<<바이러스를 이용한 유전자치료>>

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1 <<바이러스를 이용한 유전자치료>>
15조 - 이호열 이호진 이효진 임유리 임진희 장지석

2 <<Before We Start..>>
<<보도 자료 : 말기 피부암 환자 유전자 조작 치료>>

3 <<목차>>

4 1. Virus를 이용한 전자 치료의 원리

5 <<What is 유전자 치료??>>
1. 유전자 치료의 원리 <<What is 유전자 치료??>> 치료유전자를 체내의 원하는 장기로 전달 ☞ 세포 내에서 새 단백질을 발현시켜 질병을 치료 일반적인 약물에 의한 치료에 비한 우수한 선택성 질병의 치료율 및 치료속도를 개선하여 장기간 동안 적용가능 유전자 치료는 질병의 증상을 치료하는 것이 아님 ☞ 질병의 원인을 치료하고 제거하는 방식. → 질병의 근본적인 치료방안으로 각광받고 있음

6 <<유전자 치료의 핵심 요소>>
1. 유전자 치료의 원리 <<유전자 치료의 핵심 요소>> ● 유전자치료제에 사용되는 치료유전자는 상당수가 이미 알려진 유전자 => 연구의 핵심은 안전하고 효율적인 유전자 전달 기술을 확보하는 것

7 <<유전자 치료의 방법>>
1. 유전자 치료의 원리 <<유전자 치료의 방법>> 유전자 치료는 이상유전자의 복원을 목적으로 하는 복원 유전자 치료와, 세포에 새로운 기능을 부여하기 위해서 유전자를 도입하는 부가유전자 치료가 있다. 1) 수복유전자치료 A) 유전자치환/유전자수복  가장 이상적인 치료 방법으로서, 이상세포의 유전자를 직접 복원하거나, 이상세포의 유전자를 정상 유전자로 치환한다. 그러나 현재 우리의 기술로는 곤란하다. B) 유전자보충  이상유전자에는 손을 가하지 않고, 정상 유전자를 외부로부터 도입  세포를 기능 수준에서 복원하는 방법  특정 단백질이 만들어지지 않는 것이 원인이 되고 있는 유전병의 치료 가능함.

8 <<유전자 치료의 방법>>
1. 유전자 치료의 원리 <<유전자 치료의 방법>> C) 발현억제  이상 유전자가 만드는 단백질의 존재가 병의 원인이 될 때, 이상 유전자의 발현을 억제하는 방법  antisense 유전자, 리보자임 유전자를 도입하여 억제. 2) 부가유전자치료  유전자에 이상은 없으나, 특정 유전자를 도입하여 특정 단백질을 공급하는 방법. ex) 항암작용이 있는 cytokine유전자를 도입하여 암의 치료에 도움을 준다

9 <<유전자 전달 방법>>
1. 유전자 치료의 원리 <<유전자 전달 방법>> 1.Ex Vivo(세포유전자치료제) 환자로부터 분리한 세포에 치료유전자를 전달체를 통하여 외부에서 전달한 후, 다시 환자의 체내에 재전달하는 방법

10 <<유전자 전달 방법>>
1. 유전자 치료의 원리 <<유전자 전달 방법>> 2.In Vivo(유전자치료제) 치료유전자를 전달체에 실어 직접 체내에 주입하는 방법

11 <<유전자 전달체(Vector)>>
1. 유전자 치료의 원리 <<유전자 전달체(Vector)>> 1) 바이러스성 벡터 Retrovirus, Adenovirus등을 사용 바이러스가 몸 안에 들어와 우리 몸의 프로그램을 이용하여 자신의 유전자를 복제, 증식하는 능력을 역이용하는 것. 바이러스로부터 유전자의 대부분, 혹은 일부 필수 유전자를 없애 증식 불가능하게 만들고 치료 유전자를 집어넣어 제조. 높은 효율로 유전자 전달 가능. 대량생산이 어려움 독성의 위험

12 <<유전자 전달체(Vector)>>
1. 유전자 치료의 원리 <<유전자 전달체(Vector)>> 2) 비바이러스성 벡터 주로 DNA를 인체에 직접 주사함. DNA 상태로 그대로 사용(naked DNA) 또는 리포솜 등의 특수 화합물로 DNA를 코팅하여 사용. 면역반응을 유도하지 않으며 독성이 없고 제조 및 대량생산이 용이 유전자 전달 효율이 낮고 그 발현이 일시적

13 2. 치료에 이용되는 Virus Vector

14 <<1. 레트로 바이러스(Retrovirus)>>
2. 치료에 이용되는 Virus Vector - 1) Retrovirus <<1. 레트로 바이러스(Retrovirus)>> 최초로 실용화된 바이러스 벡터, 가장 일반적 'Retro'란 역행하다는 의미로 RNA로부터 DNA를 만들어내는 역전사 효소(Reverse Transcriptase)를 가진 가장 위험한 바이러스(Ex; HIV Virus) RNA 게놈이 DNA에 역전사 된 후 프로바이러스의 형태로 염색체에 투입됨 (프로바이러스 : 바이러스가 숙주 세포의 염색체 속에 들어가 잠복해 있는 상태) 쥐 백혈병 바이러스를 바이러스 벡터로 많이 사용

