유전자 치료란 유전자 발현을 수정 혹은 조작하거나 살아있는 세포의 생물학적 특성을 변화시켜 질환 치료 또는 완치의 목표를 실현하는 기술을 말합니다. 유전자 치료는 유전자 변화가 일어나는 시기에 따라 체외(ex vivo)와 체내(in vivo) 두 가지 경로로 나뉩니다.
체외는 체외에서 배양한 세포의 유전자를 복구하는 과정을 거쳐 복구된 세포를 다시 인체에 주입하는 것이며 체내는 유전자를 변화시킬 수 있는 물질을 직접 벡터를 통해 인체에 주입하는 것입니다.
유전자 편집 기술로 제작한 동물 모델은 일반적으로 생체내 접근 방식으로 사용되고, 인체의 생리적 및 병리학적 환경을 잘 시뮬레이션할 수 있으며 또 일부 질병의 병리학적 변화까지 시뮬레이션할 수 있어 질병의 발생 과정과의 일치성이 매우 높습니다.
현재 유전자 치료 제품은 암, 유전병, 전염병 등을 포함한 다양한 질병의 치료에 쓰이고 있습니다. 그러나 심각한 면역 반응(예: 사이토카인 폭풍), 신경 독성 및 삽입 돌연변이(종양 원성)와 같은 유전자 치료의 위험은 유전자 치료의 효과와 안전성에 영향을 미쳤습니다. 이러한 위험의 발생을 최소화하기 위해 실제로 인간에게 치료 방법을 적용하기 전에 대량의 임상전 과학 연구를 통해 그 기반을 다질 필요가 있습니다.여기에는 체내 동물모델의 제작, 벡터의 선택, 치료 전략의 확정 등이 포함됩니다.
Cyagen은 유전자 치료 관련 동물 모델, 바이러스 벡터 및 과학 연구자를 위한 포괄적인 지원 서비스를 제공할 수 있습니다.
임상전 연구에서는 동물 모델 수준은 유전자 치료의 타당성, 효과성, 안전성 및 면역 반응의 평가를 향상시킬 수 있으며, 이는 임상 시험의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
Cyagen은 면역, 내분비학, 희귀질환, 심혈관 질환(CVD), 신경학 및 감염성 질환 분야에서 유전자 치료 연구 요구를 충족하기 위한 연구 모델 및 추가 서비스를 제공할 수 있습니다.
| 연구 모델 서비스 | 서비스 세부내용 |
|---|---|
| Knock-out Mouse Model eBank | Over 16,000 ready-to-use knockout (KO)/conditional knockout (cKO) mouse models |
|
맞춤형 Mouse & Rat 모델 (Genetically Modified) |
● Knockout, Conditional Knockout ● Knockin, Conditional Knockin ● Humanization ● Point Mutation ● Transgenic |
| 약물 스크리닝 및 평가를 위한 마우스 모델 |
● Genetically modified tumor mouse/rat models ● Immunodeficient mice ● Syngeneic model ● Human tumor cell line xenotransplantation (CDX) model ● Mice with reconstituted human immune system ● Immune checkpoint (ICP) humanized mice ● Models for metabolic disease and drug efficacy evaluations |
| 동물 모델 표현형 분석 & 지원 서비스 |
● Animal Surgical & Disease Model Services ● Phenotype Analysis of Mouse and Rat Models ● Breeding Service ● Cryopreservation Service |
>> 유전자 편집 전략 및 모델 선택에 대한 자세한 정보는 Cyagen에 문의하시면 Cyagen전문가가 48 시간 이내에 연락을 드릴 것입니다.
바이러스 벡터는 바이러스를 기반으로 하는 일종의 유전자 벡터입니다. 구체적인 제조 과정은 바이러스 게놈에 대한 조작과 개조를 진행하여 외인성 유전자와 관련 유전적 요소를 갖게 하고 바이러스 입자로 포장되게 하는 것입니다. 외인성 유전자를 가진 바이러스 벡터가 바이러스 입자에 포장되어 유전자 유전자 전달계(gene delivery system)를 형성합니다.
