KAIST, 희귀질환 환자 치료제 개발 가능해지다

지금까지 치료의 희망이 없었던 희귀질환 환자들 중에서도 유전체 검사를 통해서 약 10%의 환자들에 대해서는 환자맞춤형 치료제 개발이 가능

사진 1. KAIST 의과학대학원 김진국 교수 — (사진제공=KAIST) 의과학대학원 김진국 교수

(대전=세종충청뉴스) 송윤영 기자 = 희귀질환들, 특히 뇌나 눈같이 재생되지 않는 조직을 손상시키는 질병들은, 한 번 증상이 시작되면 치료를 통해 되돌릴 수 없기 때문에 증상이 시작되기 전에 진단하고 치료를 시작하는 것이 중요하다. 대부분 희귀질환에 대해서는 치료제가 없는데, 환자맞춤형 치료제 개발이 가능함을 제시해 화제다.

KAIST(총장 이광형)는 의과학대학원 김진국 교수 연구팀이 희귀질환 환자맞춤형 치료에 가이드라인을 제시하는 연구 결과를 세계 최고 권위의 학술지 중 하나인 ‘네이처(Nature)’지에 발표했다고 13일 밝혔다.

연구 결과에 따르면 이러한 환자 중에서도 약 10%에 대해서는 환자맞춤형 치료제 개발이 가능하다는 것이다. 또한 그 10%의 환자들을 유전체 기반 진단을 활용해 증상이 시작되기 전이라도 신속하고 체계적으로 선별하는 방법을 연구팀은 제시했다.

지금까지는 진단이 되더라도 대부분의 경우 치료제가 없기 때문에 환자들과 가족들이 진단에 소극적인 경우가 있었으나 이번 연구결과를 통해 같은 질환이라도 돌연변이에 따라서 환자맞춤형 치료가 가능할 수 있다는 것이 확인되었기 때문에 유전체 기반 진단에 더 적극적으로 참여함으로써 환자들을 조기에 진단하고 하고 치료를 고려할 수 있을 것으로 기대된다.

향후 유전체 기반 진단의 비용이 크게 떨어지면서 유전체 기반의 진단이 환자뿐만 아니라 모든 신생아에게도 적용되기 시작하면 증상이 시작되기 전에 진단되고 환자맞춤형 치료가 시작되는 사례가 많아질 것으로 기대된다. 실제로 연구팀은 이번 연구에서 신생아 때 유전체 분석을 통해 진단된 환자 1명에 대해서 환자맞춤형 치료제 개발을 진행하고 환자맞춤형 임상시험에 진입한 사례를 보고했다.

김진국 교수는 하버드 의과대학 박사후연구원으로 근무하던 지난 2019년에 RNA기반 신약 개발 플랫폼을 활용해 희귀질환 환자 한 명에 대한 밀라센(milasen)이라는 환자맞춤형 치료제를 세계 최초로 개발하고 세계 최고 권위의 학술지 중 하나인 ‘뉴잉글랜드 저널 오브 메디슨(New England Journal of Medicine)’지에 발표한 바 있다.

본 연구는 김 교수가 3년 전 KAIST에 조교수로 부임한 후 진행한 후속 연구로서, 김 교수는 모세혈관 확장성 운동실조 증후군(ataxia-telangiectasia 또는 A-T)이라는 희귀질환에 대한 미국의 환자 재단과의 협업을 통해 대규모 환자군에 대한 유전체 분석으로 약 10%의 환자들에 대해 환자맞춤형 치료가 가능하다는 것을 보이고 유전체 검사를 통해서 이런 환자들을 효과적으로 발굴하는 체계를 제시하고 검증했다. 또한 이를 통해 발견한 환자맞춤형 치료가능 환자 중 치료의 성공 가능성이 가장 큰 환자 1명에 대해서 환자맞춤형 치료가능 돌연변이를 확인하고 환자맞춤형 치료제인 아티펙센(atipeksen)을 개발 후 그 환자에 대한 맞춤형 임상시험을 진행하고 있는 사례를 보고했다.