15 <<1. 레트로 바이러스(Retrovirus)>>
2. 치료에 이용되는 Virus Vector - 1) Retrovirus <<1. 레트로 바이러스(Retrovirus)>>

16 <<Retrovirus를 이용한 유전자 도입>>
2. 치료에 이용되는 Virus Vector - 1) Retrovirus <<Retrovirus를 이용한 유전자 도입>> ●Retro virus의 일반적인 증식 방법 1) Retro virus가 일반 세포의 수용체를 통해 숙주 세포내로 침입(프로 바이러스 상태) 2) Rivers Transcriptase를 통해 RNA를 DNA로 역전사 3) 생성된 DNA를 통해 바이러스성 단백질+레트로 바이러스의 Cpasid(껍질)+본래의 바이러스 RNA를 만들어냄 4) 따라서 결과물로 바이러스성 단백질과 증식된 Retro virus 생성 그렇다면 Virus의 유전자를 치료용으로 수정한다면?

17 <<Retrovirus를 이용한 유전자 도입>>
2. 치료에 이용되는 Virus Vector - 1) Retrovirus <<Retrovirus를 이용한 유전자 도입>> Ex) ADA(Adenosine deaminase) 효소 결손증 치료 ->Retro virus에 ADA의 생성을 담당하는 유전자를 도입(유전자 재조합) ->환자의 임파구를 꺼내 이 Retro virus를 감염시킴 ->감염된 임파구를 물방울 형태로 체내에 집어넣음 ->감염된 유전자는 ADA를 잘 생성하게 되어 환자의 치료는 완료됨

18 <<Retrovirus의 장점 And 단점>>
2. 치료에 이용되는 Virus Vector - 1) Retrovirus <<Retrovirus의 장점 And 단점>> << 장점 >> 1) 프로바이러스의 형태로 주입   ▷안정적으로 존재   ▷세포 분열이 일어나도 자손에게 그대로 전달   ▷장기간의 유전자 발현 2) 대량 생산이 용이 << 단점 >> 안전성의 문제 ▷Retro virus의 신체 내 삽입 위치는 임의적 ▷삽입 위치에 따라 암유전자를 활성화하거나 암 억제 유전자를 불활성화하여 세포를 암으로 만들 가능성 2) 비분열 세포에 도입불가

19 <<2. 아데노 바이러스(Adenovirus)>>
2. 치료에 이용되는 Virus Vector - 2) Adenovirus <<2. 아데노 바이러스(Adenovirus)>> Retro virus와 달리 선형 DNA를 유전체로 가짐 막으로 둘러싸여 있지 않음 우리 신체에 강한 항원성을 가지고 있음    ▷ 감기와 같은 급성 호흡기 질환 유발    ▷ 유전자 치료 벡터로 사용 시에는 독성을 제거시킴 Retro virus에 비해 국내에서는 연구가 미미함

20 <<Adenovirus를 이용한 유전자 도입>>
2. 치료에 이용되는 Virus Vector - 2) Adenovirus <<Adenovirus를 이용한 유전자 도입>> Ex) 암 치료 ->Adeno virus에 암세포에서만 살 수 있는 유전자+암세포를 죽이는 면역 세포를 활성화시키는 유전자 주입 ->Adeno virus를 숙주 세포에 감염시켜 증식시킴 후 체내 주입 ->주입된 Adeno virus는 신체내 암세포가 존재하는 곳에서만 살아남아 암을 억제시키는  면역 세포를 활성화시킴 [관련 보도]  클릭!

21 2. 치료에 이용되는 Virus Vector - 2) Adenovirus

22 <<Adenovirus의 장점 And 단점>>
2. 치료에 이용되는 Virus Vector - 2) Adenovirus <<Adenovirus의 장점 And 단점>> << 장점 >> 비분열 세포에 도입 가능  Virus가 세포로 직접 침투하여 세포 내에서 Virus를 생산하게 하므로 굳이 세포가 분열할 필요가 없다 2) 쉽게 증식한다. 3) Retrovirus와 달리 체내 주입시 변형될 확률이 작다. << 단점 >> 1) 발현이 일시적이다.   반복 투여해아 하는 번거로움 2)항원성이 강하다.   우리 몸이 Adeno virus vector를 외부물질로 인식해 면역이 작동.   발현이 일시적이라 반복 투여해야 한 다는 점을 볼 때 강한 항원성은 큰 걸림돌.   이것을 해결하기 위해 Adeno Associated Virus(AAV) 를 이용하기도 함

