생명/의료

식물 miRNA 종합 데이터베이스 구축

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최근 베이징시농림과학원 양샤오쩡(杨效曾) 연구팀은 베이징대학 생명과학원과 공동으로 저급 수생식물에서 고급 피자식물까지 88종 식물의 소분자 RNA 데이터를 심층적으로 발굴하는 한편 해당 식물 miRNA에 대한 체계적 검정, 주해, 분석을 통해 지금까지 세계에서 가장 종합적이고 포괄적인 식물 miRNA 데이터베이스—PmiREN를 구축했다. 해당 성과는 "Nucleic Acids Research"에 접수되었다. miRNA(microRNA 약어)는 진핵생물에 광범위하게 존재하는 비암호화 RNA이다. 성숙된 miRNA는 20~22개 염기만 보유하는 단일 사슬 소분자 RNA로서 단백질 등 대분자에 비해 분자량이 아주 작은 "소분자"이다. 2002년에 첫 번째 식물 miRNA가 발견된 이후 식물의 성장, 발육 및 외부환경에 대한 자극반응 등에 miRNA가 관여함을 발견했다. miRNA 기능 연구가 심화됨에 따라 "일부 miRNA 발현 변화를 통한 작물 생산량 유의적 향상" 등과 같은 miRNA를 둘러싼 작물형질개량 성과가 여러 차례 세계 최고 권위학술지에 게재되었다. 현재 식물학계는 miRNA가 식물 거의 모든 생명과정에 관여한다고 보고 있다. 식물 miRNA 종합데이터베이스—PmiREN는 다음과 같은 뛰어난 특징이 있다. 첫째, 완전한 miRNA 정보를 담고 있는바 수생식물부터 피자식물까지 도합 88개 종을 포함시켰다. 둘째, 최초로 대량 작물 중 특이 miRNA를 발견했다. 새로 구축한 데이터베이스에는 최초로 발견된 miRNA만 16,000개에 달하는데 그 중 대부분은 옥수수, 벼, 밀 등 주요작물에서 최초로 발견된 것이다. 해당 miRNA는 주요 농업형질과 잠재적인 연관이 있으므로 관련 miRNA 기능 발굴은 작물의 농업형질 개량에 중요한 응용가치가 있다. 셋째, 종합 데이터 발굴을 통해 miRNA 유전자집단 정보, 발현정보, 공선성 분석 결과, 표적유전자 예측 결과 등을 포함한 miRNA 관련 정보를 대량 획득했다. 그리고 전반적이고 상세하며 직관적인 정보 표현 연구를 수행했다. 넷째, 다양한 데이터베이스 검색 방식을 제공하여 사용자로 하여금 데이터베이스의 모든 데이터를 간편하게 다운로드할 수 있게 하였다. PmiREN 데이터베이스는 오픈하여 3개월이란 짧은 기간에 전세계 20여개 국가, 150여개 지역으로부터 접속되었고 접속량은 56,000회를 초과하는 등 국내외 학계의 광범위한 관심을 받고 있다. 동 데이터베이스 출현은 식물 miRNA 진화를 체계적으로 연구하고 새 miRNA 기능을 발견하는데 튼튼한 기반을 마련했다. 앞서 연구팀은 대량 NGS 데이터로부터 식물 miRNA를 정확히 감정하기 위한 체계적 연구를 수행하여 효과가 뚜렷한 방법—miRDP 계열 도구(miRDeep-P 및 miRDeep-P2)를 개발했다. 동 계열의 방법은 식물 miRNA를 감정·분석하는 세계적인 표준방법으로 자리매김했다. 2018년 말에 연구팀이 기존 방법을 체계적으로 업그레이드시켜 얻은 새 방법은 밀과 같이 게놈이 크고 복잡한 식물의 miRNA 감정·주해를 해석하는 면에서 기능이 전면적으로 제고되었다. 뿐만 아니라 예측 민감도와 정확도를 향상시켰고 연산시간을 대폭 줄였다. 해당 계열의 성과는 국제생물정보학 "Bioinformatics"에 게재되었다. 그외 옥수수근충의 miRNA를 체계적으로 발굴하고 감정하였으며 동물 특히, 곤충 miRNA의 변화를 비교하였다. 해당 연구는 miRNA를RNA 간섭의 담체로 이용하는 새 내충 기술 개발에 기반을 마련했다. 해당 성과는 "Genomics, Proteomics & Bioinformatics"에 접수되었다.

