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Gene/ cell therapy 개발 현황 및 동향

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Gene/ cell therapy 개발 현황 및 동향 차상현, 정희진 Page 1 / 10 BRIC View 2020-T10

Gene/ cell therapy 개발 현황 및 동향

차 상 현, 정 희 진

홍익대학교

E-mail:

heejinjeong@hongik.ac.kr

요약문 유전자 치료 및 세포치료는 문제가 되는 유전자/ 세포를 변형하거나 비정상적인 유전자/세 포가 제 기능을 하도록 함으로써, 기존의 의학적 방법으로 치료가 어려운 다양한 난치성 질환 을 근본적으로 치료 할 수 있는 기술이다. 하지만 이러한 치료법은 환자에게 잘못 적용되거나 부작용이 발생하였을 경우 환자의 신체와 정신에 영구적으로 심각한 문제를 일으킬 수 있으므 로 기술 적용에 신중을 기해야 한다. 본 원고에서는 유전자 치료 및 세포치료의 정의 및 개발 동향에 관하여 정리하고, 향후 이 기술이 치료제로서 상용화되기 위해 극복해야 할 과학적, 기 술적 한계점에 관하여 고찰하고자 한다. Key Words: 유전자 치료, 세포치료, 지놈 편집, 체세포 치료, 줄기세포 치료

목차

1. 서론 2. 본론 2.1. 유전자 치료 2.1.1. ex vivo 치료제와 in vivo 치료제 2.1.2. 바이러스벡터의 문제점 및 하이브리드벡터 개발 2.1.3. 지놈편집을 이용한 유전자 치료 2.1.4. 암 관련 유전자 치료 2.1.5. 생활습관병 관련 유전자 치료 2.2. 세포치료 2.2.1. 체세포치료 2.2.2. 줄기세포치료 2.2.3. 면역세포치료 2.2.4. 재생의료 BRIC View 동향리포트

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Gene/ cell therapy 개발 현황 및 동향 차상현, 정희진 Page 2 / 10 2.2.5. CAR-T 세포 치료 2.3. 세포유전자 치료 3. 결론 4. 참고문헌

1. 서론

유전자 치료, 세포치료의 개발이 가속화되고 있다. 미국 FDA에서는 현재 약 800개 이상의 유전자 치료, 세포치료에 관한 임상실험이 진행되고 있으며 매년 200개의 임상실험이 새롭게 개시되 어 IND (investigational new drug)가 제안되고 있어 2025년까지 연간 10-20개의 유전자 및 세포 치 료법이 승인될 것이라 예측하였다. FDA에서는 2019년 1월 초기 개발단계에 진입하는 유전자, 세포 치료 제품이 급격히 증가하는 것에 주목하고 있으며 이러한 현상은 1990년대 후반에 항체 의약의 개발이 가속화되어 현재 행해지고 있는 치료의 기반은 단일클론항체가 주류를 차지하고 있는 것과 유사하다 라고 표명하였다. 그리고 개발품의 확대에 대응하기 위하여 FDA에서는 임상평가 담당자를 50명 증가시키고 유전자, 세포치료의 안전하고 효율적인 개발을 지원함을 표명하였다. 실제로 유전자 치료에 관하여 2017년 12월에 미국의 유전성 망막 질환 치료약 Luxturna (일 반명: voretigene neparvovec)이 FDA에서 승인되었고, 세포치료제에 관해서는 2017년 8월에 CAR-T 세포 요법으로 Kymriah (일반명: tisagenlecleucel)가, 10월에는 Yescarta (일반명: axicabtagene ci-loleucel)가 승인되었다. 본고에서는 이러한 유전자 치료 및 세포치료의 개념을 간단히 설명하고 실제로 의약 요법에 있어서 어떻게 이용이 되는지 등에 대한 개발 현황을 소개하고자 한다.

