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텔아비브대학(TAU)의 과학자들은 특히 암세포를 표적으로 삼아 유전 적 조작으로 파괴하는 지질나노입자 기반 전달시스템을 개발했다. 그들이 CRISPR-LNP라고 부르는 이 새로운 시스템은 세포의 DNA를 자르는 분자가위 역할을 하는 CRISPR 효소 Cas9를 암호화하는 유전자 메신저(messenger RNA)를 운반한다.
CRISPR-Cas9는 2012년에 데뷔했다. 그 이후로 DNA 섹션을 정확하게 타겟팅하고 결함이 있는 부분을 편집하거나 교체할 수 있는 능력으로 큰 잠재력을 보여 왔다. 그러나 암에 대해 이 방법을 사용하는 것은 문제가 되었다. 이전의 시도는 정상세포에 해를 끼치지 않고 적절한 전달 벡터를 식별할 수 없었거나 편집된 DNA의 양이 너무 적었다. TAU에서 생성된 새로운 지질나노입자는 이러한 문제를 극복하는 데 있어 중요한 진전인 것으로 보인다.
TAU의 정밀나노의학 연구소장인 Dan Peer 교수는 "이것은 CRISPR 게놈편집시스템이 살아있는 동물에서 암을 효과적으로 치료하는 데 사용할 수 있다는 것을 증명한 세계 최초의 연구이다"고 말했다. "이것은 화학요법이 아니라는 점을 강조해야 한다. 부작용이 없으며 이렇게 처리된 암세포는 다시는 활성화되지 않는다. Cas9의 분자 가위는 암세포의 DNA를 절단하여 중화시키고 영구적으로 복제를 방지한다."
그들의 기술의 타당성을 조사하기 위해 Peer교수와 그의 팀은 두 가지 치명적인 암인 교 모세포종과 전이성 난소 암을 선택했다. 교 모세포종은 가장 공격적인 유형의 뇌암으로 진단 후 기대수명은 단 15개월이며 5년 생존율은 3%에 불과하다. 연구진은 CRISPR-LNP를 사용한 단일치료가 교 모세포종 종양이 있는 생쥐의 평균 수명을 두 배로 늘리고 전체 생존율을 30% 향상시켰음을 입증했다. 한편 난소암은 여성의 주요 사망원인이며 여성 생식기관에서 가장 치명적인 암이다. 대부분의 환자는 전이가 이미 몸 전체에 퍼진 고급 단계에서 진단된다. 최근 몇 년 동안의 진전에도 불구하고 환자의 1/3만이 이 질병에서 살아남는다. 전이성 난소암 생쥐 모델에서 CRISPR-LNP로 처리하면 전체 생존율이 80% 증가했다.
Peer 교수는 "유전 세그먼트를 식별하고 변경할 수 있는 CRISPR 게놈편집기술은 개인화된 방식으로 유전자를 파괴, 복구 또는 대체하는 우리의 능력에 혁명을 일으켰다."고 말했다. "연구에서 광범위하게 사용되었음에도 불구하고, CRISPR을 표적세포에 안전하고 정확하게 전달하기 위해서는 효과적인 전달시스템이 필요하기 때문에 임상구현은 아직 초기 단계이다. 우리가 개발한 전달시스템은 암세포의 생존을 담당하는 DNA를 표적으로 한다. 이것은 오늘날 효과적인 치료법이 없는 공격적인 암에 대한 혁신적인 치료법이다."고 말한다.
두 가지 공격적인 암 치료의 잠재력을 입증한 TAU의 팀은 그들의 기술이 희귀유전질환 및 AIDS와 같은 만성 바이러스 질환뿐만 아니라 다른 유형의 암을 치료할 수 있는 수많은 새로운 가능성을 열어 준다고 믿는다.
Peer교수는 "이제 우리는 유전적으로 매우 흥미로운 혈액암과 뒤센형(Duchenne) 근이 영양증과 같은 유전질환에 대한 실험을 계속할 계획"이라고 말했다.
"새로운 치료법이 인간에게 사용될 수 있으려면 시간이 좀 걸릴 것이다. 하지만 우리는 낙관적이다. 메신저 RNA를 활용하는 분자 약물의 전체 현장이 번창하고 있다. 실제로 현재 개발중인 대부분의 코로나19 백신은 이 원칙을 기반으로 한다. 12년 전 mRNA 치료에 대해 처음 이야기했을 때 사람들은 그것이 공상과학소설이라고 생각했다. 가까운 장래에 암과 유전질환 모두에 대해 유전적 메신저를 기반으로 한 개인화 된 치료법을 많이 보게 될 것이라고 믿는다. TAU의 기술 이전 회사인 Ramot를 통해 우리는 이미 인간 환자에게 유전자편집의 이점을 제공하기 위해 국제기업 및 재단과 협상하고 있다."고 말한다.
이스라엘 암연구기금(ICRF)이 자금을 지원한 이 획기적인 새로운 연구의 결과는 이번 달 동료심사저널인 Science Advances에 게재된다.