중국 첫 탄소이온 치료 시스템 등록 출시 허가

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2019년 9월 29일, 중국과학원 근대물리연구소(이하 근대물리소로 약칭) 및 그 지주회사 란저우커진타이지(蘭州科近泰基)신기술유한책임회사가 공동으로 개발한 "탄소이온 치료 시스템"이 제3류 의료기기 제품등록 허가를 받았다. 간쑤성(甘肅省) 우웨이(武威)종양병원에 설치된 해당 제품은 중국 첫 국가약품감독관리국의 허가를 받고 등록된 중국산 탄소이온 치료 시스템이다. 중이온빔은 독특한 물리학적 및 생물학적 특성을 보유하고 있으며 이상적인 방사선치료용 빔(Beam)으로 인정되고 있다. 중이온 치료는 정밀, 고효율 및 안전성을 보유한 선진적인 방사선치료 방법이다. 탄소이온 치료 시스템은 첨단기술 기반 대형 의료기기로서 수천대의 다양한 전문 설비를 포함하고 가속기, 핵탐지, 의학진료 등 관련 기술을 융합했으며 탄소이온빔 제공에 의한 악성 고형종양 치료에 이용된다. 근대물리소는 많은 대형 중이온가속기 장치를 구축함과 아울러 중이온가속기 장치를 기반으로 중이온 물리 및 관련 응용 연구를 수행하고 있다. 1993년 후 근대물리소는 첨단 가속기 기술 및 핵탐지 기술 연구개발, 중이온빔 치료 관련 생물학적 기초연구, 관련 의료기관과 공동으로 수행한 임상 전기연구(Biographical research) 경험 축적을 통해 고수준의 중이온 치료 기술 인재 연구팀을 육성함과 아울러 관련 핵심 기술을 파악했다. 근대물리소가 개발한 자체 지식재산권을 보유한 탄소이온 치료 시스템은 사이클로트론 주입과 싱크로트론 가속 결합, 전하분리 주입 기반 기술 로드맵을 이용하고 컴팩트형 싱크로트론 가속기, 복합치료 형식 및 맞춤형 치료실 배치 등 독특한 설계를 통해 국외 제품의 특허독점 국면을 개변시켰으며 가격대성능비를 향상시키고 운영 유지보수 비용을 절감시켰다. 중국산 탄소이온 치료 시스템의 산업화 및 임상응용은 암 정밀의료, 첨단 장비 제조 및 운영 유지보수 서비스를 일체화한 이온 의료 산업을 이끌 전망이다.

에이즈 바이러스 RNA에 대한 형광표지 구현

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중국과학원 우한바이러스연구소와 우한대학은 공동으로 에이즈 바이러스 RNA에 대한 형광표지가 가능한 신형 양자점 나노 비콘(Beacon)을 성공적으로 구축했다. 해당 성과는 "Journal of the American Chemical Society"에 게재되었다. 해당 신형 양자점 나노 비콘은 원자가 상태 제어가 가능하고 생세포 내 단일 RNA 시각화 검출을 구현했다. 연구팀은 해당 비콘을 사용해 에이즈 바이러스 입자 내 단일 RNA 형광표지 및 단일 바이러스 탈외피(Uncoating) 과정의 동적 추적을 수행했다. 이외 동 기술은 기타 핵산서열 형광표지 및 검출에도 사용 가능해 저농도 핵산 고민감도 검사, 생세포 내 핵산 표지 및 이미징 분석을 구현할 수 있다. 생세포 내 단일 RNA 검출 및 추적은 질병 진단, 바이러스 감염 메커니즘 연구 등에 중요한 의미가 있다. 양자점 나노 비콘은 단일 RNA 검출 및 추적에 광범위하게 사용되는 기술이다. 해당 신형 양자점 나노 비콘은 관련 연구에 새 경로를 제공했다.