2. 본론

2.1. 유전자 치료 [1-3]

인간을 포함한 모든 생명체는 유전적 다양성을 보유하고 있으며 유전적 변이 및 환경적 변 화에 적응해오고, 이를 다음 세대로 물려준다. 그러나 유전적 돌연변이로 인하여 원치 않은 질병 및 난치병도 후손에게 유전된다. 이를 치료하기 위해 종래에는 소아의 단일유전자에 의한 선천성 유전 자 질환과 대사성질환을 대상으로 부족한 효소를 직접 보충하는 단백질보충요법이 행해졌다. 예를 들어, 아데노신디아미네이즈(ADA) 결손증은 면역 부전에 해당하는 대사이상증으로 디옥신아데노신이 축적됨에 따라 세포독성을 나타내는 데 이러한 ADA 결손증을 치료하기 위해 PEG-ADA 효소를 주사 한다. 하지만 이러한 효소 약제는 가격이 높으며 정기적으로 투여를 해야 한다. 이러한 효소는 혈액

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Gene/ cell therapy 개발 현황 및 동향 차상현, 정희진 Page 3 / 10 뇌관문(BBB)을 통과하지 못하기 때문에 신경계 질환에는 보충하는 것이 쉽지 않다. 그렇기 때문에 효소와 같은 단백질 약제 대신에 유전자를 도입함으로써 단백질 효소를 만들어내고자 하는 것이 유 전자 치료의 대표적인 예이다. 표적 조직의 줄기세포에 치료 유전자를 도입하는 것이 가능하다면 한 번의 치료로 그 효과를 지속할 수 있다. 또한, 넓게 보면 환자의 유전체 구성에 변화를 주어 유전적 결함을 교정하는 모든 치료를 유 전자 치료로 간주할 수 있으며 유전자 치료의 일환으로 비정상 돌연변이 유전자를 정상 유전자로 대체시켜서 유전적 결함을 치료하는 방법을 들 수 있다. 유전자 치료의 목적은 암, 혈우병 등의 유 전성 질환, AIDS 등의 감염성 질환, 심혈관계질환 등 난치성 질환을 앓고 있는 사람의 유전적 결함 을 교정하는 데 있다. 상당한 부가가치를 창출할 수 있는 첨단기술로서 적용 범위가 넓어서 전 세계 적으로 폭넓은 관심을 끌고 있는 분야이다. 유전자 치료에서는 두 가지 접근 방식이 있는데 결함 유전자를 정상 유전자로 대체하거나, 결함 유전자를 무력화(disruption)시키는 방법이다. 치료용 DNA는 투여된 후 목표하는 세포에 도달 하여야 하고, 세포 내부에 들어가서 직접 발현되거나, 혹은 결함 유전자의 발현을 저해시킨다. 유전 자의 전달을 위해서는 재조합 바이러스나 naked DNA 등이 사용된다. 그림 1. 유전자 치료 및 세포치료 개념 모식도 2.1.1. ex vivo 치료제와 in vivo 치료제 [4,5] 유전자 치료법에서는 유전자를 도입하기 위해 플라스미드 또는 바이러스 벡터를 이용하는데, 체내에서 추출한 세포에 벡터로 유전자를 도입하여 다시 체내에 집어넣는 ex vivo 법과 직접 체내에 벡터를 투여하는 in vivo 법으로 구분할 수 있다. 즉, 유전자 치료제는 유전자가 세포 내로 전달되는 위치에 따라서 ex vivo 치료제와 in vivo 치료제로 나누어진다.

