설탕을 줄이거나 금연하는 것처럼 중독된 습관을 끊을 때 실수한 적이 있습니까? 일반적으로 케이크 한 조각이나 한 개비의 담배가 전체 계획을 망쳐버리지는 않지만, 코카인 중독으로 고통 받는 사람들은 단 한 번의 실수로 수 개월간의 노력이 물거품이 될 수 있음.

2017년 미국에서는 220만 명이 코카인 사용을 밝히는 등 코카인 소비가 증가하고 있으며 2014년 마약 사용 및 건강에 대한 조사에 따르면 약 100만 명의 미국인이 코카인에 중독된 것으로 추정됨. 코카인이 뇌와 신체에 끼치는 영향은 매우 강력하기 때문에 치료 후에도 1 년 이내에 코카인을 끊으려는 많은 사람들에게 재발하고 있음.

중독으로부터 회복중인 환자가 한 번의 실수로 코카인 중독이 재발하지 않도록 한다면 어떠할 것인가? Mayo Clinic의 연구자들은 최근 이 생각을 현실로 만드는 결과를 발표했음. 코카인에 대한 만족감을 줄이는 것으로 코카인 중독을 치료하는 유전자 치료법임.

필자는 코카인 중독과 같은 신경계 질환을 포함해 질병을 이해하고 치료하는데 관심이 있는 신경생물학자이자 분자생물학자임. 필자는 기초 생의학 연구를 주도하는 Tennessee 대학의 교수진으로써 인간에게 유전자가 어떻게 발현되는지와 코카인이 쥐에게 미치는 영향에 대하여 수 년 간 연구해왔음. 필자는 새로운 코카인 중독에 대한 유망한 유전자 치료법을 마주하게 되어 기뻤음.

■ 코카인을 중독을 약하게 만드는 치료법

20 년 전부터 연구자들은 코카인을 빠르게 분해하여 중독성 높은 물질 생산을 막는 새로운 단백질을 개발하기 위한 연구를 수행해 왔음. 모든 인간은 신경 전달 물질을 조절을 돕고 코카인을 서서히 분해할 수 있는 BChE라는 단백질을 가지고 있음. BChE의 표적 돌연변이는 코카인을 빠르게 분해할 수 있는 단백질인 super-CocH로 변환 시킬 수 있음. CocH가 혈액에 주입되면 중독자가 코카인의 효과를 경험하기 전에 코카인을 매우 빠르게 분해하여 코카인 일반적인 코카인 복용 시 겪는 만족감의 정도를 감소시킴. 코카인 복용으로 인한 만족감이 낮다는 것은 코카인 사용을 중단하기 더 용이하다는 것을 의미함.

과거의 연구 결과에 따르면 super-CocH 단백질을 주사하면 코카인에 중독된 쥐의 중독에 따른 행동이 급격히 감소하는 것으로 나타났음. 그러나 문제는 이 주사가 매우 비싸기 때문에 코카인 중독 재발을 예방하는 데 필요한 수 년 간의 기간 동안 매일 주사하는 것을 유지하기 어렵다는 것임. 따라서 치료하는 수 년 동안 지속될 수 있는 충분한 CocH를 제공할 수 있는 단일 치료법이 환자에게 훨씬 실용적일 것임.

이를 위한 방법 중 한 가지가 유전자 치료법임. 환자의 몸이 몇 달 혹은 몇 년 동안 이를 지속적으로 만들 수 있도록 super-CocH를 만드는 구조를 담은 DNA 염기서열(유전자)를 환자에게 주입하는 것임. 다행스럽게도 지난 10 여 년 동안 이런 형태의 유전자 치료법은 공상과학소설에나 나올 법한 이야기였으나 최근 희망적인 현실로 다가오고 있음. 혈우병에서 퇴행성신경질환에 이르는 임상시험에서 질병을 치료하기 위한 유전자 치료법의 가능성을 발견하고 있으며, 이 가운데 몇 종류는 FDA의 승인을 받기도 했음. Mayo Clinic에서 수행한 연구는 CocH 유전자 치료법을 현실로 만들기 위해 중요한 단계를 밟고 있음.