푸단대학간암연구소, 중국인 간암 발병·진행 메커니즘 최초로 규명

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최근 푸단대학[중산(中山)병원]간암연구소 판자(樊嘉) 연구팀은 중국과 서양의 간암 돌연변이스펙트럼(mutation spectrum) 간 차이점을 최초로 규명함과 아울러 B형간염 관련 간암에 대한 멀티오믹스(multi-omics)/다층차/다차원적 체계적 분석을 달성하였다. 간암은 중국에서 발병률 4위, 사망률 2위의 악성종양이다. 전세계 연간 간암 신발병 및 사망 병례에서 중국이 50% 이상을 차지한다. 또한 약 85%의 중국 간암환자가 B형간염바이러스 감염 배경을 지니고 있다. 연구팀은 중국인 간암 특성에 근거해 간암환자를 대사 구동형, 미세환경 이상형, 증식 구동형 등 3가지 아형으로 나누었는데 아형별 임상 예후 및 잠재적 치료 표적은 뚜렷하게 구별되었다. 해당 연구는 간암 예후 판단, 분자형 판정, 맞춤형 치료에 정확한 지침을 제공할 전망이다. 해당 성과는 국제 최고 생명의학저널 "Cell"에 온라인으로 게재되었다. B형간염 관련 간암에 대한 대표본 파노라마 다층차적 분석은 기존에 보고된바가 없었다. 동 연구소에서 생산된 고품질 빅데이터는 많은 간암 임상/기초 연구자에게 도움을 줌과 아울러 간암 연구 분야 발전을 유력하게 촉진할 전망이다. 연구팀은 연관성 분석(association analysis) 및 생물학 실험을 통해 간암 분자 특성 및 발병·진행 메커니즘을 전반적으로 해석했다. 또한 중국인 간암 데이터 기반 임상 중개연구의 필요성을 제시했다. 해당 연구는 간암 발병·진행 메커니즘에 대한 보다 심층적인 탐구 및 맞춤형 간암 정밀진료에 새 희망을 가져다주었다. 중국의 대부분 B형간염 환자는 중의약 치료를 받은 적이 있는데 부당한 중약 사용은 간암 발병·진행과 어느 정도 연관성이 있다. 연구에 따르면 35% 간암 샘플에 아리스토로크산(Aristolochic Acid) 유도 유전자 돌연변이 표지성이 함유된 것으로 나타났다. 연구팀은 아리스토로크산의 간암 유발작용을 감안해 임상에서 아리스토로크산을 함유한 중초약을 신중하게 사용할 것을 권장하고 있다. 해당 연구는 간암 발병·진행에서 대사이상(error of metabolism)의 중요작용을 체계적으로 제시했다. 연구팀은 앞으로 관련 메커니즘 및 중개경로에 대한 연구를 심층적으로 수행할 계획이다. 이번 연구에서 적지 않은 환자의 혈액샘플을 채집하였는데 향후 3가지 아형 분류에 근거해 해당 혈액샘플로부터 다양한 생물표지자를 찾아내 임상의사의 정밀 진단·치료에 도움을 줄 예정이다.

