CRISPR 유전자 편집 기술은 우리가 알고 있는 의료 분야에 혁명을 일으키고 있다. 2020년에 두 명의 발견자에게 노벨상을 수상한 이 기술은 이전보다 더 쉽고 정확하게 유전자를 표적화하고 편집할 수 있다. 그러나 CRISPR은 지난 몇 년 동안 유망했지만 대부분 실험실에서 개발되었다.

 

고맙게도 점점 더 많은 임상 시험이 인간에서 유전자 치료법을 테스트하기 시작하면서 변화하고 있다. 초기 CRISPR 시험은 유전성 실명과 암 및 겸상 적혈구 빈혈을 포함한 혈액 질환에 초점을 맞추었다.

 

문제는 이러한 치료법이 최첨단이지만 비용이 많이 들고 강도가 높을 수 있다는 것이다. 예를 들어, 겸상 적혈구 빈혈에 대한 한 시험에서 의사는 신체에서 세포를 제거하고 접시에서 편집한 다음 환자에게 다시 주입한다. 이러한 복잡한 접근 방식은 다른 질병에 대해 쉽게 작동하지 않는다. 우리에게 필요한 것은 CRISPR에 대한 일반적인 전달 방법이므로 다른 약물과 마찬가지로 사용할 수 있다.

 

그리고 UCL(University College London)의 연구원들이 실행한 최근 임상 시험은 그 방향으로 중요한 진전을 이루었다. UCL 시험과 이것이 CRISPR 및 의학의 미래에 의미하는 바에 대해 논의하겠다.

 

UCL 평가판은 정확히 무엇을 테스트했는가?

 

실험 참가자들은 돌연변이 된 유전자가 심장과 신경에 축적되어 손상되는 기형 단백질(트랜스티레틴)을 생성하는 유전성 트랜스티레틴 아밀로이드증이라는 질환을 앓고 있다. 이 질병은 결국 치명적이다. 환자들은 혈류에 CRISPR 기반 요법을 한 번 주입했다. 혈액은 치료를 간으로 가져갔고, 간은 돌연변이 유전자를 차단하고 잘못된 단백질의 생산을 줄였다. 1상 시험은 규모가 작았지만 접근 방식은 기존 옵션에 비해 강력한 결과를 얻었다. 그리고 미래에 다른 유전 질환이 비슷한 방식으로 치료될 가능성을 암시한다.

 

CRISPR로 노벨상을 공동으로 수상한 캘리포니아 대학교 버클리의 Jennifer Doudna는 동료 생명공학 회사인 Regeneron과 함께 UCL 시험에 사용된 치료제(NTLA-2001)를 개발한 Intellia를 공동 설립했다.

 

Doudna는 “이것은 환자들에게 중요한 이정표이다. "이것은 초기 데이터이지만, 지금까지 CRISPR를 임상적으로 적용하는 데 있어 가장 큰 문제 중 하나를 극복할 수 있음을 보여준다. 그것은 체계적으로 전달하고 올바른 위치에 가져올 수 있다는 것이다."고 말했다.

 

치료법의 작동 원리: 3단계 펀치 

치료는 세 부분으로 구성된다. 지질 나노입자라고 하는 작은 지방 거품은 CRISPR 기계의 페이로드(가이드 RNA 가닥과 Cas9 단백질을 코딩하는 mRNA 시퀀스)를 운반한다.

 

수십억 개의 CRISPR 운반 나노 입자가 혈류에 주입되어 기능 장애 단백질의 공급원인 간으로 이동한다. mRNA는 세포에 Cas9 단백질(CRISPR의 유전적 '가위')을 생성하도록 지시한 다음 가이드 RNA와 연결되어 표적 유전자를 찾아 잘라낸다. 세포는 손상 부위의 DNA를 복구하지만 불완전하게는 유전자를 끄고 문제가 있는 단백질의 생산을 중단한다.

 

최근 New England Journal of Medicine에 보고된 중간 시험 결과는 매우 고무적이었다. UCL 시험에서 저용량 또는 고용량을 투여 받은 6명의 환자는 심각한 부작용을 보고하지 않았다. 한편, 표적 단백질의 생산은 고용량 투여군에서 최대 96%(평균 87%)까지 감소했다.

 

하나면 끝? 

