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혈우병 : 뉴 노멀 시대에서의 화두 ②

후생신보 | 기사입력 2020/06/30 [10:48]

혈우병 : 뉴 노멀 시대에서의 화두 ②

후생신보 | 입력 : 2020/06/30 [10:48]

세계보건기구(WHO)가 ‘코로나19’(COVID-19)의 세계적 대유행을 선언한 가운데 비대면·비접촉 즉, ‘언택트’(Untact)가 새로운 문화로 자리 잡아 가고 있다. 미래에도 언택트는 계속될 것이라는 분석이다. 코로나19가 대유행인 가운데, 언택트로 정의되는 ‘뉴 노멀’(New Normal)의 시대 출발 선상에 지금 우리는 서 있다. 

본지는 언택트 시대 의료진들과 환자들에게 조금이 나마 도움을 주고자 관련 특집을 마련했다. ‘뉴 노멀의 시대’, 혈우병과 관련된 의료진들은 물론 환자들 역시 여기서 자유롭지 못하기 때문이다. 

언택트 시대, 감염병 검사 방법에서부터 정기검진, 치료, 교육 등 혈우병 사회의 전반적 손질이 불가피해 보인다. 접촉과 대면을 최소화하면서 치료제를 처방받는 것 역시 마찬가지다. 

코로나19 팬데믹 상황, 반감기가 연장된 다수 치료제들의 등장은 혈우병 환자들에게 ‘가뭄 속 단비’와 같은 역할을 할 것으로 보인다. 부상중인 혈우병 유전자 치료, 새롭게 출시된 혈우병 비응고인자 치료제와 모니터링 등의 내용도 담았다. 앞으로도 언택트 시대가 바꾸어 놓을 혈우병 사회의 모습을 꾸준히 전달하며 관련 환자들과 의료진들에게 도움이 될 수 있도록 노력할 것이다.  

 

글 싣는 순서

1. COVID-19 세계적 대유행과 혈우병    / 유철주 교수(연세의대)

2. 혈우병의 유전자치료    / 최영배 교수(충북의대)

3. 반감기 연장 응고인자 약제(EHL)    / 한승민 교수(연세의대)

4. 혈우병 치료를 위한 비응고인자 치료제와 모니터링    / 장성수 교수(울산의대)


  

2. 혈우병의 유전자치료 - 최영배 교수

● 혈우병은 단일 유전자 돌연변이 질환이고, 혈액응고인자를 소량 높여주어도 치료 효과를 볼 수 있기에 유전자 치료가 우선 적용될 수 있는 질환이다. 

● 많이 시도되는 방법은 바이러스 운반체를 이용하여 생체 내에 유전자를 전달하는 것으로 adeno-associated virus 운반체를 많이 사용한다. 

● 바이러스 운반체에 대한 중화항체를 이미 가지고 있는 경우, 이를 이용한 유전자 치료를 적용하는데 제약이 있으며, 이를 극복하기 위한 방법으로 바이러스 serotype 변경, 혈장분리술, 면역억제요법, 캡시드 용량을 증량하는 방법이 있다.  

● 유전자 치료제를 주입한 후 면역반응으로 인한 응고인자 활성도 저하가 생길 수 있으며, 향후 안전성에 대한 장기적인 검증이 필요하다. 

 

▲ 최영배 교수(충북의대)

유전자치료는 기능에 이상이 있는 유전자를 정상 유전자로 대체하거나 복구하는 치료로서 주로 단일유전자의 돌연변이에 의한 질환 치료를 위해 개발되어 왔다. 유전자치료는 환자의 증상을 호전시키는 것뿐만 아니라 궁극적으로 질병의 완치를 가져올 수 있다. 

 

그렇다면 유전자치료는 왜 혈우병 환자에게 효과적인 치료법이 될 수 있을까? 그 이유는 ① 혈우병은 단일유전자의 돌연변이에 의한 질병이며 ② 혈액응고인자를 1~2%만 높여줘도 치료 효과를 볼 수 있고 ③ 유전자치료의 효과를 판정하는 방법이 말초혈액에서 응고인자의 활성도를 측정하는 것으로서 매우 간편하며 ④ 유전자치료에 많이 사용되는 벡터(운반체)인 AAV (adeno-associated virus)가 우리 몸에서 대부분의 응고인자를 만들어 내는 간세포에 효과적으로 치료유전자를 전달할 수 있기 때문이다.

