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[BRIC View] 미토콘드리아 DNA 표적 소재의 연구 동향

◈ 목차

1. mtDNA 질환 

2. mtDNA 표적 기술

 2.1. mtDNA 절단 기술

 2.1.1. mitoRE

 2.1.2. mtZFN

 2.1.3. mitoTALEN

 2.2. mtDNA 편집 기술

 2.2.1. DdCBE

 2.2.2. ZFD

 2.2.3. TALED  

3. mtDNA 표적 소재의 한계 및 전망

 3.1. off-target

 3.2. CRISPR

 3.3. 치료제 전망 및 끝맺음 

4. 치료제 전망 및 끝맺음 

5. 참고문헌

◈본문

요약문

미토콘드리아는 세포의 호흡 및 에너지 대사에 필수적인 소기관이다. 미토콘드리아 내 존재하는 mtDNA에 돌연변이가 발생하면 세포의 호흡 및 에너지 대사에 결함을 초래한다. mtDNA 돌연변이가 원인이 되는 질환은 매우 다양하며 근육병증, 뇌병증, 청각 및 시각 이상 등 치명적인 증상을 야기한다. 이러한 질환은 대증요법 외에 마땅한 치료제 및 치료법이없는데 mtDNA를 표적하기 위한 접근이 어렵다는 것이 연구에 가장 큰 원인이 되고 있다. 최근에 mtDNA를 표적으로 하는 다양한 염기교정기술이 보고가 되고 있다. 본 동향리포트에서는 이러한 mtDNA 표적 소재에 대한 동향을 나열하고 이를 바탕으로 한 미토콘드리아 DNA 돌연변이 치료제 개발에 대한 전망에 대해 다룬다.

Key Words: Genome editing, Mitochondrial genome editing, mtDNA, mtDNA 돌연변이, ZFD,

DdCBE, TALED, CRISPR

1. mtDNA 질환

‘희귀난치성질환’은 쉽게 치료가 어려운 질병을 말하며, 이는 완전한 치료가 어려워 평생 투병을 해야 하며, 복합적인 증상을 동반하는 경우가 많아 환자나 가족, 뿐만 아니라 우리 모두에게 두려운 존재로 여겨진다. 이를 위한 치료제 개발과 더불어 유전으로 인한 난치병을 극복하기 위한 유전자교정 기술의 연구와 발전이 전 세계적으로 활발히 이루어지고 있다. 이런 희귀난치성질환 중 5000명 중 1명이 앓고 있는 ‘미토콘드리아 질환’ 이 있다. 미토콘드리아는 우리 몸에서 에너지를 합성하는 세포 내 소기관으로 미토콘드리아 DNA에 변이가 일어나면 시력, 청력, 중추신경계, 근육, 심장 등에 치명적인 결함을 야기하게 된다.

병원성 미토콘드리아 DNA 돌연변이 97개 중 97%가 DNA 염기 하나가 변이 된 점 돌연변이 이다 (그림 1). 즉, 점 돌연변이를 교정하면 대부분의 병원성 미토콘드리아 유전질환 치료가 가능하다. 하지만 지금까지 연구 및 개발된 기술로는 이는 거의 불가능에 가까운 일이며, 특히 유전체 교정 기술로 활발히 연구되어 활용되고 있는 크리스퍼 유전자가위(CRISPR-Cas9)는 미토콘드리아 DNA에 적용이 쉽지 않다.

...................(계속)

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