두 가지 종류의 단일세포 ChIP-seq 기술 개발로 세포운명 결정 메커니즘 규명

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베이징대학 분자의학연구소, 베이징대학-칭화대학 생명과학연합센터 허아이빈(何愛彬) 연구팀은 다양한 프로젝트 연구 요구, 발달 및 질환 상태에서 세포운명 결정 조절 메커니즘 해석에 적합한 두 가지 종류의 보편적이고 조작이 간단한 완전히 다른 풍격을 보유한 2개 종류의 단일세포 ChIP-seq 기술을 개발했다. 해당 성과는 "CoBATCH for high-throughput single-cell epigenomic profiling"라는 제목으로 "Molecular Cell" 및 "Profiling chromatin state by single-cell itChIP-seq"라는 제목으로 "Nature Cell Biology"에 게재됐다. 다세포생물은 동일한 게놈을 보유한 다양한 세포 유형으로 구성된다. 기관조직의 발달 과정에서 세포 상태 및 세포운명을 결정하는 메커니즘은 해당 분야의 관심사로 떠오르고 있다. 발달 과정 또는 질병 상태에서 후성유전학적 요인(DNA 서열을 변화시키지 않는 상황에서 유전자 발현 변화 또는 표현형을 유발할 수 있는 요인)은 세포운명의 결정에서 핵심 역할을 일으킨다. 세포 유형 및 기능 이질성은 흔히 유전자 발현 조절을 통해 구현된다. 현재 해당 연구는 주로 단일세포 전사체 수준에 집중되었으며 또한 단일세포 수준에서의 후성적 조절 메커니즘 해석도 매우 적다. 따라서 단일세포, 전체 게놈 범위에서 히스톤 수식 및 전사인자가 어떻게 세포계보(Cell lineage)의 발생, 운명 결정을 조절하는 지에 대한 연구가 부족하다. 염색질 면역침강(ChIP-seq)은 후성유전학적 조절을 연구하는 주요 기술 방법으로서 전체 게놈 범위에서 DNA-단백질의 상호작용을 포획할 수 있다. 하지만 실험 원리 및 기기 설비의 제한으로 ChIP-seq 기술이 단일세포 수준에서의 연구 및 응용은 제한되었으며 현재 보편적이고 조작이 간단한 고품질의 단일세포 ChIP-seq 기술이 결핍하다. 해당 기술 어려움을 해결하기 위해 연구팀은 다양한 실험 전략을 이용하여 CoBATCH 및 sc-itChIP라고 부르는 두 가지 종류의 신형 단일세포 ChIP-seq 기술을 개발했다. CoBATCH는 융합단백질 PAT(Protein A-Tn5)를 이용해 항체와 결합된 특정 게놈 영역을 식별하고 절단할 수 있을 뿐만 아니라 조합 바코드 표지 단일세포 기술을 결합하여 고투과성 단일세포 포획을 달성할 수 있다. sc-itChIP는 Tn5를 이용해 게놈을 균일하게 절단한 후 면역침강을 통해 표적 게놈 단편을 축적할 수 있다. 연구팀은 CoBATCH 단일세포 기술을 이용해 최초로 생쥐 배아 10개 서로 다른 기관(심장, 간, 폐, 좌뇌, 우뇌, 후뇌, 신장, 피부, 근육 및 소장)의 내피세포계보 발육, 분화 및 기능 이질성을 해석했다. 또한 단일세포 itChIP 및 단일세포 전사체 데이터를 통해 심장 줄기세포가 심근 및 내피세포 방향으로 분화되는 과정에서 세포 유형 특이성 증폭자(Enhancer)가 세포운명 결정을 조절하는 메커니즘을 규명했다. 연구팀은 고투과성 샘플의 단일세포 ChIP-seq 기술-CoBATCH을 개발함과 아울러 itChIP 기술도 개발하여 초기량이 수십 개밖에 안 되는 단일세포 샘플 포획에 이용함으로써 희소성 세포 샘플(예를 들어 이식전 배아 등)의 후성적 조절 이질성 연구에 새 기술 방법을 제공했다. 해당 두 가지 종류의 단일세포 ChIP-seq는 세포운명 결정 등 가장 본질적인 발육 생물학적 문제 해결 및 복잡한 질병 발생 과정 해석에 강유력한 기술 방법을 제공할 전망이다.