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Gene/ cell therapy 개발 현황 및 동향 차상현, 정희진 Page 4 / 10 ex vivo 유전자 치료제의 경우, 환자로부터 전달 세포를 채취하고 이에 치료용 유전자가 삽 입된 바이러스를 도입하여 체외에서 증식 시킨 후에 이 세포(gene-modified cells)를 환자의 체내로 투여한다. 이때 줄기세포, T-세포, 연골 세포, 수지상세포 등이 체외 유전자 도입을 위하여 사용된다. 이 방법은 목표 이외의 장기나 조직이 무작위 하게 반응하여 생기는 off-target 효과를 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한 바이러스 벡터를 직접 체내에 주입할 때 생기는 면역반응도 최소화 시킬 수 있다. 주입 전에 형질전환 세포의 기능 평가가 가능하기 때문에 품질관리와 효능 확보가 용이하다. 하지만 몸 안 의 유전자를 근본적으로 치료를 할 수 없어 해당 치료법을 적용할 수 있는 질병들이 제한적이다. in vivo 치료제의 경우 전하고자 하는 유전자를 플라스미드 또는 바이러스 등의 벡터에 넣은 후 이 벡터를 환자에게 직접 투여하는 방식이다. 이 방법은 세포의 추출, 형질전환, 배양 등의 체외 조작이 필요 없기 때문에 제제의 준비에 시간과 비용을 줄일 수 있다. 반면에 직접 투여로 인하여 off-target 효과가 발생하여 치료제 전달이 되지 않을 가능성이 있고, 유전자 운반체 바이러스 자체 가 면역반응을 유발하여 부작용이 발생할 수 있으며 유발된 면역반응은 치료 효과를 감소시킬 수도 있다. 실제로 근육주사, 정맥 투여를 통해 유전자를 투여하는 in vivo 유전자 치료법이 주로 행해지 고 있으며 척추성 근위축증, 혈우병에서 치료 효과가 확인되고 있다. 2.1.2. 바이러스벡터의 문제점 및 하이브리드벡터 개발 [1] 유전자 치료를 위해 현재까지 사용되는 바이러스 벡터로는 레트로바이러스, 렌티바이러스, 아데노바이러스, 아데노부속바이러스(Adeno-associated viruses, AAV)가 있으며, 염색체로의 삽입 여 부, 면역원성 발생 여부 등의 특징을 갖는다. 혈액질환에서는 장기간 효과를 지속할 수 있도록 레트 로바이러스, 렌티바이러스가 사용되고 있으며, 혈액 이외의 대사성질환에 대해서는 AAV가 사용되고 있다. 아데노바이러스는 면역원성이 강하기 때문에 종양 용해 바이러스로 이용되어 암 종양 면역을 유도함이 보고되고 있다. 하지만 레트로바이러스 벡터를 이용하는 치료법의 부작용으로, 백혈병 발 생이 문제가 되었다. 레트로바이러스 및 렌티바이러스는 지놈 DNA 상의 부위에 랜덤하게 들어가는 데 특히 레트로바이러스는 유전자 근처에 접근하기 쉽기 때문에 암 관련 유전자가 활성화되어 백 혈병에 영향을 끼친다는 것이 보고되었다. 이를 극복하고자 최근에는 안전성이 개량된 2세대 렌티바 이러스가 이용되고 있으며, 그 밖에도 유전자 치료에 사용 가능한 새로운 바이러스의 개발 및 생체 친화성 물질, 도입효율증가제의 개발이 이루어지고 있다. 또 다른 연구는, 각각의 유전자도입 벡터가 갖는 한계점을 복수의 벡터를 조합하여 사용하는 하이브리드벡터에 관한 것이다. 예를 들어, 생체조직에 유전자도입 효율을 높이기 위해, 리보솜에 봉 입한 유전자를 세포 융합 바이러스인 HVJ (hemagglutinating virus of Japan)을 사용하여 세포융합을 이용하여 직접 세포질 내부에 도입하는 것이 가능한 HVJ-리보솜이 개발되었다. 이 방법을 이용하면 DNA와 핵단백질을 봉입한 막 리보솜을 불활성 HVJ와 융합 시켜 HVJ 유래의 융합 단백 F와 HN을 포함하는 벡터를 작성할 수 있다. HVJ는 F, HN의 공동작용에 의해 림파구 이외의 대부분의 세포를 융합하여 유전자의 도입을 가능하게 하며, 약 10분 동안에 융합에서 도입까지 완료된다. DNA 크기 는 100 kb 이하라면 10-20%의 성공률로 리보솜을 봉입할 수 있다. 세포의 분열 여부에 관계없이 유 전자를 도입, 발현하는 것이 가능하며 연속 투여도 가능한 이점을 갖는다. 또한 이 벡터는 음전하를 갖고 있어 배양 세포계에서의 세포와의 접착은 적지만 조직 침투성은 높아 혈관 내피를 통과하여 조직 내부에 확산하여 다양한 세포에 유전자 도입이 가능하기 때문에 유전자 치료 연구에 범용적으 로 사용될 수 있다.

