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    유전자 치료의 역사

    유전자 치료의 개념은 1960년대에 처음 소개되었습니다. 1990년대 초부터 주로 바이러스 벡터를 사용하여 유전 질환 및 암 치료를 위한 1900개 이상의 임상 시험이 수행되었습니다. 악성 교종의 치료를 위해 다양한 방법도 수행되었지만 침습성 교종 세포를 표적으로 하는 것은 어려웠습니다. 이러한 문제를 극복하기 위해 침습성 교종에 대한 유전자 전달을 위해 불멸화 신경 줄기 세포(NSC)와 비용해성 양쪽성 레트로바이러스 복제 벡터(RRV)가 주목을 받고 있습니다. 최근 부위별 위치의 삽입물을 표적으로 하는 유전체 편집 기술이 발전하고 있으며, 특히 군집링된 규칙적으로 간격을 둔 회문 반복/CRISPR-associated-9(CRISPR/Cas9)가 개발되었습니다. 2015년부터 유전체 편집 기술을 사용하여 30개 이상의 임상 시험이 수행되었으며 그 결과는 긍정적인 환자 결과를 얻을 수 있는 가능성을 보여주었습니다. 광범위한 질병의 치료를 위해 CRISPR 기술을 사용하는 유전자 치료는 앞으로도 지속적으로 잘 발전할 것으로 예상됩니다. 유전자 치료는 다양한 질병을 치료하기 위해 유전자 공학 기술을 사용하는 치료 전략입니다. 유전자 치료는 1960년대 초 재조합 DNA(rDNA) 기술의 개발로 처음 진행되었으며 바이러스 벡터와 같은 다양한 유전 공학 도구를 사용하여 더욱 발전되었습니다. 1990년대 초부터 유전자 치료 접근 방식을 사용하여 1900건 이상의 임상 실험이 수행되었습니다. 이러한 절차에서 DNA는 기존의 유전 공학 도구를 사용하여 숙주 유전체에 무작위로 삽입됩니다. 2000년대에는 아연-손가락 뉴클레아제(ZFN), 전사 활성화제 유사 이펙터 뉴클레아제(TALEN) 및 최근 확립된 군집링된 규칙적으로 간격을 둔 회문 반복/CRISPR 관련-9(CRISPR/Cas9) 기술이 개발되었으며, 이는 특정 대상 부위에서 유전체 변형을 유도합니다. 유전체 편집 도구는 의도적인 유전 공학에 효율적이어서 유전 질환 및 암과 같은 광범위한 질병에 대한 새로운 치료 전략을 개발하게 되었습니다. 따라서 유전자 치료는 다시 의학 연구의 주요 초점이 되었습니다. 그러나 유전자 치료는 유전적 배경을 변경하는 것과 관련되기 때문에 중요한 윤리적 문제를 제기합니다. 이 글에서는 유전자 치료의 간략한 역사와 유전 공학 기술 개발을 검토합니다.

    유전자 전달에 대한 개념증명

    유전자 전달에 대한 최초의 개념 증명은 1968년 Rogers에 의해 이루어졌는데, Rogers et al. 은 Shope papilloma 바이러스 유전체에 Arginase를 암호화하는 유전자가 포함되어 있다고 가정했기 때문입니다. 최초의 인간 유전자 치료 실험에서 Shope papilloma 바이러스를 유전적인 Arginase 결핍이 있는 두 명의 환자에게 형질도입했습니다. 그러나 이 유전자 치료법은 환자의 Arginase 수치를 거의 개선시키지 못했습니다. Shope papilloma 바이러스 유전체를 시퀀싱 한 결과 바이러스 유전체에 Arginase 유전자가 포함되어 있지 않았습니다. 이 실험은 유전자 치료의 위험성과 윤리적 문제에 대한 대중의 우려를 촉발시켰습니다. 1972년 프리드먼 외은 인간에게 조기 적용을 막기 위해 유전자 치료의 임상 적용에 대한 윤리적 기준을 제시했습니다. 그러나 1980년, 유전자 조작은 비윤리적으로 기관 심사 위원회의 승인 없이 thalasemia 환자들에게 행해졌습니다. 환자들의 골수 세포를 채취하여 b-글로빈 유전자가 통합된 플라스미드 DNA로 형질도입한 후 골수로 돌려보냈습니다. 이 치료는 효과를 나타내지 못했고, 이 실험들은 도덕적으로 의심스러운 것으로 여겨졌습니다. 미국 대통령 위원회의 유전자 치료 보고서인 스플라이싱 라이프는 인간의 체세포 유전체 편집과 생식선 유전체 편집의 구별, 그리고 의학적 치료와 비의학적 향상의 구별을 강조했습니다. 정자나 난자 세포(생식세포)에 삽입된 변형된 유전자는 치료를 받는 개인뿐만 아니라 미래의 자손들에게도 변화를 가져올 것입니다. "정상적인" 사람들을 향상하기 위한 개입 또한 "완벽한" 인간을 만들기 위한 시도로 이어질 수 있기 때문에 문제가 있습니다. 1980년에는 마이크로인젝션, 칼슘-인산염 침전 등 비바이러스적 방법만이 유전자 전달에 사용되었습니다. 비바이러스적 방법은 대규모 생산과 낮은 숙주 면역원성 등 바이러스적 방법에 비해 몇 가지 장점을 보였습니다. 그러나 비바이러스적 방법은 낮은 수준의 형질감염과 유전자 발현을 산출하여 치료 효능이 제한되었습니다. 1989년, 미국 국립보건원 rDNA 자문위원회는 유전자 치료의 임상시험을 위한 첫 번째 지침을 제시했습니다. 1990년, 전이성 흑색종 환자로부터 얻은 종양 침윤성 림프구에 네오마이신 내성 표지자 유전자를 형질도입하기 위해 숙주 세포 주기 상태에 의존성이 높은 레트로바이러스 감염이 처음 시행되었습니다. 그런 다음, 림프구를 시험관 내에서 배양하여 환자의 몸으로 돌려보냈습니다. 1990년, Anderson et al. 에 의해 레트로바이러스 벡터를 사용한 최초의 식품의약국(FDA) 승인 유전자 치료가 수행되었습니다. 아데노신 탈아미나제(ADA) 유전자가 ADA 결핍 환자의 백혈구에 형질도입되어 면역력이 일시적으로 개선되었습니다.

