공상과학소설에서나 가능했던 유전자 편집 기술이 점차 발전해 나아가면서 인류의 삶에 변화가 생길지 관심이 집중되고 있다.
올해 기존에 등장한 유전자 치료제가 안정성을 입증하며 실제 치료현장에서의 활용 가능성을 높이는 한편, 주류 기술을 뛰어 넘는 유전자 편집 기술이 등장하는 등 유전자 편집 기술의 발전 속도가 눈에 띄게 빨라지고 있다.
관련 업계에 따르면 세계 최초 3세대 유전자 가위(크리스퍼 유전자 가위) 기술이 적용된 겸상적혈구병 치료제 ‘카스게비(Casgevy)’가 최근 임상을 통해 안전성을 입증했다.
카스게비는 12세 이상 겸상 적혈구 빈혈증과 베타 지중해빈혈 등 난치성 혈액질환 치료제로, 크리스퍼(CRISPR) 기술을 활용한 유전자 교정 의약품이다. 크리스퍼는 흔히 유전자 가위로 불린다.
카스게비는 특정 DNA에 결합하는 유전물질과 해당 부위를 잘라내는 효소 단백질을 결합한 형태로, 2020년 노벨화학상을 받은 기술이다. 지난해 12월에는 미국 식품의약국(FDA)의 승인도 획득했다.
카스게비는 인체백혈구항원(HLA) 일치 조혈모세포 공여자가 없어 이식수술이 불가능한 12세 이상 겸상 적혈구 및 관련 질환으로 인한 재발성 통증 위기 또는 정기적 수혈이 필요할 정도로 심각한 ‘베타 지중해 빈혈’을 앓고 있는 환자를 위해 쓰인다.
다만 학계로부터 카스게비의 혁신성은 인정받았으나 안정성이 충분히 확보되지 않아 환자 접근성이 떨어졌다. 그러나 카스게비 개발사 미국 버텍스 파마슈티컬스와 스위스 크리스퍼테라퓨틱스가 유럽혈액학회 연례학술대회(EHA 2024)에서 후속 연구를 공개하면서 상황이 바뀔 전망이다.
이번 연구에서는 카스게비를 투약한 39명의 겸상적혈구병 환자를 최소 16개월간 확인했다. 추적 결과, 카스게비는 겸상적혈구병 치료 과정에서 가장 흔하게 나타나는 부작용인 ‘혈관폐쇄위험(VOC)’을 크게 줄인 것으로 나타났다.
39명의 환자 중 36명(92%)은 투약 후 첫 1년 동안 VOC를 경험하지 않았으며, 환자들은 평균 28개월, 최대 55개월까지 VOC가 없는 기간을 유지했다.
겸상적혈구병은 적혈구 세포가 낫 모양으로 변형되며 말초의 미세 혈관을 막는 병이다. 대부분 환자가 혈관이 막혀 심장질환 합병증을 앓다 사망한다는 점을 고려할 때, 장기 치료에서 카스게비가 안전성을 입증한 것이다.
특히 이번 발표에서 카스게비를 투여한 환자들은 정기적으로 수혈을 받지 않아도 된다는 점이 주목받았다. 총 52명의 환자를 조사한 결과 이들 환자 모두가 현재 수혈이 필요 없는 것으로 나타났다.
국내에서는 차혁진 서울대 약학대 교수 연구팀이 인간만능줄기세포에 최적화된 유전자가위 교정 기술을 새롭게 개발했다. 연구팀은 인간만능줄기세포의 유전자 교정 효율을 저해하는 고유한 세포를 일시적으로 억제하는 방식으로 교정 효율을 고도화했다.
연구팀은 인간만능줄기세포 DNA의 교정 과정에서 일어나는 DNA 손상 신호와 손상 복구 신호를 일시적으로 동시에 억제하는 방식을 활용, 기존 유전자가위 교정 기술의 효율성과 안정성을 높였다.
심지어 지난달 말에는 크리스퍼 기술보다 안전한 유전자 편집 기술이 등장해 화제를 모았다. 미국과 일본 과학자들이 크리스퍼 유전자 가위보다 훨씬 쉽고 정교하게 유전자 편집이 가능한 ‘RNA 브리지’라는 새로운 기술을 개발했다.
미국 아크 연구소와 일본 도쿄대 공동 연구진은 국제 학술지 ‘네이처(Nature)’를 통해 “DNA를 재조합, 재배열할 수 있는 ‘브릿지(bridge) 재조합’ 메커니즘을 발견했다”고 밝혔다.
RNA 브리지는 사용자가 지정한 게놈 위치에 긴 DNA 서열을 삽입하거나 뒤집고 제거할 수 있다. 기존 유전자 가위 기술처럼 복잡한 단계를 거치지 않고, 단일 단계의 기술이기 때문에 더 정확하고 효율적으로 대규모 게놈 편집이 가능하다고 연구팀은 설명했다.
기존 유전자 가위는 재조합 효소로 DNA의 특정 부분을 자른 뒤 교체하는 식으로 치료 효능을 발휘하는데, 잘라낼 DNA 부분을 정확히 인식할 효소를 만드는 게 쉽지 않은 탓에 엉뚱한 곳이 잘리거나 붙는 부작용이 발생해 왔다.
이번 연구진은 브릿지 RNA에 재조합 효소를 결합해 이 문제를 해결했다. 점핑 유전자가 하는 방식처럼 특정 DNA에 결합하는 브릿지 RNA만 설계하면 정확하게 편집할 수 있다.
연구를 이끈 패트릭 슈 UC버클리 기능성 유전체학 교수는 “이번에 개발한 기술은 기존 방식보다 더 정확하고 효율적으로 유전자 편집을 수행할 수 있어 더 많은 응용 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 강조했다.
업계 관계자는 “환자 맞춤형 치료제가 점차 고도화됨에 따라 유전자 편집 기술도 점점 진화해 불치병을 겨냥한 혁신 신약이 속속 등장할 예정이다”며 “가장 문제점으로 여겨졌던 안전성 이슈가 해소되면서 머지않아 치료현장에서 유전자 편집 기술이 사용될 날이 멀지 않았다”고 말했다.
김동명 기자 simalo@chosunbiz.com
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