유전자치료

인간에겐 많은 유전병이 존재한다.
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렛슈-나이한 증후군

렛슈-나이한 증후군(Lesch-Nyhan syndrome)은 대사 이상의 결과가 정신 작용에 큰 이상을 미치는 질환의 보기로서, 유전자와 인간 성격의 연결을 보여주는 좋은 예이다. 반성 열성 유전병(어머니를 통하여 남자에만 유전되고 발증하는 병)이고, 생후 곧 발병해 신체적*지능적 발육 장해를 일으킨다. 이 질환의 가장 큰 특징은 극히 공격적인 성격에 있다. 환자는 주위만이 아니라 자신에 대해서도 높은 공격성을 보인다. 머리를 뽑고, 손가락이나 입술을 물어 끊는다는 증례가 보고되어 있어, 환자의 상태는 매우 비참하다.

이 질환의 원인은 요산 형성에 관계하는 효소인 히포크산틴-구아닌 포스포리보실기 전이효소(hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase)의 결손인 것으로 나이한등에 의해 밝혀졌다. 이 효소가 결손되면, 혈중에 요산이 축적되어 정상인의 수배에서 20배가 된다. 대사 이상이 어떻게 하여 공격성을 일으키는지에 대해서는 아직 알려져 있지 않다. 그러나 이 질환과 비슷하게 고요산(高尿酸) 혈증을 보이는 통풍(痛風)에서도 동일한 효소의 결손이 관찰되는 예가 있고(통풍환자의 약 5%), 또 통풍환자가 성격적으로 매우 적극성(공격성과 통하는 바가 있는)을 보이는 것에서, 대사이상과 성격간에 뭔가 관계가 있음을 생각할 수 있다. 이 질환은 인간의 성격, 행동의 측면을 유전자-분자의 변화라는 관점에서 설명할 수 있는 가능성을 보인 것이다. 이러한 연구 성과는 분열증과 조울증 등의 정신질환 연구에 기여할 수 있을 것이다.

헌팅턴무도병

헌팅턴무도병은, 유전자를 갖고 있는 사람이 거의 100%의 확률로 발병하여 죽음에 이르게 되는 난병(難病)이다. 40세 정도에서 발병하는 수가 많고, 손발의 움직임이 춤을 추는 듯이 되는 것에서 무도병이라는 이름이 붙여졌다. 대뇌 피질의 위축과 함께 치매 증상이 나타나며, 인격의 파괴를 초래한다. 일본에서의 발병률은 100만명에 4-5명 정도지만, 구미에서는 50-70명, 오스트레일리아의 타스마니아 지방에서는 170명 이상에 달한다. 이 병의 유전자는 제 4염색체의 말단 가까이에 존재한다는 것이 밝혀져 있고, 이 병의 발증이 텔로메라제의 단소화와 관계가 있을 가능성이 지적되고 있다.
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인간의 세포내에서 일어나는 일련의 생화학 과정들은 공장의 컨베이어 벨트와도 같아서 하나라도 삐끗하면 그 뒤의 과정들에 이상이 오게 마련이다. 물론 이를 대비한 보완책들이 마련되어 있기는 하지만.. 효소의 경우 catalytic core 혹은 몇몇 중요한 부위에 발생한 돌연변이는 치명적이다. mRNA level에서 일어난 돌연변이라면 별 무리가 없겠지만 태어날 때부터 그러한 돌연변이를 가지고 있었다면 큰 문제가 된다.

만약 배아때 이러한 돌연변이를 알아내고 이를 치료할 수 있다면..? DNA level에서의 치료가 이루어진다면 이보다 좋은 해결책은 없을 것이다. 이것은 생물학자들의 오랜 꿈이었고, 다가오고 있는 현실이기도 하다.

유전자치료 를 위해서는 고장난 유전자를 명확히 알아야 하고 이를 안전하게 수송할 수 있는 운반수단이 필요하다. 이러한 운반 수단으로 Adenovirus가 제안 되었는데, 얼마전 바이러스를 이용한 유전자치료 과정중에 환자가 한명 죽어서 이분야는 연구가 거의 중단된 상태이다. 그 외에도 Liposome등을 이용한 운송수단이 있지만 많은 연구가 필요하다.

