하우저 박사/Stephen Hauser (left) and 아스케리오 박사/Alberto Ascherio (right)
advanced the understanding of the causes and biology of multiple sclerosis,
earning them a Breakthrough Prize in Life Sciences.
1894년에 프랑스의 뇌과학자 피에르 마리 박사는
뇌, 척수, 시신경으로 구성된 중추신경계에 발생하는
만성질환으로, 환자의 면역체계가 건강한 세포와 조직을
공격하는 다발성 경화증(Multiple scrosis(MS)의 원인을
감염으로 보고 미래에 적절한 백신으로
발병을 막을 수 있을 거라는 가설을 제지한 바 있다.
이탈리아 밀라노 출신 전염병 학자이자 영양학자인
알베르토 아스케리오 박사가 자원해서
1990년대에 수년간 개발 도상국에서 의사로 활동하다가
그 지역에서 많은 사람들이 MS로 고통받는 모습을 목격했고
MS 질병이 발병한 후 증상을 완화시키는 치료로 그치는 것을 보고
차라리 병의 원인을 찾아야겠다고 마음을 굳히게 되었다.
2001년 당시, MS의 원인을 여전히 밝혀내지 못하던 시기에
그는 모든 성인의 90% 이상이 보유한 헤르페스바이러스의 한 종류인
엡스타인-바 바이러스/Epstein-Barr virus (EBV)에 감염되면,
정년/노년기에 MS 발병률이 높아지는 가에 대해 연구를 시작했다.
이 이론을 입증하기 위해서 아스케리오 박사와 연구팀은
장장 20년에 걸쳐서 미국 군대에 자원한 천만에 달하는
젊은 군인들의 혈액 샘플을 사용해서
오랜 연구 끝에 EBV 바이러스에 감염된 사람이
MS에 걸릴 확률이 32배로 높다는 것을 드디어 밝혀냈다.
이 연구 결과는 항바이러스 약으로 MS를 치료할 수 있으며,
가까운 미래에 MS를 방지하는 EBV 백신을 개발의 길을 열어놓았다.
아스케리오 박사와 공동으로 수상한 캘리포니아 대학교의
뇌신경 면역학자 스티븐 하우저/Stephen Hauser 박사는
수 십 년간 동안신경세포를 손상케 해서 MS병을 유발하게 요인이
면역체를 생성하는 T-세포 대신에
B-세포를 집중적으로 연구해 왔다.
그는 B 세포가 신경조직의 보호막인 미엘린/myelin을
집중적으로 표적 하는 항생체를 생성하고
T-세포로 하여금 미엘린을 공격해서
염증을 유발해서 MS 병을 진행시킨다는 것을 밝혔다.
그는 제약회사들과의 협업을 통해서
표적 B-세포치료법으로 MS의 재발과 악화를 방지하는
글로벌 기준을 세워 놓았다.
데이비드 류/David Liu won a Breakthrough Prize in Life Sciences
for his research developing the DNA editing tools: base editing and prime editing
모든 생명체의 DNA는 아드닌, 구아닌, 사이토신
그리고 타이아민 4 개의 베이스로 이루어졌다.
그런데 이 한 가지 베이스 중에 돌연변이가 발생하면
다수의 유전자 질병의 원인이 된다.
획기적인 크리스퍼(CRISPR)의 개발로
DNA에 코드에 변이가 발생한 부분을 편집이 가능하게 되었다.
하지만, 이 과정이 워낙 복잡해서 부작용도 따른다.
약 10년 전, MIT & 하바드의 Broad Institute에서
화학자로 활동하는 데이비드 류 박사와 그의 연구팀은
DNA의 이중 나선 구조를 손상시키지 않으면서
게놈의 변이를 정정하는 새로운 편집 방법을 찾기 시작했다.
데이비드 류 연구팀은
CRISPR 기법을 토대로 변이 된 Cas9 효소/enzyme을
가이드 RNA를 사용해서 4 가지의 베이스의 특정한 위치로 이동시켜서,
Cas9 효소가 DNA와 결합은 하지만
DNA의 이중 나선 구조를 손상시키지 않는 방법을 찾아냈다.
아울러 이 효소를
사이토진/cytosines을 유라실/uracils로 전환하는
cytidine deaminase에 묶어서
구아닌/guanines을 아데닌/adenines으로 전환시키게 했다
그리고 편집되지 않은 DNA 가닥과 새로 편집된 DNA가
정확하 매칭이 되게 Cas9으로 편집되지 않은 DNA를 잘라냈다.
이 작업은 세포 수리 메커니즘이 편집된 가닥을 템플릿으로 사용해서
원하던 게놈의 수정 작업을 가능하게 했다.
류 박사와 팀 그리고 니콜 가우델리/Nicole Gaudelli는
타이아민/thymines 베이스를 사이토신/cytosines 베이스로
아네딘/adenines 베이스를 구아닌/guanines 베이스로
전환할 수 있는 기법을 개발했다.
이처럼 DNA을 이루는 기본적인 4 개의 베이스를
좀 더 안전하고 효율적인 편집할 수 있는
베이스 편집/Base editing과 프라임 편집/prime editing
두 가지 DNA 편집 기법 덕분에
현재 연구진들은 하나의 베이스의 변이로 발생하는
유전자 병의 약 30%를 정정할 수 있게 되었다.
이에 그치지 않고, 류 박사 팀은
두 가지 이상의 베이스의 변이로 생겨나는
유전병의 유전자 편집 기법에 도전하기 시작해서,
2019년에 류 박사와 앤드류 안잘로네/Andrew Anzalone가
설립한 신약개발 바이오텍 회사는
유아 백혈병, 만성 유아 종증/chronic granulomatosis을
치료하는 기법을 2024년 5월에 FDA로부터 허가를 받았다.
계속해서 2025년 브레이크쓰루 수학상과
기초물리학상 수상자 이야기로...
