암의 대체 치료 옵션으로서의 Supportive Oligonucleotide Therapy (SOT) - siRNA

암의 대체 치료 옵션으로서의 Supportive Oligonucleotide Therapy (SOT): 예비 연구

https://iv.iiarjournals.org/content/36/2/898

Supportive Oligonucleotide Therapy (SOT) as an Alternative Treatment Option in Cancer: A Preliminary Study

 

기본적인 생물학적 과정(아폽토시스, 증식 등)에 관여하는 유전자의 발현을 조절하는 것이 암의 대체치료 옵션이 될수 있다고 알려져 있습니다.

유전자 발현은 RNA 간섭(RNAi)이라는 과정을 통해 조절되는데, 이 과정에서 작은 RNA 분자가 상보적 메신저 RNA(mRNA)에 결합하여 분해를 일으킵니다. 

 

안티센스 요법은 특정 mRNA에 대해 올리고뉴클레오티드를 사용하며, 증식에 필수적인 유전자를 억제하거나 항 세포 자살 단백질의 발현을 억제하여 암 치료에 기여합니다. 

 

특히 RNAi는 유전자 발현 조절에 필수적인 정상적인 생물학적 과정이다. 

이중 가닥 RNA(dsRNA) 분자는 염기의 상보성을 통해 mRNA의 특정 영역에 결합하는 더 짧은 dsRNA로 분해되어 mRNA의 추가 분해를 일으켜 번역이 이루어지지 않습니다.

 

짧은 dsRNA는 Dicer에 의한 긴 dsRNA의 절단에 의해 유도되어 마이크로RNA(miRNA), 짧은 간섭 RNA(siRNA) 및 piwi-상호작용 RNA(piRNA)를 생성합니다.

miRNA와 siRNA는 RISC(RNA-induced silencing complex)와 결합하여 유전자 침묵을 유발합니다.

 

RNAi의 응용 분야는 미지의 유전자 기능 탐구, 약물 내성과 관련된 유전자, 신호 전달 경로와 관련된 유전자 또는 질병 진행 또는 재발과 관련된 유전자의 식별을 포함하여 다양합니다.

또한 RNAi는 암, 바이러스 감염 및 호흡기 질환을 포함한 다양한 질병의 치료에 사용되었습니다.

 

그러나 RNA 분자를 사용하는 주요 과제는 뉴클레아제로부터 보호하는 것입니다. 

siRNA의 화학적 변형은 열 안정성, 뉴클레아제에 의한 소화에 대한 안정성 및 더 나은 생체 분포를 증가시킵니다.

 

암에서 siRNA 분자는 일반적으로 종양유전자 또는 항세포사멸 유전자의 침묵에 기여합니다.

본 연구는 순환하는 종양 세포(CTC) 유전자 발현 프로필을 기반으로 설계 및 생산된 SOT를 사용하여 Supportive 올리고뉴클레오티드 요법(SOT)이라고도 하는 변형된 siRNA 분자를 기반으로 한 요법의 사용이 암 환자에게 도움이 될 수 있는지 확인하는 것을 목표로 했습니다.

 

데이터는 암으로 고통받고 다른 유형의 요법과 조합하여 또는 단독 요법으로 SOT 요법을 받은 환자로부터 받은 추적 설문지와 SOT 용량 사이의 CTC 측정을 기반으로 합니다.

 

[본문 생략]

 

암에 대해 SOT 요법을 사용한 모든 환자의 임상상태 평가는 77.89%로 양성으로 나타났으나, KI 척도에서도 71.58%가 80점 이상으로 응답하여 양성 평가를 보였다. 

 

SOT를 다른 요법과 병용한 환자 중 69.77%가 양호한 임상적 상태 평가를 보인 반면, KI 척도에 따르면 61.36%가 80 이상으로 응답하여 긍정적인 평가가 KI 척도에 따라 나타났다. 

 

단독 요법으로 SOT를 사용한 환자(또는 다른 요법에 대한 정보가 제공되지 않음)의 경우 양성 임상 상태가 84.31%에 도달한 반면 80.39%의 응답이 KI 척도에서 80 이상이었습니다. 

암의 종류로는 임상상태 평가에서 백혈병(100%), 전립선(95.00%), 결장직장(88.00%) 및 유방암(81.00%). 

 

마지막으로 시간이 지남에 따라 SOT를 단독 치료로 받은 25명의 환자 뿐만 아니라 보조 요법으로 그것을 사용한 사람들에서도 통계적으로 유의한 CTC 감소가 발견되었습니다. 

 

전반적으로, 기술 및 추론 통계를 기반으로 한 이러한 예비 결과는 SOT가 단독 요법으로 사용될 수 있거나 환자의 상태를 개선하기 위해 다른 요법과 결합될 수 있음을 나타냅니다.

 

 

유전자 침묵은 살아있는 세포의 정상적인 과정과 별개로 과학자들에게 다양한 질병에 대항하는 유용하고 강력한 도구가 될 수 있습니다. 

siRNA를 치료제로 사용하는 것은 다른 분자가 할수 없는 유전자를 표적으로 삼을 수 있기 때문에 매우 유망합니다. 

이러한 분자는 원래 그대로, 지질 또는 다른 분자(GalNAc)와 접합되어 사용될 수 있습니다. 

