망막색소변성증(Retinitis Pigmentosa, RP)를 일으키는 유전자를 교정시킨 후, 새로운 망막으로 교체시킬 수 있는 줄기세포를 개발함으로써, 시각 장애 치료에 새로운 가능성을 높여준 연구가 진행되고 있다.

변이 유전자를 수정하는 첨단 기술 - 최근 과학계에 화두가 되고 있는 크리스퍼 유전자 가위 기술 - 을 사용하여, 미국 아이오와 대학과 컬럼비아 대학 공동 연구팀은 RP 환자로 부터 추출한 줄기세포에서 실명의 원인이 되는 변이 유전자를 교정하는 데 성공하였다.



이러한 연구 성과는 실명 질환도 언젠가는 환자 자신의 맞춤형 줄기세포를 사용 망막 조직을 새롭게 교체하여 치료할 수 있다는 희망을 주고 있다.

Bassuk 박사팀은 모계 유전형 (X-Linked) RP 질환을 가진 환자의 망막이 죽어가는 것을 차단하기 위한 목적으로 환자 자신의 피부 세포로부터 줄기세포를 만들어 낸 후, 줄기세포 안에 존재하는 변이 유전자를 수정하는 데 성공하였다.

이같은 유전자 편집 기술은 모계 유전형 RP에 속하는 RPGR 유전자의 단일 DNA 변이마저 정확하게 교정할 수 있는 능력을 가지고 있다. 더구나 중요한 것은 환자 자신에게서 추출한 줄기세포에서 이루어진 것이라서 이는 장차 줄기세포 이식 후 면역 억제제를 먹지 않아도 되는 치료기술이다. 이러한 연구 성과는 학술지 "Scientific Report"에 게재된 바 있다.

카버 대학의 안과 조교수인 Mahajan 박사는 "인간의 줄기세포에서 CRISPR 유전자 편집 기술을 사용하면, 우리는 이론적으로 특정 유전자 변이를 사전에 교정 함으로써 환자 자신에게서 추출한 줄기세포를 건강하고 새로운 세포로 이식할 수 있게 된다."라고 말했다.

또한 "더구나 우리가 필요한 위치에 세포를 정확하게 이식할 수 있는 첨단 외과 기술이 있기 때문에 망막 질환은 줄기세포 치료에 아주 적합한 모델이다."라고 덧붙였다.

이번 연구는 희귀성 변이 유전자를 수선할 뿐만 아니라, 환자 자신의 줄기세포를 이용할 수 있다는 점에서 그 가능성을 확인하는 개념 검증 (The proof of concept) 단계의 시험이며, 또한 줄기세포를 이용하는 일은 망막 세포를 다시 프로그램 시킬 수 있기 때문에 매우 중요하다.

관련 연구에서 크리스퍼 기술은 사용된 줄기세포 총량의 13% 정도에서 RPGR 변이 유전자의 교정에 성공하였다. 그리고 이러한 정도의 성공률은 RP 치료에 실제로 사용될 수 있을 정도의 비율에 해당한다.

한편 Bassuk 박사는 이러한 결과가 매우 고무적인 성과였다고 말하는데, 그 이유는 RP를 일으키는 유전자 변이가 RPGR 유전자에서는 극히 반복적인 서열 중에 위치하기 때문에 변이된 구역을 구분하기가 아주 까다로울 수 있다고 한다. 사실을 말하자면 유전자 내부에서 DNA 서열을 최초로 판단하는 일은 매우 도전적인 업무이다. 따라서 유전자 가위인 크리스퍼가 제 위치에 정확하게 일을 해서 점 돌연변이에 해당하는 유전자를 교정시킬 수 있는지는 확실하지 않았다.

아이오와 대학 아동 병원의 Bassuk 박사는 "우리가 연구를 시작하기 전에는 이러한 종류의 유전자 변이를 수정할 수 있을 것이라고는 누구도 알 수 없었다."고 말했다.

개발된 지 3년밖에 안 되지만, 크리스퍼 유전자 가위 기술은 유전 공학 부분에서 중요한 첨단 기술이 되었고, 과학자들에게는 쉽고 정확하게 그리고 저렴한 비용으로 인간의 세포와 실험동물에서 특정 유전자 변이를 다룰 수 있게 된 것이다.

아직은 인간을 대상으로 유전자 가위 기술을 사용한 적이 없어서, 혹여 유전자에 이상이 오거나 예기치 않은 부작용에 따른 안정성의 문제는 여전히 남아있다.

컬럼비아 대학 메디컬 센터의 안과 조교수인 Tsang 박사는 "아직 해야 할 일이 있다."고 말하면서 "환자를 대상으로 시험하기 전에 우리는 반드시 단일 변이 유전자를 교정하였을 뿐만 아니라, 여타 다른 유전자 영역에 변화를 주지 않았다는 사실을 확증하여야 할 것이다."라고 강조하였다.

마지막으로 Bssuk 박사는 "이번 연구로 특정 망막 질환으로 고생하는 환자들에게 현실적인 희망이 되리라 생각한다."고 말했다.

출처: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-01/uoih-es012516.php