서울대학교 국제농업기술대학원 염수청 교수 연구진은 ㈜ 툴젠 (대표이사:김영호) 송동우 박사 및 이화여대 이혁진 교수 연구진과 CRISPR유전자가위 mRNA를 LNP(lipid nanoparticle)로 전달하여 마우스 모델에서 혈우병 치료 타겟 유전자인 안티트롬빈(Antithrombin)을 효율적(정상의 65% 이상 회복)이고 장기적으로(10개월 이상) 조절하여 혈우병을 치료할 수 있는 연구결과를 저명한 국제학술지인 ‘사이언스 어드밴시스’ 최신호에 게재하였다.
현재 혈우병치료는 혈우병 타입별로 적합한 응고인자 단백질을 투여하는 방식이 사용된다. 하지만, 이러한 응고 단백질 제제는 반감기가 짧아 며칠에서 몇 주에 한 번씩 평생 동안 투여를 받아야 하며, 결핍한 응고인자를 단백질 치료로 보충 받을 경우 각 응고인자에 대해 inhibitor라고 부르는 항체가 생겨 치료 효과가 저해되는 경우가 많기 때문에 새로운 치료전략이 필요한 상황이다.
따라서, 현재 혈우병 치료에 있어 해결해야 할 가장 큰 2가지 이슈는 한 번의 주사로 긴 치료지속기간 제공하는 치료법 및 inhibitor를 보유한 환자들을 치료할 수 있는 방법을 찾는 것이다. Inhibitor를 보유한 환자들이 사용할 수 있는 치료제로 로슈의 Hemlibra(Emicizumab)라는 이중항체가 2017년에 승인받았는데 2021년 상반기에만 1.5조원 가까운 매출을 보이면서 혈우병 시장을 점유하고 있다. 다만 Hemlibra는 A형 혈우병 환자에만 적용될 수 있고 여전히 한 달에 한번씩 맞아야 하는 불편함이 있다. AAV를 이용한 유전자 치료 및 siRNA치료 후보들이 혈우병의 장기적 치료 또는 inhibitor를 보유한 환자 치료를 위해 개발되고 있지만 이것들을 동시에 효율적으로 해결할 수 있는 방법은 아직 임상시험에서 거의 시도되고 있지 않다.
연구팀이 수행한 연구는 기존 응고인자 단백질에 대해 inhibitor가 생겨 치료가 어려운 환자들을 포함하여 거의 모든 혈우병 환자들이 치료대상이 될 수 있는 보편적인 혈우병 치료 전략에 관한 것이다. 연구팀이 이번에 시도한 방법은 결핍된 응고인자를 직접 채워주는 기존 방식과는 달리 또 다른 응고전달통로에 관여하는 안티트롬빈 유전자를 조절하여 환자에서 트롬빈 형성을 회복시키는 일종의 우회전략(Bypassing)다. 공동연구진은 안티트롬빈 유전자에 대한 CRISPR 유전자가위 mRNA를 LNP로 전달하는 방법을 통해 혈중 안티트롬빈 양을 70%이상 감소시키고 이 효과는 최소 10개월 이상 지속되는 것을 확인하였다. 또한 두 가지 중증 혈우병 모델인 F8-인트론22역위(A형) 및 F9-녹아웃(B형) 마우스에 주입하였을 때 혈액응고 기능에 관련된 트롬빈 형성에 대한 전체적인지표들이 효율적으로 개선되는 결과를 확인하였다.
이 연구는 Bypassing전략을 통하여 inhibitor 보유 여부와 상관없이 A/B형 혈우병 환자를 대상으로 하면서도 유전자교정에 의한 안티트롬빈 저해로 장기적/영구적 효과를 기대할 수 있어 혈우병 치료의 두 가지 큰 미충적 의료수요(medical unmet needs)를 동시에 해결할 수 있는 방법으로 기대된다.
이번 연구는 한국연구재단(2017M3A9B4061406,2020R1A2C2004364), 교육부(2018R1A5A2025286), 식품의약품안전처(21173MFDS562)의 지원을 받아 수행되었다.