소아 희귀질환과 유전자 치료 (CRISPR, Gene Therapy)

소아 희귀질환과 유전자 치료 (CRISPR, Gene Therapy)

소아 희귀질환, 유전자 치료가 답이 될 수 있을까?

 

소아 희귀질환에 대한 기사를 접하면서 자연스럽게 유전자 치료(Gene Therapy)에 대한 관심이 생겼습니다. 기존 치료법으로는 해결할 수 없는 난치성 유전병을 가진 아이들에게 유전자 교정 기술이 실질적인 치료법이 될 수 있을까? 하는 궁금증이 생겼고, 관련 논문을 찾아보며 현재 연구가 어디까지 진행되고 있는지 정리해 보았습니다.

 

소아 희귀질환은 일반적으로 5세 미만에서 발병하는 유전적 요인에 의해 발생하는 희귀 질환을 의미하며, 전 세계적으로 7,000여 개 이상의 소아 희귀 질환이 보고되고 있습니다. 대표적인 예로는 뒤쉔 근이영양증(Duchenne Muscular Dystrophy, DMD), 척수성 근위축증(Spinal Muscular Atrophy, SMA), 낭성 섬유증(Cystic Fibrosis, CF), 헌팅턴병(Huntington’s Disease) 등이 있습니다. 이러한 질환들은 대부분 특정 유전자의 돌연변이나 결손으로 인해 발생하며, 기존 약물 치료로는 근본적인 해결이 어렵습니다.

 

최근 연구에서는 CRISPR 유전자 편집 기술과 유전자 치료(Gene Therapy)를 활용해 이러한 유전병을 직접 교정하는 치료법이 가능할지 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 유전자 치료는 단순한 증상 완화를 넘어, 질병의 근본적인 원인을 해결할 수 있다는 점에서 획기적인 치료법으로 주목받고 있었습니다.

1. 소아 희귀질환의 유전자적 원인

소아 희귀질환과 유전자 치료에 대한 연구를 시작하면서 가장 먼저 살펴본 것은 이 질환들이 정확히 어떤 유전적 원인으로 발생하는지였습니다. 단순히 치료법만 논의하는 것이 아니라, 어떤 유전자 변이가 질환을 유발하는지, 그리고 이 변이를 교정하는 것이 실제로 가능한지를 이해하는 것이 중요하다고 생각했습니다.

논문과 연구 자료를 찾아보면서, 소아 희귀질환의 대부분은 단일 유전자 돌연변이(Monogenic Mutation)에 의해 발생하며, 특정 유전자의 결손이나 기능 이상으로 인해 질병이 진행된다는 점을 확인할 수 있었습니다.

(1) 단일 유전자 변이에 의한 희귀질환

유전자 치료가 가장 활발히 연구되고 있는 분야는 단일 유전자 변이로 인해 발생하는 희귀질환이었습니다. 단일 유전자 질환은 특정 유전자의 돌연변이로 인해 발병하는 질환으로, 유전자 자체를 교정하거나 정상 유전자를 보충하는 방식으로 치료 가능성이 높다는 것이 많은 연구에서 강조되고 있었습니다.

 

1) 뒤쉔 근이영양증(Duchenne Muscular Dystrophy, DMD)

① 원인 유전자

- DMD 유전자 돌연변이

 

②질병 기전

- DMD 유전자는 근육세포를 보호하는 디스트로핀(Dystrophin) 단백질을 생성하는데, 이 유전자가 결손 되면 근육 조직이 점진적으로 손상됨.

 

③현재 연구

- CRISPR-Cas9 유전자 편집을 이용한 디스트로핀 단백질 복원 연구가 진행 중이며, 2023년 Nature Medicine 논문에서는 마우스 모델에서 CRISPR 편집을 통해 디스트로핀 발현이 일부 회복되었다는 연구 결과가 발표됨.

 

논문을 분석하면서, CRISPR를 이용한 DMD 치료 연구가 활발하지만, 실제 환자에게 적용하기까지는 여전히 해결해야 할 문제가 많다는 점도 확인할 수 있었습니다. 유전자 편집의 정확성과 면역 반응 문제 등이 주요 난제로 꼽히고 있었습니다.

