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브릭 동향보고서

유전자치료와 향후전망

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* 단행본으로는 유전자치료제 (한국과학기술정보연구원)와 유전자치료(라이프사이언스의 김영

곤저) 을 참조하였습니다 .

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문서 제 목 : 브릭 동향 보고서(유전자치료와 향후전망)

문서 편집일 : 2004년 2월 23일

문서 작성자 : 생물학연구정보센터 (BRIC)

보고서 책임자: 정동수 연구개발실장

보고서 작성자: 연구기획팀 김현남

보고서 편집 및 분석 : 박지민, 장영옥

- 목 차 -

I. 유전자치료란 ?

1. 유전자치료의 개념 ························································································ 6

2. 유전자 치료제의 특성 ···················································································· 7

3. 유전자 치료방법 ··························································································· 7

4. 유전자 치료의 요소 ······················································································· 8

(1) 유전자 ···································································································· 8

1) 암유전자 ······························································································· 9

2) 종양억제 유전자 ····················································································· 9

3) 약제내성 유전자 ···················································································· 10

4) 약제감수성 유전자 ················································································· 10

5) 면역관련 유전자 ···················································································· 10

(2) 운반체 ··································································································· 11

가. 바이러스성 운반체 ················································································· 12

1> 레트로바이러스 : Retrovirus ·································································· 13

2> 아데노바이러스 : Adenovirus ································································· 13

3> 렌티바이러스 : Lentivirus ··································································· 14

4> 단순포진바이러스 : Herpes Simplex Virus(HSV) ·········································· 14

5> 아데노관련바이러스 : Adeno-Associated virus(AAV) ···································· 14

나. 비바이러스성 운반체 ················································································ 14

A. 물리적 유전자 전달방법············································································ 15

1> 직접 유전자 주사법 (Naked DNA injection) ················································ 15



2> 전기충격법 (Electroporation) ································································ 15

3> 유전자총 (Gene Gun) ········································································· 15

4> D NA 복합체 ······················································································ 15

B. 화학적 유전자 전달방법 ·········································································· 15

1> 지질-유전자결합체(Lipid-DNA Complex: Lipoplex) ······································ 15

2> 폴리머-유전자 결합체(Polymer-DNA Complex : Polyplex) ····························· 16

5. 유전자 치료의 장애물 ··················································································· 19

(1) 유전자 전달기술 ····················································································· 19

(2) 유전자 기능에 대한 이해 ··········································································· 19

(3) 다유전자의 장애 ····················································································· 19

II. 질병에 따른 유전자 치료제의 응용분야 ································································ 20

1. Adenosine Deaminase Deficiency(ADA)치료 ······················································· 20

2. Cancer Vaccine Trials ·················································································· 20

3. Gene Therapy Inhibition of HIV Replication ························································ 21

III. 유전자치료제 요소별 기술개발 동향 ··································································· 21

1. 유전자 관련 ······························································································· 21

2. 유전자 운반체(벡터) ····················································································· 22

IV. 유전자치료의 국가별 기술개발 동향 ··································································· 25

1. 국가별 기술개발 동향 ·················································································· 25

(1) 미국 ··································································································· 25

(2) 유럽 ··································································································· 29

(3) 일본 ··································································································· 30

(4) 국내 ··································································································· 30

V. 유전자운반체의 국내특허 출원 현황 ···································································· 35

1. 연도별 동향 ······························································································· 35

2. 출원인별 동향 ···························································································· 36

3. 기술검토별 동향 ························································································· 36

4. 나노관련 비바이러스성 유전자 운반체 특허출원 현황 ············································ 37

VI. 국내외 시장동향 분석 ···················································································· 37

1. 유전자치료제 산업의 특성 ············································································· 37

2. 시장규모 ································································································· 38



3. 업체동향 ·································································································· 38

4. 수요예측 ·································································································· 40

(1) 미국 ···································································································· 40

1 ) 단일유전질환 ······················································································ 41

2 ) 종양 ································································································· 41

3 ) 심혈관질환 ························································································· 42

(2) 국내 ···································································································· 42

◆ 결론 ·········································································································· 43

◆ 참고문헌 및 사이트 ························································································ 45

1. 유전자치료제(한국과학기술정보연구원)

2. 유전자치료제의 기술, 특허, 시장동향 및 전망 (산업시장정보)

3. 유전자치료제의 시장동향 및 전망 (산업시장동향)

4. 유전자치료(라이프사이언스:김영곤저)

