‘유전자가위’ 몸속에 넣어 난치병 치료 첫 발 & 유전자가위로 선천성 망막질환 치료 가능성 입증 &&

중국 연구진이 인간 실명의 주요 원인 중 하나인 망막색소변성증을 앓는 쥐의 시력을 유전자가위 기술을 활용해 성공적으로 회복시키는 데 성공했다. 망막색소변성증은 빛을 받아들여 전기신호로 바꾸는 눈 속 광수용체에 문제가 생겨 시각 세포가 손상되면서 끝내 시력을 잃게 되는 질환이다.

카이 야오 중국 우한 과학기술대 교수 연구팀은 ‘퇴행성 신경 망막에서 생체 내 교정을 통한 시력 회복’에 대한 연구 결과를 국제학술지 ‘실험의학저널(JEM)’에 17일(현지시간) 게재했다.

망막색소변성증(Retinitis pigmentosa)은 가장 흔한 유전성 망막질환으로 10대부터 야맹증이 시작돼 시야 협착 및 시력 상실로 이어지고 결국 실명에 이르는 난치성 질환이다. 질병관리청에 따르면 전세계적으로 약 4000~5000명 중 한 명 꼴로 환자가 발생하고 있으며 유전자 돌연변이만 100가지에 달하는 것으로 알려져 있다. 시각세포 내 빛을 전기신호로 전환하는 과정에 관여하는 유전자 결함이 원인인 경우가 많다.

연구팀은 크리스퍼(CRISPR) 유전자가위를 활용해 망막색소변성증을 일으키는 유전자 돌연변이 ‘PDE6β’를 표적으로 하는 새로운 유전자 교정 기술 ‘PESpRY‘을 개발했다. 새로운 유전자 교정 기술로 돌연변이를 교정한 결과 광수용체의 사멸이 방지돼 빛에 대한 정상적인 전기 반응을 보여 시력이 회복되는 것으로 나타났다.

카이 야오 교수는 “연구를 통해 돌연변이를 효율적으로 교정하고 생쥐의 망막에서 효소의 활성을 회복시킬 수 있었다”며 “신경 망막 세포, 특히 건강하지 않거나 죽어가는 광수용체의 유전자 돌연변이를 교정하는 등 선천성 망막 질환 치료에 적용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

약물전달체로 AAV 적용, 종류는 비밀
툴젠 “다른 업체가 따라 할 수도 있다”
글로벌 경쟁사 모두 약물전달체 공개
투자자 약효 알려면 AAV 종류 알아야

[이데일리 김유림 기자] 글로벌 경쟁사들이 투명하게 공개하는 약물전달체를 툴젠(199800)은 비공개 원칙을 고수하고 있어 그 배경에 관심이 집중된다. 유전자가위 플랫폼에서 약물전달체는 종류에 따라 약효 차이가 날 정도로 중요하다. 따라서 툴젠이 약물전달체를 확보했다면 투자자들에게 공개해야 한다는 지적이 나온다.

인비보(in-vivo) 약물전달체 중 하나인 AAV 종류별 타깃. (자료=삼성증권)

2일 이데일리 취재 결과 툴젠은 약물전달체로 AAV(아데노부속 바이러스)를 사용한다고 밝히고 있지만, 구체적으로 어떤 종류의 AAV인지는 단 한번도 공개한 적이 없다. 툴젠은 3세대 유전자가위 크리스퍼 캐스9(CRISPR-Cas9) 원천기술을 바탕으로 여러 신약 파이프라인을 개발 중이다.

크리스퍼 캐스9(CRISPR-Cas9)으로 의약품을 개발할 경우 정확한 타깃으로 가도록 하는 약물전달체 확보가 핵심 기술로 꼽힌다. 유전자가위 약물전달체는 두 가지로 나뉜다. 약물을 투여해 우리 몸 안에서 유전자 편집이 일어나게 하는 것은 인비보(in-vivo) 방식이다. 반대로 사람 몸에서 세포를 꺼내 유전자 편집을 한 다음 몸 안으로 다시 넣는 방식은 엑스비보(ex-vivo)다.

크리스퍼 캐스9 글로벌 경쟁사(나스닥 톱3) 모두 중요한 투자 정보인 약물전달체를 공개하고 있다. 에디타스 메디슨(Editas Medicine)은 안과질환(리베르 선천성 암시증) EDIT-101에 인비보 방식 중 하나인 AAV 중에서 ‘AAV5’ 타입을 약물전달체로 사용하고 있다. 베타지중해빈혈(희귀 소아질환) EDIT-301은 엑스비보(RNA 단백질 전기천공) 방식이다.