알츠하이머병 개선 방법 발견

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최근 푸단(复旦)대학 신경생물학 국가중점연구실 자오빙차오(赵冰樵) 연구팀과 중국과학원 강자기장과학센터 중카이(钟凯) 연구팀은 3년간 공동 연구를 통해 알츠하이머병(노인성 치매라고도 함)의 새로운 발병메커니즘을 발견했다. 해당 성과는 "ADAMTS13, 뇌혈관 완전성 유지를 통해 알츠하이머병 병리 개선"이라는 제목으로 "PLoS Biology"에 온라인으로 게재되었다. 알츠하이머병은 서서히 발병하는 신경계통 퇴행성 질병으로서 주로 인지기능 저하, 정신적 증상과 행동 장애로 나타난다. 전 세계적으로 약 5천만 명이 알츠하이머병을 앓고 있으며 가정과 의료보건 시스템에 막중한 부담을 준다. 알츠하이머병의 특징 중 하나는 뇌내 "노인반" β-아밀로이드(Aβ)의 과잉축적으로 인한 심각한 기억력 감퇴로서 현재 세계적으로 효과적인 치료 방법이 없다. 연구팀은 뇌내의 "ADAMTS13"라 불리는 유전자는 일종의 금속단백질분해효소로서 뇌졸중 및 심근경색에 대한 보호 작용을 하며 해당 유전자를 녹아웃할 경우 알츠하이머병모델생쥐의 뇌혈관장벽이 조기 파괴된다는 것을 발견했다. 뇌혈관장벽의 파괴는 연령의 증가에 따라 더 심해져 뇌모세혈관 감소와 뇌혈류감소를 초래하여 결국 뇌내 "노인반" Aβ의 혈관청소 장애와 기억력 감퇴를 초래한다. 반대로, 생쥐 뇌내의 "ADAMTS13" 유전자 함량을 증가시킬 경우 뇌혈관장벽 보호를 통해 뇌내 모세혈관수와 뇌혈류를 증가시키고 뇌내 Aβ제거를 촉진할 수 있다. 아울러 생쥐의 인지기능 장애를 뚜렷하게 개선시킨다. 해당 연구에 의하면, "ADAMTS13"은 Aβ의 뇌혈관장벽 제거 증가를 통해 알츠하이머병 발병에서 핵심 역할을 함을 규명하였다. 또한 알츠하이머병 병리 메커니즘에서의 혈관 요인의 역할이 뚜렷이 입증되었다.

새 항암제 개발로 신경내분비종양 치료 전망

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최근, 중국은 종양 혈관신생 억제 및 면역조절 기능을 동시에 보유한 Sulfatinib에 대한 III단계 시험에서 중대한 성과를 달성함으로써 신경내분비종양(Neuroendocrine tumor, NET) 표적치료 새 방향을 이끌어 중국의 NET 치료 어려움을 해결하는데 새 방법을 제공할 전망이다. NET는 신경내분비세포에서 유래된 종양으로서 췌장에서 유래되는지의 여부에 따라 일반적으로 췌장 신경내분비종양 및 비췌장 신경내분비종양(ep-NET)으로 나눈다. 예측에 의하면 중국의 NET 환자 수는 약 49만 명에 달하며 2018년에만 약 65,600명 환자가 증가됐다. 현재 ep-NET 치료에 사용 가능한 유일한 약물 에베로리무스(Everolimus)는 미국에서만 사용이 비준됐기에 중국 NET 환자는 표적치료제가 결핍한 어려움을 겪고 있다. 2019년 6월, 허치슨왐포아(Hutchison Whampoa)의약은 Sulfatinib는 ep-NET를 적응증으로 하는 중국 III 단계 공인성 임상시험 SANET-ep의 예비 설계 중간 분석에서 주요 연구 목표에 도달함으로써 계획보다 앞당겨 연구에 성공했다. 해방군총병원 제5의학센터, 베이징대학 종양병원, 중산(中山)대학 종양예방치료센터 등 중국 24개 의학 기관이 SANET-ep 연구에 참여했다. 기존의 I단계, II단계 연구에서 Sulfatinib는 ep-NET 및 췌장 NET에 대하여 양호한 치료효과 및 안전성을 나타냄으로써 III 단계 연구 성공에 기반을 마련했다. 이번에 계획보다 앞당겨 성공한 III 단계 SANET-ep 연구는 이중맹검, 다중심, 플라세보 대조 기반의 공인성 연구로서 연구 결과의 증거 등급은 더욱 높으며 Sulfatinib의 유효성 및 안전성 입증에 보다 설득력 있고 완벽한 증거 지원을 제공했다. 해당 연구는 세계 최초로 중국 NET 환자를 대상으로 한 III 단계 공인성 연구이다. 2019년 9월 29일, 유럽종양내과학회 연례회의(ESMO)에서 최초로 SANET-ep 연구의 완정한 데이터를 전세계에 공개할 예정이다. ep-NET는 오진율, 진단 누락률이 높은 질환으로 인정되고 있다. 최근 10년래 NET의 생물학적 특성, 흔히 발생하는 부위, 전이 형식에 대한 이해가 완벽화되면서 진단율도 지속적으로 향상되고 있지만 선택 가능한 ep-NET 치료약물의 제한성 특히 중국 ep-NET 환자를 치료할 수 있는 비준을 획득한 표적치료제가 없기에 해당 약물의 임상 수요가 절박하다. SANET-ep 연구 성공은 ep-NET 표적치료제 제조에 기반을 마련함으로써 중국의 ep-NET 환자에게 안전하고도 효과적인 치료 조건을 제공할 전망이다.