 

2) 척수성 근위축증(Spinal Muscular Atrophy, SMA)

① 원인 유전자

- SMN1 유전자 결손

 

② 질병 기전

- SMN1 유전자는 운동신경세포가 정상적으로 기능하는 데 필수적인 단백질(SMN)을 생성하는데, 이 유전자가 결손되면 신경세포가 손실되어 근육 위축이 발생함.

 

③ 현재 연구

- SMA 치료제 졸겐스마(Zolgensma)는 정상 SMN1 유전자를 바이러스를 이용해 환자의 신체에 전달하는 방식으로, 현재까지 유전자 치료제 중 가장 성공적인 사례로 꼽히고 있음.

 

논문과 데이터를 분석하면서, SMA는 유전자 치료가 임상적으로 적용된 대표적인 사례라는 점에서 다른 희귀질환에서도 유전자 치료의 가능성을 높이는 중요한 근거가 되고 있었습니다. 하지만 졸겐스마의 치료 효과가 일부 환자에서 제한적이라는 연구 결과도 있어, 환자별 유전적 차이를 고려한 맞춤형 치료가 필요할 것이라는 점도 알게 되었습니다.

 

3) 낭성 섬유증(Cystic Fibrosis, CF)

 

①  원인 유전자

- CFTR 유전자 돌연변이

 

② 질병 기전

- CFTR 유전자는 세포 내 염분과 수분 균형을 조절하는 단백질을 생성하는데, 돌연변이가 발생하면 점액이 비정상적으로 끈적해지면서 폐와 소화기관에서 만성 염증이 발생함.

 

③  현재 연구

- ASO(Antisense Oligonucleotide) 기반 RNA 치료제 및 CRISPR-Cas9을 활용한 CFTR 유전자 교정 연구가 진행 중이며, 2024년 Science Advances 논문에서는 CFTR 유전자 편집을 통해 점액 분비 이상을 일부 개선한 연구 결과가 발표됨.

 

낭성 섬유증의 경우, 기존 치료법이 증상 완화에 초점이 맞춰져 있었기 때문에 유전자 치료가 실현될 경우 근본적인 치료 가능성이 가장 높은 질환 중 하나라는 점이 흥미로웠습니다.

 

(2) 다중 유전자(Polygenic) 및 환경적 요인과 연관된 질환

유전자 치료가 단순한 단일 유전자 질환에서만 효과적인 것은 아닙니다. 최근 연구에서는 다중 유전자(Polygenic) 및 환경적 요인과 결합된 질환에서도 유전자 조절을 통해 치료 가능성이 연구되고 있다는 점을 확인할 수 있었습니다.

 

1) 신경섬유종증(Neurofibromatosis, NF1 & NF2)

①  원인 유전자

- NF1 또는 NF2 유전자 돌연변이

② 질병 기전

- NF1/NF2 유전자는 신경 조직에서 종양 발생을 억제하는 기능을 하는데, 돌연변이가 발생하면 신경섬유종이 성장할 가능성이 높아짐.

③ 현재 연구

- CRISPR-Cas9 및 RNA 기반 유전자 조절 연구가 진행 중이며, Journal of Medical Genetics, 2023 논문에서는 NF1 유전자의 특정 변이를 교정하는 연구 결과가 보고됨.

 

NF1/NF2의 경우, 유전적 변이가 다양하고 환경적 요인의 영향을 받기 때문에 유전자 편집만으로 치료하는 것이 단순하지 않다는 점이 연구를 통해 확인되었습니다.

 

2) 선천성 심장질환(Congenital Heart Disease, CHD)

① 원인 유전자

- GATA4, TBX5, NKX2-5 등 다중 유전자 변이

② 질병 기전

- 선천성 심장질환(CHD)은 단일 유전자 변이가 아닌 다중 유전자와 환경적 요인이 복합적으로 작용하여 발생하는 경우가 많음.

③ 현재 연구

- 특정 유전자 발현을 조절하는 RNA 기반 치료법이 연구 중이며, Circulation Research, 2024 논문에서는 GATA4 유전자의 발현을 조절하여 심장 발달 이상을 예방하는 연구가 발표됨.