5. 유전자치료의 핵심인 유전자전달체(특허청:백경업)

6. 고려대 생명공학연구소(이경일) : 국외연구동향 참조

7. 유전자 및 줄기세포 치료 (오유경)

8. 제약의약산업의 동향과 제약산(기)업의 대응전략 :정채두

9. 유전자 전달시스템의 개요 (http://plaza.s nu.ac.kr/~pfjspark/research21.html)

10. ㈜ 바이로메드 홈페이지

11. 메디컬 제네틱스(생명공학의 발전과 유전자 치료)

12. 인터넷상의 기사화 자료등

◆ 표설명

표 I-1. 유전자 치료의 발달과정 이정표

표 I-2. 주요 대상질환별 치료유전자 및 작용기전

표 I-3. 유전자 전달 벡터의 종류 및 장단점

표 I-4. 여러가지 벡터 시스템의 비교

표 II-1. 향후 개발 가능한 유전자 치료분야

표 III-1. 인간게놈프로젝트(HGP) 완료 후 유전자치료의 확대적용

표 III-2. 유전자치료 임상에 사용된 벡터 (1992-2001년 현재)

도표 III-3. 유전자치료 임상 실험시 유전자운반체 통계



표 IV -1. 미국에서 승인된 임상 프로토콜의 분포

도표 IV -2. 유전자치료 임상실험시 대상질병 통계

표 IV -3. 유전자치료의 임상현황

표 IV -4. 3상 임상시험 진행중인 유전자치료제

표 IV -5. 유전자 치료 기술을 가진 미국 기업들

표 IV -6. 국내에서 연구·개발중인 유전자치료제

표 IV -7. 유전자 운반체의 종류에 따른 전세계 임상현황

표 IV -8. 미국의 비바이러스성 운반체 기술보유 회사(2000년)

표 IV -9. 기업별 유전자치료제 가격 및 향후 예상매출 규모

도표 V-1. 연도별 유전자 운반체관련 특허 출원수

도표 V-2. 출원인별 유전자 운반체관련 특허 출원수

도표 V-3. IPC 기술분야별 유전자 전달체관련 특허출원비율

도표 V-4. 기술내용별 유전자운반체관련 특허 출원비율

도표 V-5. 기술내용별 유전자 운반체관련 특허 출원수

도표 V-6. 나노관련 비바이러스성 유전자 운반체 특허 출원 비율

표 VI-1. 국내 난치성질환 치료용 유전자운반체 기술개발 과제

표 VI-2. 국내 유전자치료 기술개발 목표 및 내용

표 VI-3. 국내 제약회사의 유전자치료제 벤처투자 현황

표 VI-4. 대기업의 바이오 의약산업 투자 동향

표 VI-5. 염색체별 대표적인 단일유전자 질환

표 VI-6. 미국의 유전자치료제 시장규모 추이

표 VI-7. 국내 유전자치료제 시장전망

그림 I. 리포플렉스 유전자 전달법



I. 유전자치료란?

유전인자의 치료를 위해서는 무엇보다 중요한 것은 인간의 게놈을 정확히 분석하여 유전자

지도를 작성하는 일이다. 유전자치료를 위해서는 유전인자의 분석을 통해 유전인자의 구조,

기능 및 조절과 특성을 먼저 밝혀야 정확하게 유전인자를 치환시킬 수 있기 때문에 게놈프

로젝트 사업이 전개되었다. 게놈 프로젝트의 목표는 인체의 유전자 지도를 완성해 유전자

차원에서 질병과 노화등 각종 생명현상을 근본적으로 이해하는데 있다. 대부분의 유전학자

들은 2000년대 초에는 일부 질병 치료에 유전자 치료법이 적용되기 시작하여 2010년대 중

반에는 모든 질병의 유전적 원인이 밝혀져 암과 에이즈 같은 불치병이 정복되며, 2020년대

에는 유전자 조작으로 성격까지 고치는 혁명적인 일들이 가능할 것이라는 전망이다.

이런 유전적 치료제는 바이오 의약분야 중에서도 2010년 가장 큰 시장규모와 성장성을 보

일 것으로 전망되고 있어, 유전자치료의 개념과 방법, 문제점, 향후의 전망 등에 대해 살펴

보고자 한다.

