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BIO서 본 '인텔리아', 크리스퍼 전달기술과 개발현황은?

입력 2018-06-11 09:36 수정 2018-06-11 09:36

바이오스펙테이터 보스턴(미국)=이은아 기자

LNP 전달플래폼 기반 ATTR 치료제.."원숭이서 편집효율 34%, TTR 60~80% 감소 확인, 2019년 IND 제출계획"

▲Jennifer King 인텔리아 테라퓨틱스 SVP(BD, Alliance Management)

올해 미국과 유럽에서 크리스퍼 기술을 적용한 상업화 임상시험이 시작될 것으로 기대되는 가운데, 크리스퍼 기반 치료제 개발에 있어 고려돼야 할 중요한 점은 무엇일까? 대표적으로 타깃 설정, 가이드 qualification, 유전자편집 전략, 전달 방법, 운반체(cargo), CMC 등이 있다. 특히 인간에게 직접 유전물질을 주입하는 in-vivo 유전자 치료에서 전달법은 중요한 이슈다.

크리스퍼 대표기업 인텔리아 테라퓨틱스(Intellia Therapeutics)는 지질나노입자(Lipid Nanoparticle, LNP)를 사용해 크리스퍼 유전자편집 도구를 체내에 전달하는 기술을 갖고 있다. 인텔리아의 사업개발 부분 책임자인 Jennifer King 박사는 지난주 BIO 인터내셔털 컨벤션에서 인텔리아의 전달 플랫폼 기술과 치료제 개발현황에 대해 설명했다.

크리스퍼기술 기반 치료제는 사람에게 직접 유전물질을 주입하는 in-vivo 방식과 유전자 편집한 세포를 주입하는 ex-vivo 방식으로 구분된다. 인텔리아는 유전질환, 감염성질환에 집중된 in-vivo 치료와 면역항암제, 자가면역질환, 혈액암 등을 치료하는 ex-vivo 치료를 모두 개발한다.

◇ LNP 통한 in-vivo 편집기술..“원숭이서 편집효율 34%, TTR 단백질 60~80% 감소 확인”

King 박사는 “특히 in vivo 치료에서는 유전물질을 전달시키는 방법이 중요하다. 현재 유전자 치료 임상시험에 널리 사용되고 있는 아데노부속바이러스(Adeno-associate Virus, AAV)는 복잡한 유전자편집 도구에서 원형(template) 유전자를 전달하는데 효율적이고 다양한 조직에서 친화성(Tissue tropism)을 가져 발현율도 강하지만, 잠재적으로 면역원성 등의 부작용이 있다. 전달할 수 있는 유전물질의 크기도 제한적이며, 영구적으로 유전자가 발현된다는 점에서 위험성이 존재한다”고 기존 전달체의 한계를 설명했다.

그는 이어 “인텔리아는 이를 극복하기 위해 지질나노입자(LNP)를 사용한다. 일단 LNP는 크기가 약 80nm로 CRISPR/Cas9과 같이 덩치 큰 단백질도 운반할 수 있다. 또한 생분해성 특징을 가져 낮은 면역원성을 가지며 일시적인 유전자 발현, redosing capability, 조직 친화성 범위 조절 가능, 대량 생산 등이 가능하다는 장점이 있다”고 설명했다. LNP에 유전자편집 도구를 탑재하는 기술로 혈중 안전성과 타깃으로 전달율을 높이겠다는 전략이다.

인텔리아는 LNP 기반 전달기술을 이용해 간에 특화된 질환 치료를 목표로 한다. 트랜스시레틴 아밀로이드증(transthyretin amyloidosis, ATTR), 알파1 항트립신 결핍증(Alpha-1 Antitrypsin Deficiency), 원발성 옥살산뇨증(primary hyperoxaluria), B형 간염(hepatitis B) 등을 치료하는 in vivo 프로그램을 개발하고 있다.

이날 발표에서 King 박사는 가장 선두 파이프라인인 ATTR 치료 in vivo 프로그램 비임상 결과를 소개했다. ATTR은 간에서 생산되는 TTR(Transthyrtin) 유전자 변형이 일어나 비정성적인 단백질(misfold protein)이 생성, 응집돼 발생하는 질환이다. 비정상적인 TTR 아밀로이드가 신경, 심장, 간, 눈 등에 축적되면서 손상을 일으키는 것이다. RNAi 치료제 개발회사 앨라일람(Alnylam)이 성공적으로 임상3상을 마치고 신약허가 신청을 한 것도 ATTR 질환이다.

