분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2014-07-18 10:20:48 , Hit : 1861
 유전자요법을 이용한 생물학적 심박조율기


http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2014070684&service_code=03  
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-07-18    
      
유전자요법이 전자 심박조율기(electronic pacemaker) 대열에 곧 합류하여 약한 심장을 치료하는 데 기여할 것 같다. 한 무리의 과학자들이 특정 유전자를 심근세포에 삽입함으로써, 돼지의 심장박동을 - 최소한 일시적으로 - 원상복구시키는 데 성공했다고 하니 말이다.

전자 심박조율기는 전기를 이용하여 심장박동을 자극함으로써 느리고 불규칙적으로 뛰는 심장에게 정상적인 기능을 회복시켜 준다. 심장이 규칙적으로 뛰는 것은 동방결절(sinoatrial node) 때문인데, 이것은 수천 개의 심장세포의 집단으로, 심장에게 신호를 보내 규칙적으로 펌프질을 하게 한다. 현재 이식형 박동조율기가 널리 사용되고 있지만, 침습적 수술을 요하는 데다가 감염의 위험도 있고 공항 검색대에서 문제를 일으키기도 한다.

이식형 심박조율기의 문제점을 해결하기 위해, 시더스 사이나이 메디컬센터(Cedars-Sinai Medical Center)의 에두아르도 마르반 박사(심장전문의)가 이끄는 연구진은 "덜 침습적인 방법으로 동방결절 외부의 심장세포들을 자극하여 심장박동을 유지하게 하는 방법"을 개발했다. 이번 연구결과는 『Science Translational Medicine』 7월 16일호에 실렸다.

연구진은 12마리의 돼지를 이용하여 연구에 착수했다. 연구진은 "먼저 돼지들을 인간의 치명적 심장질환(심장에서 동방결절로 전기활성이 전파되지 않는 질환)을 시뮬레이션하는 상태로 만든 다음, 심장의 다른 세포들에게 전기활성을 전파하는 일을 떠맡긴다"는 전략을 세웠다. 연구진은 고주파 전파(high-frequency radiowaves)를 이용하여 돼지의 동방결절에 있는 천연 박동조율세포들(natural pacemaking cells)을 파괴했다. 그러자 돼지들의 평균 심박속도는 분당 50회로 뚝 떨어졌다. (참고로, 돼지의 정상 심박수는 분당 100회 이상이다.)

다음으로, 연구진은 돼지의 심장세포에 바이러스를 주입했다. (이 바이러스는 돼지의 Tbx18 유전자를 적재하도록 변형된 것이며, Tbx18은 심장의 발달에 관여하는 유전자다.) 그러자 하루 만에, 바이러스를 주입받은 심장세포들은 다양한 유전자들(심박조율에 관여하는 유전자들)을 발현하면서 정상적인 펌프질을 시작했다. 이러햔 현상은 2주(연구기간) 동안 안정적으로 진행됐으며, 운동·휴식·수면 중에도 마찬가지였다.

페이스를 바꿔라

연구진에 의하면, 이번에 사용된 유전자요법은 다른 생물학적 접근방법(예: 심근세포를 만능상태로 유도한 뒤, 심박조율세포로 분화시키는 방법)보다 간단하다고 한다. 그러나 연구진은 "유전자요법의 효과는 일시적일 수 있다"고 경고한다. 신체의 면역계는 시간이 지남에 따라 바이러스(Tbx18를 심장에 전달한 바이러스)를 인식할 가능성이 높아지며, 그 경우 바이러스에 감염된 세포를 공격하기 때문이다. 연구진은 향후 수개월 동안 돼지들을 관찰하며, 생물학적 박동조율기의 수명이 얼마나 되는지를 확인할 계획이다.

그러나 설사 생물학적 심박조율기의 효과가 제한적이라 하더라도, 그 유용성을 부정할 수는 없다. 예컨대, 이식형 심박조율기를 착용한 환자의 심박조율기가 감염되어 교체를 해야 하는 경우, 감염증을 치료하고 새로운 심박조율기를 이식할 때까지 (임시로) 생물학적 심박조율기를 사용할 수 있기 때문이다. 유전자요법을 이용한 심박조율기는 심장결손을 지닌 태아를 돕는 데도 사용될 수 있다. 또한 성장속도가 빠른 어린이들에게는 이식형 심박조율기가 부적당할 수 있으며, 건강상의 문제 때문에 심박조율기 이식이 불가능한 환자들도 있다.

"연구진은 매우 창조적인 아이디어를 제시했다. 나는 개(犬)를 대상으로 이 방법을 테스트해 보고 싶다. 개의 평균 심박수는 60~100회로, (돼지에 비해) 인간과 더욱 비슷하기 때문"이라고 스토니브룩 대학교 메디컬센터의 아이라 코헨 박사(심장 전기생리학)는 말했다. 연구진은 현재 미 FDA와 임상시험 문제를 협의하고 있는데, 2~3년 후면 임상시험이 가능할 것으로 보고 있다.

※ 원문정보: Hu, Y.-F. et al., "Biological pacemaker created by minimally invasive somatic reprogramming in pigs with complete heart block", Sci. Transl. Med. 6, 245ra94 (2014).


pacemaker.JPG
http://www.nature.com/news/gene-therapy-creates-biological-pacemaker-1.15569







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