표 I-1. 유전자 치료의 발달과정 이정표

주요 연대별 주요 발견 이정표

1928

1932

1944

1952

1954

1961-2

1968

1970

1972

1979

1981-2

1984

1987

1990

1992

2000

Transformation of D. pneumoniae

Genetic engineering 용어사용 (6차 유전학 국제회의, New York)

DNA 핵내 형질전환 가능 (Avery 등)

DNA는 유전물질 (Zinder and Lederberg)

DNA구조 (Watson and Crick)

포유류 세계 게놈에 바이러스 게놈 연합(Kay) (Bradley등)

DNA 바이러스에 의한 형질전환(Sambrook 등)

인간 유전공학 토론(Davis)

유전자 치료 토론 제안(Friedmann and Roblin)

화학적인 형질전환 원리로 쥐의 골수세포에 인간의 β globin 유전인자

전달 (Cline등)

리트로바이러스 벡터 개발(Shimotohno and Temin: Tabin등)

유전자 치료 시도 (Martin Clin)

양이온 지질 합성 (DOTM) (Felgner등)

Adenosine deaminase 유전자치료 시도(Culver등) 유전자 표지연구

최초의 유전자 치료 시도(DC-chol/DOPE 양이온 리포좀이용) (Nabel등)

인간게놈 분석

출처 : 유전자치료(라이프사이언스)



1. 유전자치료의 개념

본래 유전자치료의 개념은 1950년대부터 등장했지만 그 당시엔, 꿈과 같은 이야기였다.

그러나 1980년대에 들어서면서 레트로바이러스를 이용한 벡터가 개발되었고, 배양세포를

이용한 실험에서 이 레트로바이러스를 이용한 벡터는 다른 유전자 도입방법과 비교해 볼 때,

아주 높은 비율로 염색체에 외부 유전자를 삽입할 수 있다는 사실이 증명되었다. 이에 따라

유전자 도입기술과 유전자 조작기술의 발전이 이어지고 1990년대에는 임상실험이 시작되었

다. 1990년 9월 미국국립심장 · 폐· 혈관연구소가 시작한 ADA 결손증 환자에 대한 유전자

치료가 실질적으로 세계 최초의 임상실험이라고 할 수 있다

간략하게 요약하면, 유전자치료란 DNA 재조합 방법등의 유전자조작을 이용하여 정상유전

자 및 그 유전자를 병소로 이입시켜 결손유전자를 교정하거나 세포에 새로운 기능을 추가하

여 인체세포의 유전적 변형을 통해 암, 감염성질환, 자가면역질환, 심혈관질환, 단일유전질

환, 신경계질환, 에이즈등과 같은 유전자 결함을 치료하거나 예방하는 방법을 말한다. 기존

의 물질들이 질환의 증상 치료에 초점을 맞추었다면 유전자치료는 질병의 원인을 유전자차

원에서 한정하여 근본적으로 원인을 제거함으로써 치료를 가능하게 하는 것으로, 난치병은

물론이고 기존 의료방식 자체를 대체하는 혁신적인 신개념의 치료법이라 할 수 있다.

2. 유전자 치료제의 특성

유전자치료의 최대 장점은 질병의 원인 규명과 치료 방식이 근본적 차원에서 이루어 진다

는 것이다. 유전자 치료는 한번의 투여로써 치료용 물질이 체내에서 장기간 발현될 수 있다

는 점, 유전전달 및 발현을 인위적으로 조절함으로써 치료제 작용의 선택성을 추구할 수 있

다는 점, 경우에 따라 환자의 변이된 유전정보를 유전자 재조합에 의해 교정될 수 있다는

점등이 종래의 치료법과는 근본적으로 다른 작용기전을 가지고 있음을 말해준다. 특히 암치

료에 있어서 비특이적인 항암화학적요법과는 달리 암세포에 보다 특이적이며, 발암과정 초

기의 이상을 치료대상으로 하므로 근원적인 접근법이라 할 수 있다. 또한 국소적으로 작용

하므로 전신적인 부작용이 적다. 현재 시판중인 유전자치료제는 전무하다. 그러나 제2상 및

제3상 임상시험단계에 있는 제품들은 상당수에 있어 곧 상품화가 가능하리라 전망된다. 인

간게놈프로젝트(HGP)의 성공으로 향후 유전자의 기능과 질병과의 상관관계가 속속 밝혀지

게 되면, 현재 약 500여개인 치료 대상질환이 1만개 가량으로 증가할 전망이어서 잠재적

시장도 대단히 클 것으로 전문가들은 예측하고 있다. 또한 유전자치료는 개발에 소요되는

비용과 기간이 비교적 적어 통상적인 개발비용이 일반 의약품에 비해 1/10, 개발기간은 3-

5년 정도면 충분한 것으로 알려져 있어, 유전자 치료제는 차세대 치료법으로 기존 의약품

시장을 대체하는 막강한 잠재력을 가진다고 볼 수 있다.