 

유전자치료의 목표는 혈우병 환자들에게 단 한번의 치료만으로도 충분히 효과가 발휘되어 출혈을 예방하는 것뿐만 아니라 자유롭게 일상 생활을 영위할 수 있어야 하며 동시에 유전자치료를 통해 생성되는 응고인자가 면역적인 관용을 유지하여 남은 여생을 질병 없이 살수 있게 하는 것이다.

 

유전자치료란?

유전자치료는 이미 혈우병뿐만 아니라 파킨슨병, 암, 면역결핍질환, 혈액질환, 효소결핍질환 및 시신경병증 등 다양한 분야에서 연구되고 있다. 

유전자치료에서 사용되는 벡터는 치료유전자를 특정한 표적에 전달하는 역할을 담당하는데, 유전자치료의 최근 발전은 벡터의 개발에 힘입어 발전 해왔다고 할 수 있다. 

 

유전자치료 방법은 유전자전달 방법에 따라 생체 내 유전자전달(in-vivo gene transfer)과 생체 외 유전자전달(ex-vivo gene transfer)로 분류할 수 있다. 

생체 내 유전자 전달은 치료유전자를 담은 벡터를 환자의 몸에 주입하면 이후 벡터가 특정한 표적세포 내로 들어가 유전자를 발현하는 방법을 일컬으며, 환자의 몸 밖에서 세포에 특정한 유전자변형을 가한 후 그 세포를 배양해서 환자에게 주입하는 방법을 생체 외 유전자전달이라고 한다. 두 방법 모두 유전자를 환자의 몸에 주입하는 것은 동일하나 치료유전자가 세포 내로 들어가는 장소가 몸 안이면 in-vivo, 몸 밖이면 ex-vivo로 분류하는 것이다. 생체 외 유전자 전달은 주로 retrovirus, lentivirus를 이용하며, 생체 내 유전자전달은 주로 AAV를 사용한다. (표 1) 

 

Retrovirus/lentivirus와 AAV의 가장 큰 차이점은 벡터가 주입된 세포의 유전자에 삽입(integration)되는 지의 여부이다. Retrovirus/lentivirus의 경우 벡터의 유전자가 호스트 유전자에 삽입되어 유전자를 영구적으로 변화시키는 장점이 있다. 반면 AAV은 에피솜(episome)이라는 형태로 세포 내에 존재하며 유전자를 발현하지만 환자의 유전자를 변화시키지 않으며 AAV 자체는 병원성이 없고 염증 반응을 일으키지 않는 장점이 있다. 하지만 AAV의 일부(<10%)는 호스트 유전자에 삽입될 가능성이 있어 이를 예방하기 위해 유전자치료 시에는 AAV의 복제 및 삽입을 담당하는 rep 유전자를 제거한 유전자재조합 AAV를 사용하게 된다. 

 

■유전자치료의 방해요소

유전자치료의 가장 큰 방해요소는 인간의 몸에 있는 면역체계이다. 면역(immunity)이란 생체의 내부환경이 외부 병원체에 대해 방어하는 현상으로서 ‘역병으로부터 면하다’ 라는 뜻의 라틴어 immunitas에서 기원하였다. 2006년 Manno CS 등은 7명의 중증 혈우병B 환자(factor IX <1%)에게 AAV-factor IX을 주입하는 유전자치료 연구를 하였는데, 2 x 1012 vg/kg의 고용량을 주입한 환자에게서 factor IX의 활성도가 최대 11%까지 상승하였음을 보고하였다. 하지만 주입 후 10주 후 factor IX 활성도가 다시 <1%로 떨어지게 되었는데, 이때 흥미로운 사실은 factor IX이 감소하기 전 알라닌아미노전달효소(ALT)의 상승이 관찰되었다는 것이었다. 

