핵산치료제: 질병 치료의 혁신적 접근

이번 글에서는 국가생명공학정책연구센터에서 발간한 핵산치료제 연구동향의 주요 내용을 정리하고 앞으로 개인 맞춤형 치료제 개발까지 가능한 혁신적인 치료제인 핵산치료제에 대해서 소개해 보려고 합니다.

핵산치료제는 최근 생명과학 분야에서 혁신적인 치료 접근법으로 주목받고 있는 분야입니다. 이 접근법은 DNA 또는 RNA와 같은 핵산 분자를 활용하여 질병을 예방하거나 치료하는 데 활용되며, 기존의 약물 치료나 수술 등과는 다른 새로운 가능성을 제시하고 있습니다.

 

핵산치료제란?
핵산치료제는 RNA 및 DNA를 이용해서 질병 관련 유전자의 발현을 조절하거나 단백질의 활성을 조절하는 방식으로 작용하는 신규한 신약형태로, 유전자치료제로 분류되는 첨단바이오의약품으로 정의합니다. 우리에게는 이번 코로나 팬데믹 때에 유명해졌던 RNA 백신이라는 신기술이 있는데요 이 백신에서 사용했던 RNA라는 물질이 핵산의 일종으로 핵산치료제의 기술 중 하나입니다.

 

핵산치료제가 중요한 이유

우리가 흔히 밥 먹고 먹는 약물인 경구치료제와 같은 저분자 약물 (small molecule)이나 삼성바이오로직스나 셀트리온과 같은 회사에서 만드는 항체치료제가 타깃 하지 못하는 질병 유발유전자가 대략 80% 정도 된다고 합니다. 이러한 질병 유전자 자체를 치료하기 위해서는 유전자 자체를 고쳐야 하는데요 바로 여기에 핵산치료제가 주목을 받고 있는 이유가 있습니다. 인간이 정복하고 있지 못한 수많은 질병들을 치료할 수 있는 꿈의 기술인 샘입니다. 

 

핵산 치료제의 종류 

우선 생명체의 정보 전달과정을 중심으로 핵산치료제를 살펴보면 다음과 같습니다. 이 보고서의 제일 첫 그림이기도 합니다. 생명체의 정보 흐름은 일명 센트럴도그마라고 부르는 것으로 부모로부터 물려받은 가장 첫 정보 저장물질인 DNA에서 중간 정보 전달체계인 mRNA 그리고 최종 정보 발현 체계인 단백질로 이어지는 과정입니다. 이 각 과정에서 잘못된 정보를 차단하는 것을 치료제의 역할로 볼 수 있습니다.

아래 그림에서 CRISPR는 DNA를 자르거나 질환이 없는 서열로 변형하는 기술입니다. Antisense라고 되어있는 것은 ASO라고 부르는 것으로 Antisense Oligo Nucleotide의 약자입니다. mRNA에 결합하여 활동 못하게 막아버리는 (이를 antisense라고 부릅니다.) 짧은 핵산이라는 뜻입니다. 같은 역할을 하는 핵산 치료제로 siRNA, miRNA 가 있습니다. 그리고 aptamer는 핵산으로 만들어진 단백질에 특이적으로 결합하는 물질인데요 특이적으로 결합한다는 것은 원하는 단백질에만 결합하고 그 외의 단백질에는 결합하지 않는다는 뜻으로 원하는 단백질에 결합한다는 점에서 항체치료제와 유사한 역할을 한다고 볼 수 있겠습니다.

 

핵산치료제 승인 약물 및 개발상황

핵산치료제는 현재까지 총 18개가 신약승인되었는데, ASO 치료제가 10개로 가장 많고, siRNA 5개, mRNA 2개, aptamer 1개가 있음. 이중 3개의 약물은 부작용 및 차기 치료제 승인으로 현재 승인 철회된 상태라고 합니다. 1998년 최초의 ASO 치료제인 Vitravene(fomivirsen)이(fomivirsen) cytomegalovirus(CMV)에 의한 망막염 치료제, 2004년 최초의 aptamer 치료제인 Macugen(pegaptanib)이 노인성 황반 변성 치료제, 2018년 최초의 siRNA 치료제인 Onpattro(patisiran)가 다발성 신경병증 치료제, 2020년 최초의 mRNA 치료제인 Comirnaty(tozinameran)가 코로나-19 치료제로 각각 승인되었다고 보고서에서는 말하고 있습니다.

 

핵산치료제를 개발하는 데 있어서 중요한 기술

핵산 치료제에서 당연히 가장 중요한 기술은 약효를 높이는 것이겠지만 약물로써 작용을 하기 위해서는 그 외에도 약물 안정화를 해야 하고 또 원하는 곳에 전달할 수 있어야 합니다. 지금까지는 보통 주사를 하거나 피부나 눈 같은 곳에는 직접 투여를 하고 있는데요 핵산의 특성상 일단 혈관 등에 주입이 되면 해당 세포로 찾아가서 세포벽을 지나 세포질 안에서 안정성을 가지고 버티다가 타깃 유전자나 mRNA 또는 단백질에 작용을 해야 합니다. 특히 뇌신경계에 작용하는 약물을 개발하기 위해서는 BBB라고 하는 강력한 장벽을 뚫고 지나가야 하는데요 이를 위한 기술들이 모두 중요한 기술입니다. mRNA 백신과 같은 경우에는 현재 약물 전달하는 기술로 lipid nano particle (LNP, 지질나노입자)가 가장 많이 연구되고 있지만 구성 성분 중 하나인 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 독성이 의심되고 있고 영하 70도의 극저온의 운송을 필요로 하는 등 문제가 많이 있기 때문에 다른 방법들이 계속 연구되고 있습니다.

 

결론
핵산치료제는 현재 다양한 질병 치료에 대한 가능성을 탐구하고 있는 새로운 접근법입니다. 연구의 지속적인 발전과 임상실험을 통해 실제로 환자들에게 혜택을 제공하는 치료법으로 성장할 것으로 기대됩니다. 그러나 안전성과 윤리적 고려사항 역시 항상 주의 깊게 고려되어야 할 중요한 과제입니다. 하지만 연구개발에 성공하여 핵산치료제를 마음껏 사용할 수 있는 날이 오면 집단의 평균에 맞춘 현재의 약물 생산 방식이 아닌 개개인별로 맞춤 약물을 만들 수 있는 날이 오지 않을까 기대하며 오늘 글을 마칩니다.