유전체 편집 기술에 대한 이해

CRISPR을 활용한 치료

1. CRISPR 기술

(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)

유전자를 정밀하게 편집하는 기술

2021년, 미국과 유럽에서 낫세포빈혈증 및 지중해 빈혈(Thalassemia) 치료를 위한 CRISPR 임상 시험 성공 사례 보고.

2023년, CRISPR Therapeutics와 Vertex Pharmaceuticals는 CRISPR 기반 치료제(Exa-cel)로 FDA 승인을 신청.

중국에서는 CRISPR로 면역세포를 강화한 암 치료 임상 시험 활발.

작동원리

Cas9 단백질: 특정 DNA 부위를 절단하는 효소.

가이드 RNA (gRNA): Cas9을 타깃 DNA로 안내하는 RNA 서열.

CRISPR-Cas9 시스템은 특정 유전자를 편집, 삽입, 삭제, 또는 변경

작동장점

정밀성: 원하는 DNA 서열만 타깃으로 설정.

유연성: 다양한 유전 질환과 적용 가능.

효율성: 기존의 유전자 치료법보다 빠르고 간단.

2. CRISPR를 활용한 질병 치료

유전 질환

낫세포빈혈증(Sickle Cell Disease): CRISPR로 혈액 세포를 편집해 건강한 적혈구 생산을 유도.

헌팅턴병(Huntington's Disease): 변이 유전자를 제거하거나 수정.

근위축성 측삭경화증(ALS): 관련 유전자 돌연변이를 편집.

암

암세포의 특정 유전자 돌연변이를 제거하거나 면역세포를 강화하여 암 치료 가능.

감염성 질환

HIV: 바이러스 DNA를 숙주 세포에서 제거.

COVID-19: 특정 바이러스를 표적으로 삼는 항바이러스 치료제 개발.

희귀 질환

특정 돌연변이가 원인인 희귀 질환에 대해 정밀한 유전자 편집 가능.

3. CRISPR를 활용한 노화방지 기술

유전자 편집 기술은 뇌를 젋게 유지하는데 사용될 수 있다.

뇌의 오래된 줄기세ㅜ가 젊은 새 세포를 생성하여 기관을 회복하는 능력을 높이는 방법

나이가 들면서 주리세포는 퇴화, 일반적으로 줄기세포는 활성화되어 새로운 줄기세포를 생성할 수 있지만 대신 휴먼 상태(과학자들에게는 '잠복상태')로 남는다.

늙은 쥐의 뇌에서 세포를 추출하여 이 세포 군집(세포 배양)에 바이러스를 감염시켰다. 이런 바이러스는 손상을 입히는 대신 CRISPER 기술을 쥐놈의 23,000개 유전자로 안내하는 혈관 역할 진행
목표는 "녹아웃(Knock-out)"을 찾는 것 = 기능적 스크리닝 : 오래된 신경 줄기세포의 재활성화 능력을 개선하거나 회복할 수 있는 유전자

* 기능적 스크리닝 : 유전체의 모든 유전자를 테스트하여 특정 유전자들을 순위화하고 활성화하여 젊은 줄기세푸가 아닌 오래된 줄기세포를 특별히 강화

특정 유전자: Slc2a4

포도당 제한 효과: 신경줄기세포에 포도당 공급을 제한했을 때, 이 유전자는 오래된 세포에 부정적인 영향을 미치는 대신 새로운 젊은 세포의 생성을 촉진하는 역할을 함.

Crispr 비활성화 실험 결과: Slc2a4 유전자가 Crispr 기술을 통해 비활성화되었을 때, 신경세포가 포도당 수용체의 기능을 상실하여 유사한 결과가 관찰됨. 이는 이 유전자가 세포 대사와 재생 과정에서 중요한 역할을 한다는 것을 시사함.

표적 유전자 중 하나를 비활성하하면 인지 저하를 막을 수 있을 것으로 기대

예상 문제점과 검증 대상

: 재생된 줄기세포에 생성된 새로운 세포가 어린 시절부터 우리가 개발해 온 단단하게 뭉쳐 있고 공간적으로 정확한 회로에 "대혼란을 일으키지 않고" 들어 맞을 수 있을지에 대한 의문