과제: 유전자에는 세포에 특정 분자, 일반적으로 단백질을 만드는 방법을 알려주는 지침이 포함되어 있다. 신체의 거의 모든 세포에는 동일한 유전자 집합이 포함되어 있지만, 세포는 "활성화"되거나 "발현"된 유전자에 대해서만 단백질을 생성한다. 이것이 바로 뇌 세포가 피부 세포와 다른 점이다. 비록 모두 동일한 DNA 코드를 가지고 있지만 말이다.

결함이 있거나 돌연변이가 있는 유전자는 세포가 중요한 단백질을 만드는 것을 방해하여 질병을 일으킬 수 있다. 해당 유전자를 건강한 사본으로 교체하면 문제를 해결할 수 있지만, 새로운 치료 유전자가 세포에 적절한 양의 필요한 단백질을 생성하도록 지시하는 경우에만 가능하다. 너무 많으면 해로울 수 있는 반면 너무 적으면 효과가 없을 수 있으며 이 목표를 달성하는 것이 어려울 수 있다.

베일러 의과대학의 연구원인 조슬린 두엔야 제아(Jocelyn Duen-Ya Jea)와 레이징 엔(Laising Yen)은 Nature Biotechnology에 “현재 치료 범위 내에서 발현 수준을 조정하는 안전한 전략은 없다.”라고 썼다.

새로운 소식: 베일러 팀은 이제 의사가 환자의 발현을 정확하게 조절할 수 있는 방법을 제공할 수 있는 치료 유전자에 대한 켜기/끄기 스위치를 개발했다.

“우리의 접근 방식은 특정 질병에 국한되지 않는다. 이론적으로는 모든 단백질의 발현을 조절하는 데 사용될 수 있으며 잠재적으로 많은 치료 용도가 있다.”라고 스위치에 관한 논문의 교신 저자인 엔이 말했다.

작동 원리: 유전자는 메신저 RNA라는 분자를 통해 단백질 지시를 수행한다. 이러한 분자는 단백질 생성을 담당하는 세포 부분에 지침을 전달한다.

베일러 팀은 세포가 mRNA를 읽고 해당 단백질을 생성하는 대신 mRNA를 파괴하도록 하는 유전자의 mRNA 명령에 약간의 코드를 추가하는 방법을 알아냈다. 이러한 유형의 mRNA가 포함된 치료 유전자를 세포에 추가하면 기본적으로 기본적으로 항상 "꺼져" 있을 것이다.

유전자를 "켜는" 스위치를 만들기 위해 그들은 또한 유전자의 mRNA를 수정하여 매우 일반적인 FDA 승인 항생제인 테트라사이클린에 결합하도록 했다. 이들이 서로 붙어 있을 때 테트라사이클린은 mRNA의 "파괴" 코드를 가리고 세포는 이를 정상적으로 읽고 단백질을 생성한다.

종합해보면, 그들은 환자가 추가 약물을 복용하지 않는 한 항상 "꺼지는" 유전자 치료법을 본질적으로 만들어냈다. 의사는 복용하는 약물의 양을 통해 치료가 얼마나 "활성화"되는지 미세 조정하고, 적절한 양의 단백질을 섭취하고 있는지 확인하고, 언제든지 쉽게 치료를 중단할 수 있다. 이는 유전자 치료를 더욱 안전하고 효과적이며 본질적으로 되돌릴 수 있게 만들 수 있다.

"이 전략을 통해 우리는 치료용 단백질의 유전자 발현을 보다 정확하게 제어할 수 있게 되었다."라고 엔은 말했다. "FDA가 승인한 테트라사이클린 용량을 사용하여 질병의 단계에 따라 생산을 조정하거나 환자의 특정 요구에 맞게 조정할 수 있다."

앞으로 전망: 지금까지 베일러 팀은 온/오프 스위치가 인간 세포와 살아있는 쥐에서 작동한다는 것을 보여주었다. 그러나 이를 사용하여 인간의 치료 유전자 발현을 제어하려면 더 많은 연구가 필요하다.

하지만 그것이 안전하고 효과적인 것으로 입증된다면 수천 가지에 달하는 유전 질환에 대한 더 나은 치료법으로 이어질 수 있다.