분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2009-09-18 08:44:20 , Hit : 5913
 유전자요법으로 색맹을 치료


KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-09-17

12명의 남성 중 1명은 망막의 원뿔세포(cone cell)에 존재하는 적색이나 녹색을 감지하는 광수용체 단백질(photoreceptor proteins)이 결핍되어 적록색맹(red?green colour blindness)을 앓고 있다.

그런데 수컷 다람쥐원숭이(Saimiri sciureus)는 100%가 인간의 적록색맹과 유사한 증상을 겪는 것으로 알려져 있다. 다람쥐원숭이에게는 본래 세상이 적색과 녹색의 두 가지 색깔로만 보이는데, 이를 위해서는 두 가지 버전의 옵신(opsin) 유전자가 필요하며, 이 유전자들은 X 염색체에 존재한다. 이 유전자중 하나는 적색을 감지하는 광수용체를, 다른 하나는 녹색을 감지하는 광수용체를 코딩한다. 그런데 수컷 원숭이는 하나의 X 염색체만을 보유하기 때문에, 하나의 옵신 유전자만을 보유할 수밖에 없다. 따라서 모든 수컷 다람쥐원숭이는 필연적으로 적록색맹 증상을 겪게 된다. 하지만 암컷 다람쥐원숭이는 X염색체가 2개이므로 두 가지의 옵신 수용체를 보유할 수 있어 색맹을 겪는 경우가 적다.

다람쥐원숭이는 인간의 2색색맹(dichromatic color blindness)을 연구할 수 있는 훌륭한 모델이다. 워싱턴 대학의 연구진은 적색을 감지하는 인간의 옵신유전자를 바이러스 벡터에 탑재하여 두 마리의 성체 수컷 원숭이의 망막 뒤에 주입하였다. [두 원숭이의 이름은 달톤(Dalton)과 샘(Sam)으로 각각 명명되었는데, `달톤`이라는 이름은 원자론을 주장한 영국의 유명한 화학자 존 달톤(John Dalton)을 기념하기 위한 것이다. 달톤은 1794년 자기 자신이 색맹이라는 것을 밝힘으로써, 색맹이라는 질병을 세계 최초로 거론한 인물이다.] 20주가 경과한 후 원숭이의 색깔 구별능력은 극적으로 개선되었으며, 이 능력은 2년 이상 특별한 부작용 없이 지속되었다. 연구진은 이 연구결과를 Nature 9월 16일호(온라인판)에 발표하였다.

"고전적 실험에 의하면, 성인이 된 후에 확립된 신경연결(neural connections)은 시각신호(visual input)를 충분히 처리할 수 없다고 한다. 따라서 선천적 시각장애는 출생 초기에 치료하지 않으면 효과가 없다는 것이 정설로 굳어져 왔다. 그러나 이번 연구에 의하면, 성인이 된 후에 옵신을 추가하더라도 선천성 시각장애(예: 색맹)를 충분히 치료할 수 있는 것으로 보인다. 이는 성인 시각장애 환자를 위한 유전자요법 개발에 새로운 희망의 빛을 던지는 것이다."고 연구진은 말했다.

"샘과 달톤은 출생한 이후로 줄곧 색맹이었지만, 옵신 유전자만을 추가함으로써 완전한 색깔 구별능력을 회복할 수 있었으며, 별도의 뇌신경 조작은 필요하지 않았다. 이는 매우 중요한 의미를 지니는 것으로서, 색맹 원숭이일지라도 뇌신경이 가소성(plasticity)을 간직하고 있어, 유전자 요법만으로 원뿔세포의 결함을 치료하는 것이 가능하다는 것을 의미한다."라고 런던 유니버시티 칼리지의 분자생물학자이자 시각연구자인 알렉산더 스미스 박사는 논평했다.

"이번 연구에서 주목할 점은, 원숭이의 색맹을 치료하는 데 새로운 신경연결이 필요하지 않았다는 점이다. 단지 원뿔세포의 옵신 색소만을 공급해 주면, 이후의 문제는 신경회로와 시각경로가 알아서 처리하였다. 이는 인간의 색맹을 치료하는 데도 많은 시사점을 던진다. 즉, 원뿔세포의 유전자 발현만을 선택적으로 조작할 수 있다면, 다른 조작을 가하지 않더라도 색맹을 치료할 수 있다."라고 펜실베니이나 대학의 시각연구자인 안드라스 코마로미 박사는 논평했다.

그러나 유전자요법을 인간 색맹환자에게 적용하는 데는 아직도 넘어야 할 산이 많다. 그중에서 가장 중요한 이슈는 색맹환자라도 시력은 정상인 경우가 많다는 점이다. 따라서 색맹을 치료하다가 시력을 잃는 불상사가 있어서는 안되겠기에, 색명의 유전자요법을 개발하는 데 있어서 가장 중요한 것은 안전성을 확보하는 것이다. 이와 관련하여 희망적인 것은, 현재 인간 실명환자들을 대상으로 한 3개의 임상실험(1상)이 성공적으로 진행되고 있다는 점이다(N. Engl. J. Med. 361, 725-727). 이 연구의 대상자들은 망막의 심각한 퇴화로 인하여 시력을 잃은 환자들로서, 연구자들은 - 이번 연구와 유사하게 - 망막 뒤에 바이러스벡터를 주입하였는데, 1년이 지난 후 환자들은 부작용이 없이 시력을 회복하였다고 한다. 이 연구들은 또 다른 광수용체 세포인 막대세포(rod cell)를 복구한 연구이지만, 미래에 원뿔세포의 결함을 지닌 인간 환자 즉 색맹환자를 치료하는 방법을 개발하는 데 있어서 안전성의 벤치마크로 간주될 수 있다.

Reference: 1. Mancuso, K. et al., Gene therapy for red?green colour blindness in adult primates, Nature advanced online publication, doi:10.1038/nature08401 (2009).
2. Cideciyan, A. V. et al., Vision 1 Year after Gene Therapy for Leber`s Congenital Amaurosis, N. Engl. J. Med. 361, 725-727(2009).


http://www.nature.com/news/2009/090916/full/news.2009.921.html








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