 

이와 같은 현상은 환자의 면역체계에 의해 일어나는 현상으로서 유전자치료 시 사용되는 AAV 벡터의 캡시드(바이러스의 핵산을 싸는 단백질 껍질)를 인식하는 CD8+ T세포가 염증반응을 일으켜 AAV 벡터가 주입된 간세포를 파괴하여 ALT가 상승하고 결국 factor IX 활성도가 감소하는 것으로 밝혀졌다.

2011년 Nathwani 등은 scAAV2/8-LP1-hFIXco 벡터를 6명의 중증 혈우병B 환자들에게 주입한 연구를 발표하였다. 

 

이중 2 x 1012 vg/kg의 고용량을 주입한 환자에서 유전자치료 후 8주경 이전연구와 같이 ALT 상승 및 factor IX의 감소현상이 관찰되었는데, 이 연구에서는 프레드니솔론 60mg/일을 사용하였으며 이후 ALT가 정상화되었고 factor IX도 3% 정도로 유지될 수 있었다. 이후 2014년에 Nathwani 등은 유전자치료의 장기간 안전성 및 효과에 관한 연구를 발표하였는데, 이 연구에서 주목할 점은 ALT 상승 시 프레드니솔론을 가능하면 빨리 사용하는 것이 ALT의 정상화를 보다 빠르게 유도하며 동시에 factor IX의 감소도 막을 수 있었다는 점이다. 이후의 유전자치료 연구들은 환자의 ALT가 유전자치료 전 기저치에 비해 1.5배 이상 상승하였을 때부터 바로 스테로이드를 사용하도록 하였으며, 일부 연구에서는 예방적 목적으로 스테로이드를 사용하기도 하였다.

 

최근에 Pasi 등은(NEJM, 2020) 중증 혈우병A 환자를 대상으로 AAV5-hFVII-SQ (valoctocogene roxaparvovec)를 이용한 유전자치료 후 3년간의 결과를 보고하였는데, ALT 상승 시 스테로이드를 사용하였음에도 불구하고 피실험자의 factor VIII의 수치가 4~100%로 다양하였다. 

이는 결국 환자 개개인의 면역 기능의 차이에 의한 차이로 여겨지며, 이외에도 스테로이드 사용 시점, 기간, 감량방법, 이전의 출혈 횟수, 과거의 약물 복용력, 나이, 체중 등 수많은 요소가 관여할 수 있다. 이러한 환자 개개인의 면역특성에 차이로 인해 유전자치료 시 표준화된 스테로이드 사용 프로토콜을 만들어 사용할 수 없다는 것이 유전자치료의 방해요소라고 할 수 있다.

 

또 다른 유전자치료의 방해요소는 AAV에 대한 중화항체 여부이다. AAV 중화항체는 유전자치료 시 AAV 벡터가 표적세포에 유전자를 전달하는 과정을 방해하기 때문에 대부분 유전자치료 연구에서는 AAV 중화항체가 있는 환자는 연구에서 제외되고 있다. AAV는 자연계에 존재하는 바이러스로서 이전에 감염의 경험이 있다면 이미 AAV에 대한 중화항체가 생기지만, AAV는 병원성이 없고 염증 반응을 일으키지 않기 때문에 대부분 무증상이다. 

 

일반적으로 약 30~70% 정도의 인구가 AAV 중화항체를 가지고 있다고 여겨지는데, 2014년 Jun Mimuro 등이 발표한 연구에 따르면 일본의 경우 혈우병 환자의 약 30% 가량이 AAV에 대한 중화항체를 가지고 있었다고 보고하였다. 이렇게 AAV에 대한 중화항체를 이미 가지고 있는 환자들에게 적용될 수 있는 유전자치료 방법으로는 AAV의 serotype 변경, 혈장분리술, 면역억제요법, 캡시드 용량을 증량하는 방법 등이 제시되고 있다. (표 2)

 

마지막 유전자치료의 방해요소는 안전성에 대한 의문점이다. 지금까지의 유전자치료 연구들에서는 grade 3 이상의 심각한 부작용은 일시적인 ALT 상승 외에는 없었다고 보고하였다. 하지만 지금까지의 유전자치료 연구들은 소수의 환자들을 대상으로 하였으며 관찰기간이 비교적 짧기 때문에 장기간의 효과 및 안전성에 대한 지속적인 관찰을 필요로 한다. 

