서 론

혈우병은 혈액 응고인자 결핍으로 인한 출혈성 질환이다. 혈우병 A 질환은 VⅢ 인자 결핍이 원인이며 출생 남아 5,000명당 1명 정도에서 발생하는 것으로 알려져 있다. 혈우병 B 질환은 IX 인자 결핍이 원인이며 출생 남아 20,000명당 1명 정도에서 발생하는 것으로 알려져 있다. 혈중 응고인자 활성도가 1% 미만인 중증 혈우병의 경우, 외상이나 특별한 요인 없이도 자연출혈이 일어날 수 있다. 혈중 응고인자가 활성도가 1~5%인 중등도 환자는 충격이나 외상 등의 원인에 의하여 출혈이 발생할 수 있고, 혈중 응고인자 활성도가 5% 이상인 경증 혈우병 환자는 대부분 자연 출혈이 없으며 외상이나 수술 후 지혈 부전으로 진단되는 경우가 많다.
혈우병 치료는 부족한 응고 인자를 보충해 주는 것으로 현재 VⅢ 인자와 IX 인자 제제가 사용되고 있다. 한편, A형 혈우병에서 10~15%, B형 혈우병의 2~3%의 환자에서 응고인자에 대한 항체(inhibitor)가 형성되는 것으로 알려져 있으며, 항체 환자에서는 우회약제(bypassing agent)를 투여한다. 최근에는 근본적인 치료 방안으로 바이러스를 이용한 유전자 치료, 세포기반 세포/유전자 치료, 유전자교정 치료에 대한 연구도 진행 중에 있다.

유전자 치료

유전자 치료는 기능성 유전자를 표적 세포에 도입함으로써 세포 기능을 증가시키고, 질환을 회복시키는 치료로 초기 임상시험은 큰 효과를 나타내지 못하였는데 이는 치료유전자를 표적 세포로 도입하는 운송수단(벡터)이 부족했기 때문이다. 또한 ornithine transcarbamylase (OTC) 결핍증 환자가 아데노바이러스 벡터로 유전자 치료 후 전신 염증 반응이 유발되어 사망하였다. 또한 X-연결 중증합병면역결핍증(X-linked severe combined immune deficiency; SCID) 질병에 걸린 유아가 레트로바이러스(retrovirus)를 이용한 유전자 치료를 통해 면역회복을 달성하였지만, 이들 중 2명의 환자에서 유전자 치료 3년 후 삽입 돌연변이에 의해 백혈병이 발생하였다. 결과적으로 유전자 치료 임상연구는 엄격한 검토가 필요하다는 결론이 내려졌다.
혈우병은 혈청에 순환하는 응고인자 단백질 부족으로 발생하며, 특히 1% 응고인자 증가가 현저하게 질환을 개선할 수 있다는 것이 증명되어 이전부터 유전자치료 대상으로 인식되었다. 따라서 여러 세포들을 목표로 유전자 전달기술을 사용하여 VIII 와 IX 인자의 발현을 증가시키는 방법이 생쥐 및 개 모델을 이용한 전임상 연구에서 성공하였다.1-3 특히, 혈우병 B 질환에서 아데노-관련 바이러스(adeno-associated virus; AAV) 바이러스를 정맥 투여하는 방법은 I/II상 임상시험에서 일부 효과가 있었고, 장기적인 안전성이 검증되었다.4,5 그러나, VⅢ 인자 cDNA 크기는 7~8 kB 이상으로 아데노-관련 바이러스로 제작하기에 어려움이 있고, capsid 단백질에 대한 항체가 형성되어 면역 반응이 발생할 수 있어, 혈우병 A 질환에 대한 유전자 치료는 한계가 있는 상태이다.