3. 유전자 치료방법

유전자치료는 치료대상에 따라 체세포유전자치료(somatic cell gene therapy)와 생식세포유

전자치료(germline gene therapy)로 나뉜다. 체세포를 대상으로 치료하는 유전자치료의 효과



는 그 개체의 1세대에 한정되는 반면, 배아세포나 발달초기의 수정란단계에서 유전자를 변

화시켜 유전자의 표현형을 바꾸는 생식세포 유전자치료는 개체뿐만 아니라 그 자손들에게까

지 영향을 미쳐 윤리적인 면이 부각되고 있다.

유전자치료는 임상에서 치료법과 또는 의약품의 형태로 모두 사용될 수 있다. 환자조직으

로부터 세포를 추출한 뒤 이 세포에 유전적인 변형을 가하여 이를 다시 환자의 체내에 투입

할 때 이것을 체외(ex vivo)유전자치료라고 하며, 환자의 몸에 제제화한 유전물질(유전자치

료제)를 직접 주사하여 치료하는 경우를 체내(in vivo) 유전자치료제라고 부른다. ex vivo

방법에는 유전자가 끼어들어가 지속적으로 발현되는 레트로바이러스벡터가, in vivo방법에

서는 병변내 주입이 가능한 리포좀이나 아데노바이러스가 주로 이용되고 있다. ex vivo 방법

을 이용한 유전자치료제의 예는 중증복합면역결핍증(SCID)의 치료법으로, 환자의 몸에서 분

리한 골수세포에 레트로바이러스를 이용하여 adenine deaminase 라는 정상효소유전자를

주입한 후, 그 세포를 다시 환자에게 주입하는 방식이다. 그러나 이 방법은 절차가 복잡하

고, 과다한 시간과 경비의 소요, 안전성의 문제 등 여러가지 단점들을 내포하고 있어 유전

질환의 교정 등 선천성 질환의 경우를 제외하고는 적용을 확대시키기 어려운 실정이다.

in vivo방법은 ex vivo 방법에 비해 실용성과 대중적 적용성면에서 유리할 것으로 내다보

고 있다. 실제로 유전자치료의 임상시험 유형도 1990년대 초반엔 ex vivo 방법이 주류를 이

루어 왔으나 최근엔 in vivo방법이 더 많이 시행되고 있다.

4. 유전자치료의 요소

유전자치료의 기본 기법은 유전자 이입(gene transfection)에 있다. 이 기법은 분자생물학에

서 클로닝(Cloning)된 유전자의 기능을 검증하기 위해 발전되어 왔으나 유전자의 도입으로

최근 더욱 큰 발전을 이루게 된 것이다. 유전자 이입에서 고려되어야 할 필수적인 기본적

구성요소는 1) 유전자(DNA조각) 2) 운반체(Vector) 두가지로 구분된다.

(1) 유전자

치료유전자는 실제 치료효과를 나타내는 물질로 대상질환에 따라 종류가 다양하다. 유전병

과 같이 특정 유전자의 결손으로 일어나는 질환의 경우에는 정상유전자를 치료유전자로 이

용한다. 특히 암의 치료를 위해서는 암의 발생에 관여하는 유전정보의 이상을 교정하는 직

접적인 방법과 암에 대항하는 인체의 면역체계를 강화하거나 고형종양의 혈관형성 조절에

관여하는 유전자를 조작하여 암을 퇴치하는 간접적인 방법으로 구분된다. 이상적으로는 각

종양의 발암기전에 따른 가장 효과적인 유전자를 선택하여 적용하여야 하나, 암의 발생이

다단계에 걸친 유전자의 변이에 의하며, 현재로서는 종양의 발생기전의 일부만이 규명되어

있어서 적절한 유전자를 선택하는 데 어려움이 있다. 현재 유전자치료에 이용되고 있는 치

료유전자는 아래와 같으며 각 유전자에 대한 세부적인 사항을 살펴보았다.

-암유전자(Oncogene)

-종양억제유전자(Tumor Suppressor Gene): 암세포의 분열억제



-약제내성유전자(Drug Resistance Gene)

-약제감수성유전자 혹은 자살유전자(Drug Sensitivity Gene, Suicide Gene):직접적인 암세포

의 분열억제

-종양면역에 관여하는 유전자(사이토카인 유전자) 등이 있다.

