난치성 질환의 치료법에 새로운 가능성이 열렸다.

교육과학기술부(장관 안병만)는 서울대학교 화학부 박종상 교수팀이 ‘뇌졸중과 녹내장의 유전자 치료에 응용 가능한 생분해성 고분자 유전자 전달체’의 개발에 성공하였다고 28일 밝혔다.

박 교수팀은 그동안 뇌졸중과 녹내장 등 현재의 기술로는 완치가 힘든 질병에 대하여 유전자 치료법을 개발하는 연구를 진행했다. 현재 적용 중인 유전자 전달법은 바이러스를 이용하는 방법이 주를 이루고 있다. 그러나 바이러스 유전자 전달체는 암과 염증 같은 부작용을 유발하는 단점이 있다.

그래서 비바이러스성 유전자 전달 시스템은 바이러스를 이용하는 유전자 전달 시스템의 부작용을 제거하고자 도입됐다. 하지만 아직까지 고효율을 내는 전달체를 개발하지 못하여 전 세계적으로 치료용으로 사용되지 못하고 있다.


교과부에 따르면 이번에 개발된 생분해성 고분자 유전자 전달체는 신경세포에 대한 그 전달효율이 10배 정도 향상돼 독성에 매우 민감한 배양세포실험에서도 유전자 전달효율의 우수성을 입증했다. 연구팀은 동물 실험에서 그 효율이 입증됐다고 밝혔다.

박종상 교수팀의 이번 연구는 교육과학기술부가 지원하는 바이오기술개발사업의 일환으로 수행됐다. 연구 결과는 Biomaterials 인터넷판 11월 20일자에 게재됐다.

◆ 용어 설명 ■ 유전자 치료법 : 유전자 치료(Gene therapy)는 난치병의 치료를 목적으로 치료 유전자를 병든 세포 내로 넣어 치료효과를 내는 단백질을 생산하여 병을 치료하는 한 방법이다. 유전자는 DNA로 된 고분자이므로 혼자서는 세포 핵까지 운반될 수 없어서 반드시 유전자 전달체의 도움으로 핵까지 운반되어야 한다. 유전자 전달체로는 동물 바이러스를 이용하는 방법(바이러스성 유전자 전달 시스템)이 있고. 화학물질(양이온성 고분자 혹은 양이온성 지방)을 이용하는 방법(비바이러스성 유전자 전달 시스템)이 있다. ■ 비바이러스성 유전자 전달 시스템 : 비바이러스성 유전자 전달체 시스템은 바이러스를 변형하여 사용하는 바이러스성 유전자 전달 시스템과는 다르게 화학적 방법으로 합성된 화학 물질을 이용하든지, 물리적 충격을 가하여 유전자를 세포 내로 전달하는 시스템이다. 이러한 비바이러스성 벡터는 효율 면에서는 바이러스성 벡터에 비하여 현저히 떨어지지만 바이러스성 벡터가 가지고 있는 단점들을 보완하고 있다. 즉, 면역 반응이 거의 일어나지 않고, 전달할 수 있는 유전자의 크기에도 제한이 없을 뿐더러, 바이러스성 유전자 전달체에 비하여 비교적 제조 방법이 간단하고 대량 생산이 가능하여 가격 경쟁력이 있다. 또한 비바이러스성 유전자 전달체 시스템은 세포 내의 자발적인 재조합 과정에 의하여 원래의 바이러스가 생겨날 수 있다는 문제점이 없으므로 현재 점점 그 연구 범위와 응용이 증가되고 있다. ■ 바이러스성 유전자 절단 시스템 : 세포 내로 유전자를 전달하여 그 유전자의 산물을 만들어 내는 것이 유전자 치료의 본질이라고 한다면, 자연계에 존재하는 바이러스는 그 훌륭한 예라고 할 수 있겠다. 바이러스는 크기가 약 100nm 정도의 입자이며 핵산(DNA or RNA)을 포함하고 있는 개체로서, 자기 복제를 위하여 세포 내부의 기구(DNA or RNA 복제 효소 및 단백질 합성 기구)를 이용한다. 바이러스의 감염(infection) 메커니즘은 바이러스 종류에 따라 많은 차이를 보인다. 일반적으로 바이러스는 세포막 표면에 있는 리셉터(단백질 혹은 당지질)에 붙으면서 감염이 시작된다. 이렇게 바이러스가 세포막 표면에 붙으면, 세포막 융합(fusion)이 일어난다든지, 세포 내 이입(endocytosis)이 일어나면서 세포 내로 들어가게 된다. 그 후 엔도좀, 라이소좀을 거쳐서 세포질로 나오게 되고, 핵까지 전달되게 된다. 이렇게 수십 억년 동안 진화해 온 바이러스를 사용하여 세포 내로 유전자를 전달하려고 하는 많은 노력이 계속되어 왔다. 물론 자연 상태 그대로의 바이러스를 사용하면 매우 위험하므로 바이러스의 대부분 혹은 전부의 유전자를 제거하고, 그 대신 우리가 원하는 유전자를 끼워 넣은 재조합 바이러스(recombinant virus)를 주로 이용하게 된다. ■ CLSM : Confocal Laser Scanning Microscope(공초점 레이저 주사현미경) 동작원리 - Confocal Microscope는 광원으로부터의 레이저가 시편의 매우 작은 영역에 초점이 맞추어지고, Point Detector 앞에 놓여진 Pinhole에 의해 초점 영역 외로부터 반사 혹은 투과되어 들어오는 광은 차단되기 때문에 기존의 현미경들에 비해 1.4배 이상의 고해상도의 디지털 화상을 얻을 수 있도록 설계되어 있다. 용도 - 세포 또는 조직의 미세구조 관찰/세포의 활성에 따라 변화하는 세포 내 Ca2+, Mg2+ 거동 및 pH 변화 측정/섬유의 횡단면 화상을 통한 내부 팽윤 및 수축의 정량화/세포 조직의 3차원 입체 구조 관찰.