하버드대, 유전자로 쥐 치료 성공
하버드대, 유전자로 쥐 치료 성공
  • 강지희
  • 승인 2019.11.16 09:20
  • 조회수 4021
  • 댓글 0
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나이가 들수록 많은 병에 걸릴 수 있다. 출처: AdobeStock
나이가 들수록 많은 병에 걸릴 수 있다. 출처: AdobeStock

사람은 나이가 들면서 심부전, 신부전, 당뇨병 및 비만과 같은 질병에 걸리기 쉬워집니다. 또한 하나의 질병에 걸리면 다른 질병에 걸려 합병증에 걸릴 가능성도 있죠. 기존의 약물치료는 하나의 질병 치료만을 목적으로 합니다. 환자가 여러 질병을 치료하려면 여러 종류의 약물을 복용해야 하는데요. 이는 단일약물의 효능을 저하시키거나 부작용의 위험을 초래할 수 있습니다.

 

하버드 의과대학과 하버드대학교 생체모방공학 위스연구소(Wyss Institute of Biologically Inspired Engineering)의 연구진이 하나의 방식으로 많은 질병을 치료할 수 있는 방식을 찾았습니다. <PNAS>에 게재된 논문에 따르면 연구진은 유전자 치료로 쥐의 합병증을 치료하는 데 성공했다고 합니다.

 

연구진, 유전자로 쥐 치료 성공

저를 유전자로 치료할 수 있다고요? 출처: AdobeStock
저를 유전자로 치료할 수 있다고요? 출처: AdobeStock

연구진은 아데노 연관 바이러스(adeno-associated virus, AAV)를 이용해 생쥐의 장수에 영향을 주는 세 가지 유전자(FGF21, αKlotho, sTGFβR2)를 기반으로 한 유전자 치료를 개발했습니다. 연구진은 이 세 유전자를 과발현시키면 건강에 긍정적인 영향을 줄 것이라는 가설을 세웠습니다.

 

연구진은 AAV8 항원형(serotype)을 전달 매개체로 활용했습니다. 연구진은 세 가지 유전자에 대해 각 별도의 유전자 치료 구조체를 만들었는데요. 유전자 종류에 따라 연구진은 'AAV:FGF21', 'AAV:αKlotho', 'AAV:sTGFβR2'라 칭했습니다. 연구진은 비만, 제2형 당뇨병, 심부전, 신부전에 이러한 유전자 치료가 효과가 있는지 시험했습니다. 

면역계와 비만이 뭔 상관? 출처: pixabay
비만 치료라면 나도... 출처: pixabay

먼저 비만입니다. 연구진은 노령의 쥐(18살)들을 대상으로 실험했습니다. 이 쥐들은 평균 40g의 체중을 가진 비만 쥐들이었습니다. 연구진은 쥐들을 네 가지 실험군으로 나눴습니다. 첫 번째 실험군에는 AAV:FGF21, 두 번째 실험군에는 AAV:αKlotho, 세 번째 실험군에는 AAV:sTGFβR2을 주입했습니다. 대조군 쥐들에는 고지방식이를 먹였죠.

 

실험 결과 AAV:FGF21를 주입받은 쥐들은 100일 후 체중이 줄어 평균 30g을 기록했습니다. AAV:αKlotho를 주입받은 쥐들은 모두 체중이 줄어들었죠. AAV:sTGFβR2를 주입받은 쥐들은 최대 15%의 체중 감소를 보였다고 합니다. 고지방식이를 먹은 대조군 쥐들은 체중 감소를 보이지 않았습니다. 뿐만 아니라 제2형 당뇨병까지 보였다고 합니다. 

당뇨 검사. 아파요. 출처: fotolia<br>
당뇨병에도 종류가 있다. 출처: fotolia

두 번째는 제2형 당뇨병입니다. 제2형 당뇨병은 제 2형 당뇨병은 인슐린 분비가 정상적이지만 인슐린 수용체와 인슐린 반응경로에 유전적인 이상이 발생해 인슐린 저항성이 일어나거나 인슐린 표적세포가 인슐린에 잘 반응하지 못해 발생하는 당뇨병입니다. 때문에 제 2형 당뇨병은 '인슐린 비의존성 당뇨병'이라고도 부르죠.