미국 인텔리아 테라퓨틱스(Intellia Therapeutics)는 NTLA-2001(가족성 트랜스티레틴 아밀로이드증)과 NTLA-2002(유전성 혈관부종)에 인비보 방식 중 하나인 mRNA LNP(지질나노입자)를 약물전달체로 적용했다. 엑스비보 파이프라인 OTQ923(겸상적혈구질환), NTLA-5001(급성골수성백혈병)에는 LNP를 사용한다.

스위스 크리스퍼 테라퓨틱스(CRISPR Therapeutics)는 CTX001(겸상적혈구빈혈과 베타지중해빈혈), CTX110(혈액암), CTX120(혈액암), CTX130(고형암/혈액암) 등 4개 파이프라인 모두 엑스비보 방식의 RNA 단백질 전기천공을 사용한다고 공개한 상태다.

약물전달체를 공개하지 않는 이유와 관련해 툴젠 관계자는 “간, 눈, 신경 등 각 부위마다 다른 종류의 AAV를 쓰고 있다”며 “특허 만료를 앞두고 있는 AAV 종류이기 때문에 공개할 수 없다. 다른 회사가 따라 할 가능성이 있기 때문이다”고 말했다.

반면 업계 전문가들은 툴젠의 해명이 납득하기 힘들다는 의견이 지배적이다. 익명의 연구원은 “AAV는 종류가 그렇게 많지도 않고, 각 질환마다 적용하는 AAV가 다르다. 대부분의 AAV 원천특허는 만료가 됐다”며 “이미 글로벌 경쟁사들은 몇 개 안되는 모든 AAV로 다 실험해 봤을 것으로 예상된다. 다른 업체가 따라 할 까봐 공개 못한다는 논리는 과학적으로 이해가 되지 않는다”고 말했다.

실제로 AAV는 종류별로 검증된 주요 타깃이 공개된 상태다. ▲간 AAV8, AAV9 ▲근육 AAV1, AAV6, AAV7, AAV8, AAV9 ▲중추신경 AAV1, AAV4, AAV5 ▲눈(망막색소상피세포/RPE, 간상세포/Photoreceptor) AAV4, AAV5 ▲폐 AAV9 ▲심장 AAV8 ▲췌장 AAV8 ▲신장 AAV2 등이 있다.

한 바이오회사 대표는 “어떤 약물전달체를 사용하는지 알아야만 툴젠의 파이프라인이 제대로 의약품으로 작동하는지 정보를 얻을 수 있다”며 “지금 상태로는 투자자들이 툴젠이 사용하는 AAV가 좋은지 나쁜지 알 수 없다. 유전자가위 전문 바이오기업으로 상장한 회사가 약물전달체를 비밀로 한다는 게 이해가 되지 않는다”고 지적했다.

글 싣는 순서

(1)유전자 가위란

(2)유전자 가위 기사 다시 보기

지난 시간에는 유전자 가위의 원리에 대해서 교과서의 언어를 기반으로 살펴봤습니다.
이번에는 유전자 가위와 관련된 다양한 기사를 살펴볼게요.

일단 과거 기사를 살펴볼게요. 어쩌면 이 사건이 유전자 가위를 전 세계 사람들에게 인식시킨 원인이 아닐까 생각합니다.

2018년 11월 26일, 중국 남방과기대 허젠쿠이 교수가 유튜브와 외신을 통해 유전자 가위로 특정 유전자를 제거한 쌍둥이를 출산하는 데 성공합니다. 전 세계는 ‘뜨악’ 합니다. “인간에게 유전자 가위를 적용했다고?”

허젠쿠이 교수가 지난 2018년 홍콩에서 개최된 유전자 게놈 편집에 관한 국제회의에서 유전자 교정 아기를 탄생시켰다는 발표를 하고 있다. [EPA=연합뉴스]

유전자 가위는 말씀드린 것처럼 특정 유전자를 제거하는 기술이예요. 그런데 이 기술을 쓰려면 다 큰 성인이 아닌, 배아 상태에 사용해야 합니다. 곧 인간으로 분화할 배아의 유전자를 교정해야만 해당 유전자가 없는 아이가 태어나니까요. 앞서 말씀드렸던 병충해에 강한 상추, 근육량이 늘어난 돼지 모두 이같은 방식으로 태어난 ‘존재’들입니다.

이 유전자 가위를 인간에게 적용하기 위해서는 과연 어떤 일이 일어날지, 유전자 교정은 제대로 된 건지, 혹시 주변 DNA가 영향은 받지 않았는지, 건강에 미치는 다른 요인은 없는지 등을 끊임없이 확인해야 합니다. 그리고 “안전하다”는 생각에 과학기술계가 동의를 할 때 시행해야 해요. 인간을 대상으로 한 신약 임상시험 허가가 까다로운 이유입니다.