다중 유전자 질환은 유전자 편집 기술만으로 해결하기 어렵고, 오히려 RNA 기반 치료법이나 유전자 발현 조절 기술이 더욱 효과적일 가능성이 크다는 점이 연구를 통해 확인되었습니다.

 

3) 유전자 치료가 필요한 이유

소아 희귀질환의 유전자적 원인을 연구하면서, 기존 치료법으로는 해결이 어려운 질환들이 많다는 점을 다시 한번 확인할 수 있었습니다.

1) 기존 치료법은 증상 완화에 초점이 맞춰져 있음

- 유전자 변이를 교정하지 않는 한 완치가 불가능한 질환이 많음.

- 예를 들어, SMA나 DMD 같은 질환은 증상 완화 치료만으로는 진행을 막을 수 없음.

2) 조기 치료가 중요한 질환들이 많음

- SMA나 낭성 섬유증처럼, 조기에 치료하지 않으면 장기 손상이 심해지는 질환이 많음.

3) 유전자 치료가 실질적으로 효과를 보이는 연구들이 늘어나고 있음

- 기존에는 실험 단계에 머물러 있던 유전자 치료가 실제 임상에서 효과를 보이는 사례들이 증가하고 있음.

 

이번 연구를 통해, 소아 희귀질환의 유전자적 원인을 분석하고 치료법의 가능성을 검토하면서, 유전자 치료가 단순한 실험적 기술이 아니라 실질적인 치료법으로 자리 잡아가고 있다는 것을 더욱 실감할 수 있었습니다.

2. 유전자 치료(Gene Therapy)란 무엇인가?

 

소아 희귀질환을 조사하면서 가장 궁금했던 부분 중 하나는, 유전자 치료가 실제로 어느 정도까지 발전했으며, 현재 임상적으로 적용 가능한 치료법은 무엇인지였습니다. 단순한 증상 완화가 아닌, 질병의 근본적인 원인을 교정할 수 있다면 치료 패러다임이 완전히 바뀔 수 있지 않을까? 하는 의문이 들었고, 관련 연구와 논문을 찾아보며 유전자 치료 기술의 발전 단계를 정리해 보았습니다.

 

유전자 치료는 기본적으로 돌연변이된 유전자를 직접 교정하거나, 정상 유전자를 체내에 전달하여 질병을 치료하는 방식입니다. 현재까지 연구된 유전자 치료 기법은 크게 유전자 보충 치료(Gene Augmentation Therapy), 유전자 편집(Gene Editing), RNA 기반 치료(RNA Therapy) 세 가지로 나뉘며, 각 방법마다 장단점이 존재했습니다.

(1) 유전자 보충 치료(Gene Augmentation Therapy)

1) 개념

유전자 보충 치료는 손상된 유전자를 직접 교정하는 것이 아니라, 정상 유전자를 추가로 삽입하여 기능을 보충하는 방식입니다. 단순한 보충 개념이기 때문에, 특정 유전자 변이로 인해 단백질이 제대로 생성되지 않는 질환에서 효과적일 가능성이 높습니다.

2) 대표적인 적용 사례

 

①척수성 근위축증(Spinal Muscular Atrophy, SMA) – 졸겐스마(Zolgensma)

-  SMA는 SMN1 유전자의 돌연변이로 인해 운동신경세포가 점진적으로 손상되는 질환입니다.

- 졸겐스마(Zolgensma)는 SMN1 유전자의 정상 버전을 바이러스(AAV9 벡터)를 통해 체내로 전달하여, 신경세포가 정상적인 SMN 단백질을 생산하도록 유도하는 방식입니다.

- 2022년 New England Journal of Medicine 논문에서는 졸겐스마를 투여받은 SMA 환자들의 생존율과 운동 기능이 유의미하게 개선되었다는 연구 결과를 발표함.

 

② 혈우병(Hemophilia) – 헴제닉스(Hemgenix)

- 혈우병 환자는 응고 인자(Factor VIII 또는 IX)가 부족하여 출혈이 멈추지 않는 질환인데, 유전자 보충 치료를 통해 정상 응고 인자를 생성하도록 유도할 수 있음.

• 2023년 Nature Biotechnology 논문에서는 유전자 보충 치료를 받은 혈우병 환자에서 응고 인자 수치가 정상 범위로 회복되었다는 연구 결과를 보고함.

