목 차 1. 서론 1 2. 유전자가위기술의개요 세대유전자가위기술 세대유전자가위기술 세대유전자가위기술 9 3. 유전자가위기술의개발현황 국내외유전자가위기술의특허현황 국내외유전자가위기술의비임상연구현황 2

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 34 4. 유전자가위기술관련국가별규제현황 41 4.1. 유럽의유전자가위기술관련규제현황 44 4.2. 미국의유전자가위기술관련규제현황 46 4.3. 일본및중국의유전자가위기술의관련규제현황 49 4.4. 우리나라의유전자가위기술관련규제현황 51 5. 맺음말 53 6. 참고문헌 57

이 유전자가위기술연구개발동향보고서 는식품의약품안전처에서수행한바이오의약품안전관리연구사업인 유전자가위기술을이용한치료제평가기반마련조사연구 ( 서울대학교오유경 2016) 의연구를수행하며획득한정보를관련분야연구자와심사관련종사자에게제공하기위한목적으로작성되었다. 여기에제시된정보는앞으로관련분야의과학기술발전에따라변경될수있으며, 식약처의정책이나심사방향과는다를수있음을밝힌다.

1 서론 - 1 -

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2 유전자가위기술의개요 - 5 -

2 유전자가위기술의개요 - 7 -

2.1. 1 세대유전자가위기술 ββα - 8 -

2.2. 2세대유전자가위기술 2.3. 3세대유전자가위기술 - 9 -

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Zinc finger 단백질 TALE 단백질 가이드 RNA FokI FokI Cas9 18~36bp 30~40bp 22bp (3bp/ Zinc finger 모듈 ) (1bp/TALE 모듈 ) (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 미국한림원의인체유전자교정에관한보고서 (Human Genome Editing: Science, Ethics, and Governance) - 11 -

72쪽, 2017년 2월 - 12 -

3 유전자가위기술의개발현황 - 13 -

3 유전자가위기술의개발현황 - 15 -

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3.1. 국내외유전자가위기술의특허현황 Rewriting The Book Of Life: A New Era in Precision Gene Editing) - 17 -

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1) 등록된특허와동일한발명이이미타인에의해이뤄졌다는항변 2) 특정의특허출원과관련된모든특허및특허출원, 자국출원을기초로하여해외여러나라에출원하는경우, 원출원과관련된모든특허및출원을의미함 - 19 -

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3.2. 국내외유전자가위기술의비임상연구현황 - 22 -

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β - 24 -

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β β - 27 -

β - 28 -

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세포내도입방법 렌티바이러스 (LV) 아데노바이러스 부속바이러스 (AAV) 도입물질설명장점단점 1) 유전자절단효소와 guide RNA 발현바이러스유전체 2) 주형 (template) DNA 8kb 크기의유 Ex vivo에서 전자를 전달 ; 가장널리사용 비복제성이며세포의유전체에 됨 ; LV의경우안 유전자를 삽입 정적, IDLV의 하여안정적으로 경우일시적발현 ; 발현, 후대에도 대상세포에따 전달 ; Integrase 라발현조절이 -defective 가능함 ; IDLV lentiviral vector 의경우발현이 높음 (IDLV) 의 경우 일시적이므로 세포 유전체에 독성 ; 면역원성 삽입되지 않아 이낮아주형 빠르게소실됨 DNA에적합 4.7kb 크기의 In vivo에서가 유전자를전달 ; 장널리사용 비복제성이며 됨 ; Episome 대상세포에따 형태로대상세 라다양한형태 포에존재 ; 세포독성, 면역원성, 돌연변이유발가능성 ; 생산공정이복잡하고비용이 전달유전자용량이한정적 ; 분열하지않는 세포에서발현이지속되어독 적합한적용분야 세포주및일차 세포 (ex vivo) 일차세포 (ex vivo), 조직및 전신투여 (In vivo) - 31 -

