[논문]아데노바이러스 유전자치료제의 독성

정인재

아데노바이러스 유전자치료제의 독성
Toxicity of the Adenoviral Vector Mediated Gene Therapy 원문보기

환경독성학회지 = Journal of environmental toxicology, v.24 no.1, 2009년, pp.71 - 77

Abstract ▼ AI-Helper

Adenoviral vector(AdV) has been the most widely used viral vector for delivering an exogenous therapeutic gene to human. As of this date, more clinical trials utilize recombinant AdV to treat cancer and monogenic inherited disease as well as vaccine applications. However, the number of clinical trials had dropped markedly following the tragic death of a patient ongoing an AdV therapy for the treatment of an ornithine transcarbamylase deficiency(OTCD). This review is an attempt to provide the information on toxicity generated by AdVmediated gene transfer. It would serve as a sobering reality to researchers and clinicians exploring the use of AdV, as to the complications involved in human application.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 백신 치료와 유전자치료의 전달 도구로 다용되고 있는 재조합 AdV치료제의 독성을 고찰하여 향후 이 분야의 안전성 확보와 효능 향상을 위한 정보를 제공하고자 한다.
Gemcitabin을 먼저 투여한 후 Ad5/3-Δ24를 처치했을 때 큰 독성 없이 최대의 암억제효과를 얻었다. 이 연구는 임상 병용요법에서 투여 순서의 중요성을 강조한다고 하겠다.
(1999)은 신경교종(glioma) 치료 목적으로 herpes simplex virus I thymidine kinase 유전자를 내포한 AdV를 사용하였다. 종양 생장 억제효과를 관찰한 후 진행된 독성 연구의 결과를 보고 하였다. 성공적인 신경교종 억제가 관찰된 3개월 후에 활성 뇌염이 진행 중이었던 것을 발견하였다.

제안 방법

3일 후, 돌발성이며 비가역적인 호흡기계 장애와 여러 기관의 기능부전을 보이며 사망에 이르렀다. 사고 직후 임상실험에 참여했던 환자들의 혈청 샘플에 대한 재검사를 실시했는데, 염증성 IL-6와 IL10의 증가가 백터 투여 후 2~4시간에 모든 환자에서 측정되었다. 사망한 환자의 부검결과 폐와 간의 심한 손상, 광범위한 비장 경색, 그리고 골수, 비장 및 임파절 등과 같은 간이외의 조직에서 상당한 양의 벡터가 검출되었고, 골수에서 급격한 적혈구 전구체의 감소가 있었다.

대상 데이터

유전자치료 역사에서 가장 충격적인 사건은 OTCD 임상실험 도중 18세의 남성 환자가 사망한 것이다. 사용된 벡터는 E1과 E4이 제거된 AdV에 사람의 OTC cDNA가 재조합된 것이다. 우측 간동맥을 통해 2×10⁹에서 6×10¹¹ particles/kg가 투여되었다.

성능/효과

마지막 사망한 환자의 경우에는 6×10¹¹ particles/kg의 벡터가 투여 된 직후, 이전 17명의 다른 환자에서도 나타났었던 발열과 근육통이 있었다. 18시간에서 24시간 이후에는 다른 환자에게는 전혀 나타나지 않았던 혈액 응고, 간 손상 특히 황달, 정신이상 및 고암모니아혈증(hyperammonemia)이 나타났다. 3일 후, 돌발성이며 비가역적인 호흡기계 장애와 여러 기관의 기능부전을 보이며 사망에 이르렀다.
18시간에서 24시간 이후에는 다른 환자에게는 전혀 나타나지 않았던 혈액 응고, 간 손상 특히 황달, 정신이상 및 고암모니아혈증(hyperammonemia)이 나타났다. 3일 후, 돌발성이며 비가역적인 호흡기계 장애와 여러 기관의 기능부전을 보이며 사망에 이르렀다. 사고 직후 임상실험에 참여했던 환자들의 혈청 샘플에 대한 재검사를 실시했는데, 염증성 IL-6와 IL10의 증가가 백터 투여 후 2~4시간에 모든 환자에서 측정되었다.
또한 선재한 면역성은 AdV가 말초 기관으로 도입되는 것을 저하시켰는데, 이는 AdV에 재조합된 외래유전자의 전신적 유전자발현의 감소를 가져올 수 있다. 간독성도 면역 선재군에서 증가됨이 관찰되어, 조직학적 검경으로 2~3도 간독성과 간효소의 평균치 증가가 있었다.
마지막 사망한 환자의 경우에는 6×1011 particles/kg의 벡터가 투여 된 직후, 이전 17명의 다른 환자에서도 나타났었던 발열과 근육통이 있었다.
사고 직후 임상실험에 참여했던 환자들의 혈청 샘플에 대한 재검사를 실시했는데, 염증성 IL-6와 IL10의 증가가 백터 투여 후 2~4시간에 모든 환자에서 측정되었다. 사망한 환자의 부검결과 폐와 간의 심한 손상, 광범위한 비장 경색, 그리고 골수, 비장 및 임파절 등과 같은 간이외의 조직에서 상당한 양의 벡터가 검출되었고, 골수에서 급격한 적혈구 전구체의 감소가 있었다.
종양 생장 억제효과를 관찰한 후 진행된 독성 연구의 결과를 보고 하였다. 성공적인 신경교종 억제가 관찰된 3개월 후에 활성 뇌염이 진행 중이었던 것을 발견하였다. 지연성 독성으로 만성 뇌염이 관찰된 것뿐 아니라 벡터에 삽입되었던 herpes simplex virus I thymidine kinase 유전자가 지속적으로 발현되고 있었다.
전신적인 염증 반응이 있었다. 증세가 약하고 일시적이고, 투여용량과는 상관관계가 없는 벡터 유도성 간염과 전혀 예상치 못했던 저인산혈증 (hypophosphatemia) 및 혈소판감소증(thrombocytopenia)이 나타났다. 그 외 발열과 근육통도 보고되었다.

