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인간 세포에서 HIV 바이러스 제거하기



 HIV (human immunodeficiency virus​) 에 의해 발생하는 에이즈 (AIDS) 는 HIV 의 증식을 억제하는 약물이 다수 개발되었음에도 불구하고 아직 완치는 시키지 못하는 질환입니다. 기전이 서로 다른 항레트로바이러스 약물을 복합한 HAART (highly active antiretroviral therapy​) 치료는 HIV 양성 반응자와 에이즈 환자의 생존기간을 크게 연장시켰으나 HIV 를 환자의 체내에서 완전히 제거하지는 못하고 있습니다. 


 그 이유는 HIV 의 유전자가 RNA 에서 DNA 로 바뀐 후 숙주 세포의 DNA 사이에 끼어들어가 마치 숙주 (사람) 세포의 유전자인 척을 하기 때문입니다. 이렇게 숨은 상태에서는 어떻게 손쓸 도리가 없기 때문에 지금까지 나온 HIV 치료약들은 이 바이러스가 증식할 때를 노려 증식을 방해해서 바이러스를 최대한 제거하는 방법을 채택했습니다. 따라서 아무리 약을 써도 HIV 유전자 자체는 완전히 제거되지 않고 숨어 있는 것이죠.  (  http://blog.naver.com/jjy0501/100156353362​ 참조) 



(HIV (녹색) 와 배양된 면역세포  Scanning electron micrograph of HIV-1 budding (in green) from cultured lymphocyte. This image has been colored to highlight important features; see PHIL 1197 for original black and white view of this image. Multiple round bumps on cell surface represent sites of assembly and budding of virions.​ Photo Credit: C. Goldsmith Content Providers: CDC/ C. Goldsmith, P. Feorino, E. L. Palmer, W. R. McManus​)   


(HIV 의 복제.  숙주 DNA 와 결합한 후 숙주의 자원을 이용해서 HIV 를 만드는데 필요한 물질들을 합성해서 새로운 HIV 를 만들어 낸다.    ) 


 따라서 이렇게 숨은 HIV 의 유전자를 인체 세포의 유전자에서 분리 파괴하는 방법만 있다면 HIV 감염 및 에이즈 치료에 획기적인 돌파구가 열릴 것으로 생각할 수 있습니다. 다만 현재까지 실체 인체에서 이를 성공시킨 사례는 없습니다. 그런데 배양한 인간 세포에서 여기에 성공했다는 소식입니다. 


 템플 대학의 카멜 칼릴리 박사 (Kamel Khalili, PhD, Professor and Chair of the Department of Neuroscience at Temple​) 와 그의 동료들은 배양시킨 인간 세포에서 HIV-1 을 성공적으로 제거하는데 성공했다고 합니다. 이들은 HIV 유전자의 양끝에 존재하는 long terminal repeat (LTR)​ 이란 부위를 타겟으로 20 개의 염기쌍을 가진 작은 뉴클레오티드를 실험실에서 만든 후 이를 핵산 가수 분해 효소 (nuclease : 뉴클레오티드 사이를 절단하는 효소) 에 연결시켰습니다. 




(HIV 유전자 구조. 양 끝으로 LTR 이 존재  Structure of the HIV-1 genome. It has a size of roughly 10.000 base pairs and consists of nine genes, some of which are overlapping.​  Credit : Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com) ) 


 그 결과 효소가 HIV-1 의 유전자 양 끝을 절단시켜 9709 개의 뉴클레오티드를 가진 유전자 전체를 성공적으로 분리하는데 성공했다는 것입니다. 이들은 인간의 본래 유전자에서는 나타나지 않는 부위를 신중하게 선택했기 때문에 인간 유전자에는 아무런 손상을 입히지 않고 HIV-1 유전자만 제거했다고 설명했습니다. 


 비록 바로 임상에 적용될 만한 기술은 아니지만 향후 새로운 돌파구를 열 수 있는 기술로 주목될 만 합니다. 또 HIV 뿐 만이 아니라 비슷한 메카니즘으로 장기간 인체에 잠복하는 바이러스 치료에도 획기적인 돌파구가 마련될 가능성이 있습니다. 


 현재 전세계적으로 3300 만명이 넘는 인구가 HIV 에 감염되어 있으며 상당수는 치료약제를 구하기 힘든 개도국의 가난한 사람들입니다. 따라서 장기간의 약물치료보다는 완치 약물이나 혹은 백신의 등장이 시급한 상태입니다. 또 치료를 받을 수 있다고 해도 장기간의 치료는 결국 내성 바이러스의 등장, 약물 부작용 등 여러가지 문제점을 가지고 있습니다. 따라서 HIV 에 대한 완치 요법은 하루가 시급한 과제라고 하겠습니다. 


 이번 연구는 PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences​) 에 실렸습니다. 


 참고 


Journal Reference:
  1. W. Hu, R. Kaminski, F. Yang, Y. Zhang, L. Cosentino, F. Li, B. Luo, D. Alvarez-Carbonell, Y. Garcia-Mesa, J. Karn, X. Mo, K. Khalili. RNA-directed gene editing specifically eradicates latent and prevents new HIV-1 infection. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014; DOI: 10.1073/pnas.1405186111






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