크리스퍼 유전자 편집은 희귀한 형태의 실명을 치료하는 데 큰 가능성을 제시합니다.

망막 변성은 유전되거나 후천적으로 발생할 수 있습니다. 후천적인 경우, 치료가 불가능하고 진행성 질환입니다. 최근 뉴잉글랜드 의학 저널(New England Journal of Medicine) 에 발표된 한 연구에서는 조기 시력 상실을 유발하는 CEP290이라는 선천성 망막 변성을 교정하기 위한 유전자 편집의 가능성을 연구했습니다.

유전성 망막 변성은 280개 이상의 유전자 중 어느 하나에서 발생하는 병적인 돌연변이로 인해 발생합니다. 이러한 돌연변이는 망막의 광수용체(빛에 민감한 간상세포와 원뿔세포)가 제대로 기능하지 못하고 사멸하게 하여, 이로 인해 시력을 잃게 됩니다. 이러한 질환은 전 세계적으로 실명의 주요 원인입니다.

CEP290 관련 망막 변성 또는 레버 흑암시에서 돌연변이 중심체 단백질 290(CEP290)은 생후 10년 이내에 부분적 또는 완전 실명을 유발합니다. 따라서 망막 손상으로 인한 소아 유전적 실명의 주요 원인입니다.

P.Cys998X라는 유전적 변이가 미국에서만 해당 질환의 4분의 3 이상을 차지합니다. CEP290의 정상적인 기능은 전사 과정에서 단일 코딩 세그먼트의 삽입으로 인해 차단됩니다. 이 분자의 결핍은 광수용체에 대한 정상적인 섬모 작용을 방해합니다.

현재 치료법은 없습니다. 지지 요법에는 돋보기와 점자 사용, 그리고 시각 장애인을 위한 안전한 환경을 조성하기 위한 가정 환경 개선이 포함됩니다.

조직 수준에서, 망막 외측 부분에서는 감각 섬모가 없기 때문에 간상세포와 원뿔세포가 무질서해집니다. 주변부 망막의 간상세포는 사멸하는 반면, 원뿔세포는 망막의 중심점인 황반에 남아 있습니다.

이러한 환자들의 특징적인 특징은 망막 구조와 기능 사이의 단절입니다. 시각 경로의 근위부 구성 요소는 그대로 유지되므로, 이러한 눈의 광수용체가 시력 회복에 사용될 수 있음을 시사합니다. 현재 연구되고 있는 다양한 접근법에는 올리고뉴클레오타이드를 사용하여 삽입된 엑손의 발현을 막거나 CEP290 유전자의 축소 버전을 세포 내로 전달하는 것이 있습니다.

최신 기술은 EDIT-101을 주입하는 유전자 편집 기술을 사용합니다. 이 기술은 병원성 변이체 IVS26을 제거하기 위해 CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) 시스템과 Cas9(CRISPR-Associated Protein 9) 단백질을 병용하는 방식을 기반으로 합니다. 본 연구는 이 치료법의 안전성과 유효성을 연구하는 것을 목표로 합니다.

연구진은 참가자들에게 약물을 오름차순으로 단회 투여하는 공개 라벨 연구를 수행하기로 결정했습니다. 이 1-2상 연구는 약물의 안전성을 평가하는 것을 목표로 했으며, 이차 효능 결과도 평가했습니다.

안전성 평가변수에는 해당 용량의 사용을 방해하는 부작용 및 허용 불가능한 독성이 포함되었습니다. 효능은 교정시력, 망막 민감도, 시력 관련 삶의 질 평가, 그리고 시야 내비게이션 운동성 검사 등 다양한 방식으로 측정되었습니다.

EDIT-101 유전자를 성인 12명과 어린이 2명에게 주입했습니다. 성인의 연령은 17세에서 63세 사이였고, 어린이는 각각 9세와 14세였습니다. 모든 참가자는 IV26 변이 유전자를 최소 하나 이상 보유하고 있었습니다.

용량은 6×10^11 벡터 게놈/mL에서 3×10^12 벡터 게놈/mL까지 다양했습니다. 성인 2명, 5명, 5명이 각각 저용량, 중용량, 고용량으로 접종받았습니다. 소아는 중용량을 접종받았습니다.

