근이영양증(Duchenne Muscular Dystrophy) 치료를 위한 유전자 편집

서론: 근이영양증(DMD)과 유전자 편집의 필요성

근이영양증(Duchenne Muscular Dystrophy, DMD)은 주로 남아에서 발생하는 희귀 유전 질환으로, 근육의 점진적인 약화와 손실이 주요 증상으로 알려져 있다. 전문가들에 따르면 DMD는 디스트로핀(dystrophin)이라는 단백질을 생성하는 유전자에 돌연변이가 발생하면서 나타난다고 한다. 디스트로핀은 근육 세포의 구조를 유지하고 손상을 복구하는 데 중요한 역할을 한다고 알려져 있는데, DMD 환자의 경우 디스트로핀 유전자에 이상이 생기면서 근육 세포가 쉽게 손상되고 시간이 지날수록 근육이 약화된다고 한다.

DMD는 X 염색체에 위치한 유전자의 돌연변이로 인해 발생하기 때문에 주로 남아에서 발병한다고 한다. 부모 중 특히 어머니가 보인자인 경우 아들에게 질환이 유전될 확률이 높아진다는 설명도 있다. 현재까지 DMD를 완전히 치료할 수 있는 방법은 없으며, 증상을 완화하거나 진행 속도를 늦추는 치료가 주로 이루어지고 있다고 한다. 일반적으로 스테로이드 요법이나 물리치료가 사용되지만, 이런 치료법은 일시적인 개선 효과만 줄 뿐 근본적인 치료가 되지 않는다는 의견이 많다.

최근 유전자 편집 기술이 발전하면서 DMD의 근본적인 원인을 해결할 가능성이 제시되고 있다고 한다. 특히 CRISPR-Cas9 같은 유전자 편집 기술은 돌연변이를 직접 수정함으로써 디스트로핀 단백질의 생성을 회복시킬 수 있는 방법으로 연구되고 있다는 설명이 있다. 전문가들은 이런 방식이 단순히 증상을 완화하는 것이 아니라 질환의 원인을 근본적으로 치료할 수 있을 가능성을 제시하고 있다고 한다. 본 글에서는 DMD의 발생 원인, 유전자 편집 기술의 원리와 과정, 현재 연구 현황, 그리고 앞으로의 전망에 대해 알아보겠다.

 

 

 

 

근이영양증의 원인과 유전자 편집의 원리

DMD의 원인은 디스트로핀 유전자의 돌연변이라고 알려져 있다. 디스트로핀은 근육 세포막의 안정성을 유지하고 손상을 복구하는 데 중요한 역할을 하는데, DMD 환자의 경우 이 유전자가 손상되면서 근육 세포막이 쉽게 파괴되고 근육이 약해진다고 한다. 전문가들은 근육 세포의 지속적인 손상과 재생 실패가 결국 근육의 위축과 약화를 초래한다고 설명하고 있다.

DMD에서 가장 흔한 돌연변이는 디스트로핀 유전자 내의 엑손(exon) 결실이라고 한다. 엑손은 단백질의 아미노산 서열을 결정하는 유전자의 특정 부분인데, 특정 엑손이 결실되면 디스트로핀 단백질의 합성이 중단된다고 한다. 예를 들어 엑손 51의 결실은 디스트로핀 단백질의 구조적 결함을 유발해 근육 세포의 약화를 일으킨다고 보고된 바 있다.

유전자 편집 기술은 이런 돌연변이를 교정하거나, 결실된 엑손을 우회하도록 유전자의 읽기 프레임을 수정하는 방식으로 DMD를 치료할 수 있다는 설명이 있다. 가장 널리 사용되는 유전자 편집 기술로는 CRISPR-Cas9이 언급된다. CRISPR-Cas9은 특정 DNA 서열을 인식해 절단한 뒤 이를 교정하거나 새로운 유전자를 삽입하는 기술이라고 한다. 전문가들은 DMD 치료에서 CRISPR-Cas9이 결실된 엑손을 복구하거나 결함이 있는 유전자를 비활성화시킴으로써 디스트로핀 단백질의 생성을 유도할 수 있을 것으로 기대하고 있다고 전한다.

