서울대병원 안과 김정훈 교수팀과 유전자가위 원천기술 보유 기업 툴젠(199800) 연구팀은 RPE65 유전자를 돌연변이시켜 실명을 유발한 모델 생쥐에 유전자가위 기술 등을 적용, 돌연변이된 유전자를 완전히 교정하는데 성공했다고 31일 밝혔다.
김 교수팀이 연구한 선천성 실명 유발 질환은 망막이상증 가운데 하나인 ‘선천성 흑암시’(Leber congenital Amaurosis·LCA). 시각 기능과 관련된 RPE65·CEP290 유전자 등의 돌연변이로 망막의 막대·원뿔세포가 없어 실명 상태로 태어나거나 출생 직후 심한 시력소실 또는 실명, 눈떨림, 느리고 완만한 동공반사, 망막색소변성 등의 증상을 보인다. 외국에선 10만명 중 2~3명에서 발생하며 시각장애 특수학교 어린이의 10~18%가 이 질병을 가진 것으로 알려져 있다.
연구팀은 RPE65 유전자가 돌연변이된 rd12 생쥐의 망막 아래 공간에 ‘크리스퍼 유전자가위’와 정상 RPE65 등 유전자교정 물질을 실은 전달체(아데노 연관 바이러스 벡터)를 주사했다. 그 결과 rd12 생쥐의 망막색소상피세포에 정상 RPE65 단백질이 합성됐다. 치료 6주 및 7개월 뒤 시행한 두 차례의 검사(망막전위도검사)에선 빛에 대한 시각반응이 정상 생쥐의 20% 수준으로 높아졌고 망막신경세포층의 두께도 회복됐다.
지금까지 LCA 환자 치료는 돌연변이된 유전자를 유전자가위로 잘라주지 않은 상태에서 ‘정상 유전자+전달체’를 주입하는 방법 등이 쓰여 왔다. 하지만 돌연변이 유전자가 세포 안에 그대로 존재하기 때문에 실명하는 경우가 많았다.
반면 김 교수팀은 이번 연구에서 ‘3세대(CRISPR/Cas9) 유전자가위’가 돌연변이 유전자를 잘라내고 정상 RPE65 유전자가 그 자리에 들어가는 ‘유전자 교정’이 완전하게 이뤄지는 것을 확인했다. 유전자가위가 엉뚱한 곳을 자르거나 정상 RPE65 유전자가 엉뚱한 자리에 들어가면 이상 단백질이 만들어지는 등 부작용이 생길 수 있다.
김 교수는 이번 연구의 의미에 대해 “LCA 모델 생쥐의 돌연변이 유전자를 완전히 교정했고 7개월 뒤 조직검사에서 아무런 이상이 없는 것으로 나타나 유전자가위 등을 활용해 LCA 환자를 효과적이고 안전하게 치료할 수 있다는 가능성을 확인했다”고 설명했다. 김석중 툴젠 연구소장은 “시각반응 회복 수준이 다소 미흡하고 당초 타깃(표적)으로 삼지 않은 엉뚱한 유전자를 건드리는 문제가 일부 있었지만 치료 가능성 확인에 주안점을 둔 연구였던 만큼 보다 효율 좋고 정확한 유전자가위 등을 쓰면 해결할 수 있다”고 말했다.
이번 연구결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’(Science Advances)‘에 발표됐다.
/임웅재기자 jaelim@sedaily.com
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