3) 한계점

-유전자 보충 치료는 정상 유전자를 체내로 삽입하는 방식이므로, 질병을 완전히 교정하는 것이 아니라 일정 기간 동안 효과를 유지하는 방식이 될 가능성이 큼.

- 일부 환자에서는 면역 반응이 발생할 수 있으며, 유전자 전달 벡터(AAV 바이러스 등)의 안전성이 여전히 논의되고 있음.

(2) 유전자 편집(Gene Editing, CRISPR-Cas9)

1) 개념

유전자 편집은 유전자를 보충하는 것이 아니라 돌연변이된 유전자를 직접 교정하여 정상적인 기능을 회복시키는 방식입니다. 이 기술은 특히 CRISPR-Cas9 시스템을 활용한 유전자 교정 연구로 발전하고 있으며, 단일 유전자 돌연변이가 원인인 질환에서 치료 가능성이 높다고 평가받고 있습니다.

 

2) 대표적인 적용 사례

① 뒤쉔 근이영양증(Duchenne Muscular Dystrophy, DMD)

– CRISPR-Cas9 연구 • DMD 환자는 DMD 유전자의 결손으로 인해 디스트로핀 단백질이 생성되지 않아 근육이 점진적으로 퇴화하는 질환을 앓게 됨.

- 2023년 Science Translational Medicine 논문에서는 CRISPR-Cas9을 이용해 DMD 유전자의 특정 엑손을 편집하여 디스트로핀 단백질 생산을 복구하는 연구 결과를 발표함.

- 현재 마우스 모델에서는 효과를 보였으나, 인간 대상 임상 연구는 아직 초기 단계이며, 안전성 문제가 해결되어야 함.

 

②겸상적혈구병(Sickle Cell Disease) – CRISPR 기반 치료제 ‘카스게비(Casgevy)’

- 겸상적혈구병은 HBB 유전자의 돌연변이로 인해 적혈구가 비정상적인 형태로 변형되는 질환임.

- 2024년 Nature Medicine 논문에서는 CRISPR 기술을 이용해 변이된 HBB 유전자를 편집하여, 정상적인 혈색소(Hemoglobin) 생산을 유도하는 연구가 성공적으로 진행되었다는 결과를 발표함.

 

3) 한계점

- CRISPR-Cas9을 이용한 유전자 편집은 비표적 효과(Off-target Effect)가 발생할 가능성이 있음. 즉, 예상하지 못한 DNA 변이가 일어날 위험이 존재함.

- 특정 유전자 돌연변이를 교정하는 데에는 효과적이지만, 다중 유전자 질환에서는 적용이 어려운 한계가 있음.

 

(3) RNA 기반 치료(RNA Therapy)

1) 개념

RNA 치료는 DNA를 직접 수정하는 것이 아니라, RNA 수준에서 유전자 발현을 조절하는 방식입니다. 유전자 편집보다 안전성이 높을 가능성이 있으며, 특정 단백질의 발현을 조절하여 질병 진행을 막는 방식으로 적용될 수 있습니다.

2) 대표적인 적용 사례

① 척수성 근위축증(SMA) – ASO 치료제 ‘스핀라자(Spinraza)’

- 스핀라자는 SMN2 유전자의 전사과정을 조절하여, 부족한 SMN 단백질을 증가시키는 역할을 함.

- 기존 유전자 치료와 달리, DNA를 수정하지 않고 RNA 수준에서 조절하므로 안전성이 높음.

② 헌팅턴병(Huntington’s Disease) – ASO 기반 치료 연구

- 헌팅턴병은 HTT 유전자의 반복 서열 돌연변이로 인해 비정상적인 단백질이 생성되면서 신경세포가 퇴화하는 질환임.

-  ASO 기반 RNA 치료를 통해 HTT 단백질의 발현을 조절하여 질병 진행을 늦추는 연구가 진행 중.

3) 한계점

- RNA 치료는 일정 기간 동안만 효과가 지속되며, 정기적인 투여가 필요함.

- 근본적인 유전자 교정이 아니라 유전자 발현을 조절하는 방식이므로, 일부 환자에서는 제한적인 효과를 보일 가능성이 있음.

4) 유전자 치료, 어디까지 가능할까?