23 3. 바이러스를 이용한 유전자 치료의 장점과 한계, 극복방안

24 <<1.바이러스성 벡터들의 장단점 비교>>
3. 바이러스를 이용한 유전자 치료의 장점과 한계, 극복 방안 <<1.바이러스성 벡터들의 장단점 비교>> 유전자 도입법 장 점 단 점 레트로바이러스 벡터 ․염색체에 도입된다 (장기발현) ․대량생산에 용이 ․안정성(삽입변이/ICR) ․비분열 세포에 도입불가 ․역가가 낮다 아데노바이러스 ․고역가 ․비분열 세포에 도입가능 ․발현이 일시적 ․항원성(2회 사용불가) ․세포상해성(면역원성)

25 <<2.바이러스를 이용한 유전자 치료의 장점과 한계>>
3. 바이러스를 이용한 유전자 치료의 장점과 한계, 극복 방안 <<2.바이러스를 이용한 유전자 치료의 장점과 한계>> 높은 증식률 지속성 불안정성 BUT!! 1999년 미국에서 아데노바이러스를 사용한 임상실험 중 세 소년이 사망한 사례가 있었으며, 레트로바이러스를 이용한 유전자 치료 중 백혈병이 발생하기도 하였다

26 <<3. 극복 방안 및 대안>>
3. 바이러스를 이용한 유전자 치료의 장점과 한계, 극복 방안 <<3. 극복 방안 및 대안>> ●키메릭(chimeric) 바이러스 벡터  아데노바이러스와 레트로바이러스의 장점을 혼합한 바이러스 벡터이다.  키메릭 바이러스는 아데노 바이러스와 유사한 구조를 갖는데, 표적세포가 일시적으로 in vivo 상태에서 레트로바이러스를 증식시키는 기능을 가지게 한다. 여기서 만들어진 대량의 레트로바이러스는 주변의 세포로 안정적으로 전파된다. ● 벡터의 변형  항원으로 작용하는 바이러스의 단백질을 변형시키거나 면역반응을 조절하는 물질이 벡터에 의하여 만들어지도록 하는 방법이다. ● 세포 타겟팅(HIV Vector)  특정 세포에만 유전자를 도입하는 기술이다. HIV벡터에 의한 임파구로의 유전자 도입과 같이 바이러스 본래의 세포 친화성을 이용한다. ● 숙주의 면역반응을 조절하는 방법  장기이식에 사용되는 면역억제방법 사용

27 4. 유전자 치료의 전망

28 <<유전자 치료의 오늘>>
4. 유전자 치료의 전망 <<유전자 치료의 오늘>> ● 신개념의 획기적인 치료법으로서 각광받고 있음  But, 안전성 및 윤리적 문제가 많음  그럼에도 불구하고, 현재 전 세계적으로 수많은 연구가 진행 중 ● 현대의학으로는 완치가 불가능한 난치병에 대한 유일한 대안 ● 연구 진행 상태  초기 - 손상된 유전자를 치료하는 단일유전체 질병에만 사용  현재 - 응용범위가 확대되어 가고 있음.         ex) 종양,심혈관질환, AIDS 등등

29 <<유전자 치료의 내일>>
4. 유전자 치료의 전망 <<유전자 치료의 내일>> ● 유전자치료제와 관련해 현재까지 승인된 제품은 없음. (아직은 임상실험 단계에 머물러 있음)  다른 여러 질병에 사용되는 제품이 허가기관의 승인 후에 시장에 나옴으로써 전체 유전자치료제 시장은 폭발적인 성장을 이를 것으로 예상됨. ex) 미국 - 연평균 158% 의 성장 통해 2008 년도에는 5,551백만 달러의 시장 확보 예상

30 <<한국의 유전자 치료 연구>>
4. 유전자 치료의 전망 <<한국의 유전자 치료 연구>> ● 국내의 실정 1) 유전자치료 기술의 도입이 불과 9-10년의 짧은 역사를 지니고 있음. 2) 유전자치료의 대상질환이나 Vector에 대한 연구가 동시에 진행 중 3) 아직까지는 원인유전자 규명, 질병 유전자분석 및 발현 조절 기작 연구, 유전자 전달방법 등에 대한 추가적인 연구가 더 필요한 것으로 인식되고 있음. 4) 질병 극복 및 삶의 질 향상에 크게 기여할 수 있는 유전자치료제는 현재 국내 기술력이 미국 대비 상당한 수준에 이르고 있음  전략적인 지원을 통해 충분히 국제적 경쟁력을 가질 수 있는 분야! ● 한국인에게는 우리민족 고유의 유전정보적 특이성이 존재  호발질환 또한 외국과는 다른 부분이 있음 ● 한국인 특이 유전자 및 한국인 호발성 질병관련 유전자 발굴, 연구  국내유전자치료제가 국제적인 경쟁력을 확보하는 빠른 길임