표 I-2. 주요 대상질환별 치료유전자 및 작용기전

질환 유전자 기전

p53 암세포의 분열을 억제

IL-2 종양특이항원에 대한 면역반응 촉진

암

자살유전자(단순포진 바이러스의

티미딘 인산화 효소(HSV-tk))

종양세포의 사멸을 유도

허혈성질환 VEGR (혈관내피세포 성장인자) 측부혈관 신생유도로 혈류 개선

고지혈증 LDL (저밀도리포단백질) 수용체 혈관내의 콜레스테롤 수치를 낮춤

AIDS env, gag,pol 등 HIV 유전자 HIV에 대한 체액성 및 세포성 면역반응 유

도

* 주 : 1: Env in the envelope protein. 2: Pol is the reverse transcriptase.

3: Gag is a polyprotein and is an acronym for Group Antigens (ag).

자료 : Kisti 유전자치료제

1) 암유전자

암유전자의 발현을 억제하는 방법은 암유전자의 염기서열에 상보적인 염기서열을 가진 안티

센스 올리고 데옥시뉴클레오타이드(antisense oligodeoxynucleotide) 혹은 mRNA 파괴를 유

도하는 안티센스 올리고 뉴클레오타이드(antisense oligonucleotide)를 세포내에 주입하거나

리보자임(ribozyme), 항체를 이용하는 방법이 있다.

Ras(H-ras, N-ras, K-ras) 유전자는 신호전달과정에 관여하는 유전자로 인체 종양에서 가

장 많이 발견되는 암유전자이다. 이는 세포막 내면에 위치하여 신호전달의 스위치 역할을

하는 GTPase 활성을 가진 단백질(p21)에 대한 유전자로서 유전자치료의 표적이 될 수 있

다. 예로서 비소세포폐암 환자의 종양에 K-ras 암유전자의 발현을 억제할 수 있는 안티센스

를 이입시켜 암을 정상조직으로 전환하려는 임상적 시도가 추진 중에 있다. 이외에도 백혈

병 세포주에서 bcl-2 안티센스, 만성백혈병 세포주에서 bcl-ab1 안티센스, 림프종 세포주

에서 myc 안티센스, 선암에서 myb 안티센스가 in vitro에서 세포의 성장을 억제한다는 연구

결과가 나와있다.

2) 종양억제유전자

여러 가지 종양억제유전자를 암세포에 이입하여 암세포의 능동적 세포사망기전인 아폽토시

스(apoptosis)를 회복시키려는 연구가 행해지고 있다. p53 유전자의 변이는 현재까지 인체



종양에서 발견된 유전자변이 중 가장 흔한 것인데, DNA가 손상을 입게 되면 세포내 p53 단

백질이 활성화되어 DNA 복제가 중단되고, DNA 수복이 되면 다시 세포가 증식하거나 DNA

손상이 심각하여 수복할 수 없는 상태가 되면 세포의 아폽토시스를 일으킨다. p53 유전자의

돌연변이가 있거나 결손이 있는 경우, p53 유전자를 삽입하여 야생형(wild type) p53 단백질

의 발현이 회복되면 세포내에서 아폽토시스나 세포성장억제가 유발된다.

현재 종양유전자의 기능을 억제하려는 시도는 세가지 방법에서 이루어지고 있다.

① c-erbB-2 promoter를 억제하는 adenoviral gene E1A와 같이 triplex-forming

oligonucleotide를 이용하여 종양유전자의 Transcription 억제방법

② m-RNA와 결합하는 specific antisense sequence를 이용하여 insulin-like growth

factor1, k-ras, c-myc, c-fos, TGF-beta등의 translation을 억제하는 방법

③ 세포내 항체를 이용하여 erbB-2와 같은 종양유전자가 실제로 적용하는 것을 국소에서

조절하는 방법

3) 약제내성유전자

흔히 사용되는 대부분의 항암제 독성은 골수 손상에 의한 혈액학적 독성이다. 항암제에 의

해 골수조혈모세포가 손상받는 것을 방지하기 위한 시도로 조혈모세포 내에 다제내성(MDR:

Multi-Drug Resistance) 유전자를 발현시키는 방법이 추진되고 있고, 성공적으로 이루어질

경우 골수조혈모세포의 손상없이 고농도의 항암화학요법이 이루어질 수 있어 기존의 항암화

학요법의 효능을 향상시켜줄 것으로 기대된다. 이 외에도 DNA repairprotein O-

methylguanidine -DNA-methyl transferase 유전자의 이입으로 니트로소우레아(nitrosourea)

에 의한 골수 독성으로부터 보호하고, 메토트렉세이트 저항성 디하이드로폴레이트 환원효소

(methotrexate resistant dihydrofolate reductase) 유전자의 이입으로 조혈모세포를 보호하려

는 연구가 시도되고 있다.

