인간 망막 퇴화 치료를 위한 게놈 편집 전략

망막

망막 퇴화의 설명

유전성 망막 퇴화는 실명의 주요 원인입니다. 비록 유전자 보충 요법이 개발되었지만, 그것들은 소수의 열성 IRD 돌연변이들에만 이용 가능합니다. 이와는 대조적으로, 군집화된 규칙적인 간격의 짧은 회문 반복(CRISPR) CRISPR 관련(Cas) 시스템을 사용한 게놈 편집은 표적 녹다운 또는 돌연변이 대립 유전자의 보정을 통해 광범위한 유전 망막 질환을 치료하기 위한 대체 치료 수단을 제공할 수 있습니다. 최근 EDIT-101(Editas Medicine, Inc., Cambridge, MA)에 대한 임상시험 승인을 통해 급속히 진화하는 이 분야의 진보는 강조되고 있습니다. Editas Medicine은 CEP290과 관련된 Leber 선천성 아마로시스 쥐 모델에서 효과적인 게놈 편집과 비인간 영장류에서의 안전성을 입증했습니다. 그럼에도 불구하고, 임상적으로 실행 가능한 망막 게놈 편집 요법을 개발하는 데는 상당한 어려움이 남아 있습니다. 특히, IRD를 일으키는 돌연변이는 200개 이상의 알려진 유전자에서 발생하며, 각 유전자 내에서 돌연변이 유형과 위치가 상당히 이질적입니다. 또한 Cas9의 생체 내 장기 발현에 대한 안전상의 우려가 남아 있습니다. 이 글은 유전자 편집 기술의 기술적 진보, 망막 게놈 편집과 관련된 주요 안전 문제, 임상 치료제 개발을 위한 이러한 과제를 극복하기 위한 잠재적 전략을 강조합니다.

망막 퇴화의 치료

유전망막퇴화(IRD)는 250개 이상의 유전자의 돌연변이와 관련된 이종 질환 그룹으로 구성됩니다. 이들은 광수용체 및/또는 기초망막색소상피(RPE)의 퇴화를 특징으로 하며, 이는 돌이킬 수 없는 시력 손실을 초래합니다. 그것들은 전 세계 2,000명 중 1명꼴로 영향을 미치며 노동 연령 인구의 실명의 주요 원인입니다. 유전성 망막위축증에 대한 승인된 유전자 치료법으로 정점을 찍은 지난 10년간 이러한 질병에 대한 치료법 개발에서 괄목할 만한 진전이 있었음에도 불구하고, 르베르 선천성 아마로시스(LCA)는 RPE65와 이식 가능한 망막 프로스트에서 바이알릭 돌연변이와 관련이 있습니다. 말기 망막 변성의 경우 대부분의 IRD가 치료 불가능한 상태로 남아 있습니다. 망막은 뚜렷한 면역학적 내성과 치료의 안전성과 효능을 비침습적으로 평가할 수 있는 독특한 시각적, 외과적 접근성 때문에 유전자 치료법을 개발할 수 있는 독특한 기회를 제공합니다. 아데노 관련 바이러스(AAV) 벡터는 외부 망막 세포에 대한 높은 대류성과 우수한 안전 프로파일 때문에 유전 물질을 세포에 전달하기 위해 가장 자주 사용되는 매개체입니다. Luxturna 외에도, 질병 관련 유전자의 작업 복사본을 망막 열성 퇴행성 세포로 전달하는 AAV 매개 유전자 보충 요법, 예를 들어, 코로이데미아 및 RPGR 관련 X연쇄 망막염 색소증은 유망한 안전성 및 효능 데이터를 가진 고급 단계의 임상 시험에서 평가되고 있습니다. 또한 유전자 보충은 돌연변이 단백질이 독성 기능상 이득 또는 지배적인 부정적인 영향을 미치는 상염색체 우성 망막 질환에 대한 효용성이 제한적입니다. 이러한 돌연변이에 의해 유발되는 유전성 망막 질환을 치료하기 위해 스플라이싱을 변경하거나 mRNA를 분해 대상으로 하는 안티센스 올리고뉴클레오티드(ASOs)가 현재 연구되고 있습니다. 게놈 편집은 망막 세포 내 병원성 돌연변이의 표적 교정을 통해 이 치료적 갭에 대처하기 위한 또 다른 유망한 대안 접근법을 제공합니다. 유전자 돌연변이를 교정하는 것은 유전자가 본래의 전사 조절과 후생 유전 환경에 따라 생리적 발현 수준을 높일 가능성이 높습니다. 클러스터화-규칙적 간격 간 짧은 회문 반복(CRISPR) 기반의 유전자 편집 도구와 성숙한 바이러스 벡터 매개 전달 방법의 출현으로 망막의 광범위한 유전자 돌연변이를 교정하는 것이 이론적으로 가능하게 되었습니다. 유전자 편집 분야의 급속한 발전으로 이미 식품의약국이 승인한 LCA 타입 10(LCA10)에 대한 CRISPR 게놈 편집 요법의 인간 시험 결과가 되었습니다. LCA10은 CEP290의 흔한 심부 전자 돌연변이와 관련된 유전 망막 디스트로피로, 비정상적인 스플라이싱을 유발하고 종종 유아기에 실명까지 이르게 됩니다. 그럼에도 불구하고 망막 유전자 편집 요법의 개발에는 여전히 큰 도전과 의문이 남아 있습니다. 실행 가능한 전략은 망막 전달에 적합해야 하며, 제한적인 표적 외 및 면역 유발 효과, 표적 편집 효율의 치료 수준을 가져야 하며, 광범위한 유전자 돌연변이를 치료하는데 이상적으로 적응할 수 있어야 합니다. 여기서, 우리는 유망한 치료용 망막 유전자 편집 전략을 검토하고, 주요 과제와 잠재적 해결책을 논의하며, IRD와 관련된 돌연변이의 이질성을 커버하기 위한 최적의 접근법을 제안합니다.

게놈 편집 전략의 결론

AAV 벡터 매개 유전자 보충은 망막에서 치료 유전자 치료의 가능성을 증명하는 반면, CRISPR/Cas9 시스템은 잠재적으로 훨씬 광범위한 유전 망막 질환의 치료를 가능하게 할 수 있습니다. EDIT-101의 임상 전 연구는 매우 고무적인 결과를 제공했지만, 이제 많은 관심이 2020년 초에 첫 환자에게 투여한 I/II 임상 시험의 결과에 집중될 것입니다. 생체 내 유전자 편집은 약물 전달과 관련된 새로운 도전과 장기적 안전성에 관한 질문을 제기합니다. 현재 이 분야는 유전자 특이적 녹다운, 염기 편집, 프라임 편집, RNA 편집 등 다양한 유전자 편집 전략을 연구 중입니다. 그리고 각각 목표 편집 효율과 목표 외의 위험의 균형을 다르게 제시하고 있습니다. 또한 장기 위험을 최소화하기 위해 생체 내 유전자 편집 시스템의 시간적 제어를 개선하기 위한 다양한 전략을 탐구할 필요가 있습니다. 인간의 망막 조직, 유기체 및 체내에서의 이러한 새롭게 개발된 CRISPR 기술을 테스트하는 것은 미래에 유전되는 망막 질환을 치료하기 위한 가장 실행 가능한 치료 방법을 강조하는데 도움이 될 것입니다.