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Gene/ cell therapy 개발 현황 및 동향 차상현, 정희진 Page 5 / 10 2.1.3. 지놈편집을 이용한 유전자 치료 바이러스에 의한 부작용은 치료 수년 후 뿐만 아니라 다음 세대에서도 증상이 발현될 가능 성이 있기 때문에 유전자 치료 기술이 치료제가 되기 위해서는 정확성과 효율성이 요구된다. 정확성 은 안전성과 직접 관련되어 있고, 특히 DNA 서열을 바꾸면 다시 되돌릴 수 없으므로, 이에 대한 신 중한 연구가 필요하다. 정확성과 높이기 위한 방법으로 최근 질병의 원인이 되는 유전자를 타겟으로 진행한 지놈 편집에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있는데, 이는 인공 뉴클레아제를 이용하는 지놈 편집법, 특 히 CRISPR를 이용하는 방법이 거대한 지놈 DNA 중에서 목적 유전자만을 특이적으로 찾아내어 타겟 으로 하는 것이 가능하기 때문이다. 실제로 지놈 편집기술이 유전자 치료에 응용된 예로, CCR5를 넉 아웃하여 HIV에 감염되지 않는 T 세포, T 세포 수용체를 넉아웃한 CD19 CAR-T, PD-1을 넉아웃하여 암 면역의 negative signal을 제어한 T 세포를 들 수 있다. 2.1.4. 암 관련 유전자 치료 [2] 유전자 치료의 임상실험의 약 70%가 암을 대상으로 한다. 암 유전자 치료법에서 가장 오래 전부터 사용되어온 것은 종양 면역을 활성화하는 면역유전자 치료법이다. 종양 면역 활성화에는 사 이토카인 등에 의해 고체 전체의 면역계를 활성화하는 방법과 종양항원을 백신으로 사용하여 특이 적으로 종양면역을 활성화하여 암의 발병을 억제하는 방법이 있다. 그러나 암 자체의 항원성이 낮은 점, 암 환자의 면역능력의 저하, 면역 담당 세포에의 유전자 도입 효율이 낮은 점 등에 한계점이 있 어 성공률이 높지 않다. 이 외에도 자살 유전자 치료법, 종양 혈관 억제법, p53 유전자에 의한 종양 증식 억제법 등이 행해지고 있다. 특히 자살 유전자 치료법은 전체 암세포에의 유전자 도입 효율이 낮더라도 암전체를 사멸시킬 수 있다는 가능성이 제시되어 주목되고 있다.

예를 들어, HSV-TK (herpes virus thymidine kinase) 유전자를 암세포에 도입하고 발현 시켜 항바이러스제의 GCV (ganciclovir)을 prodrug로 하여 투여하는 방법이 있다. HSV-TK 유전자가 도입 된 암세포는, HSV-TK와 암세포 자신의 thymidine kinase에 의해 GCV를 인산화하여 3인산화 형태의 GCV를 형성한다. 이 3인산화형 GCV는 DNA폴리메라제의 활성을 저해하기 때문에 DNA를 복제하는 세포는 apoptosis에 의해 사멸된다. 게다가 3인산화형 GCV는 gap junction을 통과하여 인접 세포에 들어가기 때문에 유전자가 도입되지 않았던 인접 세포에서도 DNA 합성이 저해되어 암세포를 사멸 시킨다 (bystander effect). 이 방법에 의하면 한 개의 유전자를 도입하여도 암세포 전체에 유전자도 입을 하지 않고도 암세포를 사멸시킬 수 있으며, 암세포의 사멸에 의해 암 항원이 제시되어 종양 면 역이 활성화되고, bystander effect에 의해 새롭게 종양 혈관이 생겨나는 것이 억제되는 점 등의 효 과를 얻을 수 있다. 하지만 신경 쇠약, 간 장애 등의 부작용이 보고되어 암세포 특이적인 유전자 발 현의 필요성이 대두되고 있다.

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Gene/ cell therapy 개발 현황 및 동향 차상현, 정희진 Page 6 / 10 2.1.5. 생활습관병 관련 유전자 치료 [2]