4) 약제감수성유전자

암세포에 독성유전자를 이입하여 암을 치료하는 방법으로 가장 흔히 이용되는 유전자는 약

제감수성유전자, 즉 자살유전자(suicide gene)이다. 이 유전자의 대부분은 독성이 없는 전구

체(prodrug)를 독성물질로 전환시키는 효소에 대한 유전자로 유전자가 이입된 세포가 사멸

하게 되므로 자살유전자로 불린다. 즉, 정상세포에는 독성이 없는 전구체를 전신적으로 투

여했을 때 암세포에만 전구체가 독성 대사체(toxic metabolite)로 전환되어 약제에 대한 감

수성을 변화시킴으로써 암세포를 파괴시키는 방법이다. 여기에 속하는 것으로는 단순포진

바이러스의 티미딘 인산화효소(HSV-tk) 유전자와 ganciclovir(GCV), 대장균의 사이토신 탈

아미노효소(CD) 유전자와 5-fluorocytosine(5-FC)를 이용한 연구사례를 들 수 있다.

5) 면역관련 유전자

현재 진행중인 유전자치료의 주를 이루고 있는 것은 암유전자의 비활성화나 종양억제유전



자의 보충과 같은 직접적인 방법보다는 환자의 자기방어능력인 면역기능을 이용한 간접적인

방법이다. 이는 암종괴의 일부세포에만 유전자조작이 이루어지더라도 잇달아 일어나는 면역

반응이 대부분의 종양세포를 파괴할 수 있다는 높은 기대도 가지고 있다.

면역요법은 크게 능동면역과 수동면역으로 나눌 수 있는데, 능동면역은 종양세포에 직접 사

이토카인(Cytokine) 유전자를 이입하여 종양세포 자체가 사이토카인을 분비하게 함으로써

환자에게서 능동적으로 면역반응을 일으키는 방법이다. 이 방법은 미국을 중심으로 한 여러

연구소에서 IL(인터루킨)-2, IL-4, IL-12, 종양괴사인자(TNF), 감마-인터페론, 과립구 콜로니

자극인자(G-CSF), 과립구/대식세포 콜로니 자극인자(GM-CSF) 등의 사이토카인 유전자를

종양세포에 이입하여 항암면역반응이 유발됨을 확인하였다.

또한 동물실험결과 환자의 종양세포를 분리해낸 후 사이토카인 유전자를 이입하여 환자에게

다시 주입하는 일종의 자가종양세포를 이용한 백신요법의 가능성을 보여주었다. 즉, 수술

후 적출된 암종으로부터 종양세포주를 분리하여 사이토카인 유전자와 같은 면역반응 촉진유

전자를 이입한 후, 이를 환자에게 다시 주입함으로써 유전자조작으로 변형된 종양세포가 면

역반응을 유발하게 되어 잔여 미세종양세포들을 파괴함으로써 재발을 방지할 수 있다. 그러

나 이 방법은 각각의 환자로부터 종양세포주를 수립해야 하므로 보편화된 항암치료로서의

가능성은 적다.

또 다른 방법은 악성흑색종의 항원인 MART-1과 같은 종양항원에 대한 유전자를 직접 주입

하거나 수지세포(dendritic cell) 등의 항원제시세포(antigen presenting cell)에 이입하여 투

여함으로써 면역반응을 유도하는 것이다.

또한 종양면역에 관여하는 세포의 기능을 증강시키는 간접적인 방법으로 종양특이 림프구에

IL-2 유전자를 이입하여 림프구의 생존기간을 연장하거나 림프구에 수용체 유전자를 이입하

여 종양의 인지기능을 증가시키는 방법 등이 연구되고 있다.

우리나라에서도 말기암환자를 대상으로 HLA-B7 음성인 환자의 종양에 공동자극분자

(costimulatory molecule)인 HLA-B7 DNA를 리포좀과 함께 주사하여 HLA-B7를 발현시켜

일종의 이종면역반응(allogeneic immune response)을 유발시킨 뒤 암에 대한 면역반응이

속발되는지 여부를 검토하는 임상시험을 실시하여 9명의 환자 중 2명에서 국소적으로 종양

이 감소하면서 자연살세능 (natural killer cell activity)이 항진됨을 보고한 바 있다.

