유전자치료제전문자료집 유전자가위기술연구개발동향보고서 2017. 5. 식품의약품안전처 식품의약품안전평가원
목 차 1. 서론 1 2. 유전자가위기술의개요 5 2.1. 1세대유전자가위기술 8 2.2. 2세대유전자가위기술 9 2.3. 3세대유전자가위기술 9 3. 유전자가위기술의개발현황 13 3.1. 국내외유전자가위기술의특허현황 17 3.2. 국내외유전자가위기술의비임상연구현황 22 3.3. 국내외유전자가위기술의임상연구및주요파이프라인현황 33 4. 유전자가위기술관련국가별규제현황 39 4.1. 유럽의유전자가위기술관련규제현황 42 4.2. 미국의유전자가위기술관련규제현황 44 4.3. 일본및중국의유전자가위기술의관련규제현황 47 4.4. 우리나라의유전자가위기술관련규제현황 49 5. 맺음말 51 6. 참고문헌 55
이 유전자가위기술연구개발동향보고서 는식품의약품안전처에서수행한바이오의약품안전관리연구사업인 유전자가위기술을이용한치료제평가기반마련조사연구 ( 서울대학교오유경 2016) 의연구를수행하며획득한정보를관련분야연구자와심사관련종사자에게제공하기위한목적으로작성되었다. 여기에제시된정보는앞으로관련분야의과학기술발전에따라변경될수있으며, 식약처의정책이나심사방향과는다를수있음을밝힌다.
1 1 서론
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2 유전자가위기술의개요
7 2 유전자가위기술의개요
8 2.1. 1세대유전자가위기술 ββα
9 2.2. 2세대유전자가위기술 2.3. 3세대유전자가위기술
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11 Zinc finger 단백질 TALE 단백질 가이드 RNA FokI FokI Cas9 18~36bp (3bp/ Zinc finger모듈 ) 30~40bp (1bp/TALE 모듈 ) 22bp (DNA-RNA base pair) G염기를포함하는 5 -GNNGNNGNN-3 형태의서열 5 -T 염기로시작하여 A-3' 염기로끝나는서열 인지서열바로뒤에 5'-NCC-3' (PAM) 염기서열이요구됨 w 표적서열에맞춰, 블록식으로제작가능 w 단백질크기 (1kb) 가작음 w 높은특이성 w 1bp 단위로정교한인식 w 인지서열선정이비교적자유로움 w 인지서열의선정이유연하고용이함 w 한번에여러유전자를표적가능함 w 대량생산가능 w 메틸화 C 에는적용불가 w 낮은특이성 w 단백질설계및제조복잡 w 경우에따라 Off target w 표적서열선정에한계 w 단백질설계및제조복잡 w 고비용 w 고비용 w 단백질크기 (3kb) 가커서세포내전달이 effect 발생확률이높음 w 단백질크기 (3kb) 가커서세포내전달이어려움 어려움 미국한림원의 인체유전자교정에관한보고서 (Human Genome Editing: Science, Ethics, and Governance)
12 72쪽, 2017년 2월
3 유전자가위기술의개발현황
15 3 유전자가위기술의개발현황
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17 3.1. 국내외유전자가위기술의특허현황 Rewriting The Book Of Life: A New Era in Precision Gene Editing)
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19 1) 등록된특허와동일한발명이이미타인에의해이뤄졌다는항변 2) 특정의특허출원과관련된모든특허및특허출원, 자국출원을기초로하여해외여러나라에출원하는경우, 원출원과관련된모든특허및출원을의미함
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22 3.2. 국내외유전자가위기술의비임상연구현황
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27 β β
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31 세포내도입방법렌티바이러스 (LV) 아데노바이러스부속바이러스 (AAV) 아데노바이러스 도입물질 설명 장점 단점 8kb 크기의유 Ex vivo에서 전자를 전달 ; 가장널리사용 비복제성이며 됨 ; 세포의유전체에 LV의경우안 유전자를 삽입 정적, IDLV의 세포독성, 면역 하여안정적으로 경우일시적발현 ; 원성, 돌연변이 발현, 후대에도 대상세포에따 유발가능성 ; 전달 ; Integrase 라발현조절이 생산공정이복 -defective 가능함 ; IDLV 잡하고 비용이 lentiviral vector 의경우발현이 높음 (IDLV) 의 경우 일시적이므로 세포 유전체에 독성 ; 면역원성 삽입되지 않아 이낮아주형 빠르게소실됨 DNA에적합 In vivo에서가 1) 유전자절단효소와 guide RNA 발현 4.7kb 크기의 바이러스유전체 유전자를전달 ; 비복제성이며 대상세포에따 2) 주형 (template) DNA 라다양한형태의 DNA 전달가능 장널리사용전달유전자용됨 ; Episome 량이한정적 ; 형태로대상세분열하지않는포에존재 ; 세포에서발현다양한세포에서이지속되어독발현이잘됨 ; 성, 면역원성분열하는세포가능성있음 ; 에서발현이일환자가 AAV에시적이며유전대한기존면역이자절단효소와있을수있음주형 delivery 에적합임상시험에서 심각한급성독큰조각의성을유발한적 DNA를전달할 20kb 크기의이있음 ; 수있음 ; 유전자를전달 ; 많은사람이아 In vivo, ex In vivo와 ex 데노바이러스에 vivo에서모두 vivo에서다양대한기존면역이용가능하며한세포를대상반응을가짐 ; 분열하는세포으로전달가능일반적으로더에서발현이일이상유전자치시적임료벡터로사용되지않음 적합한적용분야세포주및일차세포 (ex vivo) 일차세포 (ex vivo), 조직및전신투여 (In vivo) 일차세포 (ex vivo)
32 세포내도입방법고분자복합체형질전환 (transfection) 나노입자전기천공법압착 (squeeze) 천공법 도입물질설명장점단점 1) 유전자절단도입물질을효소 : 플라스미 glyco/lipo-poly 드DNA, RNA, mer와복합체단백질, 형성하여세포내전달 ; 복합체는 2) 가이드RNA: ex vivo에서세플라스미드dna, 포로직접투여, 올리고핵산또는 in vivo 국 ( 유전자절단소, 전신투여함효소와복합체 (Ribonucleoprot ein : RNP) 형태로이용가능 ) 나노입자와복합체형성, 전달 3) 주형 : 플라스방법은상동미드DNA 또는올리고핵산 (RNP와복합체형태로이용가능 ) 유전자가위효소와주형이포함 / 4) 기타 : 유전자불포함된세포용절단효소를액에전기자극 mrna, 단백질을통과시킴. 혹은 RNP 형태로 전달하며 ( 비바세포보다작은이러스성 ) 그전채널에세포들을이나후에주형통과시켜세포막 DNA의경우따에작은구멍을로바이러스벡생성시켜도입물터로전달됨질을전달시킴. 비교적간단함 ; 모든구성요소를한번에전달가능함 ; 일시적인 지속효과 ( 유전자절단효소의독성및면역원성감소 ) 세포내전달율향상 ; 특정조직표적화가능 ; 일시적인지속효과 ( 유전자절단효소의독성및면역원성감소 ) 다양한세포종류에서높은효율을보임 ; 일시 적인지속효과 ( 유전자절단효소의독성및면역원성감소 ) 입증되지않은새로운전략 세포내핵전달율의한계성 ; 세포독성및생체내염증유발가 ; 생체적용을위해서 RNA modification 필요함 ; 특정조직 표적화가어려움 ; 제제에대한소유권문제거의없음독성유발가능성 ( 단백질 <mrna<dna) 이있지만형질전환법보다는낮음 ; 생체적용한계성 in vivo에서는사용불가능 적합한적용분야세포주및일차세포 (ex vivo) 국소또는전신투여 세포주및일차세포 (ex vivo)
33 3.3. 국내외유전자가위기술의임상연구및주요파이프라인현황
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37 개발제품명적응증임상 1 상임상 2 상교정형태 SB-728-T HIV/AIDS 제거 SB-728mR-T HIV/AIDS 제거 SB-728mR-HSPC HIV/AIDS 제거 SB-FIX Hemophilia B 삽입 SB-318 SB-913 Mucopolysaccharid osis I Mucopolysaccharid osis II 삽입 삽입 개발제품명적응증임상 1 상임상 2 상비고 UCART19 UCART19 UCART19 장기안전성 (long-term safety) 임상시험
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4 유전자가위기술관련국가별규제현황
41 4 유전자가위기술관련국가별규제현황 3) 유전자가위기술적용치료제가유전자치료제로서명확히규정되도록개정안이행정예고중임 (2017.4.3.)
42 4.1. 유럽의유전자가위기술관련규제현황
43
44 4.2. 미국의유전자가위기술관련규제현황
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46
47 4.3. 일본및중국의유전자가위기술의관련규제현황
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49 4.4. 우리나라의유전자가위기술의관련규제현황
5 맺음말
53 5 맺음말
6 참고문헌
57 6 참고문헌 δ
58 β
59 β
60 δ
61 β
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101.
유전자가위기술연구개발동향보고서 발행일 : 2017년 5월 24일발행인 : 식품의약품안전평가원장손여원편집위원장 : 의료제품연구부장서경원편집위원 : 첨단바이오제품과안치영, 엄준호, 박기대, 백정희, 김호, 허지연서울대학교약학대학오유경, 김동윤자문위원 : 세포유전자치료제과정지원, 김지현, 최경숙, 박송희, 이소영충북보건과학대학교박기랑발행부서 : 식품의약품안전평가원첨단바이오제품과 연락처 : 식품의약품안전평가원첨단바이오제품과전화번호 : 043) 719-4751~7 팩스번호 : 043) 719-4750