신경근병증에 대한 AAV 유전자 치료의 발전

캐서린 코즈와라는 최적화된 유전자 전달 및 발현 연구를 통해 GNE 근병증 치료를 위한 AAV 유전자 치료제를 개발하고 있습니다.

### 신경근병증 유전자 치료의 발전: GEG NEM 심포지엄에서 얻은 인사이트
* 👋 네브래스카 질병 재단에서 주최하는 GEG NEM 심포지엄 연사 시리즈에 오신 것을 환영합니다. **노아 와이즈 리더가 오늘 GNE 근병증에 대한 세션**을 소개합니다.
* 예일 의대 박사 과정 학생인 캐서린 코즈와라가 전 세계 100만 명 중 약 1명이 앓고 있는 상염색체 열성 질환인 **GNE 근병증을 치료하기 위한 AAV 유전자 치료제 개발 연구**를 발표하고 있습니다.
* 🔬 GNE 근병증은 **GNE 유전자의 돌연변이**로 인해 발생하며, 근육 조직에 림프액포와 봉입체가 존재하는 것이 특징인 **진행성 근육 위축 및 쇠약**으로 이어집니다.
* 💡 이 프로젝트는 효과적인 유전자 전달을 위해 **AAV 트랜스 유전자 카세트를 최적화**하는 데 중점을 두고 있으며, 근육 세포에서 **GNE 단백질의 높은 발현 수준**을 보장하기 위해 올바른 프로모터, 인트론 및 트랜스 유전자를 선택하는 데 중점을 두고 있습니다.
* 📊 시험관 내 연구의 예비 결과에 따르면 **CK80 프로모터는 SV40 인트론 및 GNE1 동형과 함께 가장 높은 단백질 발현**을 나타내며, 생체 분포 및 효능에 대한 마우스 모델에서 추가 테스트가 진행 중입니다.
* 🐭 초기 생체 분포 연구에 따르면 **근육 조직에서 GNE의 용량 의존적 발현**이 유망하지만, GNE 단백질 수준을 효과적으로 검출하는 데 어려움이 남아 있어 지속적인 최적화 노력이 필요합니다.
* 🔄 향후 연구는 **GNE 단백질 발현의 검출을 개선**하고 질병 모델에서 유전자 치료의 안전성과 효능을 탐구하는 것을 목표로 하며, 다양한 연구실 간의 협업을 통해 전반적인 노력을 강화할 것입니다.
* 🤝 이 세션은 활발한 질의응답으로 마무리되었으며, **12월에 예정된 발표**를 통해 연구의 협력적 성격과 **GNE 근병증 유전자 치료에 대한 지속적인 탐색의 중요성**을 강조했습니다.

2022 NDF GNEM Symposium with Katherine Koczwara: Developing An AAV Gene Therapy For GNEM: Part ll

Neuromuscular Disease Foundation

신경근병증에 대한 AAV 유전자 치료법 개발

노아 와이즈 리더가 GEG NEM 심포지엄 참석자들을 환영하며 예일대 박사과정에 재학 중인 캐서린 코즈와라를 연사로 소개합니다.

코즈와라의 연구는 CRISPR-Cas9 기술을 사용하여 신경근병증의 돌연변이를 교정하고 신경근병증 환자 세포의 바이오뱅크를 구축하는 데 초점을 맞추고 있습니다.

이 프로젝트는 생체 내 마우스 연구로 넘어가기 전에 시험관 내에서 형질전환 유전자 카세트를 최적화하는 데 중점을 두고 GNE 근병증에 대한 AAV 유전자 대체 요법을 개발하는 것을 목표로 합니다.

신경근병증에 대한 유전자 치료법 개발

GNE 근병증 치료는 보충제와 유전자 치료를 통해 접근하고 있습니다.

유전자 치료는 돌연변이 GNE 유전자를 건강한 사본으로 대체하는 것을 목표로 하며, AAV 벡터를 사용하여 감염된 세포에 유전자를 전달합니다.

이 연구는 프로모터, 인트론, 트랜스진을 포함한 유전자 카세트 설계를 최적화하여 최고의 GNE 단백질 발현을 달성하는 데 중점을 두고 있습니다.