인체 간섬유화 진단의 잠재적 표지자 발견

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안후이의과대학 제1부속병원/난팡(南方)의과대학 공동연구팀은 인체 단백질 "LECT2"과 "Tie1"의 결합이 간섬유화 과정의 "중요한 일환"임을 발견했다. 따라서 "LECT2"를 잠재적 혈청진단 표지자로 하는 비침습적 진단이 가능해졌다. 중국은 간질환 발병률이 높은 국가로 발병률 및 사망률 모두 세계 평균수준을 웃돈다. 간질환자의 대부분은 염증 발생 및 끊임없는 섬유화를 특징으로 하는 만성 간질환을 앓고 있다. 하지만 현재 간섬유화 발병의 분자 메커니즘은 밝혀지지 않았고 효과적인 치료방법도 없다. 연구팀은 간섬유화 과정의 1개 새 메커니즘을 발견했다. 즉, 인체 단백질 LECT2이 "배위체"가 되어 "수용체" Tie1과 결합할 수 있고 양자 결합 후 일련의 "신호전달"을 유발해 간혈관신생 및 간동양혈관(hepatic sinusoid)의 모세혈관화를 조절함으로써 간섬유화 진행에 영향을 미친다. 해당 성과는 "Cell"에 발표되었다. 해당 연구는 인체 혈청속 LECT2 수준 검사를 통한 비침습적 간섬유화 진단을 가능케 했고 또한 이를 간섬유화 치료의 잠재적 표적으로 이용할 수 있다.

