| 초록 |
1.분석자 서문 유전체 편집과 조절을 위하여 쉽게 활용할 수 있는 programming 도구인 CRISPR/Cas system의 발전으로 최근 생물학 분야에서 놀라운 혁신이 이루어지고 있다. 참고 자료와 개인 유전체 배열 정보의 빠른 속도의 확대와 함께 CRISPR/Cas에 기초한 기술들은 사람의 세포를 포함하여 기존에는 생각할 수 없었던 유전자 변형을 거의 제한 없이 이룰 수 있다고 한다. 여러 유전성 질환 치료에 대하여 CRISPR/Cas는 많은 관심을 모으고 있으며, 특히 복잡한 유전성 및 체세포성 질환에 대한 치료법 개발에 큰 역할을 할 것으로 기대되고 있다. 이 review에서 우리는 CRISPR/Cas가 유망 표적의 동정과 검증, 높은 신뢰도의 생체 표지자 규명, 차별화된 혁신적 치료법 개발을 가속화시켜서 차세대 약물 개발에 영향을 줄 수 있음을 제시하고 있다. 또한 이 리뷰에서는 혁명적인 CRISPR/Cas의 약속, 문제점, 장애물에 대해 설명하는 동시에 여러 CRISPR/Cas screening platform들의 주요 특징을 논의하고, 유전체 공학 내의 모범 사례에 대한 시각도 제시하려고 한다. 2. 목차 1. 서론 2. 약물 발굴을 위한 도구로서의 CRISPR-Cas 2.1. 세포적 model 예측 2.2. CRISPR-Cas를 이용한 기능적 선별 2.3. 동물 model의 신속한 제작 3. CRISPR-Cas system의 특이성 4. CRISPR-Cas를 이용한 치료제 제작 4.1. 유전자 편집을 이용한 CAR T-세포 기반 치료법의 창조 4.2. 치료 목적의 생체 외 유전자 편집 5. 임상 연구로의 응용 계획 6. 결론 CRISPR-Cas 도구는 인간 배아줄기세포부터 말라리아 기생충까지 이전에 비교적 아주 다루기 힘든 유전적 조작에서 많은 세포와 개체를 위해 개발되어왔다. 특히 포유동물 체계와 인간 세포 내에서 이러한 기술들은 밝혀지지 않은 세포적인 기작과 규명 또는 신약 표적의 검증을 위한 기능 유전체학을 가속화시킬 수 있다. 동물에 CRISPR-Cas 편집을 적용시키면 인간 질병의 좋은 model을 만들 수 있고, 안전성 검사와 개선된 계층화, 환자를 위한 치료 식이요법을 더 예상할 수 있다. 빠른 유전자 편집과 조절은 또한 비유전적 질병을 위한 맞춤형 자가조직의 세대를 통한 암 탐색 T세포와 새로 program되는 유도 만능 줄기세포를 포함하는 세포적 치료의 혁신적인 치료법을 가능하게 한다. CRISPR-Cas system은 의심할 여지없이 더욱더 개선될 것이고 새로운 상호보완적인 또는 직접적인 방법은 전달 시약으로 인해 개발될 것이며, 인간 내에서 직접적으로 체세포 조직을 편집할 수 있을 것이다. 우리는 유전자 편집이 실세계 내 약물 발견과 개발에 즉시 영향을 줄 준비가 되 있다는 것을 믿는다. CRISPR-Cas의 지원을 받은 발견, 검증, 안전성 알려진 실험 방법과 계획의 가속화와 개선을 허락한다. CRISPR-Cas는 형질전환적인 치료법과 치료 지표의 차세대 열쇠가 될 것이다. CRISPR/Cas9 도구는 이 시대에 존재하는 유전자 교정 도구 중에서 가장 사용하기 용이하고 저렴하다. 높은 돌연변이 유발율과 교정 효율을 가지고 있으므로 적절히 사용하면 현재 치료가 힘든 유전병이나 휘귀성 질환에 대한 혁신적인 치료제가 될 가능성이 높다. CRISPR/ Cas9 도구의 in vivo 상 유전자 치료제로서의 임상 시험 사례는 아직까지 보고된 바가 없지만, ex vivo 상에서 CRISPR/Cas9 도구를 이용하여 유전자를 교정한 면역 세포를 이용한 임상 실험은 현재 진행 중이다. In vivo 상에서의 정확한 유전자 교정이 가능하게 된다면 많은 난치성 질환들의 새로운 치료법을 제시할 수 있다. 식물 자원의 경우 3세대 유전자 가위인 CRISPR system을 활용하게 되면 유전자 변형 생물체에서 가장 중요하게 생각하는 외부 유전자의 유입 없이 교정이 가능하며, 유전자 변형 작물 분류 논란자체가 소모적일 것으로 예상된다. 우리나라의 경우 유전자 편집 기술 관련 기초 과학 분야에서는 선두 수준을 유지하고 있으나, 임상치료제 개발 부분은 해외에 비해 뒤쳐져 있어 산업체와 학교, 연구 기관들의 유기적 협력을 통한 발전이 필요한 실정이다. 새로운 응용을 통해 의약, 농업, 화학, 에너지 등 광범위한 산업에 영향을 미칠 것으로 전망되나 윤리적 관점의 논쟁이 진행 중이다. 그리고 연구 기관과 GMP 등급의 CMO 등의 산업 기관과의 전략적인 관계 구축, 의약품 규제 기관과의 지속적인 대화를 통한 유전자 치료제에 대한 합당한 규제 방침의 성립이 필요하다. References 1. Fellmann et al., Cornerstones of CRISPR ndash;Cas in drug discovery and therapy, Nature reviews, 23 December 2016. 2. Ciaran M Lee et al., Nuclease Target Site Selection for Maximizing On-target Activity and Minimizing Off-target Effects in Genome Editing, Molecular Therapy, 16 February 2016. 3. Jeffry D Sander et al., CRISPR-Cas systems for editing, regulating and targeting genomes, Nature biotechnology, 2 March 2014. 4. Albert W Cheng et al., Multiplexed activation of endogenous genes by CRISPR-on, an RNA-guided transcriptional activator system, Cell Research, 27 August 2013. 5. 정희진, CRISPR를 기반으로 한 진핵생물 유전자 교정 기술, BRIC View 2017-R13. 6. 차수진, 교정을 넘어서서 : 정밀한 유전체 조절 및 연구를 위한 CRISPR-Cas9의 재목적화, BRIC View 2016-R21 7. 이재영, 유전체 편집(Crispr/Cas9) 기술을 이용한 In vivo 치료제 개발 동향, BRIC View 2017-T18 ※ 이 자료의 분석은 한국생명공학연구원의 전성국님께서 수고해주셨습니다. |
