분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2017-06-22 19:29:33 , Hit : 1060
 [바이오토픽] CRISPR를 역이용하는 파지(phage), 항생제내성 세균을 물리치는 신무기

http://www.ibric.org/myboard/read.php?id=284267&Board=news&rtpath=dmail

의학약학  양병찬 (2017-06-22 10:07)

McGovern Institute for Brain Research at MIT
© McGovern Institute for Brain Research at MIT


항생제내성 감염병과 싸우는 차세대 방법은, 어쩌면 GM 바이러스(genetically modified virus)를 시켜 세균에게 자살을 유도하는 방법이 될지도 모르겠다(참고 1). 지난주 미국 몬태나 주 빅스카이에서 열린 「CRISPR 2017 컨퍼런스」에서 발표된 내용에 따르면, "많은 바이오 업체들이 박테리오파지(bacteriophage)를 개발하고 있는데, 이 파지들은 CRISPR를 역이용하여 특정 세균을 죽인다"고 하니 말이다.


박테리오파지란 문자 그대로 '세균을 죽이는 바이러스'인데, 이 바이러스들은 초기실험에서 항생제내성 바이러스에 감염되어 다 죽게 된 마우스를 살려냈다고 한다. 컨퍼런스에 참여한 로커스 바이오사이언스(Locus Biosciences: 노스캐롤라이나 주 리서치 트라이앵글 파크 소재)의 CSO 로돌프 버랭구 박사에 의하면, 해당 업체들은 빠르면 내년부터 임상시험을 시작할 수 있을 것으로 보인다고 한다.


야생에서 분리하여 정제된 박테리오파지는 오랫동안(특히, 동유럽에서) 사람의 감염병을 치료하는 데 사용되어 왔다(참고 2). 이 바이러스들은 특이한 세균 종(種)이나 균주만을 감염시키므로, 기존의 항생제보다 인체에 상주하는 천연세균(마이크로바이옴)을 덜 희생시킨다. 또한 그들은 인간에게 사용해도 매우 안전한 게 보통이다.


그러나 파지의 개발은 지금껏 지지부진했는데, 그 부분적 이유는 그들이 자연계에서 저절로 생겨나는 것이어서 특허를 출원할 수 없었기 때문이다. 또한 세균들은 천연 파지에 대한 저항성을 신속히 진화시키는데, 이는 연구자들이 '동일한 세균 균주나 종을 물리치기 위해 지속적으로 새로운 파지를 분리해야 한다'는 것을 의미한다. 설상가상으로, 새로운 파지가 개발될 때마다 일일이 승인해 줘야 하는 보건당국의 고충도 생각해줘야 한다.


세균의 CRISPR를 역이용하라


이상과 같은 문제점들을 회피하기 위해, 로커스를 비롯한 많은 업체들은 '특수임무를 수행하는 파지'를 개발해 왔다. 이 파지들의 임무는 세균의 면역계인 CRISPR로 하여금 자신에게 등을 돌리게 만드는 것이다.


예컨대, 로커스가 개발한 (항생제저항성 세균을 겨냥하는) 파지의 경우, DNA에 '변형된 가이드 RNA(gRNA)'를 코딩하는 유전자가 삽입되어 있는데, 이 gRNA는 항생제저항성 유전자의 특정부분을 겨냥한다. 파지가 일단 세균을 감염시키면, gRNA가 저항성 유전자에 달라붙어 Cas3라는 효소를 자극한다. Cas3는 본래 세균이 파지를 죽이기 위해 만드는 것이지만, 이 경우에는 자신의 유전자 시퀀스를 파괴하고, 궁극적으로 모든 DNA를 파괴하게 된다. "나는 파지를 이용하여 세균을 죽이는 과정에서, 약간의 아이러니를 목도하고 있다"라고 버랭구 박사는 말했다.


프랑스 파리에 있는 엘리고 바이오사이언스(Eligo Bioscience)라는 업체도 로커스와 비슷한 접근방법을 사용한다. 엘리고는 파지의 DNA에서 복제에 관한 유전자를 모두 제거한 다음, gRNA와 세균의 Cas9 효소를 코딩하는 유전자를 삽입한다. Cas9는 세균의 DNA에서 gRNA가 지정한 부분을 절단하는데, 이 절단사고는 세균의 자폭을 촉발한다. "우리가 개발한 시스템은 인간의 장내미생물 중에 존재하는 병원균을 겨냥할 예정인데, 구체적으로 어떤 세균인지는 아직 말할 수 없다"라고 엘리고의 CEO인 자비에르 듀포르테는 말했다.


로커스와 엘리고는 18~24개월 후 임상시험을 실시할 수 있기를 희망하고 있다. 그들의 첫 번째 목표는 심각한 질병을 초래하는 세균감염을 치료하는 것이다. 그러나 그들의 궁극적인 목표는, 인간의 마이크로바이옴을 정확히 조작하여, 비만, 자폐증, 일부 암과 관련된 천연세균을 제거하는 것이다.