 

연구진은 첫 실험에서 제2형 당뇨병을 얻은 쥐들에 각각 세 가지 유전자 치료 구조체를 주입했습니다. 연구진은 쥐들에 공복시 혈당 측정과 당부하 검사, 인슐린부하 검사, 피루빈산부하 검사를 했는데요. AAV:αKlotho와 AAV:sTGFβR2를 주입받은 쥐들은 포도당의 수치가 낮아졌으며 인슐린의 수치가 높아졌다고 합니다. 또한 혈당도 낮아졌다는군요. 특히 AAV:FGF21를 단독으로 주입하면 쥐들의 제2형 당뇨병이 완전히 회복됐다고 합니다. 

요산은 사람을 포함한 동물의 신장을 손상시킬 수 있다. 출처: pixabay
신장, 두 개라고 얕보면 안 된다. 출처: pixabay

세 번째는 신부전입니다. 연구진은 신부전에 걸린 쥐들에 각각 세 가지 유전자 치료 구조체를 주입했습니다. 신장의 위축은 신부전의 증상 중 하나인데요. 세 가지 구조체 특히 AAV:sTGFβR2는 신부전을 가진 쥐에서 신장 위축 증상을 22.5% 감소시켰습니다. AAV:FGF21도 AAV:sTGFβR2보다 못할 뿐 신장 위축 증상을 6.4% 감소시켰죠. AAV:FGF21와 AAV:sTGFβR2를 결합해 쥐들에 주입하면 신장 위축 증상이 75% 감소했다고 합니다. 

언젠간 안전한 심장이식을 할 수 있겠죠? 출처: Fotolia
유전자 치료로 심장 기능이 향상 가능하다고? 출처: Fotolia

마지막은 심부전입니다. 연구진은 연구진은 쥐들의 심부전을 수술하기 전 쥐들에 각각 유전자 치료 구조체를 주입했습니다. 그 다음 수술 후 쥐들의 생존률을 측정했는데요. 수술 결과 아무런 처리도 받지 않은 대조군 쥐들은 수술에서 50%의 생존률을 보였습니다. AAV:sTGFβR2 처리만 받은 쥐들은 77%의 생존률을 보였죠. AAV:sTGFbR2와 AAV:αKlotho를 결합해 주입받은 쥐들은 87%의 생존률을 보였습니다. 또한 AAV:sTGFbR2와 다른 유전자 치료구조체 중 하나를 결합해 쥐들에 주입하면 쥐들의 심장기능은 58% 향상했다고 합니다.

 

연구진은 세 가지 유전자 치료 구조체가 질병 치료에 효과가 있음을 확인했습니다. 특히 AAV:FGF21와 AAV:sTGFβR2의 조합은 4가지의 질병을 한번에 치료하는데 효과가 있음을 발견했습니다. 다만 세 가지 유전자 치료 구조체를 쥐들에 모두 주입하기에는 시기상조라고 합니다. AAV:FGF21와 AAV:αKlotho 사이의 부정적인 상호작용 때문에 쥐들에 오히려 역효과가 나타났기 때문이죠. AAV:FGF21와 AAV:αKlotho 사이의 상호작용은 해결해야 할 과제로 남았습니다. 

 

연구의 제1저자이자 현재 하버드 연구기업 리쥬비네이션 바이오(Rejuvenate Bio)의 CTO Noah Davidsohn은 "우리가 본 연구 결과는 놀라웠다. 우리는 유전자 치료를 통해 노화 시 나타나는 질병을 전체적으로 해결할 수 있음을 발견했다. 이는 기존 약물을 이용한 단편적인 치료법보다 더 효과적일 수 있음을 암시한다"고 말했습니다. Davidsohn은 "많은 사람들은 오래 그리고 건강하게 살 수 있기를 바란다. 이번 연구는 질병으로 인한 고통을 줄이기 위한 첫 걸음"이라고 말했습니다. 

 

##참고자료##

 


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