(2) 운반체(Vector)

유전자는 세포내 염색체 속에서 DNA라는 화학물질로 구성되어 있으며 세포의 핵속으로

들어가야만 효능을 발휘한다. 그런데 유전자를 별다른 조작없이 인체에 그대로 주사하면

유전자가 세포핵 속까지 들어갈 확률이 매우 낮다. 따라서 유전자를 이용해 치료효과를 거

두기 위해서는 특별한 방법으로 유전자를 세포속으로 전달하는 수단이 필요하며, 이것을

유전자 운반체(Vector)라고 부른다. 이 운반체는 바이러스 이용 여부 및 물리적 방법 활용

여부에 따라 크게 바이러스성 벡터와 비바이러스성 벡터(물리화학적 벡터)로 구분된다. 이

들 벡터는 각각이 서로의 장단점을 가지고 있어, 서로 상반된 방향에서 연구를 해나가고



있다. 그러나 이 둘의 궁극적 목표는 같은데,

첫번째 공통목표는 안전성을 들 수 있다. 바이럴 벡터는 일반적으로 만들어지는 구성요소

가 바이러스라는 생물질이므로 구성요소 면에서는 안전한 물질이지만, 생체 내에서 바이러

스를 증식시킬 수 있다는 위험이 있다. 바이럴 벡터를 연구하는 사람들이 가장 중심적으로

생각하는 부분이 어떤 식으로 유전자들을 구성하면 바이러스의 증식을 막을 수 있느냐에

달려있다고 해도 과언은 아니다. 비바이럴 벡터에서 쓰이는 운반체들은 생체 내에 존재하

는 물질이 아닌 합성물질이 많은데, 이 합성물질들은 생체내에서 독성을 나타낼 수 있다.

따라서 비바이럴 벡터를 개발하는 사람들이 고려하는 운반체의 중요하게 여기는 부분 중

하나가 독성을 감소시키거나 독성이 없는 물질을 찾아내는 일이다.

두번째 목표는 특정 세포나 기관으로 보내는 방법이다. 예를 들어 간염을 치료하기 위하

여 유전자를 주입했는데, 허파에서 발현한다면 병을 고칠 수 있는 능력도 떨어지게 된다.

특히 자살유전자를 주입할 때에는 target 세포로 정확히 운반해야 정상적인 일반세포를 파

괴시키지 않는다.

일반적으로 세포들은 “리셉트” 라고 불리는 세포표면의 단백질을 이용하여 물질을 세포내로

받아들이고 있다. 이 리셉트 들은 특정한 “리간드” 라고 불리는 물질들과 결합하게 되는데,

유전자 치료에서는 주로 특정 “리셉트”와 결합하는 특정 리간드를 이용하게 된다.

셋번째 목표는 발현의 농도를 높이는 문제이다. 바이럴 벡터는 일반적으로 유전자 운반

효율이 높고 생체내에서 발현도 잘 하므로 큰문제가 없다. 그러나 비바이럴 벡터에서의 발

현 정도는 굉장히 중요한 이슈이다. 지금까지 잘 만들어진 비바이럴 벡터의 발현 정도는 바

이럴 벡터에 비해 1,000-100,000분의 1수준이다. 비바이럴 벡터를 개발하는 사람들의 첫번

째 목표가 바이럴 벡터의 수준을 보일 수 있는 운반체의 개발이라 할 수 있다.

한마디로 이상적인 벡터는 유전자를 세포에 효율적으로 전달할 수 있으며, 안전하고 제작

이 용이하며, 목적세포에서 유전자 발현을 조절할 수 있어야 한다.

가. 바이러스성 운반체 (Viral Vectors)

바이러스 수송체가 비바이러스성 운반체보다 일반적으로 유전자 전달 효율이 우수한

이유는 전달하려는 유전자를 함유한 바이러스 운반체들이 바이러스의 고유한 증식기전으로

인하여 세포질로 유전자를 전달하는 효율이 높기 때문이다. 한편 비바이러스성 운반체들은

세포내로 이입된 다음 용해소체 내에서 분해되어 유전자가 세포질로 운반되는 효율이

떨어지고 따라서 핵내로의 유전자 수송도 낮아져서 효율이 떨어지게 된다.