모든 주사는 연구 대상 눈인, 시력이 가장 나쁜 눈에 투여되었습니다.

연구 결과는 어땠을까요? 대부분의 참가자는 1.6 logMAR 미만의 심각한 시력 손실을 보였습니다. 시력은 버클리 퇴화 시력 검사(Berkeley Vestigial Vision Test)로만 검사할 수 있었습니다. 모든 참가자에서 분광 감도가 최소 3 log 단위 증가했으며, 간상세포 기능은 감지되지 않았습니다.

그러나 예상대로 대부분의 환자에서 광수용체층의 두께는 정상 범위 내에 있었습니다.

대부분의 부작용은 경미했고, 약 5분의 1은 중등도였으며, 약 40%만이 치료와 관련이 있었습니다. 심각한 치료 관련 부작용이나 용량 제한 독성은 없었습니다. 망막 구조에는 이상 반응이 나타나지 않아 약물의 안전성이 허용 가능함을 보여주었습니다.

효과에 관해서는, 예비 연구에서 6명의 환자를 대상으로 원뿔 시력이 기준치 대비 유의미하게 개선된 것으로 나타났습니다. 이 중 5명은 다른 영역에서 최소 한 가지 이상의 개선을 보였습니다.

다음 영역(최대 교정 시력, 적색광 민감도, 또는 시각 기반 운동성) 중 하나 이상이 개선된 환자는 9명, 즉 전체 환자 3명 중 거의 2명이었습니다. 거의 80%가 하나 이상의 수행 능력 측정에서 개선되었고, 6명은 두 개 이상의 측정에서 개선되었습니다.

4명은 최대교정시력이 0.3 logMAR 증가하여 임상적으로 유의미한 개선 기준을 충족했습니다. 이 중 3명은 주사 후 3개월 만에 개선을 보고했습니다. 전체 군에서 이 지표의 평균 변화는 -0.21 logMAR였습니다.

그룹의 거의 절반(14명 중 6명)에서, 빨간색, 흰색, 파란색 등 다양한 주파수의 빛에 대한 원뿔체 민감도가 대조군에 비해 연구 대상 눈에서 시각적으로 유의미하게 증가했으며, 일부는 3개월 만에 증가했습니다. 모든 대상은 중간 용량과 고용량으로 투여받았습니다. 두 명은 원뿔체 단독 투여 시 가능한 최대값인 1 logMAR 이상의 개선을 보였습니다.

원뿔 매개 민감도는 기준 시점에 가장 심하게 손상된 환자에서 가장 높았습니다. 원뿔 기능이 개선된 거의 모든 환자는 하나 이상의 다른 지표에서도 개선을 보였습니다.

참가자 4명은 기준선에 비해 더 복잡한 산길을 탐색하는 능력이 시각적으로 상당히 향상된 것으로 나타났으며, 그중 한 명은 최소 2년 동안 이러한 향상을 보였습니다.

참가자 6명은 시력 관련 삶의 질 점수에서 임상적으로 의미 있는 증가를 경험했습니다.

"이러한 결과는 EDIT-101에 의한 생산적인 생체 내 유전자 편집, CEP290 단백질 발현의 치료 수준, 그리고 향상된 원뿔 광수용체 기능의 존재를 확인시켜 줍니다."

이 소규모 연구는 참가자들에게 EDIT-101을 투여한 후 높은 안전성 프로파일과 향상된 광수용체 기능을 보여주었습니다. 이러한 결과는 "IVS26 CEP290 변이 및 기타 유전적 원인으로 인한 유전성 망막 변성 치료를 위한 CRISPR-Cas9 유전자 편집에 대한 추가적인 생체 내 연구를 뒷받침합니다."

추가 연구가 필요한 영역으로는 치료 후 원뿔 기능 개선이 임상적으로 의미 있는 지표인 시력 개선과 동일하지 않다는 연구 결과가 있습니다. 둘째, 조기 개입이 더 나은 결과를 가져올 수 있습니다. 마지막으로, 유전자의 두 사본을 모두 표적으로 삼는 것이 더 큰 치료 효과를 가져올 수 있습니다.