 

2001년 Donsante 등은 뮤코다당증 생쥐들을 대상으로 rAAV 벡터를 주입한 유전자치료 연구에서 일부 생쥐가 간세포암, 혈관 육종 등의 암이 발생하였다고 보고하였다. 이러한 현상은 rAAV 벡터의 일부가 생쥐의 12번 염색체에 있는 Rian이라는 부위에 삽입된 것과 연관있었음을 보고하였다(Donsante et al. Science 2007). 이러한 Rian locus는 다행히 생쥐와 같은 설치류에서만 있는 부위로서 인간의 유전자에는 없는 부위이다. 

현재 혈우병환자를 대상으로 한 유전자치료 연구들은 앞서 언급한대로 wild-type AAV에서 유전자 삽입을 일으킬 수 있는 rep 유전자를 제거한 유전자재조합 AAV 벡터를 이용하며, 또한 이전 동물연구에서 밝혀진 AAV가 삽입되었던 Rian locus가 인간에게는 없다. 그러므로 이론상 유전자치료로 인한 암의 발생은 현저히 낮다고 할 수 있으며 현재까지도 유전자치료를 받은 환자들에서 암발생과 같은 심각한 문제는 아직 보고되지 않았다. 그럼에도 불구하고 안전성에 대한 문제는 보다 오랜 시간에 걸쳐 지속적인 경과관찰이 필요할 것이다.

 

결론

최근의 유전자치료 연구들은 혈우병 환자들에게서 놀라운 치료 성적을 보여주었다. 하지만 이들은 제한된 환자들을 대상으로 연구가 되었으며 비교적 짧은 관찰기간 등을 고려해볼 때 치료 효과의 지속성 및 안전성에 대한 장기간의 경과 관찰을 필요로 한다. 하지만 유전자치료는 단 한번의 치료만으로도 수많은 혈우병환자를 완치시킬 수 있다는 희망적인 치료법임에는 의심할 여지가 없다. 

앞으로 환자마다 각기 다른 유전자치료에 대한 반응, 중화항체를 극복하기 위한 방안, 장기간에 걸친 치료효과의 유지 및 안전성 관찰 등의 연구가 지속되어야 할 것이다.

 

 

참고문헌

1. Donsante A, Vogler C, Muzyczka N, Crawford JM, Barker J, Flotte T, Campbell-Thompson M, Daly T, Sands MS. Observed incidence of tumorigenesis in long-term rodent studies of rAAV vectors. Gene Ther 2001; 8: 1343-6.

2. Donsante A, Miller DG, Li Y, Vogler C, Brunt EM, Russell DW, Sands MS. AAV vector integration sites in mouse hepatocellular carcinoma. Science 2007; 317: 477.

3. Nathwani AC, Tuddenham EG, Rangarajan S, Rosales C, McIntosh J, Linch DC, Chowdary P, Riddell A, Pie AJ, Harrington C, et al. Adenovirus-associated virus vector-mediated gene transfer in hemophilia B. N Engl J Med 2011; 365: 2357-65.

4. Nathwani AC, Reiss UM, Tuddenham EG, Rosales C, Chowdary P, McIntosh J, Della Peruta M, Lheriteau E, Patel N, Raj D, et al. Long-term safety and efficacy of factor IX gene therapy in hemophilia B. N Engl J Med 2014; 371: 1994-2004.

5. Mingozzi F, High KA. Overcoming the Host Immune Response to Adeno-Associated Virus Gene Delivery Vectors: The Race Between Clearance, Tolerance, Neutralization, and Escape. Annu Rev Virol 2017; 4: 511-34.

6. Gollomp KL, Doshi BS, Arruda VR. Gene therapy for hemophilia: Progress to date and challenges moving forward. Transfus Apher Sci 2019.

7. Pasi KJ, Rangarajan S, Mitchell N, Lester W, Symington E, Madan B, Laffan M, Russell CB, Li M, Pierce GF, et al. Multiyear Follow-up of AAV5-hFVIII-SQ Gene Therapy for Hemophilia A. N Engl J Med 2020; 382: 29-40.

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