"납팔마늘"에서 3가지 새 활성 펩타이드 발견

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최근, 텐진(天津)대학 천하이샤(陈海霞) 천연약물화학 연구팀은 중국 전통음식 "납팔마늘"에서 3가지 새 활성 펩타이드를 최초로 발견했다. 이들 활성 펩타이드는 항균성을 보유하기에 항생제 대체제로 될 전망이다. 해당 성과는 "Food & Function" 표지 기사로 게재되었다. 항생제의 발견과 응용은 인류 의학사의 대혁명이다. 그러나 임상에서의 광범위한 사용과 더불어 많은 나라에서 항생제 남용과 오용 현상이 존재한다. 약물 남용은 세균이 항생제 환경에 신속하게 적응하여 각종 "슈퍼 세균"이 잇따라 생기게 하며 인류 건강에 심각한 위해를 준다. 안전하고 효과적인 항생제 대체제를 찾는 것은 "세균 약물 내성"이라는 이 세계적 의료 문제를 해결하는 효과적인 방법이다. 동식물 체내의 "화학 메신저"로 불리는 활성 펩타이드는 유기체의 성장, 발육 ,번식, 대사 및 행위 등 생명 과정을 조절한다. 연구팀은 식품에서 다양한 기능 성분이 인체의 보건 및 치료 작용에 미치는 영향을 오랫동안 연구했다. 이번 연구에서는 연구팀은 중국 전통음식 "납팔 마늘"에서 3가지 새 활성 펩타이드를 발견하고 감정했으며 항균 활성과 작용 메커니즘을 심층 연구했다. 연구 결과, 이러한 활성 펩타이드는 세균에 작용할 경우 "통형 공도 모델"과 "카펫 모델"의 작용 메커니즘으로 세균 세포 표면에 공도를 형성하고 세균 세포막을 파괴하여 세포 내용물을 누출함으써 항균 목적에 도달한다. 새 활성 펩타이드의 광범위한 생물학적 활성은 양호한 의학적 응용 전망을 보여준다. 새 활성 펩타이드는 항균 활성이 좋을 뿐만 아니라 독성이 적고 약물 내성 세균이 쉽게 생기지 않는 등 특징을 보유하기에 인체에 적합한 안전하고 효과적인 항생제 대체제로 될 전망이다. 해당 성과는 천연 항균성 펩타이드 약물을 개발하고 응용하기 위한 이론적 근거를 제공했다.