또 다른 방법으로는 엑손 스키핑(Exon Skipping) 기술이 언급된다. 엑손 스키핑은 손상된 엑손을 건너뛰고 인접한 엑손끼리 연결해 디스트로핀 단백질의 부분적 합성을 유도하는 방식이라고 한다. 이를 통해 디스트로핀의 기능이 완벽하진 않더라도 일정 부분 회복될 수 있다는 설명이다.

 

 

현재 진행 중인 연구와 치료 성과

현재 CRISPR-Cas9을 이용한 DMD 치료 연구는 전임상 및 임상 단계에서 활발히 진행되고 있다고 한다. 몇몇 연구에서는 CRISPR-Cas9을 사용해 DMD 동물 모델에서 디스트로핀 단백질의 발현이 성공적으로 회복되었다는 보고가 나왔다고 한다.

미국의 한 연구팀은 CRISPR-Cas9을 이용해 엑손 51의 결실을 수정한 결과, 실험용 쥐에서 디스트로핀 단백질의 발현이 80% 이상 회복되었다고 발표했다고 한다. 또한 특정 바이러스 벡터(AAV, 아데노부속바이러스)를 이용해 CRISPR-Cas9을 근육 세포에 전달한 실험에서도 디스트로핀 단백질의 발현이 성공적으로 이루어졌다는 결과가 있었다고 한다.

엑손 스키핑 기술을 활용한 임상 연구도 진행 중인 것으로 알려져 있다. 일본에서는 특정 RNA 올리고뉴클레오타이드를 이용해 엑손 51을 건너뛰는 방식으로 DMD 환자의 디스트로핀 발현이 증가했다는 보고가 나왔다고 한다. 이런 연구들은 DMD 치료에서 유전자 편집 기술이 실제로 효과를 낼 수 있을 가능성을 보여준다는 의견이 있다.

하지만 CRISPR-Cas9을 이용한 치료에는 몇 가지 문제점이 지적된다. 전문가들은 CRISPR-Cas9이 목표한 DNA 서열 외의 다른 부위를 수정할 위험이 있다고 한다. 이를 오프 타깃 효과(off-target effect)라고 하며, 이런 문제가 발생하면 치료 효과가 떨어지거나 다른 부작용이 발생할 수 있다고 경고하고 있다. 또한 CRISPR-Cas9을 체내에 안전하게 전달하는 기술도 해결해야 할 과제 중 하나로 꼽힌다.

 

 

근이영양증 유전자 편집의 전망

유전자 편집 기술은 근이영양증 치료의 새로운 가능성을 열어가고 있다는 의견이 많다. 특히 CRISPR-Cas9 기술의 정확성과 효율성이 개선되면서 근이영양증의 근본적인 치료 가능성이 높아지고 있다는 견해가 나온다.

미래에는 환자의 유전체 정보를 바탕으로 개인 맞춤형 유전자 편집이 가능해질 것으로 예상된다는 설명도 있다. 즉, 환자의 디스트로핀 유전자의 돌연변이 유형에 따라 맞춤형 CRISPR-Cas9 치료 전략이 수립될 수 있다는 기대가 제시되고 있다. 또한 오프 타깃 효과를 줄이기 위한 새로운 CRISPR 변형 기술도 연구되고 있다고 한다.

근이영양증 치료에서 유전자 편집 기술이 실제로 상용화되기까지는 시간이 걸릴 수 있지만, 현재 진행 중인 연구들은 앞으로의 가능성을 보여준다는 의견이 많다. 전문가들은 유전자 편집 기술이 근이영양증 환자의 삶의 질을 개선하고 질환의 진행을 늦출 수 있는 중요한 도구가 될 수 있을 것으로 보고 있다고 전한다.