CRISPR 유전자 편집은 희귀 형태의 실명 치료에 큰 가능성을 제시합니다

망막변성은 유전적일 수도 있고 후천적일 수도 있습니다. 첫 번째 경우에는 치료가 불가능하고 진행성인 질병입니다. New England Journal of Medicine에 발표된 최근 연구에서는 조기 시력 상실을 유발하는 CEP290이라는 선천성 망막 변성을 교정하기 위해 유전자 편집을 사용할 수 있는 가능성을 조사했습니다.

유전성 망막 변성은 280개 이상의 유전자 중 하나의 병원성 돌연변이로 인해 발생합니다. 이러한 돌연변이는 망막의 광수용체(감광 원추체 및 간상체)의 기능 장애 및 사망을 유발하여 영향을 받은 개인의 시력 상실을 초래합니다. 이러한 상태는 전 세계적으로 실명의 주요 원인입니다.

CEP290 관련 망막 변성 또는 레버 흑암시에서는 돌연변이 중심체 단백질 290(CEP290)이 생후 첫 10년 이내에 부분적 또는 완전 실명을 유발합니다. 따라서 이는 망막 손상으로 인한 어린이의 유전적 실명의 주요 원인입니다.

P.Cys998X라고 불리는 단일 유전자 변이가 미국에서만 이 질환의 3/4 이상을 차지합니다. CEP290의 정상적인 기능은 전사 중에 단일 코딩 세그먼트의 삽입으로 인해 차단됩니다. 이 분자의 결핍은 광수용체의 정상적인 섬모 활동을 방해합니다.

현재 치료법은 없습니다. 지지 치료에는 시각 장애가 있는 사람들을 위한 안전한 환경을 조성하기 위한 돋보기 및 점자 사용뿐만 아니라 집 개조도 포함됩니다.

조직 수준에서 이 상태에서는 감각 섬모가 부족하여 망막 바깥 부분의 간상체와 원추체가 혼란스러워집니다. 중앙 주변 망막의 간상체는 소멸되는 반면, 원뿔은 망막의 중심점인 황반에 보존됩니다.

이 환자들의 특징적인 특징은 망막 구조와 기능 사이의 단절입니다. 시각 경로의 근위 구성 요소는 그대로 유지되며, 이는 이 눈의 광수용체가 시력을 회복하는 데 사용될 수 있음을 시사합니다. 연구 중인 다양한 접근법에는 삽입된 엑손의 발현을 방지하기 위해 올리고뉴클레오티드를 사용하거나 CEP290 유전자의 소형 버전을 세포에 전달하는 것이 포함됩니다.

최신 기술에는 EDIT-101이라는 주사를 이용한 유전자 편집이 포함됩니다. 이는 병원성 변종 IVS26을 제거하기 위해 CRISPR 관련 단백질 9(Cas9) 단백질과 함께 클러스터링된 규칙적인 간격의 짧은 회문 반복(CRISPR) 시스템의 사용을 기반으로 합니다. 이 연구의 목적은 이 치료법의 안전성과 효능을 연구하는 것입니다.

과학자들은 참가자들에게 오름차순으로 단일 용량의 약물을 투여하는 공개 라벨 연구를 수행하기로 결정했습니다. 이 1~2상 연구는 약물의 안전성을 평가하는 동시에 2차 유효성 결과도 평가하는 것을 목표로 했습니다.

연구된 안전성 평가변수에는 관심 용량의 사용을 방해하는 부작용과 허용할 수 없는 독성이 포함되었습니다. 교정 시력, 망막 민감도, 시력 관련 삶의 질 평가, 시력 내비게이션 이동성 테스트 등 다양한 방법으로 성능을 측정했습니다.

EDIT-101 유전자는 성인 12명과 어린이 2명에게 도입되었습니다. 성인의 연령은 17세부터 63세까지였으며, 어린이는 각각 9세와 14세였습니다. 모두 IV26 변종의 사본이 하나 이상 있었습니다.

용량 범위는 ml당 6x10^11 벡터 게놈부터 ml당 3x10^12 벡터 게놈까지였습니다. 성인 2명, 5명, 5명이 각각 저용량, 중간 용량, 고용량을 받았습니다. 어린이는 평균 복용량을 받았습니다.