유전자 치료 연구가 빠르게 발전하고 있으며, SMA, 혈우병, 겸상적혈구병 등 일부 질환에서는 실제 치료제 상용화까지 이어진 사례도 나오고 있었습니다. 특히 CRISPR 유전자 편집 기술은 질병의 근본 원인을 교정할 수 있다는 점에서 기대가 높아지고 있었습니다.

하지만 여전히 해결해야 할 문제들도 많았습니다. 유전자 편집의 정확성, 면역 반응, 비용 문제 등이 남아 있으며, 실질적으로 대중화되기까지는 더 많은 임상 연구가 필요해 보였습니다. 앞으로 연구가 더 진행된다면, 유전자 치료가 단순한 희망이 아니라 실제 치료 옵션으로 자리 잡을 가능성이 높다는 점이 인상적이었습니다.

3. 유전자 치료의 한계와 도전 과제

 

소아 희귀질환과 유전자 치료에 대해 연구하면서 가장 궁금했던 부분은, 이 기술이 실제 임상에서 어느 정도까지 적용되고 있는가였습니다. 이론적으로는 유전자 변이를 교정하면 질병이 근본적으로 치료될 수 있어 보이지만, 실질적으로는 해결해야 할 문제가 많다는 점이 여러 논문과 연구자료에서 반복적으로 언급되고 있었습니다.

 

유전자 치료는 혁신적인 기술이지만, 아직 초기 단계에 머물러 있으며, 안전성, 면역 반응, 치료 지속성, 비용 문제 등 여러 한계점이 존재합니다. 논문과 임상 연구 결과를 분석하면서, 현재 유전자 치료가 직면한 주요 도전 과제들을 정리해 보았습니다.

1) 유전자 편집의 정확성과 안전성 문제

유전자 치료의 가장 큰 과제 중 하나는 유전자 편집이 얼마나 정확하고 안전한가입니다. CRISPR-Cas9과 같은 유전자 편집 기술은 특정 유전자 부위를 교정하는 데 강력한 도구이지만, 비표적 효과(Off-target Effect) 문제를 완전히 해결하지 못하고 있습니다.

연구를 찾아보면서, CRISPR를 이용한 실험에서 표적 이외의 유전자에도 의도치 않은 변이가 발생할 가능성이 있다는 연구 결과들을 확인할 수 있었습니다. 특히 Nature Biotechnology, 2023 논문에서는 CRISPR 편집을 받은 세포 중 일부에서 예상치 못한 돌연변이가 발생했다는 점을 지적하고 있었습니다.

이를 해결하기 위해 최근 프라임 에디팅(Prime Editing)이라는 보다 정밀한 유전자 편집 기술이 개발되고 있는데, 기존 CRISPR보다 표적 유전자 교정 정확도를 높이고 비표적 효과를 줄이는 방식입니다. 연구 자료를 보면서, 이 기술이 성공적으로 적용된다면 유전자 치료의 안전성이 훨씬 높아질 수 있을 것이라는 기대감이 들었습니다.

2) 면역 반응과 유전자 전달 문제

유전자 치료에서 또 하나의 중요한 문제는 환자의 면역 체계가 유전자 치료에 반응할 가능성이 있다는 점입니다. 현재 많은 유전자 치료법이 바이러스를 이용해 정상 유전자를 체내에 전달하는 방식을 사용하고 있는데, 이 과정에서 환자의 면역 체계가 이를 공격할 가능성이 있다는 점이 보고되고 있었습니다.

 

AAV(아데노연관바이러스) 벡터를 활용한 유전자 전달 방식이 현재 가장 많이 연구되고 있는데, Cell Reports, 2022 논문을 보면 일부 환자에서 면역 반응이 강하게 발생해 치료 효과가 저하되거나 염증 반응이 유발되는 경우가 있었다고 합니다.

 

이 문제를 해결하기 위해 최근에는 지질 나노입자(LNP, Lipid Nanoparticle)를 이용한 유전자 전달 기술이 연구되고 있었습니다. 특히, 코로나19 백신에서도 사용된 LNP 기술이 유전자 치료에도 적용될 수 있을지 연구가 진행되고 있었으며, Journal of Gene Medicine, 2023 논문에서는 LNP를 활용한 유전자 치료가 바이러스 벡터보다 면역 반응이 적고 안정성이 높다는 연구 결과를 발표했습니다.

