32. 유전자 치료 -1

생물공학에서 유전자 치료란 무엇이고 유전자 치료 대상 질환은 어떤 것이 있는지 살펴보도록 하겠습니다.

 

A. 유전자 치료란

유전적 결함이 있는 유전자를 정상 유전자와 교환하여 정상적인 생리활성을 가진 단백질을 생산할 수 있도록 결합으로 인한 질병을 치료하는 방법을 말합니다. 유용한 유전자를 세포에 도입함으로써 암과 감염병 치료로 유전자 치료의 범위가 확대되고 있습니다.
유전자 치료(gene therapy)는 1989년 미국에서 ADA(adenosine deaminase) 효소가 결핍된 환자의 혈액에서 분리된 면역 세포에 ADA 효소를 생성하는 정상 유전자를 운반체 내 삽입한 후 면역 세포를 환자에게 다시 이식하여 ADA 결핍을 치료하면서 시작되었습니다. 1998년 현재 ADA 결핍, 가족성 고콜레스테롤혈증, 낭포성 섬유증, 가우처병 및 다양한 암에 대해 250건 이상의 유전자 치료 계획이 승인되었습니다. 국내에서는 1995년 말 피부암 환자를 대상으로 한 임상시험을 시작으로 많은 연구가 진행되고 있습니다.

B. 유전자 치료 대상 질병

유전자 치료는 주로 단일 유전 질환(monogenic disease), 암, 전염병(infectious disease) 및 기타 질병을 대상으로 합니다.

 

① 단일 유전자 결핍
유전자 변이로 인한 증상이 명확하고 다른 치료 방법이 없기 때문에 유전자 치료의 가장 기본적인 목표는 단성 질환입니다. 이 경우 누락되거나 돌연변이가 발생한 유전자를 찾아 정상 유전자로 대체하여 치료합니다.
유전자 치료 임상시험 중인 질병으로, 점액은 폐에 축적되어 염소 이온 수용체인 CFTR(낭포성 섬유증 막 통과 전도 조절자)의 결핍과 결핍으로 인해 호흡기 상피 세포의 박테리아를 쉽게 감염시킬 수 있습니다. 또한 저밀도 지단백 수용체(LDLR) 결함과 동맥경화 증상으로 인해 높은 LDL/HDL 비율을 유발하는 가족성 고콜레스테롤혈증과 근육 생막에서 발견되는 단백질인 디스트로핀(dystrophin) 유전자의 돌연변이로 인해 유발되어 합병증으로 사망하는 Duchenne-Boulogne muscular dystrophy도 있습니다.

 

② 암(tumor)
유전자 치료의 초기 개념은 유전자 결핍으로 인한 질병이었지만, 종양 치료와 억제로 확장되었습니다. 1998년 기준 미국에서 승인된 250개의 유전자 치료제 중 150개 이상이 암 치료를 위해 계획되어 있습니다. 종양 임상시험에 사용되는 유전자는 여러 범주로 나눌 수 있습니다.
a. 사이토카인 유전자
인터류킨(IL)-1, IL-2, IL-4, IL-7, 종양 괴사 인자(TNF)-a와 같은 사이토카인은 항암 면역 효과를 증가시키는 사이토카인을 생성하는 유전자를 종양 세포에 삽입하여 면역 반응을 개선하는 방법으로 종양 손실 효과가 있는 것으로 알려져 있습니다.
b. 자살 유전자
종양 세포를 약물에 민감하게 만드는 방법으로 자살 유전자가 있는 종양 세포는 특정 약물에 매우 민감하게 반응하기 때문에 종양 세포만 선택적으로 파괴할 수 있습니다.
c. 종양 억제 유전자
종양 세포에서 손상된 종양 억제 유전자를 정상 종양 억제 유전자로 대체하여 p53 유전자를 삽입하려는 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
d. 약물 내성 유전자
항암 화학 요법에 사용되는 항암제의 양을 제한하는 가장 중요한 원인은 골수 억제의 부작용입니다. 종양 세포가 항암제에 내성을 보이는 다제내성(MDR) 유전자를 정상 조혈 세포에 삽입하여 발현하면 조혈모세포(Hematopoietic cell)가 주입되는 항암제에 내성을 갖게 되므로 더 많은 용량의 항암제를 인체에 투여하여 치료 효과를 높일 수 있습니다.

 

③ 전염병
에이즈는 전염병에서 유전자 치료의 대상입니다. HIV의 확산을 막기 위해 바이러스의 성장을 방해할 수 있는 다양한 유전자가 연구되고 있습니다.

 

④ 기타 질병
실험동물에서 tyrosine hydroxylase 유전자의 결핍으로 인해 tyrosine으로부터 L-DOPA를 합성할 수 없는 파킨슨병의 신경 세포에 정상적인 tyrosine hydroxylase 유전자를 삽입하면 질병의 증상을 완화할 수 있습니다.

유전자 치료를 이용해 다양한 난치병들을 완화하고 암 치료에도 큰 도움이 되는 것을 알 수 있었습니다. 그렇다면 유전자 치료는 어떤 방법으로 하는지 유전자는 어떻게 운반하는지 다음 포스팅을 통해 알아보도록 하겠습니다.