KAIST에서는 김진국 교수가 공동교신저자, KAIST 의과학대학원 우시재 박사과정 학생이 공동 제1 저자로 참여하고 A-T 아동 프로젝트(A-T Children’s Project) 재단 및 하버드 의과대학과의 협업으로 진행한 이번 연구는 국제 학술지 네이처(Nature)지에 7월 12일 온라인(advanced online publication) 형태로 출판됐다. (논문명 : A framework for individualized splice-switching oligonucleotide therapy).

김 교수는 "이번 연구는 희귀질환 환자들의 진료에 있어서, 지금까지 진단 위주의 진료에서 치료 위주의 치료로의 전환을 가속화할 것이며, 지난 2013년 환자의 진단을 위해 정립되었던 미국임상유전학회(ACMG) 가이드라인 연구가 발표된 이후 희귀질환 진료 가이드라인에 있어서 패러다임의 전환을 가져올 것ˮ 이라고 말했다.

또한 “환자맞춤형 치료전략은 현재로서는 기술적인 이유로 뇌, 눈, 및 간에 영향을 미치는 질환들에만 적용할 수 있지만 추후 기술개발을 통해서 다른 질병들에도 적용될 가능성이 있다”고 덧붙였다.

이번 연구는 한국연구재단 해외우수과학자유치사업Plus(Brain Pool Plus) 사업, 기초연구실 사업, 국가바이오빅데이터 사업, 의사과학자양성 사업, 아산사회복지재단의 지원을 받아 수행됐다.

붙임 : 그림 설명, 연구개요, 교수 이력

그림 1. 희귀질환 환자의 전장유전체를 분석하면 코딩서열만 분석하는 경우에 비해 환자맞춤형 치료가능 환자 발견율이 3-7배 증가함.

그림 2. 전장유전체 분석과 함께 본 연구에서 개발되고 검증된 환자맞춤형치료 적용가능 변이 분류체계를 활용하면 증상이 나타나기 전에 희귀질환 환자를 진단하고 치료제 개발을 시작할 수 있음.

그림 3. 논문표지 후보 디자인 (선정여부 아직 결정되지 않음, 일러스트: @nariclaire_roy)

그림 4. 희귀유전질환 치료가능성 변화: 본 연구에 의해서 기존에 치료제가 없던 추가 10% 환자 대상 환자맞춤형 치료 가능성을 확인 (일러스트: @nariclaire_roy)

그림 5. 희귀유전질환 진료 패러다임 변화: 본 연구가 치료가능성으로 이어지지 못하는 유증상 진단 중심의 진료에서 기존 치료법에 더해 환자맞춤형 치료 등의 가능성까지 고려할 수 있는 무증상 전장유전체검사 위주로의 변화를 촉진시킬 것으로 기대됨 (일러스트: @nariclaire_roy)

그림 6. 희귀유전질환 진료 현장에서의 변화: 본 연구가 궁극적 미진단 전장유전체검사를 촉진시킴으로서 기존에 대부분 유증상 진단으로 인하여 치료기회가 없어서 절망했던 환자들에게 환자맞춤형 치료 등의 가능성을 제공할 수 있을 것으로 기대됨. (일러스트: @nariclaire_roy)

□ 연구개요

배경

김진국 교수가 지난 2019년에 RNA기반 신약개발 플랫폼을 활용하여 희귀질환 환자 한 명에 대한 milasen이라는 환자맞춤형 치료제를 세계 최초로 개발하고 세계 최고 권위의 학술지 중 하나인 New England Journal of Medicine지에 발표하였다.

이 연구로 환자맞춤형 치료제 개발의 가능성이 확인됨으로써 치료법이 없는 희귀질환을 가지고 있는 수많은 환자들과 의료진들이 시도하려고 했지만 환자가 가지고 있는 돌연변이의 특성에 따라서 환자맞춤형 치료의 적용가능성이 달라지기 때문에, 이 방법이 어떤 환자들에게 적용될 수 있고 그런 환자들을 어떻게 발굴할 수 있는지에 대한 체계가 필요한 상황이었다.