최근, 혈관 내피세포 증식 인자(vascular endothelial growth factor, VEGF) 유전자 및 섬유아세 포 증식인자(fibroblast growth factor, FGF) 유전자를 이용한 내피 재생, 혈관신생 요법에 의한 폐쇄성 동맥경화증(arteriosclerosis obliterans, ASO), 심근 경화 치료의 예가 보고되고 있다. Tufts 대학의 Is-ner 교수 연구그룹의 VEGF 유전자를 이용한 ASO 유전자 치료는 ASO에 의해 하지에 종양이 생긴 환자의 폐쇄 부위에 VEGF 플라스미드 DNA를 도입하는 것인데, VEGF에 의한 혈관신생효과에 의해 혈류가 개선되어 하지 절단을 면할 수 있어 유전자 치료의 유용성을 나타낸 결과였다. 또한 Osaka 대학의 Morisita 교수 연구 그룹은 간세포 증식인자(hepatocyte growth factor, HGF) 가 VEGF, FGF 보 다 강한 혈관내피 증식 작용을 갖는다는 것을 밝혔고 HGF에 의한 허혈성 질환 치료의 길을 열었다. 하지 허혈 모델쥐를 작성하고 HGF 유전자를 도입한 결과 혈관 신생이 생겨 말초혈류가 개선된 것 이 확인되었다. 또한 심근 경화 모델 쥐, 개를 대상으로 HGF 유전자 도입에 의한 심장의 혈류 개선 및 심기능 개선 효과가 확인되었다.

2.2. 세포치료 [6-8]

세포 치료(Cell therapy)는 살아있는 세포를 환자에게 직접 주입하는 치료이다. 세포 치료제 (Cell therapeutics)는 세포 치료에 사용하는 살아있는 세포를 말하며, 의약품 등의 안전에 관한 규칙 에서는 살아있는 자가 세포, 동종 세포 또는 이종 세포를 체외에서 배양, 증식하거나 선별하는 등 물리적, 화학적 또는 생물학적 방법으로 조작하여 제조하는 의약품을 세포 치료제로 규정한다. 세포치료는 비침습적이기 때문에 간편한 방법으로 세포를 이식 가능하다는 점, 수술이 비교 적 용이하다는 점, 장기 또는 배아 이식과 비교하였을 때 5-10%의 비용으로 가능하다는 점, 세포를 냉동 보존 가능하다는 점, 복수의 환자에게 이식 가능 하다는 점, 유전자 도입(ex vivo)이 가능하다는 점, 사망률이 적다는 점, 환자 자신의 세포를 사용 가능한 자가 세포치료로 개발 가능한 점 등의 이 점을 갖는다. 세포치료에 사용되는 세포원은 장기이식용으로 적출된 미상용의 조직으로부터 분리된 세포, 사체로부터 분리된 세포가 사용되는 경우도 있으나 최근에는 일반적으로 배아세포를 이용하며 배아 세포는 ES 세포, ips 세포, 성체줄기세포로 구분될 수 있고 다음과 같은 특징을 갖는다. 1) ES 세포 (embryonic stem cells): 배반포의 내부 세포로부터 적절한 배양조건 하에 수립된다. 무한증식, 다분 화, 키메라 형성이 가능하다. 2) ips 세포(induced pluripotent stem cells): 분화 세포로부터 인공적으 로 다기능성배아세포에 재 프로그램화된다. 무한증식, 다분화, 키메라 형성이 가능하다. 3) 성체줄기 세포(somatic stem cells): 생체 내부의 다양한 조직 중에 존재하는 배아세포, 자기복제능 및 다분화능 을 보유하다.

2.2.1. 체세포치료 [9]

현재 인간의 다 기능성 세포로부터 생식세포를 작성하는 연구가 행해지고 있다. 인간의 ES 세포 및 iPS 세포 등의 다 기능성 세포로부터 이론적으로는 인간을 구성하는 거의 모든 세포를 분화 시키는 것이 가능하다고 여겨지고 있다. 그리고, 다기능성세포로부터 생식세포 즉 정자와 난자를 작

