유전자전달 효율성 기반 다양한 질환 타깃 시험
렌티바이러스 용이하게 SIN 디자인 도입 가능
세계 의약품 시장 2025년까지 매년 20개 승인
유전자치료제 연구개발 결실 맺는 시기 전망
유전자치료의 핵심 기술도구. Dunbar et al., Science 359, 175 (2018). 자료: 생명공학정책연구센터
미국 유전자세포치료학회 발표초록 키워드 분석을 통한 주요기술 조사. 생명공학정책연구센터 제공
‘바이러스 벡터’들의 개발과 함께 유전자치료 시대가 본격화하고 있다.
21일 바이오업계에 따르면, 인체 세포 내로 유전자를 전달할 수 있는 바이러스 벡터의 개발이 유전자치료의 실현 가능성을 높이고 있다.
차세대 바이오의학 기술로 꼽히는 유전자치료는 유전물질이나 유전물질을 이입한 세포를 인체에 투여해 질병을 치료하거나 예방할 수 있는 치료기술이다.
유전자치료제의 경우, 2012년부터 유럽과 미국에서 품목허가를 받기 시작해 지난 2017년 미국에서 3종의 유전자치료제(2종의 혈액암 유전자치료제 및 1종의 실명 유전자치료제)가 미국 FDA(식품의약국)로부터 품목허가를 받고, 2018년 수포성 표피 박리증 유전자치료제가 희귀질환의약품으로 지정 받는 등 연구개발의 성과가 가시적으로 나타나고 있다.
국내에서는 식품의약품안전처로부터 품목허가를 받았던 유일한 토종 유전자치료제로 코오롱생명과학의 ‘인보사케이주’가 있었지만 허가받은 것과 다른 성분이 주성분으로 쓰여 지난 7월 품목허가 취소 처분이 확정된 바 있다. 인보사는 2017년 국내 첫 유전자 치료제로 허가받았으나 주성분 중 하나가 허가 당시 제출한 자료에 기재된 연골세포가 아닌 종양 유발 가능성이 있는 신장세포(293유래세포)로 뒤늦게 드러났다.
그러나 세계 의약품 시장에서는 2025년까지 매년 20개의 세포 유전자치료제가 승인되면서, 유전자치료제 연구개발이 결실을 맺는 시기로 기록될 것이라는 전망이다.
실제로 올초 FDA 스콧 고틀립 국장과 피터 마크 CBER(생물제제평가연구센터) 센터장이 성명서를 통해 공개한 세포 유전자 치료제 정책 로드맵을 보면, FDA는 2020년까지 활성 세포 기반 또는 직접 투여하는 유전자 치료제로 매년 200개 이상의 IND(임상시험 계획 승인) 신청서가 접수될 것으로 예상하고 있다. 또한 지금까지의 세포 유전자치료제의 임상시험 성공률로 봤을 때 오는 2025년까지 매년 10~20개 세포 유전자 치료제에 대한 승인이 이뤄질 것이라는 전망이다.
특히 이러한 유전자치료제가 우수한 치료효과를 낼 수 있도록 하는데 핵심적인 역할을 하는 요소로, 바이러스 벡터(운반체) 개발이 주목받고 있다.
생명공학정책연구센터의 ‘바이오인프로’에 게재된 ‘유전자치료의 현주소(김연수 충남대학교 신약전문대학원 교수·유승신 바이로메드 신사업기획본부장)’ 보고서를 보면, 유전자치료학회인 ASGCT(미국 유전자세포치료학회)에서 발표되는 최근의 연구결과를 분석한 결과, AAV(adeno-associated virus) 벡터와 레트로바이러스의 일종인 렌티바이러스 벡터 기술을 사용하는 연구개발이 주류를 이루고 있다.
실제로 2017년 ASGCT 발표초록 키워드 분석을 통해 주요 기술을 조사한 결과, 전체 발표초록 중 40.3%(316건)가 AAV 벡터, 15.3%(120건)가 렌티바이러스 벡터였다.
바이러스 벡터의 중요성은 1980년 재조합 DNA 기술을 진핵세포를 대상으로 실현해 노벨상을 수상한 폴 버그 박사의 수상연설에서 언급되기도 했다. 당시 그는 인체 세포 내로 유전자를 전달할 수 있는 바이러스 벡터의 개발에 따른 유전자치료의 실현 가능성에 대해 강조했다.
레트로바이러스의 일종인 렌티바이러스는 세포분열과 관계없이 유전자 전달이 가능하며, 삽입되는 염색체의 위치가 비교적 ‘oncogenic insertional mutagenesis(종양 삽입 돌연변이 발생)’의 위험성이 낮은 곳에 분포하고, 비교적 용이하게 SIN (자기 활성화) 디자인을 도입해 위험성을 원천 차단할 수 있다.
또한 AAV 벡터의 경우, 다양한 생체 장기로의 높은 감염효율과 전달된 유전자의 장기간 발현이 장점으로 꼽히며, 많은 유전성·퇴행성 질환의 치료를 위한 in vivo(생체 내) 유전자치료의 핵심 유전자 전달 벡터로 각광 받고 있다. 최근에는 인체 뇌에 존재하는 BBB(Brain Blood Barrier) 투과성을 높이기 위한 AAV 벡터 연구가 가시적인 성과를 내고 있다. 망막신경세포, 간, 중추신경계, 근육 등 다양한 장기조직을 타깃으로, 우수한 AAV 벡터 유전자전달 효율성에 기반해 다양한 질환들을 치료 타깃으로 하는 임상시험이 진행되고 있다.
여기에 최근 유전체 편집기술 (genome editing)도 유전자치료에 일부로 도입되면서 유전체 교정을 통한 질병 치료도 가능해진 상황이다. 2017년 ASGCT 전체 발표초록 중 세번째로 많은 기술이 크리스퍼 유전자가위(13.5%, 106건)였다.
‘유전자치료의 현주소’ 보고서에 따르면, 현 시점에서 많은 전문가들이 레트로바이러스 벡터, AAV 벡터에 기반한 유전자 전달기술을 현재 유전자치료 기술의 성공요인으로 꼽고 있으며, 유전체 편집기술과의 융합을 미래 유전자치료 기술에 대한 기대요인으로 평가하고 있다.
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