2. 연구 내용

본 연구는 김 교수가 3년 전 KAIST에 조교수로 부임한 후 진행한 후속연구로서, 모세혈관 확장성 운동실조 증후군(ataxia-telangiectasia 또는 A-T)이라는 희귀질환에 대한 미국 환자 재단과의 협업을 통하여 대규모 환자군에 대한 유전체 분석을 통해서 약 10%의 환자들에 대해 환자맞춤형 치료가 가능하다는 것을 보이고 유전체 검사를 통해서 이런 환자들을 효과적으로 발굴하는 체계를 제시하고 검증하였다.

또한 이 체계를 활용하여, 신생아 대상 유전체 검사를 통하여 증상이 나타기 전에 유전적으로 진단된 환자 1명에 대해서 환자맞춤형 치료가능 돌연변이를 확인하고 환자맞춤형 치료제인 아티펙션(atipeksen)을 개발 후 그 환자에 대한 맞춤형 임상시험을 진행하고 있는 사례를 보고 하였다.

이 환자의 이야기는 기존에 매체를 통해서 보도된 바 있다.

RNA drugs may soon be available for more rare genetic diseases”, Science 2021/11/3
https://www.science.org/content/article/personalized-rna-drugs-may-soon-be-available-more-rare-genetic-diseases?fbclid=IwAR16Ev3p3AvyANUxNK6xG6Swspfs9ef69lUybv377mpY05TD15gqxI9wh9I

“A family on the frontier of hyper-personalized medicine”, MIT Technology Review 2020/3/11
https://www.technologyreview.com/2020/03/11/905396/a-family-on-the-frontier-of-hyper-personalized-medicine/

“If DNA is like software, can we just fix the code?”, MIT Technology Review 2020/02/26
https://www.technologyreview.com/2020/02/26/905713/dna-is-like-software-fix-the-code-personalized-medicine/

3. 기대 효과

희귀질환들, 특히 뇌나 눈 같이 재생이 되지 않는 조직을 손상시키는 질병들은, 한 번 증상이 시작되면 치료를 통해 되돌릴 수 없기 때문에 증상이 시작되기 전에 진단하고 치료를 시작하는 것이 중요하다.

지금까지는 진단이 되더라도 대부분의 경우 치료제가 없기 때문에 환자들과 가족들이 진단에 소극적인 경우가 있었으나 본 연구결과를 통하여 같은 질환이라도 돌연변이에 따라서 환자맞춤형 치료가 가능할 수 있다는 것이 확인되었기 때문에 유전체 기반 진단에 보다 적극적으로 참여함으로써 환자들을 조기에 진단하고 하고 치료를 고려할 수 있을 것으로 기대된다.

또한 향후 유전체 기반 진단의 비용이 크게 떨어지면서 유전체 기반의 진단이 희귀질환 증상을 보이는 환자들 뿐만 아니라 증상이 없는 모든 신생아에게도 적용되기 시작하면 증상이 시작되기 전에 진단되고 환자맞춤형 치료가 시작되는 사례가 많아진 것으로 기대된다.

본 연구는 희귀질환 환자들의 진료에 있어서, 지금까지 진단 위주의 진료에서 치료 위주의 치료로의 전환을 가속화시킬 것이며, 지난 2013년 환자의 진단을 위하여 정립되었던 ACMG 가이드라인 연구가 발표된 이후 희귀질환 진료에 있어서 패러다임의 전환을 가져올 것으로 기대된다.

환자맞춤형 치료전략은 현재로서는 기술적인 이유로 뇌, 눈, 및 간에 영향을 미치는 질환들에만 적용이 가능하지만 추후 기술개발을 통해서 다른 질병들에도 적용될 가능성이 있다.

송윤영 기자 다른기사 보기