 

바이러스 벡터 대신 LNP가 적용된다면 유전자 치료의 안전성이 더 향상될 수 있을 것 같지만, 아직 임상 연구가 충분하지 않다는 점도 확인할 수 있었습니다.

3) 높은 치료 비용과 접근성 문제

유전자 치료제가 실제로 상용화된 사례들을 찾아보면서, 치료 비용이 너무 높아 대다수 환자들이 접근하기 어렵다는 점이 현실적인 문제라는 것을 확인할 수 있었습니다.

 

예를 들어, 척수성 근위축증(SMA) 치료제인 졸겐스마(Zolgensma)는 1회 투여 비용이 25억 원(미국 기준)에 달하며, 혈액암 치료제 킴리아(Kymriah)는 약 5억 원의 비용이 필요합니다.

이처럼 초고가 치료제는 일부 국가에서는 보험 적용을 받을 수 있지만, 개발도상국이나 보험 지원이 제한적인 국가에서는 사실상 접근이 불가능한 수준이었습니다.

 

JAMA, 2024 논문에서는 유전자 치료의 비용 문제를 해결하기 위해 정부 지원 확대, 제약사와의 가격 조정, 대량 생산을 통한 비용 절감 전략이 필요하다고 분석하고 있었습니다. 연구 자료를 보면서, 유전자 치료가 실질적인 치료 옵션이 되려면 비용 문제를 해결하는 것이 가장 큰 과제가 될 것이라는 생각이 들었습니다.

4) 치료 효과의 지속성과 장기적인 안정성 문제

유전자 치료가 한 번의 투여로 평생 지속될 수 있는지에 대한 연구는 아직 진행 중이었습니다. 이론적으로는 유전자 편집을 하면 영구적인 효과가 지속될 것 같지만, 실질적으로는 시간이 지나면서 효과가 감소할 가능성이 있다는 연구 결과들도 있었습니다.

 

2023년 Nature Medicine 논문에서는 SMA 환자를 대상으로 한 유전자 치료 후 일부 환자에서 시간이 지나면서 치료 효과가 감소하는 현상이 관찰되었다고 보고되었습니다.

또한, CRISPR 유전자 편집이 적용된 실험 모델에서 DNA 편집 후 시간이 지나면서 일부 세포에서 교정된 유전자가 사라지는 현상도 보고되었으며, 이를 해결하기 위한 후속 연구가 진행되고 있었습니다.

 

이 문제를 해결하기 위해 정기적인 추가 치료나 면역 조절 요법이 필요할 가능성이 있다는 점도 논의되고 있었으며, 실제로 유전자 치료 후 환자들의 장기적인 변화를 지속적으로 모니터링하는 연구가 이루어지고 있었습니다.

5) 다중 유전자 질환에 대한 적용 한계

현재 유전자 치료는 단일 유전자 돌연변이(Monogenic Mutation)에 의해 발생하는 질환에서 가장 효과적인 방법으로 연구되고 있지만, 다중 유전자(Polygenic) 질환에서는 적용이 어렵다는 한계가 있었습니다.

예를 들어, 신경섬유종증(NF1/NF2)이나 선천성 심장질환(CHD) 같은 질환들은 단 하나의 유전자 변이로 인해 발생하는 것이 아니라 여러 개의 유전자와 환경적 요인이 복합적으로 작용하는 질환이기 때문에, 단순히 특정 유전자만 교정한다고 해서 완치가 어려울 가능성이 높았습니다.

 

이를 해결하기 위해 최근에는 유전자 편집이 아닌, 유전자 조절(Gene Regulation) 및 RNA 기반 치료법이 연구되고 있었으며, 특정 유전자의 발현을 조절하여 질병 진행을 막는 방식이 주목받고 있었습니다. 하지만 이러한 접근법이 실제 임상에서 얼마나 효과적인지는 아직 더 많은 연구가 필요하다는 점도 확인할 수 있었습니다.

 

4. 유전자 치료, 소아 희귀질환 치료의 미래가 될 수 있을까?