모든 주사는 가장 성능이 좋지 않은 눈인 연구 눈에 투여되었습니다.

연구 결과는 무엇이었나요? 대부분의 참가자는 1.6 logMAR 미만의 심각한 시력 손실을 보였습니다. 시력은 버클리 기초 시력 테스트를 통해서만 테스트할 수 있습니다. 모든 참가자에게서 스펙트럼 감도가 최소 3로그 증가했으며 막대 기능이 감지되지 않았습니다.

그러나 예상대로 광수용체층 두께는 대부분의 환자에서 정상 범위 내에 있었습니다.

대부분의 부작용은 경미했고 약 5분의 1은 중등도였으며 약 40%만이 치료와 관련이 있었습니다. 치료와 관련된 심각한 부작용이나 용량 제한 독성은 없었습니다. 망막의 구조에는 바람직하지 않은 변화가 나타나지 않았으며 이는 약물의 허용 가능한 안전성을 입증합니다.

효과적인 측면에서 예비 연구에서는 6명의 환자에게서 원뿔 시력이 기본 수준보다 크게 개선된 것으로 나타났습니다. 이 중 5개는 적어도 하나의 다른 영역에서 개선을 보였습니다.

전체 그룹의 거의 3명 중 2명에 해당하는 9명의 환자에게서 다음 영역(최고 교정 시력, 적색광 민감도 또는 시력 기반 이동성) 중 하나 이상의 개선이 관찰되었습니다. 거의 80%가 하나 이상의 성과 측정에서 개선을 보였으며, 6개는 두 개 이상의 측정에서 개선을 보였습니다.

4명은 최대 교정 시력이 0.3 logMAR 증가하여 임상적으로 유의미한 개선 기준을 충족했습니다. 이 중 3명은 주사 후 3개월 만에 개선이 보고되었습니다. 전체 그룹에서 이 매개변수의 평균 변화는 -0.21 logMAR이었습니다.

그룹의 거의 절반(6/14)에서 서로 다른 주파수(빨간색, 흰색, 파란색)의 빛에 대한 원추체 민감도가 대조 눈에 비해 테스트 눈에서 시각적으로 유의미한 증가를 나타냈으며 일부는 빠르면 3개월에 나타났습니다. 모두 중간 및 고용량을 받았습니다. 두 가지 경우에는 원뿔에서만 가능한 최대치인 >1 logMAR에 도달했습니다.

콘으로 인한 민감도는 기준선에서 가장 심각한 영향을 받은 환자에서 가장 높았습니다. 원뿔 기능이 개선된 거의 모든 환자는 하나 이상의 다른 측정에서도 개선을 보였습니다.

4명의 참가자는 기준선에 비해 더 복잡한 트레일을 탐색하는 능력이 시각적으로 크게 향상되었으며, 그 중 한 명은 최소 2년 동안 이러한 향상을 계속해서 보여주었습니다.

6명의 참가자는 시력 관련 삶의 질 점수가 임상적으로 유의미하게 증가하는 것을 경험했습니다.

"이러한 결과는 EDIT-101에 의한 생산적인 생체 내 유전자 편집의 존재, CEP290 단백질 발현의 치료 수준 및 개선된 원뿔 광수용체 기능을 확인시켜 줍니다."

이 소규모 연구에서는 참가자에게 EDIT-101을 투여한 후 높은 안전성 프로필과 향상된 광수용체 기능이 입증되었습니다. 이러한 결과는 "IVS26 CEP290 변종 및 기타 유전적 원인으로 인한 유전성 망막 변성의 치료를 위한 CRISPR-Cas9 유전자 편집에 대한 추가 생체 내 연구를 뒷받침합니다."

추가 조사가 필요한 영역에는 치료 후 향상된 원뿔 기능이 임상적으로 관련된 척도인 시력 향상과 동일하지 않다는 발견이 포함됩니다. 둘째, 조기에 개입하면 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다. 마지막으로, 유전자의 두 복사본이 모두 표적화되면 치료상의 이점이 더 커질 수 있습니다.