■ 유전자 치료법은 어떻게 수행되는가?

연구자들이 어떻게 환자들에게 유전자를 주입하는가? 이를 알약처럼 DNA를 삼킬 수는 없음. Mayo Clinic의 연구자들은 간 세포에 유전자를 전달하는 방법을 찾아야 했으며 이를 아데노 연관 바이러스(Adeno-associated virus, AAV)를 이용해 super-CocH를 삽입하여 해결했음. AAV가 세포를 감염시킬 때 체내에서 번식하거나 환자가 질병에 걸리지 않도록 변형했으며 전달만을 담당하도록 했음. AAV는 CocH 유전자를 간 세포에 전달하고 수 개월 혹은 수 년동안 유지되며 세포는 super-CocH 유전자를 사용하여 단백질을 제조한 후 코카인을 분해하는데 사용됨.

연구진은 이 방법을 생쥐에서 테스트했음. 결과는 매우 긍정적이었음. 유전자 치료를 받은 쥐는 건강했으나 코카인을 투여 받은 쥐는 과도한 활성으로 간 손상의 징후를 보였음. 쥐에게 코카인을 투여하고 유전자 치료를 하면 코카인을 투여하지 않은 것처럼 정상적인 행동을 보였으며 코카인은 새로운 super-CocH 단백질에 의해 빠르게 분해되었고 간 손상의 징후는 보이지 않았음. 이것은 안전하고 효과적이라는 것을 암시함.

이 결과는 FDA가 인간을 대상으로 임상 시험 진행 계획을 승인했을 정도로 긍정적임.

■ 기대

이 유전자 치료법이 시장에 바로 출시되는 것은 아님. 쥐를 대상으로 한 AAV-CocH 치료법의 첫 시험으로부터 6년의 시간이 지난 시점에야 이 기술이 인간 대상 시험으로 충분히 안전하다는 결과를 얻었음. 사람에게 안전하고 효과적인 치료법인지 확인하기 위해서 많은 평가와 수정이 필요한 측면이 있음.

예를 들면 AAV 유전자 치료법은 원치 않는 면역 반응을 일으킬 수 있으며 치료로 인한 불편함, 유전자에 따른 반응, 다른 약품이나 의료적 상태와의 상호 작용과 같은 문제들이 해결되어야 함.

이 연구는 단지 2 개월 동안만 쥐를 관찰했기 때문에 유전자 치료법의 장기적인 효과를 조사하는 것이 필요함. 또한 이 치료법은 쥐의 코카인 중독을 치료하는데 얼마나 효과가 있는지 잘 알려져 있지 않으며, 사람의 중독을 치료하는 것은 훨씬 더 복잡할 것이 명확함.

이 유전자 치료법이 코카인을 1회 복용했을 때 만족감을 줄여줄 수 있겠지만, 코카인 중독으로부터 완전히 회복하기 위해서는 수 년에 걸쳐 여러 가지 치료법의 조합이 필요할 것으로 보임.

많은 이들과 비슷하게, 우리에게는 단순히 “더 열심히 노력하는 것” 만으로 치료할 수 없는 중독으로 힘겨워하는 가족이나 친구들이 있음. 이 최근 연구는 신중한 과학적 발전과 창의적인 새로운 생각을 결합해 코카인 중독을 극복하고자 하는 이들에게 희망을 줄 것임.

기사 및 사진 출처 : https://theconversation.com/potential-gene-therapy-to-combat-cocaine-addiction-129667

사진 원출처 : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gene_therapy.jpg

관련논문 : Chen VP, Gao Y, Geng L, et al., “Systemic Safety of a Recombinant AAV8 Vector for Human Cocaine Hydrolase Gene Therapy: A Good Laboratory Practice Preclinical Study in Mice.”, Hum Gene Ther. 2020 Jan;31(1-2):70-79. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31650869

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