그런데 당시 중국 과학자는 그냥, 한거예요. 전 세계 과학기술계가 깜짝놀랍니다. 중국 과학기술계도 비난에 나섭니다. 결국 허젠쿠이 교수는 감옥에 가요. 올해 초 풀려나 지금도 유전자 가위를 연구하고 있다고 합니다.

이후 과학자들은 배아가 특정 단계 이전일 때만 연구한다는 일종의 합의를 하고 이를 지키고 있습니다. 배아가 특정 단계 이상을 넘어가기 전에 유전자 가위를 실험한 뒤 결과를 확인하고 폐기하는 겁니다.

유전자 가위는 신약 개발에도 적용되고 있습니다. 앞서 이야기한 것처럼 배아에 넣는 것은 아닙니다. 지난해 말 발표된 논문은 유전자 가위를 이용해 T세포를 강화시킨 뒤, 이를 환자의 몸에 넣는 임상 결과였는데 성과가 꽤 괜찮았습니다. 암에 걸린 환자들의 혈액과 암세포를 채취한 뒤에, 암 세포에는 있지만 혈액에는 없는 돌연변이 단백질을 찾아냅니다. 이후 면역세포인 T세포를 추출해 낸 뒤 돌연변이 단백질을 잘 제거할 수 있도록 유전자 가위로 변형을 해 줍니다. 그 뒤에 이 T세포를 다시 환자의 몸에 넣는 거죠. 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA) 연구진은 이 같은 연구결과를 지난해 말 국제 학술지 ‘네이처’에 발표한 이 논문에 따르면 실험에 참가한 암환자 15명 중 5명의 몸에서 암세포가 더 이상 자라지 않았다고 합니다.

비슷한 방식으로 임상을 진행해왔던 겸상적혈구빈혈치료제는 이르면 올해 안에 미 식품의약국(FDA) 승인을 받을 것으로 기대되고 있습니다.

유전자 가위로 만든 식물을 말씀드렸는데요, 궁금증이 생기실 것 같아요. 유전자 가위로 만든 식물은 수십년 째 논란이 되고 있는 GMO’와 어떻게 다를까 하고요. 일단 GMO부터 살펴볼게요. GMO는 인간이 식물의 유전자를 인위적으로 교접합니다. 바이러스를 이용해요. 바이러스에 원하는 유전자를 넣고, 이 바이러스를 다른 식물에 넣어 합치는거죠(간단히 말하면 이렇습니다). 외래 유전자를 박테리아에 넣은 뒤 이를 식물에 감염시키는 것입니다. 감염된 식물체는 박테리아의 DNA를 받아들이면서 새로운 형질이 발현되는 겁니다.

GMO가 인간의 건강에 해를 끼친다는 연구는 아직 없습니다. 물론 과거에 그런 논문이 여럿 있었지만 모두 실험 방식이나 결과에 문제가 있다는 결론이 났어요. 지금까지 인간이 만들어 놓은 ‘과학’이라는 테두리 안에서 GMO은 안전합니다. 하지만 GMO에 대한 인식은 과학으로만 해결할 수 있는 것은 아닙니다.

유전자 가위를 이용해 홉이 없는 맥주도 만들어 냅니다.

GMO가 규제를 받는 이유는 DNA를 전달하기 위한 박테리아가 남아있기 때문입니다. 하지만 유전자 가위는 GMO와 다릅니다. 유전자 가위를 연구하는 과학자들은 “외부 유전자 유입이 없기 때문에 유전자 가위로 만든 작물은 기존 GMO와 같은 규제를 받아서는 안된다”고 이야기합니다. 각국의 움직임은 다르지만 대체적으로 GMO 작물과는 다른 형태로 받아들이고 있는 분위기가 있습니다.

미국, 캐나다, 러시아, 스위스, 우르과이, 중국, 일본 등의 국가는 유전자 가위를 이용한 작물을 GMO와 같이 보고 있지 않습니다. 유럽은 GMO와 유전자 가위 교정 식물을 같은 급으로 보고 있습니다. 한국도 지난해 7월 산업통상자원부가 ‘유전자변형생물체의 국가간 이동 등에 관한 법률 일부개정안’을 국회의 제안했습니다. 유전자변형 생물체가 자연적 돌연변이 수준의 안전성을 갖춘 경우, 위해성 심사를 면제할 수 있는 내용이 담겨 있지만 여전히 통과는 어려워 보이는 상황입니다. 따라서 국내에서는 유전자 가위를 이용한 새로운 작물을 만든다 하더라도 출시가 어려운 상황입니다.

유전자 가위 작물은 GMO가 걸어온 길을 피해갈 수 있을까요.