 

대다수는 다른 단계의 임상 시험에 있으며 소수만이 FDA의 승인을 받았습니다.

Onpattro는 최초의 FDA 승인 RNAi 약물이며 유전성 트랜스티레틴 아밀로이드증에 의해 유도된 다발신경병증을 위해 설계된 지질 나노입자 기반 짧은 간섭 RNA 약물입니다. 

 

안티센스 뉴클레오티드는 효과적인 치료법이 많이 개발되지 않은 Duchenne 근이영양증 또는 척추 근위축증과 같은 신경근 질환에서도 성공적으로 사용되었습니다.

또한 siRNA는 C형 간염 바이러스에 사용되어 HCV RNA 또는 다른 바이러스의 파괴를 통해 복제를 차단합니다. 

 

RNAi 요법은 만성 인간 바이러스 감염에도 사용할 수 있으며, 나노캐리어를 사용하면 환자의 이점이 향상됩니다. 

셀레노단백질 K와 같은 특정 단백질의 넉다운은 진드기 숙주 Ixodes scapularis 내에서 Borrelia burgdorferi의 고갈로 이어지며 , 이는 siRNA 분자에 대한 광범위한 치료 적용이 있음을 나타냅니다. 

따라서 특히 단백질의 과발현이 종양 형성이나 종양 진행에 관여하는 경우 암 치료에도 적용할 수 있습니다. 

 

대부분의 경우 RNAi는 암에서 종양유전자 및 항세포자멸사 유전자를 침묵시키는데 사용됩니다. 

Bcl2 mRNA의 분해를 통한 Bcl2 항-세포사멸 단백질의 표적화는 다양한 유형의 암 치료에서 매우 일반적입니다( 23 ). 

 

이 연구에서 고려된 적은 수의 샘플에도 불구하고 우리는 암에서 SOT를 사용하는 것이 환자에게 매우 유익할 수 있음을 보여주었습니다. 

 

siRNA 분자는 안전하고 표적에 특이적이므로 다른 약물이 불가능한 경우에 사용할 수 있습니다. 

임상에서 사용하려면 더 많은 샘플을 테스트해야 하지만 암에서 SOT 치료에 관한 이러한 예비 통계 결과는 고무적입니다.

 

RNA 간섭현상(RNA interference, RNAi) 

RNA 간섭현상(RNA interference, RNAi)은 RNA가 서열이 상보적인 타겟 mRNA에 결합하여 유전자 발현을 억제하는 형상을 의미한다. 

RNA 간섭현상에서 실제로 작용하는 RNA는 작은 간섭 RNA (small interfering RNA, siRNA)이다.

 

siRNA를 사용하는 경우 길이가 긴 dsRNA를 사용하였을때 포유동물 세포에서 일어나는 인터페론 반응에 의한 번역(translation)의 전반적인 셧다운이 일어나지 않는다.

이 발견을 통해 siRNA가 포유동물 세포의 유전자 발현 저하의 도구로 사용되기 시작하였고 현재도 널리 사용 중이다.

 

RNA 간섭현상은 분자유전학 테크닉으로서의 한계도 존재하는데 먼저 전통적인 돌연변이와는 달리 기능 상실 (loss of function)만 가능하고 기능 획득 (gain of function)이 불가능하다는 점을 들 수 있다.

 

다음으로 20개 정도의 뉴클레오티드의 상보성으로 유전자의 발현이 저하되기 때문에 타겟이 아니지만 서열이 비슷한 엉뚱한 유전자의 발현이 저하되는 오프타겟작용 (off target effect)도 있다.

 

또한 DNA가 변화한 것은 세포의 분열 혹은 개체의 번식시에 유지가 되기 때문에 지속적인 변화이지만 RNA 간섭현상은 일시적이기 때문에 실험을 반복하기 위해서는 지속적으로 siRNA를 세포와 개체에 투입해야한다는 단점이 있다.

 

이러한 단점들에도 불구하고 RNA 간섭현상은 생물학 전반의 유전학적 도구로서 필수적인 테크닉이며, 최근에 개발된 CRISPR/Cas9 방법을 이용한 유전자 편집을 이용하면 RNA 간섭현상의 단점을 보완할 수 있다.

 

RNA 간섭은 긴 이중가닥 RNA가 Dicer라고 하는 RNA를 자르는 효소 (ribonuclease)에 의해 약 20여개의 뉴클레오티드(nucleotide) 크기인 작은 siRNA로 잘리는 것으로 시작된다.

 

이중 가닥의 siRNA는 2 개의 단일 가닥 RNA (single stranded RNA, ssRNA)로 풀린다.

그 중에서 타겟 mRNA와 상보적인 결합을 할 수 있는 RNA를 가이드RNA (guide RNA)라고 하며 이 가이드 RNA가 RNA 유도 사일런스 복합체 (RNA-induced silencing complex, RISC)라 불리는 단백질 복합체와 결합한다.

이후 가이드RNA가 타겟 mRNA와 상보적으로 결합을 하면 RISC에 존재하는 아고너트2(Argonaute 2, Ago2)가 mRNA를 분해(degradation)하며 mRNA의 번역이 저해된다.

 

[네이버 지식백과] RNA 간섭현상 [RNA interference] (분자·세포생물학백과)