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Gene/ cell therapy 개발 현황 및 동향 차상현, 정희진 Page 7 / 10 성하는 것이 가능하다는 것을 의미한다. 이러한 목적의 한가지는 체세포로부터 작성된 생식세포를 불임 치료에 사용하는 것을 들 수 있는데, 제 3자로부터 생식세포를 제공받지 않고도 자신의 체세포 로부터 작성한 생식세포를 사용하여 자손을 얻는 것이 가능하기 때문이다. 또한 윤리적인 문제가 통 과된다면 체세포로부터 작성한 생식세포를 상호 간에 수정시키거나 체세포를 재프로그래밍함으로서 배아를 작성하는 것도 이론상으로는 충분히 가능하다. 2.2.2. 줄기세포치료 [9] 줄기세포는 분화가 끝나지 않은 미성숙 세포로서, 적당한 조건에서 특정 조직이나 기관으로 성장할 수 있는 능력을 갖고 있는 세포이다. 무한히 증식할 수 있는 자가 재생산 능력과 다양한 세 포로 분화되는 특성 때문에 획기적인 세포 치료제로 인식되고 있다. 예를 들어, 인간 배아줄기세포 주로부터 분화되는 다양한 세포를 사용한 새로운 약물이 개발되고 있으며 그 약물의 안정성이 확인 되고 있다. 항암 약물은 암세포 주(cancer cell line)를 이용하여 약물의 효능이 평가될 수 있는데 전 능한 인간 배아줄기세포를 사용한다면 보다 많은 형태의 세포를 사용하여 약물을 검사할 수 있다. 단, 보다 효과적으로 약물을 검사하거나, 다른 약물들을 검사하고자 할 때 각각의 실험 조건은 동일 해야 한다. 따라서 약물에 대한 검사가 시행될 줄기세포의 정확한 분화 조절이 필수적이다. 오늘날 기증된 장기와 조직을 이식함으로써 여러 질병을 치료하고 있으나 이식될 장기는 항 상 부족한 실정이다. 이를 보완할 수 있는 방법으로 줄기세포를 특수한 형태의 세포로 분화 시켜 질 병 치료에 사용하는 방법이 개발되고 있으며, 실제로 파킨슨병(Parkinson’s disease), 알츠하이머병 (Alzheimer’s disease), 척수손상, 뇌졸중, 화상, 심장병, 당뇨병, 퇴행성관절염, 류마티스성 관절염 등 수많은 질병에 사용되고 있다. 줄기세포의 연구에서 앞으로 해결해야 할 많은 문제점들 중에서 가장 기본적인 문제는 적절 한 줄기세포의 확보이다. 현재 가장 많이 이용되는 것이 배아줄기세포이지만 이것은 원천적인 생명 윤리 문제를 야기시키며, 특히 체세포 복제기술을 통한 난치병 치료 차원의 치료용 배아복제기술은 인간 복제와 직결되기 때문에 종교계와 많은 시민단체가 강력히 반대하고 있다. 이는 의학발전을 위 한 기초적 연구와 난치병 환자를 치료하려는 목적의 연구를 위해서 국가 차원의 법적, 제도적 장치 가 마련되어 허용 범위를 설정해야 할 것이다. 2.2.3. 면역세포 치료 [10]

1990년대 전반에는 lymphokine-activated killer (LAK) 세포를 이용한 수동면역치료가 배아 전 이에 관한 치료법으로 효과를 보였으나, 종양 특이성이 높은 효과적인 세포를 ex vivo에서 다량으로 유도, 배양하여 도입하는 것이 기술적 및 경제적으로 쉽지 않았기 때문에 1990년대 후반부터는 강 력한 항원 제시 세포인 Dendritic cell (DC)와 종양항원 펩타이드와의 결합에 의한 능동면역치료가 행 해졌다.

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Gene/ cell therapy 개발 현황 및 동향 차상현, 정희진 Page 8 / 10 2.2.4. 재생의료 [6] 2006년 일본 교토대 야마나카 신야 교수가 유도만능줄기세포를 상피와 같은 성체 세포로 만 드는 데 성공하여 2012년에 노벨 생리의학상을 수상함에 따라 연구에 박차가 가해진 iPS 세포 및 1981년에 마우스 실험에 성공한 ES 세포는, 자기 복제능과 특정 기능을 갖는 세포에 분화하는 능력 을 갖는 배아세포로서, 재생의료 시장의 약 60%를 차지하는 세포 치료의 근원으로 사용된다. 전 세 계에서 500개가 넘는 기업이 세포치료시장에서 활약하고 있으며 그중 50% 이상이 미국에, 약 30% 가 유럽에 존재하며, 한국을 포함한 아시아지역에서도 16.5%로 그 활약 범위가 넓어지고 있다(기타 3.5%) (2015년 기준, Frost & sulivan). 세포치료의 시장규모는 2015년 시점에서는 40억 달러였으나 2015년에서부터 연평균성장률 20.1%로 성장하여 2020년에는 100억 달러에 도달할 것이 예상되고 있다. 구체적으로는 다음과 같은 테마가 향후 세포치료시장에서 그 활동 범위를 넓혀 갈 것이 기대 되고 있다.