전 세계적으로 약 50,000명에게 영향을 미치는 이 질병은 최근까지 치료할 수 없었다. 2018년 FDA에 의해 승인된 기존 약물은 유전자를 변경하는 대신 기형 트랜스티레틴 단백질을 생성하는 mRNA를 침묵시킨다. 그들은 단백질 생산을 약 80% 줄이고 사람들을 더 오래 살게 하지만 모든 사람에게 효과가 있는 것은 아니며 지속적인 치료가 필요하다.

 

CRISPR 접근법은 성공할 경우 일회성 치료가 될 것이다. 즉, 유전자 자체를 표적으로 함으로써 단백질이 영구적으로 침묵화 된다.

 

시험 참가자인 Patrick Doherty는 NPR에 기회를 포착했다고 말했다. 열렬한 트레커이자 등산객인 Doherty는 손가락과 발가락이 얼얼하고 걸을 때 숨가쁨과 같은 증상을 보고 아버지를 죽인 트랜스티레틴 아밀로이드증 진단을 받았다.

 

"끔찍한 예후"라고 그는 말했다. “이것은 매우 빠르게 악화되는 상태이다. 끔찍할 뿐이다.”

Doherty는 치료 후 몇 주 후에 기분이 나아지기 시작했으며 개선이 계속되고 있다고 말했다. 

그는 그것을 "원 히트 불가사의"라고 불렀다. "2시간의 과정, 그리고 그것이 당신의 남은 인생 동안이다."

 

다음은 무엇일까? 

결과는 유망하지만 기대를 낮추는 데는 이유가 있다. 언급한 바와 같이 시험은 규모가 작았고 안전에 중점을 두었다. 향후 작업은 더 큰 그룹에서 안전성과 효능을 추가로 테스트할 것이며, 이는 코로나19에 대한 최근 경험에서 명백하듯이 드문 부작용을 나타내거나 초기 성공에도 불구하고 실망스러운 것으로 판명될 수 있다.

 

연구원들은 또한 간이나 다른 세포에서 표적을 벗어난 "조각"을 찾을 것이다. 그러나 이 접근 방식의 이점은 세포가 Cas9 단백질을 만든 후 mRNA를 분해한다는 것이다. 즉, 유전자 편집 시스템은 오래 지속되지 않는다.

 

또한 이 접근법이 다른 질병에서도 효과가 있을지는 두고 봐야 한다. 간은 이물질을 탐욕스럽게 흡수하기 때문에 시험의 주요 표적이었다. 다른 장기와 조직은 치료의 일반적인 주입에 적합하지 않을 수 있다.

 

그러나 실험이 궁극적으로 성공하면 연구자들은 일반적인 주입으로 모든 장기나 표적 조직에 도달할 수 있는지 알고 싶어할 것이다. 그리고 생체 내에서도 유전자를 편집할 수 있을까? 단순히 결함이 있는 유전자를 녹아웃시키는 것이 아니라 안전하게 고칠 수 있을까?

 

마지막으로 개인화되고 효과적인 의학을 목표로 할 때 CRISPR, 유전자 요법 또는 줄기 세포와 같은 하나의 기술이나 기술에 관한 것이 아님을 기억하는 것이 중요하다. 이러한 모든 기술의 결합된 힘, 즉 수렴성이 가장 큰 잠재력을 보유하고 있다. 아마도 이 수렴의 가장 큰 결과는 개별 맞춤 의학 또는 "N-of-1 의학"이 될 것이다.

 

N-of-1 의학에서 귀하가 받는 모든 치료는 귀하를 위해 특별히 설계되었다. 귀하의 게놈, 전사체, 프로테옴, 미생물군유전체 및 나머지 모든 것. 지금까지 볼 수 없었던 수준의 예방 관리이다.

 

유전자 코드에 가장 적합한 음식, 보충제 및 운동 요법을 알게 될 것이다. 장에 서식하는 미생물과 건강한 미생물군집 다양성을 유지하는 식단을 이해하게 될 것이다. 어떤 질병이 발병할 가능성이 가장 높은지 알고 예방 조치를 취할 수 있다. 생명의 도구가 생명을 보존하는 도구가 되고, 이전 세대를 괴롭혔던 많은 질병이 기억에서 사라지기 시작한 믿을 수 없을 정도로 개인화된 의료의 시대이다.