유전자 치료가 소아 희귀질환의 패러다임을 바꿀 수 있을지에 대한 의문을 가지고 연구 자료를 조사해 보면서, 기술의 발전 속도는 빠르지만 실제 임상 적용까지는 여전히 넘어야 할 벽이 많다는 점을 확인할 수 있었습니다. CRISPR 같은 유전자 편집 기술이 급속도로 발전하고 있고, 일부 치료제는 이미 상용화되었지만, 모든 희귀질환을 치료할 수 있는 범용적인 방법으로 자리 잡기 위해서는 해결해야 할 과제가 여전히 많았습니다.

연구를 정리하면서 유전자 치료가 소아 희귀질환 치료의 미래가 되기 위해 해결해야 할 핵심 요소들을 정리해 보았습니다.

1) 유전자 치료 기술의 지속적인 발전이 필요하다

현재 유전자 치료는 SMA, 혈우병, 겸상적혈구병 등 단일 유전자 질환에서 일부 성과를 내고 있지만, 보다 다양한 희귀질환으로 적용 범위를 확대하려면 기술이 더 정교해져야 한다는 점이 연구를 통해 확인되었습니다.

 

CRISPR-Cas9을 비롯한 유전자 편집 기술은 유전적 변이를 직접 교정하는 방식이지만, 비표적 효과(Off-target Effect) 문제를 완전히 해결하지 못했다는 점이 아직도 한계로 남아 있었습니다.

 

최근에는 프라임 에디팅(Prime Editing)과 베이스 에디팅(Base Editing) 같은 정밀 유전자 편집 기술이 개발되면서, 기존 CRISPR보다 더 안전하고 정확한 유전자 교정이 가능할 가능성이 높아지고 있다는 연구 결과들을 확인할 수 있었습니다. 2024년 Nature Genetics 논문에서는 프라임 에디팅을 이용해 특정 단일 염기 변이를 교정하는 데 성공한 연구가 발표되었으며, 향후 임상 적용 가능성이 높아질 것으로 예상되고 있었습니다.

 

기술이 지속적으로 발전하면, 기존의 유전자 치료법보다 더 안전하고 정밀한 치료가 가능해질 것이라는 기대가 있었지만, 이 기술을 실제 환자들에게 적용하기 위해서는 여전히 더 많은 임상 연구와 안전성 검증이 필요한 상황이었습니다.

2) 다중 유전자 질환에 대한 해결책이 필요하다

현재 유전자 치료는 단일 유전자 변이에 의한 질환에서 가장 효과적인 접근 방식으로 연구되고 있지만, 다중 유전자(Polygenic) 질환에 적용하는 것은 여전히 큰 도전 과제라는 점이 연구를 통해 확인되었습니다.

 

예를 들어, 신경섬유종증(NF1/NF2), 자폐 스펙트럼 장애(ASD), 선천성 심장질환(CHD) 같은 질환들은 단일 유전자 돌연변이가 아니라, 여러 개의 유전자가 복합적으로 작용하여 발생하는 질환이기 때문에, 유전자 하나를 교정한다고 해서 질병이 완전히 해결되지 않을 가능성이 높았습니다.

 

이 문제를 해결하기 위해 최근에는 유전자 편집이 아닌, 유전자 발현 조절(Gene Regulation) 및 RNA 기반 치료법이 연구되고 있었습니다.

 

2023년 Cell Reports 논문에서는 RNA 인터페이싱 기술(RNAi)을 이용해 특정 유전자의 발현을 조절하는 방식이 다중 유전자 질환 치료에 적용될 가능성이 높다고 발표되었으며, 특히 신경섬유종증이나 특정 신경퇴행성 질환에서 적용 가능성이 연구되고 있었습니다.

 

하지만 RNA 기반 치료는 효과가 일정 기간 지속되지 않고 반복적인 투여가 필요하다는 점이 단점으로 지적되고 있었으며, 이를 해결하기 위해 지속 방출형 RNA 치료제 및 장기 지속형 유전자 조절 기술이 개발되고 있었습니다.

이 연구들을 정리하면서, 유전자 치료가 다중 유전자 질환에도 효과적으로 적용되려면 단순한 유전자 편집을 넘어, 유전자 네트워크 전체를 조절하는 보다 정교한 기술이 필요할 것이라는 점을 다시 한번 실감할 수 있었습니다.