흔히 사용되는 바이러스 벡터 비교:
| 바이러스 종류 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|
| Retrovirus, Lentivirus |
● Continuous expression ● High infection efficiency ● Low immune response |
● Random insertion of gene fragment ● Risk of causing cancer |
| Adenovirus |
● No gene fragment insertion ● Large vector capacity |
● Poor expression persistence ● High immune response |
| Adeno-associated Virus (AAV) |
● No gene fragment insertion ● Low immune response |
● Poor expression persistence ● Small vector capacity |
Cyagen에서 제공하는 렌티 바이러스, 아데노 바이러스 및 아데노연관바이러스(AAV) 관련 바이러스 벡터 패키징 서비스는 바이러스 역가, 순도 및 활성 측면에서 바이러스 패키징 품질의 신뢰성을 보장합니다. Cyagen의 바이러스 제품은 다양한 세포 모델의 구축, 생체 동물의 in vivo 주입, 유전자 치료 및 기타 연구 분야에 널리 사용됩니다.
Case 1: 가족성 고콜레스테롤혈증- Adeno-Associated Virus (AAV)-CRISPR/Cas9-Mediated 유전자 요법
중국과학원 생물화학과 세포생물학연구소의 주빈(周斌) 과제팀과 교통대학 국제부녀아동보건원의 황하봉(黃荷鳳)팀은 Circulation에 “In Vivo AAV-CRISPR/Cas9-mediated Gene Editing Ameliorates Atherosclerosis in Familial Hypercholesterolemia”이라는 제목의 논문을 발표하였습니다. 논문에서는 AAV-CRISPR/Cas9 시스템이 Ldlr 돌연변이를 가진 마우스(Cyagen에 의해 제작)에 대한 LDLR 유전자 교정을 진행할 수 있고, 부분적으로 LDLR 발현을 복구시키며, LDLR 돌연변이체 중의 죽상동맥경화증을 효과적으로 개선시킬 수 있어 가족성 고콜레스테롤혈증 환자의 치료에 잠재적인 치료 방법을 제공한다는 것을 발견했습니다.
이 연구는 CRISPR/Cas9 시스템을 이용할 경우 가족성 고콜레스테롤혈증 유발 유전자를 표적화하고 교정하여 죽상동맥경화증 등 관련 표현형을 현저하게 개선할수 있다는 것을 밝혀냈습니다. 향후 AAV가 제공하는 CRISPR/Cas9시스템을 유전성 심혈관계 질환 중 체세포의 유전자 돌연변이를 교정하여 질병 개선 또는 복구하는 데 사용할 수 있습니다.
Case 2: 신경 퇴행성 질환에 대한 유전자 치료
스웨덴 웁살라대학의 Martin Ingelsson과 동료는 조기 상염색체 우성 유전의 알츠하이머병(AD)에 사용할 수 있는 CRISPR/Cas9로 환자의 세포와 마우스 아밀로이드전구체단백질을 교정한 스웨덴형 돌연변이(Appswe) 연구 성과를 최초로 발표하였습니다. 돌연변이의 Appswe 녹아웃으로 환자 세포에서 Aβ 발생을 줄이고 동시에 야생형 대립유전자가 온전히 유지되게 하였습니다. 동일한 전략으로 이들은 또 Appswe 대립유전자를 가진 유전자 변형 마우스의 유전체를 수정했으나 AD 병리에 영향을 주는지는 아직 확실치 않습니다. 이 연구 결과는 조기 AD 사례는 APPswe 파괴의 힘을 입을 수 있다는 것을 표명합니다.
이로 인해 유전자 치료를 위한 효과적인 전략이 개발되었습니다. 예를 들어 바이러스 벡터를 가진 CRISPR/Cas9는 비정상 단백질의 생성을 변경시켜 비정상 단백질의 축적을 제한하는 데 사용되었습니다.