근육 질환을 위한 아이소폼 발현 및 유전자 치료

GNE1 이소폼은 건강한 근육 조직에서 높은 발현을 보인 반면, GNE2 이소폼은 발현이 약했습니다.

우리 연구실과 아드리아나 로사 연구실의 두 가지 구조체는 모두 GNE1 이소폼을 사용하여 다양한 세포주에서 강력한 GNE 단백질 및 RNA 발현을 보여주었습니다.

이러한 구조체를 포함하는 AAV9 입자는 생쥐를 대상으로 한 용량 의존적 생체 분포 연구에 사용되었으며, 근육 조직에서는 유망한 GNE1 발현을 보였고 간에서는 최소한의 발현을 보였습니다.

신경근병증에 대한 AAV 유전자 치료의 진전

현재 GNE 근병증에 대한 AAV 유전자 치료에 대한 연구는 치료받은 생쥐의 근육 샘플에서 단백질 발현에 강한 패턴을 보여주지 못했습니다.

연구팀은 GNE 단백질의 검출을 최적화하기 위해 노력하고 있으며 결과를 개선하기 위해 더 높은 용량을 시도할 계획입니다.

향후 연구에는 잠재적인 유전자 치료 효능 실험을 위해 GNE 근병증의 마우스 모델을 특성화하는 작업이 포함됩니다.

AAV 유전자 치료: 치료 접근법 및 면역 반응

AAV 유전자 치료는 일반적으로 1회 투여로 치료하지만, 재투여의 필요성을 해결하기 위한 새로운 기술이 개발되고 있습니다.

AAV에 대한 면역 반응성은 개인마다 다를 수 있어 치료를 제공하는 데 위험이 될 수 있지만, 현장에서는 위험에 처한 사람들을 식별하기 위해 노력하고 있습니다.

유전자 치료의 목표는 근육 세포에서 정상 또는 약간 더 높은 수준의 GNE 발현을 달성하는 것이며, 연구에 따르면 GNE를 과도하게 발현해도 명백한 독성 효과는 나타나지 않는 것으로 나타났습니다.

골격근에 효율적인 AAV 분포 보장

골격근에 대한 AAV의 분포는 사용된 혈청형에 의해 제어되며, 이러한 혈청형을 최적화하기 위한 노력이 계속되고 있습니다.

향후 연구는 치료 목적에 필요한 유전자 단백질의 양을 결정하는 것을 목표로 하며, 현재 용량은 상대적으로 낮습니다.

유전자의 다양한 이소형은 근육 유형에 따라 발현 양상이 다를 수 있으며, 비정상 유전자의 발현은 세포 손상을 유발하지 않을 것으로 예상되지만 관련된 병원성 메커니즘을 명확히 밝히기 위해서는 추가 연구가 필요합니다.

유전체 병증을 유발하는 돌연변이는 일반적으로 유전자 기능의 이득보다는 손실을 가져오기 때문에 단일 GNE 돌연변이 보균자는 일반적으로 건강합니다.

AAV(아데노 연관 바이러스)는 세포를 효과적으로 감염시키도록 자연적으로 진화했기 때문에 특히 신경근육 분야에서 가장 효율적인 유전자 전달 수단입니다.

환자에게 바이러스를 도입하기 전에 유전자 치료의 안전성과 효능을 테스트하는 모델로 피부 생검에서 유도 만능 줄기세포를 사용하는 방법이 모색되고 있습니다.

연사는 피부 세포에서 섬유아세포를 근육과 유사한 세포로 분화시켜 AAV 검사를 위한 다양한 세포주 은행을 만들고 유전체 병증을 연구하고 있습니다.

또한 환자 유래 피부 세포를 NIH를 비롯한 다른 연구소와 공유하여 iPSC 전환을 진행하고 있습니다.

이 연사는 세포 모델을 사용하여 전신 면역 반응을 테스트할 때의 어려움에 대해 논의하고 치료제 개발에 대한 임상적 확신을 위해 다양한 모델의 중요성을 강조합니다.