King 박사는 “우리는 LNP를 이용한 크리스퍼 유전자편집 기술로 처음 ATTR 질환 증명했다. 영장류 실험에서 CRISPR 편집도구 용량에 비례한 효과를 확인했다. 무엇보다 반복 투약을 통해 영장류에서 추가적인 효과를 보였으며 단일용량으로도 혈청 TTR 단백질이 감소하는 것을 관찰했다”고 강조했다.

구체적으로 살펴보면 마우스에서 한번 투약 후에도 12개월 동안 효과가 지속됐다. 그는 “마우스 간에서 유전자편집이 70%까지 일어났다. 용량에 따라(0.3, 1, 3mpk) 유전자 편집 정도는 증가했다. 마찬가지로 가장 고용량인 3mpk를 처리했을 때 TTR 단백질 양이 97%까지 감소했으며 효과는 1년동안 지속됐다”며 “지속적인 효과를 보인 이유는 LNP를 통해 GS(Glulamine Synthetase) mRNA가 줄기세포에 전달됐기 때문”이라고 설명했다.

▲인텔리아 테라퓨틱스의 ATTR 질환 in-vivo 치료제의 영장류 비임상결과(출처: 2018 BIO USA 발표자료)

원숭이 실험에서도 효과가 관찰됐다. King 박사는 “고용량 투약시 34%까지 간에서 유전자편집이 일어났다. 무엇보다 TTR 단백질도 60~80%까지 감소됐다. 이는 RNAi 치료제에서 치료효과를 보이는 것으로 검증된 비율이기 때문에 향후 결과가 기대되고 있다”고 말했다.

그는 “LNP 전달시스템은 간에서 Knockout 프로그램을 신속하게 진행하도록 했다. 인테리아는 △높은 효율의 가이드(guides) 발굴 △활성 높은 가이드 조작 △높은 활성의 Cas9 mRNA 개발 △LNP 개발 △단일 IV 적용가능한 고용량 유전자편집 △성공적인 redosing 효과 증명 △지속적인 유전자 편집 확인 △우수한 안전성 프로파일 확인를 통해 임상에서 LNP를 통한 크리스퍼 기술을 적용하기 위한 준비를 마쳤다”고 강조했다. 인텔리아는 ATTR in-vivo 치료 임상시험신청(IND)을 2019년 제출할 계획이다.

◇ex-vivo로 개발범위 확대.."WT1 항원 타깃 AML 치료제 비임상단계"

인테리아는 ex-vivo 치료로도 프로그램을 확장하고 있다. King 박사는 “기존 T세포치료제의 높은 비용, 낮은 일관성, 안전성, 혈액암에 국한된 적용범위 등의 한계점을 해결할 수 있는 솔루션을 제시하려고 한다”며 “인텔리아는 재생가능한 동종T세포를 원천으로 사용해 비용을 낮출수 있으며 마스터 셀 뱅킹을 통해 세포품질을 표준화했다. 또한 내부항원, 맞춤형 신항원을 타깃해 고형암에도 적용할 수 있도록 확대할 것”이라고 자신했다.

가장 선두 파이프라인으로 개발중인 급성골수성백혈병(AML) ex-vivo 치료제는 건강한 공여자으로부터 특정 에피토프를 인지하는 T세포수용체(TCR)를 발굴했다. WT1 항원을 타깃하는 T세포와 공동배양시 AML 미성숙세포(Blast)를 선택적으로 제거하는 것을 관찰했다.

King 박사는 “WT1은 종양의 90% 이상 발현하는 항원이다. 우리는 WT1의 새로운 에피토프를 타깃하는 T세포를 엔지니어링해 효율적으로 타깃 세포를 인지하고 제거할 수 있도록 했다”고 소개했다. 그밖에도 인텔리아는 ex-vivo 프로그램으로 다발성골수종, CAR-T 세포, 겸상적혈구질환 등의 치료제 후보물질이 비임상 단계에 있다.

마지막으로 King 박사는 “향후 개발전략으로 파트너를 찾아 HBV를 포함한 간 질환과 CNS, 눈, 근육 관련 질환에 집중한 in vivo 치료제와 세포 기반 ex vivo 치료제 개발을 가속화 할 계획이다. 특히 인텔리아의 유전자편집 플랫폼을 향상시키기 위한 새로운 전달기술, 크리스퍼 관련 기술들, 타깃 등에 포커스해 기술도입도 적극 확대할 예정이다”고 밝혔다.

▲미국 캐임브릿지 40 Erie Street에 위치한 인텔리아 테라퓨틱스(Intellia Therapeutics)

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