNA interference, RNA간섭)는 오프-타겟(off-target) 빈도가 높은 문제점이 있었고, 1세대와 2세대 유전자편집기술에 해당하는 ZFN와 TALEN은 특수한 단백질 디자인이 필요하기 때문에 시간이 오래 걸리고 비용이 많이 소요되어 RNAi, ZFNs, TALENs이 신약개발 과정에서 유전체편집기술로 채택되기에는 제한점 존재
■ CRISPR기술이 어떻게 신약개발을 촉진하는가?
○ (표적 식별 및 검증) 약물발견의 과정은 질병 관련 약물표적(유전자, RNA 또는 단백질)을 결정하는 것으로 시작. 약물표적 후보는 학계에서 비롯된 여러 가지 과학적 연구에 기반
– CRISPR기술은 많은 수의 후보 유전자를 체계적으로 억제 또는 활성화시켜 약물표적을 확인. 표적이 확인되고 나면 in vitro 및 in vivo 연구를 통해 추가 기능정보를 수집 및 검증
○ (화합물 스크리닝) 약물표적이 확인되고 검증된 후, 대용량 스크리닝을 통해 많은 화합물(수 백만 개)을 조사
– 화합물과 표적 사이의 상호작용 및 결합 친화력을 측정하는 생화학 분석뿐만 아니라 상호작용의 기능적 관계를 평가하는 세포 기반 분석이 포함
– CRISPR기술은 질병과 관련된 돌연변이 세포주를 보다 정확하게 제작하여 세포 기반 스크리닝을 개선
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