"돌연변이를 정상으로 되돌려?"...주사 한 번으로 유전자 교정, 임상시험 성공

1회 나노 입자 주입으로 간과 폐 손상 유발 희귀 유전병 진행 차단

DNA의 네 가지 염기 서열(G, A, C, T)의 순서 교정을 통해 돌연변이 유전자를 정상으로 돌려놓은 유전자편집 치료법을 시험한 결과 DNA 서열이 원상회복돼 정상적으로 기능한 것이 확인됐다. [사진=클립아트코리아]

간 및 폐 손상을 유발하는 희귀 질환을 유발하는 유전자 돌연변이를 한 번의 주사로 교정하는 치료법이 소규모 임상시험에서 성공했다. 돌연변이 유전자가 정상으로 회복된 것은 이번이 처음이다. 해당 임상시험을 실시한 미국 생명공학회사인 빔 테라퓨틱스(Beam Therapeutics)의 발표를 토대로 뉴욕타임스(NYT)가 최근 보도한 내용이다.

9명의 환자를 대상으로 한 소규모 임상시험은 최초로 DNA의 네 가지 염기 서열(G, A, C, T)의 순서 교정을 통해 돌연변이 유전자를 정상으로 돌려놓은 유전자편집 치료법을 시험한 결과 DNA 서열이 원상회복돼 정상적으로 기능한 것이 확인됐다. 이로 인해 희귀 질환 환자의 간과 폐 손상이 차단됐다.

치료법 개발과 임상시험을 이끈 미국 펜실베이니아대 페렐만의대의 키란 무수누루 박사는 "이것은 새로운 의학 시대의 시작"이라고 밝혔다. 기존 유전자 편집 치료법이 돌연변이를 보완하기 위해 새로운 유전자를 추가하거나 특정 유전자를 침묵시키는 것과 달리 새로운 유전자 편집 치료법은 돌연변이 자체를 교정한다는 설명이다.

무수누루 박사는 유전자 치료 회사인 버브 테라퓨틱스(Verve Therapeutics)의 공동설립자다. 버브 테라퓨틱스는 빔 테라퓨틱스로부터 이번 치료법 개발 관련 투자를 유치했다. 연구결과를 검토한 록펠러대의 리처드 P 리튼 총장(유전체학)은 DNA서열을 바로잡는 이 유전자편집 치료법이 "단 한 차례 시술로 치료를 완성하는 성배가 될 수 있다"고 높이 평가했다

임상시험은 주로 유럽 혈통을 가진 약 10만 명의 미국인에게 영향을 미치는 유전 질환인 알파-1 항트립신 결핍증(AATD) 환자를 대상으로 실시됐다. 알파-1 항트립신 단백질은 간에서 생성된다. 보통 폐로 이동해 연기나 먼지와 같은 흡입 자극 물질로 인한 염증으로부터 폐를 보호한다. AATD 환자는 유전자의 DNA 문자에 단 한 번의 변화만 있어도 기형적이고 기능하지 않는 단백질이 생성된다.

그로 인해 폐기종이나 만성 폐쇄성 폐질환이 발생하는 경우가 많다. 또 비정상적인 알파-1 항트립신 단백질은 폐에 도달하지 못하고 대신 환자의 간에 축적돼 간경화를 일으키는 경우가 많다.

해당 유전자 편집 치료법은 환자들에게 큰 불편을 초래하지 않았다. 코로나19 백신에 사용되는 것과 같은 지질 나노 입자가 혈액에 주입된는 몇 시간 동안 의자에 앉아 있기만 하면 됐다. 나노 입자에는 백신 대신 미세한 유전자 편집기가 내장돼 있다. 지질로 된 막은 간으로 이동하는 동안 편집기를 보호한다.

나노 입자가 간에 도달하면 지질층이 벗겨지면서 편집기(유전체의 GPS 역할을 하는 비활성화된 크피스퍼․CRISPR 분자와 돌연변이를 고치는 효소)가 방출된다. CRISPR 분자는 환자의 DNA를 따라 이동하다 게놈에 있는 30억 개의 DNA 문자 중에서 복구해야 하는 잘못된 문자 하나를 찾아낸다. 그러면 편집 효소가 해당 철자를 올바른 철자로 대체한다.

연구진은 환자를 세 그룹으로 나눠 세 가지 다른 용량의 유전자 편집기를 시험했다. 가장 높은 용량이 투입된 사람은 더 이상 손상이 발생하지 않는 범위에 있을 만큼 정상적인 알파-1 항트립신을 생성해냈다. 빔 테라퓨틱스의 존 에반스 최고경영자(CEO)는 심각한 부작용이 없었다고 밝혔다.

빔 테라퓨틱스는 이제 더 낮은 용량이 투여된 환자들에게 더 높은 용량을 제공할 예정이다. 또 더 많은 환자를 대상으로 치료법을 연구하고 유전자 편집기의 더 높은 용량에 대한 임상시험을 준비 중이다. 에반스 CEO는 이를 토대로 치료법 승인을 신청할 계획이라고 밝혔다.

한건필 기자 (hanguru@kormedi.com)