    레트로바이러스 벡터 사용

    레트로바이러스 벡터의 사용이 발전한 후 재조합 아데노바이러스 (AV) 벡터가 개발되었습니다. 1999년, 오르니틴 트랜스카바밀라아제 (OTC) 결핍에 대한 임상 시험이 수행되었습니다. OTC 유전자를 포함하는 유비쿼터스 DNA AV 벡터 (Ad5)가 환자에게 전달되었습니다. 투여 4일 후, 환자는 사이토카인 폭풍에 의한 다발성 장기부전으로 사망했습니다. 1999년, 중증 복합 면역결핍증 (SCID)-X1에 대한 두 번의 시험에 등록된 20명의 환자 중, 치료 후 2-5.5년 만에 5명의 환자에서 T 세포 백혈병이 관찰되었습니다. 기존의 양쪽성, 뮤린 백혈병 바이러스 기반 벡터와 긴팔 모양 백혈병 바이러스 유사 레트로바이러스를 가진 조혈모세포가 해당 시험에서 유전자 형질도입에 사용되었습니다. 치료 후 4명의 환자가 완전히 회복되었지만, 종양 유전자 활성화가 바이러스 삽입에 의해 매개되었기 때문에 1명의 환자가 15,16) 사망했습니다. 바이러스 벡터의 개발 바이러스 벡터는 계속해서 세포 및 유전자 치료의 제조에서 중요한 구성 요소였습니다. 아데노 관련 바이러스(AAV) 벡터는 Lber의 선천성 무환자증(LCA), 역지단백 리파아제 결핍증(LPLD) 등 많은 유전 질환에 적용되었습니다. 2008년 LCA type II에 대해 I/II 임상시험에서 괄목할 만한 성공이 보고되었습니다. 17) LCA는 망막 색소 상피에서 많이 발현되고 레티노이드 이성질화효소를 암호화하는 RPE65 유전자(Retinoid Isomerohydrolase RPE65)의 돌연변이에 의해 발생하는 희귀 유전성 망막 변성 질환입니다. 이 실험들은 재조합 AAV2/2 벡터를 사용하여 RPE65가 망막 색소 상피 세포로 전달될 수 있음을 확인시켜 주며, 결과적으로 부작용 없이 임상적 이익을 얻을 수 있음을 확인시켜 줍니다. 최근 FDA는 LCA type II 환자를 대상으로 voretigene neparovec-rzyl(Luxturna, Spark Therapeutics, Philadelphia, PA, USA)을 승인했습니다. Alipogene tiparvovec Glybera(UniQure, Lexington, MA)는 2012년 유럽에서 최초로 LPLD를 역전시키는 유전자 치료제입니다. AAV1 벡터는 온전한 LPL 유전자를 근육 세포에 전달합니다. 현재까지 척수성 근위축, 망막이영양증 및 혈우병 등 여러 유전 질환에 대해 AAV 벡터를 사용하여 200건 이상의 임상 시험을 수행했습니다. 레트로바이러스는 여전히 유전자 치료 접근법의 주요 방식 중 하나입니다. Strimvelis(GlaxoSmithKline, London, UK)는 ADA 결핍으로 인해 SCID 환자에게 최초의 생체 외 줄기세포 유전자 치료로 사용된 ADA 유전자를 포함하는 감마레트로바이러스를 포함하는 자가 CD34(+)가 풍부한 세포 집단으로 구성된 FDA 승인 약물입니다. 그 후 레트로바이러스 벡터는 X-SCID를 포함한 다른 유전 질환에 자주 사용되었습니다. Lentivirus는 숙주 세포의 유전체에 DNA를 삽입하여 감염을 일으키는 인간 면역결핍 바이러스(HIV)에 의한 흡혈성 면역결핍 증후군과 같은 질병을 일으키는 바이러스 계열에 속합니다. Lentivirus는 분열하지 않는 세포를 감염시킬 수 있으므로 더 넓은 범위의 잠재적 응용을 가지고 있습니다. X-연결된 부신 신경영양증 환자의 성공적인 치료는 결핍된 퍼옥시좀 아데노신 삼인산-결합 카세트 D1이 있는 렌티바이러스 벡터를 사용하여 입증되었습니다. 내부 바이러스 긴 말단 반복이 있는 렌티바이러스 벡터를 사용했음에도 불구하고 종양 유전자 활성화는 관찰되지 않았습니다.