3) 치료의 안정성과 장기적 효과를 높이는 연구가 필요하다

유전자 치료는 기존의 약물 치료와 달리, 한 번의 치료로 장기적인 효과를 기대할 수 있다는 점에서 혁신적인 접근 방식이지만, 실제로 그 효과가 얼마나 오래 지속될 수 있는지에 대한 연구는 아직 충분하지 않았습니다.

SMA 치료제인 졸겐스마(Zolgensma)나 혈우병 치료제 헴제닉스(Hemgenix)의 경우, 치료 후 수년 동안 효과가 유지되는 것으로 보고되었지만, 모든 환자에서 동일한 지속 효과를 보장할 수 있는 것은 아니었습니다.

 

2023년 Nature Medicine 논문에서는 SMA 환자를 대상으로 한 유전자 치료 후, 일부 환자에서 시간이 지나면서 치료 효과가 감소하는 현상이 관찰되었다고 보고되었으며, 이에 따라 유전자 치료 후에도 정기적인 모니터링과 추가적인 치료 전략이 필요할 가능성이 높다는 점이 지적되고 있었습니다.

 

유전자 치료가 궁극적으로 소아 희귀질환의 근본적인 해결책이 되려면, 한 번의 치료로 평생 지속될 수 있는 안정성과 치료 효과를 보장할 수 있는 기술 개발이 필수적이라는 점을 연구 자료를 통해 다시 한번 확인할 수 있었습니다.

4) 비용 절감과 접근성 확대가 필수적이다

현재 유전자 치료제는 치료 효과가 입증된 일부 질환에서 사용되고 있지만, 치료 비용이 너무 높아 환자들이 쉽게 접근할 수 없다는 점이 가장 큰 현실적인 문제였습니다.

 

SMA 치료제인 졸겐스마는 약 25억 원, 혈액암 치료제 킴리아는 약 5억 원의 비용이 소요되며, 이러한 초고가 치료제는 일부 국가에서는 보험 적용을 받을 수 있지만, 보험 지원이 없는 국가에서는 사실상 사용이 불가능한 수준이었습니다.

 

2024년 JAMA(Journal of the American Medical Association) 논문에서는 유전자 치료의 비용 문제를 해결하기 위해 정부 지원 확대, 제약사와의 가격 협상, 환자 맞춤형 치료 비용 조정 등의 전략이 필요하다고 분석하고 있었으며, 또한 대량 생산을 통한 비용 절감, 새로운 유전자 전달 기술 도입을 통한 치료 비용 절감 방안이 연구되고 있음을 확인할 수 있었습니다.

기술이 아무리 발전해도, 환자들이 접근할 수 없다면 실질적인 치료법이 될 수 없다는 점에서, 비용 문제를 해결하는 것이 유전자 치료의 미래를 결정짓는 중요한 요소가 될 것이라는 생각이 들었습니다.

 

 

유전자 치료가 소아 희귀질환의 미래가 되려면

유전자 치료에 대한 연구를 진행하면서, 이 기술이 단순한 실험적 개념이 아니라, 실제로 일부 질환에서는 치료 효과를 보이고 있으며, 빠르게 발전하고 있다는 점이 인상적이었습니다. 하지만 여전히 해결해야 할 과제가 많다는 점도 동시에 확인할 수 있었습니다.

 

기술적 측면에서 유전자 편집의 정확성 향상, 다중 유전자 질환에 대한 접근법 개발, 장기적 안정성 확보가 필요하며, 현실적인 문제로는 비용 절감과 접근성 확대가 반드시 이루어져야 할 것으로 보였습니다.

 

하지만 그럼에도 불구하고, 유전자 치료가 지금까지의 희귀질환 치료와는 완전히 다른 새로운 가능성을 열어주고 있다는 점에서, 앞으로도 연구가 지속될 가치가 충분하다는 생각이 들었습니다. 지금은 아직 초기 단계이지만, 시간이 지나면서 기술이 더 정교해지고 비용 문제까지 해결된다면, 유전자 치료는 결국 소아 희귀질환 치료의 핵심이 될 가능성이 높아 보였습니다.