- 유전자 편집 플랫폼, 다른 희귀 유전 질환 치료법을 신속하게 개발할 수 있는 기반 마련

미국 국립보건원(NIH)의 지원을 받는 한 연구팀은 생명을 위협하는 불치병 유전 질환을 앓고 있는 유아를 치료하기 위한 개인 맞춤형 유전자 편집 치료법을 개발하고 안전하게 투여했다. 출생 직후 희귀 질환인 카르바모일 인산 합성효소 1(CPS1) 결핍증 진단을 받은 유아는 치료에 긍정적인 반응을 보였다. 진단부터 치료까지 걸린 시간은 단 6개월로, 이 기술이 환자에게 성공적으로 적용된 것은 이번이 처음이다. 이 연구에 사용된 기술은 광범위한 유전 질환을 치료하도록 조정 가능한 플랫폼을 활용하여 개발되었으며, 신체의 다른 부위에도 개인 맞춤형 치료법을 개발할 가능성을 열어줄 것으로 기대한다.

필라델피아 어린이 병원(CHOP)과 펜실베이니아 대학교(Penn) 페렐먼 의과대학 연구팀은 유전자 편집 플랫폼인 CRISPR를 이용하여 맞춤형 치료법을 개발했다. 연구팀은 아기 간세포에서 질환을 유발하는 특정 유전자 돌연변이를 교정했다. CRISPR는 살아있는 세포 내 DNA를 정밀하게 변형하는 첨단 유전자 편집 기술이다. 이는 단일 환자에게 투여된 최초의 개인 맞춤형 CRISPR 기반 약물 치료 사례로, 비생식 세포를 표적으로 삼아 환자에게만 영향을 미치도록 신중하게 설계되었다.

"재사용할 수 있는 구성 요소와 빠른 맞춤화를 기반으로 하는 플랫폼인 유전자 편집은 수백 가지 희귀 질병에 대한 정밀 의학의 새로운 시대를 열어, 시기가 가장 중요할 때 환자에게 삶을 바꿀 수 있는 치료법을 제공합니다. 즉, 조기에, 빠르게, 개인에게 맞춤화할 수 있습니다."라고 NIH 산하 국립 중개 과학 발전 센터(NCATS) 소장인 조니 L. 러터 박사가 말했다.

CPS1 결핍은 간에서 단백질 대사 부산물을 완전히 분해하지 못해 체내에 암모니아가 독성 수준까지 축적되는 것이 특징이다. 이는 뇌와 간에 심각한 손상을 초래할 수 있다. 치료에는 간 이식을 받을 수 있는 나이가 될 때까지 저단백 식단이 제공된다. 그러나 이 대기 기간 동안 감염, 외상, 탈수와 같은 스트레스 요인으로 인해 장기 부전이 급속도로 진행될 위험이 있다. 고농도의 암모니아는 혼수상태, 뇌부종을 유발할 수 있으며, 사망에 이르거나 영구적인 뇌 손상을 초래할 수 있다.

아이는 생후 6개월에 매우 낮은 용량의 치료를 받았고, 이후 더 높은 용량으로 치료를 받았다. 연구팀은 치료가 거의 처음부터 효과적이라는 징후를 확인했다. 생후 6개월 된 아이는 식단에서 단백질 섭취량을 늘리기 시작했고, 의료진은 체내 암모니아 수치를 낮추는 데 필요한 약물 복용량을 줄일 수 있었다. 아이의 상태가 현재까지 호전되고 있다는 또 다른 증거는 아이가 감기에 걸렸다가 나중에 위장 질환을 앓게 된 후에 나타났다. 일반적으로 이러한 질환을 앓는 아이에게 이러한 감염은 매우 위험할 수 있으며, 특히 뇌에서 암모니아 수치가 위험 수준에 도달할 가능성이 있기 때문이다.

CHOP 소아과 의사인 레베카 아렌스-니클라스(Rebecca Ahrens-Nicklas, MD, Ph.D.)는 "유전자 편집 장치를 아기의 간세포에 전달하는 데 사용된 방법을 통해 치료를 반복적으로 투여할 수 있다는 것을 알고 있었습니다. 즉, 안전하다고 확신하는 저용량으로 시작할 수 있었습니다."라고 말했다.

"아기가 아플 때 매우 걱정했지만, 그들은 그저 병을 무시했습니다."라고 펜실베이니아 대학 유전학자이자 제1 저자인 키란 무수누루(의학박사, 박사)가 말했다. 현재로서는 많은 연구가 필요하지만, 연구진은 아기의 진행 상황에 대해 조심스럽게 낙관하고 있다. 과학자들은 지난 5월 15일에 열린 미국 유전자 및 세포 치료 학회에서 자신들의 연구를 발표했고, The New England Journal of Medicine에 연구 내용을 설명했다.

본 프로젝트는 NIH 공통 기금 체세포 유전체 편집 프로그램 보조금 U01TR005355, U19NS132301, U19NS132303, DP2CA281401과 미국 국립 심장·폐·혈액연구소 보조금 R35HL145203 및 P01HL142494를 통해 지원되었다. 아쿠이타스 테라퓨틱스(Acuitas Therapeutics), 인티그레이티드 DNA 테크놀로지스(Integrated DNA Technologies), 알데브론(Aldevron), 그리고 다나허 코퍼레이션(Danaher Corporation)이 현물 지원을 제공했다. CHOP 연구소의 유전성 대사 질환 유전자 치료 프런티어 프로그램(Gene Therapy for Inherited Metabolic Disorders Frontier Program)에서 추가 자금을 지원했다.

참조:
Kiran Musunuru, Sarah A. Grandinette, Xiao Wang, Taylor R. Hudson, Kevin Briseno, Anne Marie Berry, Julia L. Hacker, Alvin Hsu, Rachel A. Silverstein, Logan T. Hille, Aysel N. Ogul, Nancy A. Robinson-Garvin, Juliana C. Small, Sarah McCague, Samantha M. Burke, Christina M. Wright, Sarah Bick, Venkata Indurthi, Shweta Sharma, Michael Jepperson, Christopher A. Vakulskas, Michael Collingwood, Katie Keogh, Ashley Jacobi, Morgan Sturgeon, Christian Brommel, Ellen Schmaljohn, Gavin Kurgan, Thomas Osborne, He Zhang, Kyle Kinney, Garrett Rettig, Christopher J. Barbosa, Sean C. Semple, Ying K. Tam, Cathleen Lutz, Lindsey A. George, Benjamin P. Kleinstiver, David R. Liu, Kim Ng, Sadik H. Kassim, Petros Giannikopoulos, Mohamad-Gabriel Alameh, Fyodor D. Urnov, Rebecca C. Ahrens-Nicklas. Patient-Specific In Vivo Gene Editing to Treat a Rare Genetic Disease. New England Journal of Medicine, 2025; DOI: 10.1056/NEJMoa2504747