세포/유전자 치료

○ 조혈줄기세포(hematopoietic stem cell, HSC) 치료
조혈줄기세포는 채취하기 비교적 용이하고, 정맥 이식방법 등으로 환자에게 이식할 수 있기 때문에 세포/유전자 치료에서 가장 많이 연구된 분야이다. 즉, 렌티바이러스(lentivirus; LV)를 이용하여 VⅢ 인자를 삽입한 조혈줄기세포를 자가 이식하는 경우, 골수 내에 해당 응고인자를 발현하는 세포로 생착되어, 약 106 배까지 발현이 증가된다고 보고되었다. 또한 이러한 ex vivo 세포치료는 백터에 대한 면역반응을 피할 수 있어 IgG VⅢ 인자 항체의 생성이 예방되고, 이식치료 전처치에 의해 면역반응이 억제되므로, 임상실현 가능성이 높다.6

○ 중간엽 줄기세포(mesenchymal stem cell, MSC) 치료
중간엽 줄기세포는 세포 배양시 VⅢ 인자를 분비하고, 정맥 투여를 시행한 경우에도 homing 효과가 있어 혈우병에 의한 관절 출혈도 감소된다고 보고되고 있어,7 혈우병 환자 치료용 세포로 유용하게 활용될 수 있다. 또한 VⅢ 인자를 삽입한 중간엽 줄기세포로 관절강 내 주사치료를 시행한 경우 혈우병성 관절에 효과가 있다는 전임상 연구 보고가 있으므로,8 향후 임상실현 가능성이 높다.

○ 유전자 교정 세포 치료
유전자가위 기술을 이용한 유전자 교정 세포는 내재성 프로모터(promotor)에 의해 응고인자 유전자의 발현이 조절되므로, 외부에서 강제적으로 삽입한 유전자의 발현보다 기능적이고 안전할 수 있다. 특히, intron 22 inversion 유형의 혈우병 A 환자 유래 세포에서 생산된 역분화 줄기세포(induced pluripotent stem cell; iPSC)에서 TALEN 유전자 가위를 이용한 유전자 교정이 가능하였으며, 이식 적용이 가능한 혈관내피세포(endothelial cell; EC) 또는 중간엽 줄기세포로 분화시켜 VⅢ 인자 발현을 회복시킬 수 있었다.9 또한, 최근 국내 연구진이 유전자가위 기술을 이용하여 선천성, 유전성 질환인 혈우병에 대한 세포치료 가능성을 제시하였다.10 혈우병 환자의 소변에서 세포를 채취하여 역분화 줄기세포(iPSC)를 만들고 크리스퍼 유전자 가위를 활용하여 변이 유전자를 교정하여 정상으로 되돌리는데 성공하였으며, 혈관내피세포로 분화시켜 혈우병 생쥐에게 이식하여 관찰한 결과, 혈액 응고인자가 생성되어 출혈 증상이 현저히 개선됨을 확인하였다.11 따라서, 향후 유전자가 교정된 줄기세포를 세포치료제로 환자 본인에게 이식한다면, 평생 혈액 응고인자를 투여해야 하는 금전적, 육체적 부담을 덜어줄 수 있을 것으로 보인다.

결 론

앞서 기술한 대로, 혈우병 환자에서 응고인자 약제에 대한 의료비 부담과 항체 형성에 의한 치료효과 감소 등에 대한 근본적인 해결 방안으로 최근에는 바이러스를 이용한 유전자 치료, 세포기반 세포/유전자 치료, 유전자교정 치료에 대한 연구가 진행 중에 있다. 특히, 약물로 치료할 수 없는 환자에게는 이러한 세포/유전자 치료가 유일하게 희망적인 치료 방법이 될 수 있을 것으로 기대된다. 그러나, 향후 본격적인 임상적용을 위해서는 바이러스 유전자 치료의 한계점인 항체 형성으로 인한 면역 반응, 삽입 돌연변이에 의한 종양 생성, VⅢ 인자 유전자 크기에 의한 아데노-관련 바이러스 제작의 어려움 등의 문제를 해결해야 할 것으로 보이며, 또한 유전자 삽입 세포치료제와 유전자 교정 세포치료제의 비교 연구 등도 진행되어 효능을 검증해야 할 것으로 사료된다.

참고문헌

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