세계 최초 유전자 편집 인체 조혈줄기세포 이식 성공

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세계에서 유일하게 완치된 에이즈 환자인 "베를린 환자"와 비슷한 치료 사례가 중국 베이징에서 나타났다. 해당 환자는 "베를린 환자"와 같은 혈액종양 및 에이즈에 걸렸으며 치료 방안도 동일한 조혈줄기세포 이식이다. 다른 점은 "베이징 환자"는 유전자 편집으로 CCR5 유전자가 돌연변이된 조혈줄기세포를 얻었고 "베를린 환자"의 돌연변이는 천연적인 것이다. 최근 베이징대학 생명과학학원 덩훙쿠이(邓宏魁), 해방군총병원 제5의학센터 천후(陈虎), 서우두(首都)의과대학 부속유안병원 우호우(吴昊) 등 공동연구팀은 세계 최초로 유전자 편집 방법으로 인체 조혈줄기세포에서 CCR5 유전자를 불활성화하고 편집한 줄기세포를 HIV 에이즈 바이러스 감염 및 급성림프모구백혈병 환자 체내에 이식하여 효과를 생성했다. 유전자 편집된 조혈줄기세포가 환자 체내에서 생존하고 "소수 외래자"에서 "절대 다수의 원주민"으로 번식하는 것은 에이즈 치료의 관건이다. 해당 연구 성과는 이제 시작이지만 유전자 편집된 조혈줄기세포가 인체 내에서 안전하고 생존 가능하며 "역경 번식"도 가능하다는 것이 입증되었다. 해당 성과는 "유전자 편집 기술의 장점을 이용하여 '베를린 환자'의 단점을 극복하다"라는 제목으로 "The New England Journal of Medicine"에 온라인으로 게재되었다. 초기에 연구팀은 유전자 편집된 줄기세포의 생존을 걱정했다. 줄기세포는 새 환경에 아주 취약하다. 환자는 골수 소멸을 진행했고 유전자 편집된 줄기세포가 체내에서 생존하지 못하면 환자는 생명의 위험이 있게 된다. 따라서 안전한 방법은 편집된 세포와 편집하지 않은 세포를 함께 투입하는 "겸유" 방식이다. 그러나 안전한 방법은 흔히 가장 효과적이지 못하다. 함께 투입된 편집하지 않은 세포는 편집된 세포가 최대 효과를 발휘하는 것을 방해할 수 있다. 예를 들면 상호 경쟁이다. 줄기세포의 경쟁적 증식 때문에 체내에서 검사된 유전자 편집 효율이 상대적으로 낮아졌다. 편집되지 않은 세포는 "민폐 팀원"이 되어 바이러스의 공격을 도울 수도 있다. 항에이즈약을 일시 정지할 때, 바이러스가 반동하는 것은 편집하지 않은 유전자의 CD4+T 세포(줄기세포 분화로 생김)가 바이러스의 복제와 반동을 위한 장소를 제공하기 때문일 수 있다. 어려운 선택 앞에서 환자의 안전과 임상 안전을 최대한 보장하기 위하여 연구팀은 안전한 방안을 선택하여 백혈병 치료를 보장했다. 최종 결과는 만족스러웠다. 함께 강적 HIV를 만났을 때, 유전자 편집된 T세포는 더 강한 저항력을 나타냈고 T세포 총수량 비율은 2.96%에서 1.5배 증가하여 4.39%에 달했다. CRISPR 유전자 편집 기술의 편집 효율과 표적이탈 효과는 줄곧 임상으로 나아가는 걸림돌이다. 조혈줄기세포는 대부분 "정지상태"에 있으며 편집이 어렵다. 기타 줄기세포에 적용하는 유전자 편집 방법은 조혈줄기세포에 소용없을 수 있다. 예를 들어, 유전자총 타겟팅 방법은 편집한 "가위"를 투입해도 전체 세포가 활성화되지 않는다면 "가위" 편집을 유도하지 못한다. 초기에 동물 실험으로 검증된 기술 시스템구축을 기반으로 연구팀은 다양한 탐구를 거쳐 유전자 편집이 가능한 조혈줄기세포의 전처리 배양 방법을 구축하여 조혈줄기세포를 활성화시켰을 뿐만 아니라 건조성, 안정 상태, 생존력 등을 파괴시키지 않았다. 연구팀은 8가지 "가위" 도입 형질감염 방법을 시도하고 편집 시간을 단축하고, 짝을 이룬 가이드 RNA를 도입하는 전략 등을 이용하여 편집 효율을 높이고 표적이탈 효과를 낮추는 방법을 탐구했다. 임상시험 환자 체내에서 이러한 기술 방안은 검증되었다. 연구 결과, 유전자 편집은 지속성, 표적 이탈성, 유효성 등 면에서 임상 검증이 가능했다. 약물복용 중단 4주 후,환자 체내 HIV 수량은 반등을 나타냈다. 유전자 편집 효율이 17.8%에 달했지만 편집하지 않은 세포와 동시에 투입되었기 때문에 체내의 편집 세포 비율은 5%-8%에 그쳤다. "베를린 환자"가 사용한 천연 CCR5 돌연변이 100%의 줄기세포와 비교하면, 5%-8%는 미미하지만 투입 전략이나 유전자 편집 효율 등 면에서 보면 모두 미래의 연구 방향이다. 앞으로 편집된 줄기세포만을 이식하여 편집된 줄기세포의 삽입율을 높이는 방법을 시도할 수 있다. 이번 연구에서 안정성, 가능성이 검증되었지만 유전자 편집 효율을 대폭 개선하여 유효성을 제고해야 한다. 최근 몇 년간 유전자 편집 기술은 지속적으로 발전하였으며 멀지 않아 더 안전하고 효율적인 유전자 편집 기술 시스템이 개발될 것이다. 기존의 방법을 최적화하는 것도 다방면의 효율을 제고할 수 있다. 향후 유전자 편집된 조혈줄기세포가 충분히 많은 돌연변이 T세포를 생성하여 HIV에 저항할 수 있을 때, 한차례의 치료로 지속적인 치료효과를 이룰 수 있다. CCR5를 표적으로 HIV와 T세포 결합을 예방하고 HIV의 인체 면역 시스템에 대한 파괴를 막는다는 점에서 유전자 편집 아기와 같은 치료 원리에 기반했지만 이번 연구는 치료성 임상시험이고 또한, 성인 신체의 체세포에서 진행하여 배아 유전자 편집의 윤리적 논란이 되지 않는다.