유전자교정세포치료제

■ 논문명 : Adenine base editing and prime editing of chemically derived hepatic progenitors rescue genetic liver disease

• https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(21)00167-3
• 뉴스H 기사

저자정보

■ 저자정보 : 김요한 박사(제1저자, 한양대), 홍성아(제1저자, 한양대), 유지현 박사(제1저자, 前 한양대, 現 극지연구소), 엄정윤(한양대), 장기석 교수(한양대), 윤상태(한양대), 홍다희(한양대), 서대관 박사(소마젠), 이스나(고려대), 우재성 교수(고려대), 정재민 연구교수(교신저자, 한양대), 배상수 교수(교신저자, 한양대), 최동호 교수(교신저자, 한양대)

■ 연구내용 1. 연구배경

○ 제1형 타이로신혈증은 상염색체 열성 질환으로 푸마릴아세토아세타아제의 결핍으로 인해 타이로신 대사과정 중에 독성물질이 체내에 축적되어 간 손상이 유발되는 유전성 난치질환이다.
○ 기존의 유전성 난치질환의 치료를 위한 유전자교정 치료제는 유전자가위를 체내에 직접적으로 주입하여 치료하는 방법을 사용하였으나, 생체 내로 도입할 때 효율적인 전달을 위하여 바이러스 유래 물질을 통하여 전달 및 교정하기 때문에 바이러스 유래 물질로 인한 위험이 존재한다.
○ 간세포는 체외에서 증식하지 못하기 때문에 간의 세포치료 및 체외 유전자교정을 위하여 다양한 유사 간세포의 개발연구가 필요한 실정이지만, 현재 확립된 유사 간세포의 경우 대부분이 바이러스를 기반으로 제작되어지며, 윤리문제, 종양형성문제 등의 문제가 제시되어지고 있다.
○ 따라서 차세대 유전자교정 기술인 염기교정 및 프라임교정 기술과 저분자 화합물 유래 간 전구/줄기세포의 융합 연구를 통한 유전성 난치질환의 혁신적인 유전자교정 세포치료제의 개발연구가 필요하다.

2. 연구내용

○ 본 연구진은 이전 연구에서 밝힌 저분자 화합물 유래 인간 간 전구/줄기세포 제작 방법을 통하여 유전성 난치질환 동물모델 유래 간 전구/줄기세포 제작을 시도하였으며, 동일한 방법을 통하여 안정적으로 제작 및 기능을 획득하는 것을 확인하였다.
○ 유전성 난치질환의 돌연변이 부위를 확인한 후, 아데닌 염기교정 (Adenine base editor) 및 프라임교정 유전자가위를 비-바이러스성 전달 방법인 전기천공법 (electroporation)을 통해 세포내에 전달하였으며, 안정적으로 돌연변이 부위를 교정하는 것을 확인하였다.
○ 교정된 유전성 난치질환 유래 간 전구/줄기세포를 선별하여 의미있는 표적이탈 효과(off-target effect)가 없음을 확인하였으며 교정 효율이 높은 세포주를 선별하였다. 
○ 선별된 세포를 다시 유전성 난치질환 동물모델에 이식하였을 때, 이식된 그룹에서 결핍되었던 푸마릴아세토아세타아제가 다시 발현하는 것을 확인하였으며, 간 손상 마커의 감소 및 생존율이 증가되는 것을 확인하였다.

3. 기대효과

○ 현재 치료방법이 없는 유전성 난치질환의 개인 맞춤형 치료방법으로 활용될 수 있으며, 보존적 치료에 머물고 있던 치료에서 영구적 치료 기술로의 전환이 가능할 것으로 사료된다.