이와 비슷한 개념으로 DNA vaccination 이라는 것이 있다. Bacteria의 DNA 서열중에 인간의 몸속에서 면역반응을 유도하는 특이한 sequence가 존재하는데 이를 이용해서 plamid vector 속에 이러한 Bacteria의 sequence와 virus의 envelope gene 과 같은 Antigen을 함께 집어 넣어 이를 혈관에 주사하는 것이다. 세포속에 DNA를 집어 넣는 방법에는 여러가지가 있는데 Lipopectamin을 이용하거나 Calcium phospahte 를 이용하거나 혹은 Electroporation을 이용한다. 혈관속에 집어 넣어도 세포속으로 잘 들어가기 위해서는 사람몸에 전류를 흘려야 한다는 전설적인 이야기가..큭큭..전기고문이 아닌가..

옆방의 Post Doc. 들은 졸업을 위해 이러한 생체실험의 도구로 사용되겠다는 각서를 썼다는 후일담도... --김우재

해당 개체의 유전정보를 DNA Level에서 수정하지 않고, Splicing 단계에서 수정하는 방법. 쥐의 낭포성 섬유증을 치료한 데이터가 발표되었다.

http://www.nature.com/nsu/020101/020101-6.html

Q : 몇년 전 엄청난 issue 였죠...몇십년(몇년) 후에는 확실한 방법이 더 개발되서, 유전자의 비밀이 100% 밝혀진다면, 유전자치료가 가능할지 모르지만,,,그때 되면 더 좋은 치료법이 나와있겠죠...하지만, 지금 여러 실험실에서 유전자치료에서 손을 놓고 있다고 들었습니다...그만큼 어렵다는 얘기겠죠....Proteomics (유전자가 cell 내에서 발현해서 protein을 만들고 각종 modify되는, 그리고 signal pathway 등)에서 많은 성과가 있기 전에 유전자치료가 가능할까요?....벼리

A : 현재 유전자치료에 대한 연구가 주춤한 것에는 몇가지 이유가 있습니다. 이를 위해서는 몇가지 알아두어야 할 상식이 있는데요. 유전자를 인체안으로 넣기 위해서 사용하는 Vector System에 관한 것입니다. 위에 설명이 나와있죠.
우선 2001년인가.. 아데노바이러스를 사용한 실험에서 사람이 죽었습니다. 바이러스에서 치명적인 유전자를 빼고 삐꾸바이러스를 만들어도 사람에게 치명적일 수 있다는 게 문제입니다. 그 이후로 많은 지원이 중단 된 상태입니다.
또한 유전자조작 식물에 대한 거부감도 한 몫 하고 있습니다. 식물에 대한 유전자 조작에도 민감한 사람들에게 인간의 유전자를 조작한다는 게 받아들여질 리가 없지요.
인간복제도 문제가 되는데요. 유전병 치료에 유전자치료를 사용하기 위해서는 엄마의 뱃속에 있는 태아에게 사용하는 것이 가장 효과적입니다. 세포의 수가 적을 때, 그리고 분화가 덜 되었을 때 사용하는 것이 효과적이라는 이야기죠. 그런데 이게 윤리적으로도 문제가 되고, 위험부담도 크기 때문에 문제가 됩니다.

Proteomics 분야의 연구가 진행되기 전에도 유전병에 대한 치료는 유전자치료를 통해 가능합니다. 대부분의 유전병이 해당 Enzyme을 coding하는 Gene의 Sequence 하나에 문제가 생겨 Amino acid가 바뀌는 경우가 많기 때문에 이를 바꾸어 주기만 하면 유전병은 치료됩니다. 그래서 유전자치료가 아주 섹시하게 들리고 유행을 탔던 것이죠. 유전병을 제외하고 다른 분야 (예를 들면 장수유전자의 Overexpression 이라던가..)에 적용 될 경우 프로테오믹스 분야에서의 상당한 연구가 필요하겠지만, 아마 많은 반대에 부딪히게 될것입니다. 인간복제의 문제와 심각하게 연루되기 때문입니다.

영화 'GATACA'나 '공각기동대'와 같은 미래가 과연 행복한 것인지 아니면 불행한 것인지 아직 잘 모르겠습니다. 정체성의 혼란을 겪는 중이거든요. --김우재

see also 생명과학지도

생명과학분류