세포내도입방법 도입물질 설명 장점 단점 다양한세포에서 발현이잘됨 ; 성, 면역원성분열하는세포가능성있음 ; 의 DNA 전달에서발현이일환자가 AAV에가능시적이며유전대한기존면역이자절단효소와있을수있음주형 delivery 에적합 적합한적용분야 임상시험에서 아데노바이러스 20kb 크기의유전자를전달 ; In vivo와 ex vivo에서다양한세포를대상으로전달가능 큰조각의 DNA를전달할수있음 ; In vivo, ex vivo에서모두이용가능하며 분열하는세포에서발현이일시적임 심각한급성독성을유발한적이있음 ; 많은사람이아데노바이러스에대한기존면역반응을가짐 ; 일반적으로더이상유전자치료벡터로사용 일차세포 (ex vivo) 되지않음 - 32 -

세포내도입방법고분자복합체형질전환 (transfection) 나노입자전기천공법압착 (squeeze) 천공법 도입물질 설명 장점 단점 세포내핵전달 1) 유전자절단도입물질을비교적간단함 ; 효소 : 플라스미 glyco/lipo-poly 모든구성요소를드DNA, RNA, mer와복합체한번에전달가단백질, 형성하여세포내능함 ; 일시적인전달 ; 복합체는지속효과 ( 유전 2) 가이드RNA: ex vivo에서세자절단효소의플라스미드dna, 포로직접투여, 독성및면역원올리고핵산또는 in vivo 국성감소 ) ( 유전자절단소, 전신투여함 효소와 복합체 (Ribonucleoprot 세포내 전달율 ein : RNP) 형태로이용가능 ) 나노입자와복합 향상 ; 특정조직표적화가능 ; 일 체 형성, 전달 시적인지속효과 3) 주형 : 플라스 방법은상동 ( 유전자절단효 미드DNA 또는 소의독성및면 올리고핵산 역원성감소 ) (RNP와 복합체 형태로이용가능 ) 다양한세포종 유전자가위효소 류에서높은효 4) 기타 : 유전자 와주형이포함 / 율을보임 ; 일시 절단효소를 불포함된세포용 적인 지속효과 mrna, 단백질 액에전기자극 ( 유전자절단효 혹은 RNP 형태로 을통과시킴. 소의독성및면 전달하며 ( 비바 역원성감소 ) 이러스성 ) 그전 세포보다 작은 이나후에주형 DNA의경우따로바이러스벡터로전달됨 채널에세포들을통과시켜세포막에작은구멍을생성시켜도입물 입증되지새로운전략 않은 질을전달시킴. 율의한계성 ; 세포독성및생체내염증유발가 ; 생체적용을위해서 RNA modification 필요함 ; 특정조직표적화가어려움 ; 제제에대한소유권문제거의없음독성유발가능성 ( 단백질 <mrna<dna) 이있지만형질전환법보다는낮음 ; 생체적용한계성 in vivo에서는사용불가능 적합한적용분야세포주및일차세포 (ex vivo) 국소또는전신투여 세포주및일차세포 (ex vivo) - 33 -

3.3. 국내외유전자가위기술의임상연구및주요파이프라인현황 - 34 -

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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 - 38 -

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4 유전자가위기술관련국가별규제현황 - 41 -

4 유전자가위기술관련국가별규제현황 3) 유전자가위기술적용치료제가유전자치료제로서명확히규정되도록개정안이행정예고중임 (2017.4.3.) - 43 -

4.1. 유럽의유전자가위기술관련규제현황 - 44 -

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4.2. 미국의유전자가위기술관련규제현황 - 46 -

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4.3. 일본및중국의유전자가위기술의관련규제현황 - 49 -

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4.4. 우리나라의유전자가위기술의관련규제현황 - 51 -

5 맺음말 - 53 -

5 맺음말 - 55 -

6 참고문헌 - 57 -

6 참고문헌 δ - 59 -

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β - 61 -

δ - 62 -

β - 63 -

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유전자가위기술연구개발동향보고서 발행일 : 2017년 5월 24일발행인 : 식품의약품안전평가원장손여원편집위원장 : 의료제품연구부장서경원편집위원 : 첨단바이오제품과안치영, 엄준호, 박기대, 백정희, 김호, 허지연서울대학교약학대학오유경, 김동윤자문위원 : 충북보건과학대학교박기랑발행부서 : 식품의약품안전평가원첨단바이오제품과 연락처 : 식품의약품안전평가원첨단바이오제품과전화번호 : 043) 719-4751~7 팩스번호 : 043) 719-4750