후속연구

AdV와 재조합된 외래 유전자의 종류에 따라서도 면역유발 정도와 나타나는 독성의 형태에도 차이가 있음도 알 수 있다. AdV를 포함하여 바이러스 벡터를 이용한 유전자치료 분야의 진보를 촉진하고 위해/이익의 비율(risks-benefit ratio)에 대한 정보를 제공하기 위해서, 전임상실험 데이터와 임상실험 제안서를 관련 지식이 풍부하며 이해관계가 없는 동료에 의한 세밀한 검토가 반드시 필요하다고 하겠다.
vp라는 초과용량의 벡터가 사망한 환자에게 투여되었다는 것이다. 그 외 임상에서의 나타날 반응을 미리 예측할 만한 동물실험 연구의 한계, 가파른 AdV의 독성 커브, 즉 매우 낮은 안전계수, 전신 투여된 벡터에 대한 실질적인 사람들 간의 반응의 차이 및 바이러스벡터에 대한 면역반응에 관한 연구의 필요성 등이 해결되어야 할 숙제로 남아 있다.
이 보고는 뇌와 같은 예민한 부위에 바이러스 벡터를 적용할 때 더욱 주의 관찰이 필요함을 시사하고 있다. 상기 유전자치료제의 임상 적용을 고려할 때 전임상 동물실험에서 나타난 항암효능뿐 아니라 장기적인 활성 뇌염, myelin 섬유 소실 및 지속적인 삽입 유전자의 지속적 발현과 같은 독성이나 부작용 문제를 고려하여 임상 실험을 계획하고 환자를 평가해야 함을 보여준다.
이는 AdV 유전자치료 이후 비교적 장기적인(longterm) 영향에 대한 연구를 한 것이다. 이 보고는 뇌와 같은 예민한 부위에 바이러스 벡터를 적용할 때 더욱 주의 관찰이 필요함을 시사하고 있다. 상기 유전자치료제의 임상 적용을 고려할 때 전임상 동물실험에서 나타난 항암효능뿐 아니라 장기적인 활성 뇌염, myelin 섬유 소실 및 지속적인 삽입 유전자의 지속적 발현과 같은 독성이나 부작용 문제를 고려하여 임상 실험을 계획하고 환자를 평가해야 함을 보여준다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	AdV-p53은 무엇인가?	, 2004)이다. AdV-p53는 종양억제유전자인 p53을 AdV에 재조합한 것이다. P53 단백질의 발견에서부터 유전자치료제로의 개발, 임상실험 등은 미국에서 주도하였고 엄청난 개발 비용을 들였지만 시장 판매 허가의 주관심이 암환자의 생존율이었던 미국에서는 허가가 나오지 않았다.
	아데노바이러스 벡터를 매개한 유전자치료의 적용 대상 범위는 어떠한가?	바이러스 벡터 중 아데노바이러스 벡터(adenoviral vector, AdV)는 유전자치료 (gene therapy)에서 외래성 치료 유전자(therapeutic gene)를 인체에 전달하는 데 가장 많이 사용되고 있는 전달도구이다. AdV를 매개한 유전자치료의 적용 대상 범위도 암뿐만이 아니라 단일유전성 유전질환, 최근에는 백신으로 까지 확대되고 있다.
	아데노바이러스 벡터는 무엇에 사용되는 전달도구인가?	즉, 기대하는 치료 효과를 얻기 위해 전이하고자 하는 유전자를 바이러스 게놈에 삽입을 한 후, 본래 바이러스가 지니고 있는 세포 변환 능력을 활용하는 것이다. 바이러스 벡터 중 아데노바이러스 벡터(adenoviral vector, AdV)는 유전자치료 (gene therapy)에서 외래성 치료 유전자(therapeutic gene)를 인체에 전달하는 데 가장 많이 사용되고 있는 전달도구이다. AdV를 매개한 유전자치료의 적용 대상 범위도 암뿐만이 아니라 단일유전성 유전질환, 최근에는 백신으로 까지 확대되고 있다.

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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