새로 개발된 빛 감지 단백질인 MCO1 옵신(opsin)은 유전자 치료 기술을 통해 망막 양극 세포에 결합했을 때, 실명인 쥐의 시력을 회복시켰다.
미국 국립보건원 산하 미국 국립안과연구소(NEI; National Eye Institute)는 MCO1 개발을 위해 나노스코프(Nanoscope) 사에 중소기업 혁신 연구(Small Business Innovation Research) 보조금을 지원했다. 이 회사는 올해 말 미국에서 임상 시험을 계획 중이다.
금일 나노스코프 사가 Nature Gene Therapy 학술지에 게재한 논문에 따르면, 완전한 실명으로 빛을 전혀 감지할 수 없던 쥐가 치료 후 망막 기능과 시력을 상당 부분 회복했다. 또한, 표준 시력 검사에서도 미로를 잘 통과하고 움직임의 변화를 빨리 포착했다.
옵신은 시각 인식에 필수적인 신호 전달 과정에 관여해 다른 세포에 신호를 보내는 단백질이다. 옵신은 정상적인 눈에서 망막의 광수용체인 막대 세포와 원뿔 세포에 의해 발현된다. 빛에 의해 활성화된 광수용체는 전기 신호를 만들고, 이를 시신경을 통해 뇌로 보낸다.
나이관련 황반변성과 망막색소변성증을 포함한 많은 안질환은 광수용체를 훼손해 시력을 잃게 한다. 그러나 광수용체가 더이상 기능하지 못하더라도 양극 세포를 포함한 다른 신경 세포는 온전히 기능한다. 연구진은 이러한 양극 세포가 질환으로 손상된 광수용체 역할 일부를 대신할 수 있다고 밝혔다.
나노스코프 사 설립자이자 이번 연구 논문의 교신 저자인 Mohanty 박사는 “단순함이 우리 연구의 강점”이라며, “양극 세포는 광수용체의 후속 반응을 담당하기 때문에, MCO1 옵신이 손상된 광수용체가 있는 양극 세포에 결합하면 빛 감지 능력이 회복된다.”라고 설명했다.
이러한 방법은 망막 재생을 위한 다른 치료의 문제점을 극복할 수 있다. 기존 유전자 대체 요법은 레베르 선천성 흑암시 치료제인 럭스터나(Luxturna)처럼 광수용체가 온전한 질환에서 효과가 있었다. 또한, 아르고스 Ⅱ(Argus Ⅱ)와 같은 생체 공학적 눈에는 침습적 수술과 착용 가능한 장비가 필요했다.
한편, 다른 옵신 대체 요법은 시각 신호 전달에 필요한 임계치에 도달하기 위해 빛의 강도를 높여야 한다. 하지만 강한 빛은 망막을 더 훼손할 위험이 있다.
나노스코프 사의 MCO1은 안구 내 1회 주입으로 충분하며, 추가적인 장비가 필요하지 않다. 게다가 적은 빛에도 반응하기 때문에 빛의 강도를 높이지 않아도 된다. 또한, 광수용체 없이도 가능한 치료이기 때문에 퇴행성 망막 질환에도 적용할 수 있다.
연구진은 치료받은 쥐에서 염려했던 안전성 문제를 발견하지 못했고, 혈액 및 조직 검사에서도 염증 반응이 없었다. MCO1 옵신은 표적을 벗어나서는 효과가 없었으며, 오직 양극 세포에서만 발현됐다.
연구진에 따르면, 최선의 시나리오 하에 환자는 MCO1 치료로 20/60(약 0.3 이상에 해당하는 시력)의 시력으로 회복할 수 있지만, 아직 회복된 시력을 정상 시력과 비교할 방법은 없다.
논문의 주 저자로 참여한 Batabyal 박사는 “사람 대상의 임상 시험은 양극 세포를 통한 신호가 시력에 어떤 영향을 주는지 이해하는 데 도움이 될 것이다.”라며, “예를 들어, 치료받은 눈이 빠르게 움직이는 물체를 얼마나 잘 볼 수 있는지와 같은 것이다.”라고 말했다. 이 요법은 중증 망막 질환 환자 치료에만 제한될 수 있다.
미국 NEI 중소기업 혁신 연구 프로그램 위원인 Lee 박사는 “퇴화한 망막에 남아있는 세포를 사용한 광유전학적 접근이 빛을 인지하는 수준을 넘어 시력까지 회복한다면, 말기 망막색소변성증 환자의 인공 망막과 같은 보조 장비를 대체할 수 있을 것이다.”라고 말했다.
출처: https://www.nih.gov/news-events/news-releases/scientists-use-gene-therapy-novel-light-sensing-protein-restore-vision-mice