1) 간엽계줄기세포(Mesenchymal stem cell, MSC): MSC는 줄기세포의 일종으로 인공적으로 만들어 진 ES 세포 및 iPS 세포와는 달리 성인의 신체 내부에 존재한다. 또한 다양한 세포가 분화하는 능력 을 갖고있으면서도 면역 응답 및 염증반응 등이 일어나기 어렵다는 성질을 갖고 있기 때문에 주목 을 받고 있다. 2) 심혈관, 종양학: WHO에 의하면 심혈관 환자에 의한 사망률이 전 세계적으로 가장 상위를 차지 한다. 심장은 자기재생능력이 낮은 장기이며 현재의 치료 기술로 완치가 어려운 실정이다. 또한 2015년에 종양학에 관한 세포치료 제품은 4%였지만 현재 진행되고 있는 연구에서는 19% 이상이 종양 관 련 세포치료 제품인 점을 미루어 봐서도 향후 심혈관과 종양학에 관해 초점이 맞춰질 것이 예상된다. 3) 공동연구 및 기업의 투자 증가: GE 사는 캐나다의 Centre for Commercialization of Regenerative Medicine, 영국의 Cell and Gene Therapy Catapult, 호주의 Cell Therapy Manufacturing Cooperative Research Centre 과 같은 업체뿐만 아니라 펜실베니아대학, 카로린스카 연구소 등과 같은 임상센터 등과 세계적인 레벨에서 협동 체계를 구축하여 세포치료 연구를 수행하고 있다. 또한 제 1 임상실험 (phase 1) 및 제 2 임상실험(phase 2)에 진입한 세포치료제는 향후 5년 이내에 시장에 판매될 가능 성이 있기 때문에 현재보다 더욱 다양하고 정확한 치료요법이 이용 가능하게 될 것이다.

2.2.5. CAR-T세포 치료 [11]

2017년 8월, CD19를 표적 분자로 하는 CAR (chimeric antigen receptor)-T 세포 요법(CD19-CAR-T)가 FDA의 승인을 받은 이후로 2017년 9월부터 2018년 3월까지의 단 6개월 동안 전세계의 면역세포치료연구의 수는 87% 증가한 753건에 다다랐고(이중 임상실험은 375건), 그 중 54% (404건) 은 CAR-T 세포요법이 차지하였다. CD19-CAR-T는 재발성 및 난치성 B 세포성종양에 대하여 현저한 치료 효과를 나타냈지만 그 외의 악성종양에 대해서는 임상에 있어서 충분한 효과를 나타내지 못하 였다. 현재까지 CD19를 포함한 113종의 표적 분자에 대한 면역세포치료연구가 진행되고 있으며 그 중 73개 분자의 임상실험이 실행되고 있다. 그러나 그 대부분은 in vitro에서는 효과를 나타내었지만 실제로 생체내부에서는 유의미한 치료 효과가 나타나지 않았으며 앞으로 해결해야할 문제들이 제기 되고 있다. 특히, 면역세포치료의 성패를 결정하는 것은 주입된 T 세포의 단발적인 효과 보다는 생 체내부에서 T 세포가 계속 증식해 나가는 것이 가능한가의 여부이기 때문에 CAR-T 세포의 생체내부 에서의 장기 생존이 중요한 과제가 되겠다.