버랭구와 듀포르테는 잘 알고 있다, 현재까지 밝혀진 인간의 마이크로바이옴과 이러한 질병들 간의 인과관계는 고작해야 미미한 수준이라는 것을. 그러나 자신들의 방법이 임상시험에서 안전성과 효능을 인정받을 경우, 그 관계가 좀 더 분명해질 거라고 그들은 생각하고 있다.


또한 MIT의 합성생물학자로 엘리고의 공동창업자이기도 한 티모시 루 박사에 의하면, 파지는 연구자들로 하여금 실험동물의 마이크로바이옴을 조작할 수 있게 함으로써, 특정 세균이 질병(예: 자폐증)을 일으키는 메커니즘을 이해하는 데 도움을 줄 수도 있다고 한다.


유전자조작 솔루션


다른 업체들은 파지에게 다른 작업을 수행하게 하려고 노력하고 있다. 예컨대, 신세틱 제노믹스(Synthetic Genomics: 캘리포니아 주 라욜라 소재)가 개발한 초강력 파지(Supercharged phage)는 수십 가지 특징을 갖고 있는데, 그중에는 '바이오필름을 분해하는 효소'나 '파지로 하여금 인간의 면역계를 회피하게 하는 단백질' 등이 포함되어 있다.


그러나 유전자가 조작된 파지들은 아직도 넘어야 할 산이 많다. "감염을 치료하려면 대량의 파지가 필요한데, 만에 하나 파지들이 면역반응을 자극하여, 그중 일부가 치료 자체를 방해할지도 모른다. 또한 파지들이 항생제 저항성 유전자를 비저항성 세균에게 전달할 가능성도 있다"라고 에버그린 주립대학의 엘리자베스 커터 박사(미생물학)는 말했다.


또한 루 박사에 의하면, 세균이 GM 파지에 대한 저항성을 획득할 수도 있다고 한다. 따라서 연구자들은 세균의 변이에 맞대응하기 위해 종종 파지를 변형해야 할 것으로 보인다.


"그러나 항생제저항성이 만연하고 있는 현실을 감안할 때(참고 3), GM 파지와 천연 파지를 이용한 치료의 여지는 많다. 나는 천연 파지가 지난 수십만 년 동안 수행했던 역할을 GM 파지가 보완할 수 있을 거라고 생각한다"라고 커터 박사는 말했다.


※ 참고문헌

1. https://www.nature.com/articles/509S9a
2. https://www.nature.com/news/phage-therapy-gets-revitalized-1.15348 (한글번역: http://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=news&id=245601)
3. https://www.nature.com/news/resistance-to-last-ditch-antibiotic-has-spread-farther-than-anticipated-1.22140 (한글번역: http://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=news&id=284003)


※ Nature http://www.nature.com/news/modified-viruses-deliver-death-to-antibiotic-resistant-bacteria-1.22173








1187   A Novel Mammalian Genomic Imprinting Mechanism  이성욱 2017/07/25 697
1186   Mammalian Immunity: What’s RNAi Got to Do with It?  이성욱 2017/07/25 603
1185   CRISPR Structure Data Reveal How Cas Enzymes Choose Target  이성욱 2017/07/25 984
1184   Anti-CRISPR Protein Reduces Off-Target Effects  이성욱 2017/07/14 670
1183   CRISPR Encodes Movie into Bacteria, Then DNA Sequencing Plays It  이성욱 2017/07/14 916
1182   [바이오토픽] CRISPR를 이용하여 세균의 DNA에 영화를 저장!  이성욱 2017/07/14 680
1181   [바이오토픽] FDA 자문위원회, CAR-T(chimeric antigen receptor T cell) 승인 만장일치로 권고  이성욱 2017/07/14 640
1180   유전자치료제 '인보사' 연골재생 입증못해도 허가받은 까닭  이성욱 2017/07/14 634
1179   코오롱 인보사허가  이성욱 2017/07/12 604
1178   CRISPR Platform Scans DNA to Predict Off-Target Effects  이성욱 2017/07/02 1035
1177   Fixing CRISPR  이성욱 2017/06/27 906
1176   [미국] 듀폰, 유전자가위 기술 적용 옥수수 출시를 위한 노력  이성욱 2017/06/22 777
  [바이오토픽] CRISPR를 역이용하는 파지(phage), 항생제내성 세균을 물리치는 신무기  이성욱 2017/06/22 1060
1174   [바이오 업계 소식: From Startups to Moguls] CRISPR-Cas9에 대한 경고와 업계 반응  이성욱 2017/06/14 610
1173   Was a Drop in CRISPR Firms’ Stock Warranted?  이성욱 2017/06/09 1120
1172   First In Vivo Human Genome Editing to Be Tested in New Clinical Trial  이성욱 2017/05/18 669
1171   독감바이러스의 ‘RNA 도둑질’  이성욱 2017/05/08 694
1170   More Tooth, More Tail in CRISPR Operations  이성욱 2017/04/25 819
1169   Gut Microbes Contribute to Age-Associated Inflammation in Mice  이성욱 2017/04/14 1312
1168   CRISPR Corrects Duchenne-Causing Mutations  이성욱 2017/04/14 735

[1][2][3][4] 5 [6][7][8][9][10]..[64] [다음 10개]
 

Copyright 1999-2020 Zeroboard / skin by ROBIN