과학자들은 RNA 가위를 이용해 어린이의 급속한 노화를 유발하는 돌연변이 유전자를 제거한다

1~2세부터 깊은 주름, 성장 지연, 그리고 뼈와 혈관의 급속한 노화가 나타나는 아이들은 허친슨-길포드 조로증 증후군(HGPS)을 앓고 있을 가능성이 있습니다. 이 증후군은 약 800만 명 중 1명꼴로 발생하는 희귀하고 불치의 유전 질환입니다. 이러한 환자들의 평균 수명은 14.5세에 불과하며, 현재 이 질병을 완치할 수 있는 치료법은 없습니다.

FDA 승인을 받은 유일한 조로증 치료제인 로나파닙(조킨비)은 1회 투여량당 약 14억 원(약 100만 달러)으로 매우 고가이며, 수명 연장 효과는 2.5년 정도에 불과합니다. 이 치료법은 종종 다른 약물과 병용해야 하며 심각한 부작용을 동반하기 때문에 더욱 효과적이고 안전한 치료법의 필요성이 절실히 요구됩니다.

한국생명공학연구원(KRIBB) 차세대동물자원센터 김성욱 박사 연구팀은 차세대 유전자 조절 기술을 기반으로 세계 최초로 조로증에 대한 정밀 RNA 표적 치료제를 개발하는 데 성공했습니다. 이 혁신적인 접근법은 정상 유전자의 기능은 보존하면서 질병을 유발하는 RNA 전사체를 선택적으로 제거하여 안전성을 크게 향상시키고 새로운 치료 옵션을 제시합니다. 연구 결과는 분자치료학(Molecular Therapy) 저널에 게재되었습니다.

조로증의 원인은 무엇인가?

HGPS는 LMNA 유전자의 단일 돌연변이로 인해 발생하며, 이로 인해 독성 비정상 단백질인 프로게린이 생성됩니다. 프로게린은 세포 핵막 구조를 파괴하여 세포 노화를 가속화하고, 조기 노화와 유사한 증상(뼈 취약, 혈관 경화, 그리고 결국 주요 장기 기능 부전)을 유발합니다.

새로운 접근법: 프로게린에 대한 '분자 가위'

이를 해결하기 위해 김 박사 팀은 프로게린을 인식하는 맞춤형 가이드 RNA(gRNA)와 결합된 RfxCas13d를 기반으로 한 RNA 유도 "분자 가위"를 개발했습니다.

이 정밀한 기술은 돌연변이 RNA와 정상 RNA를 구별하여 건강한 라민 A 단백질을 손상시키지 않고 프로게린을 선택적으로 파괴할 수 있습니다.

DNA를 영구적으로 변형하고 표적 영역 외부에 오류를 도입할 위험이 있는 CRISPR-Cas9와 같은 기존의 게놈 편집 기술과 달리, RNA 타겟팅 방법은 일시적으로 효과가 있으며 DNA에 영향을 미치지 않으며 의도치 않은 효과가 발생하더라도 잠재적으로 되돌릴 수 있습니다.

마우스 모델의 결과

이 방법을 프로게리아 돌연변이가 있는 쥐에 적용했을 때, 다음을 포함한 질병 증상의 상당한 가역성이 달성되었습니다.

• 탈모
• 피부 위축
• 척추 굽음
• 이동 장애

동물들은 또한 다음을 회복했습니다.

• 체중
• 생식기관의 기능
• 심장과 근육의 상태

외관과 생물학적 지표 면에서 치료를 받은 쥐는 건강한 대조군 동물과 유사했습니다.

프로게리아를 넘어서는 잠재력

또한 이 연구에서는 프로게린 수치가 노화된 인간 피부 세포에서 자연스럽게 증가한다는 사실을 발견했으며, 새로운 RNA 표적 기술을 사용하면 이러한 세포에서 노화의 징후를 일부 지연시키는 데 도움이 되었습니다.

미래 의학을 위한 보편적 플랫폼

이 연구의 주저자인 김성욱 박사는 다음과 같이 말했습니다.

"이 기술은 허친슨-길포드 조로증 증후군에만 적용 가능한 것이 아니라, RNA 편집 오류로 인한 유전 질환의 15% 이상을 치료할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 노화 관련 질환, 암, 신경 퇴행성 질환 등에 적용 가능한 범용 플랫폼으로 발전할 것으로 기대합니다."