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Gene/ cell therapy 개발 현황 및 동향 차상현, 정희진 Page 9 / 10 2.3. 세포유전자 치료 세포 유전자 치료법에는 체세포 유전자 치료와 생식 세포 유전자 치료, 줄기세포 유전자 치 료가 있다. 체세포 유전자 치료는 특정 기관 또는 조직에 생긴 유전적 결함을 정상적인 체세포의 유 전자로 변형하는 것이다. 현재 DNA를 이용하여 질병을 치료하고자 할 때, 체세포 유전자 치료 방법 은 기초연구나 임상 연구 모두에서 거의 대부분을 차지한다. 하지만 치료 효과가 오래가지 않아 주 기적으로 치료를 받아야 하는 번거로움이 있다. 생식세포 유전자 치료는 기능적인 유전자를 난자, 정자 또는 수정란 등 생식세포에 도입하여 유전적인 변형을 가하는 것인데 이는 후손에게도 치료 효과가 전달되기 때문에 신중을 기해야함이 요구된다. 사회적 윤리적 이유로 호주, 캐나다, 독일, 이스라엘, 스위스, 네덜란드 등 대부분의 국가는 생식세포 유전자 치료가 인간에게 적용되는 것을 금지하고 있다. 하지만 미국은 생식세포 유전자 치 료를 포함하는 인간의 유전자 변형에 관련하여 연방 정부의 통제가 없는 곳도 있다. 줄기세포 유전자 치료는 체세포 대신 자기 재생능력을 갖는 줄기세포를 이용하여 유전적으 로 변형시키는 것이다. 이는 원하는 유전자를 갖는 세포가 오랜 시간 체내에 남아있기 때문에 이러 한 번거로움을 줄일 수 있다는 장점을 가진다. 줄기세포를 이용한 유전자 치료는 2010년대에 들어 보고가 되기 시작했으며, 현재까지 조혈모세포(hematopoietic stem cell), 신경 줄기세포(neural stem cell) 그리고 중간엽 줄기세포(mesenchymal stem cell)를 이용하여 여러 질병들을 치료했다고 보고되 었으며 현재 세계 각국에서 경쟁적으로 줄기세포 연구를 진행 중이다.

3. 결론

최근 들어 점차 유전자 치료 및 세포치료에 대한 안정성 및 치료 효과가 확인됨에 따라, 세 계 각국에서 임상 연구가 활발해지고 있다. 특히 유전자 치료를 행할 때 치료용 유전자를 포함하는 바이러스 벡터를 사용하는 것이 일반적인데 우수한 벡터의 개발 및 대량 제조법의 확립이 유전자 치료의 실용화에 있어서 중요한 포인트가 되겠다. 세포치료에 있어서는 CAR-T 세포치료를 포함하여 환자 맞춤형 치료기술이 급진적으로 발전되고 있으나 현재 가지는 경제적인 면에서 일반인들이 사 용하기에 제한적이므로 이를 해결 가능한 범용적인 기술의 개발이 필요하다. 한국에서도 많은 기업 및 대학에서 유전자 치료 및 세포치료에 대한 원천기술 개발 및 제조 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으나 아직까지 상기한 바와 같은 실용화 면에 있어서 더 욱더 기술의 발전이 필요하다. 그렇기 위해서는 국내의 관련 기술을 보유하는 산업, 대학, 병원, 연구 소 등이 결집하여 실험을 실행하는데 있어서의 서로의 기술을 공유하고 규제 대응까지 고려하는 것 이 바람직하겠다.

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4. 참고문헌

[1] 유전자 치료의 현상과 앞으로의 전망. 사이타마대학잡지, 46, 1, 24-25. Masafumi Onodera.

[2] Gene therapy ; current status and future prospect. 제3회 일본의학회 특별 심포지움, 57-60 Yasufumi Kaneda.

[3] https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9C%A0%EC%A0%84%EC%9E%90_%EC%B9%98%EB%A3%8C [4] https://www.kolonls.co.kr/bio/rnd

[5] Current status of the clinical development of gene therapy. Biomed Sci Letters, 24, 157-167, Sun-Il Kwon. [6] https://www.sbbit.jp/article/cont1/33998.

[7] https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%84%B8%ED%8F%AC_%EC%B9%98%EB%A3%8C [8] https://sev.iseverance.com/dept_clinic/center/cell_therapy_center/cell_therapy/

[9] Ethical problems surrounding the creation of reproductive cells and embryos from human pluripotent cells: referring to discussions in France. 생명논리 26, 1, 178-187. Yasushi Koide.

[10] The present status and future of immune-cell therapy, Matsushita med. j. 41, 2, 99-109. Hisakazu Yamag-ishi.

[11] Current status and future perspectives on CAR-T cell therapy. Pharma Medica, 36, 11, 57. Yukiko Matsuna-ga and Naoto Hiramo.

The views and opinions expressed by its writers do not necessarily reflect those of the Biological Research Information Center.

차상현, 정희진(2020). Gene/ cell therapy 개발 현황 및 동향. BRIC View 2020-T10

Available from https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=report&id=3451 (Mar. 10, 2020) Email: member@ibric.org

참조

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