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유전자 치료 기술을 개발하는 회사 Voyager Therapeutics에서 유전자 치료를 통해 파킨슨 병 치료제 L-Dopa의 지속력을 늘리는 기술을 개발했습니다.


파킨슨 병은 뇌내에서 도파민을 발생시키는 뉴런이 죽기 시작하면서 발생하는 병으로 파킨슨 병 환자들은 근육의 떨림이나 경직과 같은 증상을 보이게 됩니다. 이를 치료하기 위해 L-Dopa(levodopa)라는 약을 복용하는 데, 이 약은 복용 초기에는 파킨슨 병의 떨림이나 경직 증상을 잘 완화시켜 주지만, 시간이 지날수록 약효가 떨어지게 된다고 합니다. 이 경우 복용량을 아무리 늘려도 환자는 하루 중 몇시간은 거의 마비된 상태로 지내게 됩니다. Voyager Therapeutics에서는 뇌세포의 DNA를 업데이트 함을써 L-Dopa의 약효가 떨어지는 증상을 치료하려 하고 있습니다.


Voyager Therapeutics Product


동영상을 보면 왜 환자들이 L-Dopa를 과다 복용해서라도 효과를 보고 싶어하는 지 알 수 있습니다. 도파민 생성이 비활성화된 상태에서는 환자가 천천히 움직이고, 팔을 들어 코를 만지는 것도 힘들어 하는 것을 볼 수 있습니다. 파킨슨 병의 발생원인은 아직 완벽히 밝혀지지 않았지만, 다행히 L-Dopa의 약효가 떨어지는 원인은 명확히 밝혀져 있습니다. 파킨슨 병이 진행됨에 따라 뇌 내의 AADC(aromatic L-amino acid decarboxylase)라는 효소도 동시에 줄어들게 됩니다. 그런데 이 AADC의 주 역할이 L-Dopa를 도파민으로 바꿔주는 것이라 AADC가 줄어들면 아무리 L-Dopa를 복용해도 도파민이 생성되지 않게 됩니다.



L-Dopa 복용 전후 파킨슨 병 증상 비교



Voyager에서는 이 AADC 의 유전자를 삽입한 바이러스를 뇌에 주입해서, 뇌 세포의 DNA를 업데이트하여 해당 세포가 AADC를 다시 생산하게 하려 하고 있습니다. 2014년 창업한 Voyager는 1년만에 총 1억 3500만 달러의 투자를 받고 작년 11월 나스닥에 상장하였습니다. 현재는 유럽 제약회사 Sanofi의 자회사인 Genzyme과 파트너를 맺고 여러 희귀 질환에 대한 유전 치료법을 개발하고 있습니다. Voyager의 CEO Steven Paul은 약물 치료법과는 달리 유전자 치료는 성공확률이 매우 높다고 하였습니다. 유전자 치료를 진행하려면 해당 유전자의 기작이 모두 알려져 있는 상태에서 진행하기 때문에 해당 유전자를 원래대로 고칠 수만 있다면 치료에 실패하기가 힘들다고 합니다. 하지만 이전까지는 이렇게 유전자를 정확히 고치는 기술을 구현하는 것이 기술적으로 어려웠습니다.


Voyager Therapeutics Product

Voyager Therapeutics 제품군



사실 L-Dopa의 효과가 없어지는 것이 부족한 AADC양 때문이라는 것은 이미 1986년에 Krystof Bankiewicz(Voyager 창업자)에 의해 밝혀졌습니다. Bankiewicz는 유전자 치료만이 이 문제를 해결할 수 있을 것이라 생각했지만, 기술적인 문제로 20년이 지나서야 UCSF(University of California, San Francisco)에서 첫 임상실험을 진행할 수 있었습니다. 파킨슨병 환자 중 뇌수술에 동의하였고, 유전자 치료를 위해 DNA 삽입에 동의한 환자 10명을 대상으로 진행되었습니다.


파킨슨 병 환자 뇌세포내 AADC 분포



첫 실험의 결과는 예상만큼 성공적이지 않았지만, 덕분에 다음 연구를 위한 기술들을 개발할 수 있었습니다. 대표적으로 AADC에 태그를 달아 MRI 사진만으로도 AADC가 얼마나 생성되고 있고 어디서 생성되고 있는지 확인하는 기술이 개발되었습니다. 이 덕분에 몇 년씩 환자의 상태를 추적할 수 있었고, 한번의 DNA 주입 시술 한번 만으로 영구적으로 AADC 양을 유지할 수 있는 것을 확인하였습니다.


Krystof Bankiewicz

Krystof Bankiewicz
UCSF의 과학자이자 Voyager 창업자로 30년 째 파킨슨 병 유전자 치료 연구 중



Voyager를 창업 후, Bankiewicz는 환자가 MRI 스캐너 상에 누워 있는 상태에서 튜브를 통해 뇌세포에 새로운 유전자를 주입하는 시스템을 개발했습니다. 이 덕분에 의사는 실시간으로 DNA가 제대로 주입되었는지 확인하며 수술을 진행할 수 있게 되었습니다. Voyager에서는 최근 진행한 실험에서는 이전보다 더 큰 효과를 확인하였다고 하며 앞으로 더 넓은 영역의 DNA를 업데이트하는 방식으로 치료법을 발전시킬 계획이라고 합니다. 미국 ARM(Alliance for Regenerative Medicine)에 따르면 이렇게 유전자 치료를 뇌나 신경계에 적용하려는 치료법이 올해만 48가지나 시도되었다고 합니다. 유전자 치료가 더 이상 학술적인 아이디어가 아니라 상용화된 치료법으로 발전하고 있는 것 같습니다.



Voyager Therapeutics소개(CEO Steven Paul)


참고기사

Manufacturing Dopamine in the Brain with Gene Therapy



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