차세대의 운반체로는 유전자 전달 효율이 우수한 바이러스성 운반체의 장점과 안전성이나

면역반응 면에서 우수한 바이러스성 운반체의 장점을 모두 가지는 교잡 운반체(hybrid

vector)의 개발이 요구된다. 현재 많이 연구되는 바이러스 운반체 각각을 대상으로 이들의



특징을 간략히 살펴보면 아래와 같다

1> 레트로바이러스 (Retrovirus)

현재 가장 보편적으로 사용되고 있는 것은 쥐의 leukemia Virus (MuLV)를 이용한

레트로바이러스 벡터 시스템으로, 이는 레트로바이러스 유전자의 구조와 발현기작,

생활사가 다른 바이러스에 비해 비교적 자세하게 연구되어 있을 뿐만 아니라 생활사의

특징을 이용하여 외부 특정 유전자를 인체 세포의 염색체 안으로 삽입시킬 수 있어 다른

유전자 전달법과는 달리 세포분열이 일어난 뒤에도 유전자의 발현을 오래 유지시킬 수 있는

장점이 있기 때문이다. 이밖에도 다른 바이러스 벡터 시스템에 비해 알려진 부작용이 삽입

돌연변이(insertional mutagenesis) 이외에는 없으며, 이러한 돌연변이가 일어날 확률도

낮은 편이어서 현재 유전자치료를 위한 가장 이상적인 유전자 전달시스템으로 각광 받고

있다. 이와 같은 레트로바이러스 벡터 시스템의 장점 때문에 미국 국립보건원(NIH)의

RAC(재조합유전자 자문위원회)로부터 허가 받은 인체 유전자치료에 이용할 수 있는 유전자

전달방법은 낭포성 섬유증을 치료하기 위한 아데노바이러스 벡터 시스템을 제외하고는 거의

모두 레트로바이러스 벡터 시스템이다. 1981년 처음 개발되어 외부 유전자를 동물세포에

도입하여 발현시키는데 이용되었던 이 벡터 시스템은 그로부터 10년 후에 최초의 인체를

대상으로 한 유전자치료에 이용되며 그 효용성을 인정받았다.

기타 이 벡터 시스템의 단점으로는 역가가 비교적 낮고 유전자이입의 효율성이 낮으며

삽입할 수 있는 유전자의 크기가 제한되어 있어 분열하는 세포에만 유전자를 이입할 수

있다는 것이다. 또한 레트로바이러스 벡터는 복제유전자가 제거된 상태로 그곳에

치료유전자를 이식한 것이지만, 우연히 복제능력을 회복할 가능성은 상존하고 있다.

아직까지는 인체에서 심각한 부작용을 유발하지는 않았으나 원숭이 실험에서 우연히

복제능력을 획득한 레트로바이러스에 의해 악성 림프종이 유발된 예가 있으므로 안전성에

대해 항상 깊은 주의가 필요하다.

2> 아데노바이러스(Adenovirus)

이 벡터는 대부분의 포유동물세포를 감염시킬 수 있는 유전자 전달 시스템으로 높은 농도로

만들기 쉽고, 유전자이입 효율 및 유전자발현 효율도 매우 높으며, 레트로바이러스에 비해

보다 큰 DNA를 이식할 수 있고, 세포핵내에서 염색체와 결합하지 않으므로 돌연변이의

가능성도 적으며, 분열하지 않는 세포에도 감염력이 있는 등 생체에 적용하기 쉽다는

장점이 있으나 숙주 유전자에 끼어들어가지 않기 때문에 세포분열에 따라 유전자가

소실되어 유전자발현이 일시적이어서 장기간 발현을 기대할 수 없는 단점이 있다. 따라서

이 벡터 시스템은 일시적으로 많은 양의 단백질의 발현이 필요한 경우에 유용하게 사용될

수 있으나, 장기적인 유전자의 발현이 요구되는 경우에는 사용할 수 없다. 또한 높은

역가의 바이러스 입자를 인체에 주입할 경우, 아데노바이러스 유전자의 일부가

치료유전자와 함께 전사되어 조직의 염증반응과 면역반응을 일으키는 단점이 있다.



3> 렌티바이러스(Lentivirus)

이제까지의 유전자 치료의 연구에서는 쥐 백혈병 레트로바이러스 수송체가 많이

사용되었으나 기존 레트로바이러스 수송체의 주요한 단점은 분열하지 않는 세포에서는

유전자 발현효율이 매우 낮다는 점이다. 레트로바이러스의 일종인 렌티바이러스는

1990년대 후반부터 개발되기 시작한 비교적 새로운 레트로바이러스 수송체로서 HIV골격을

변형한 것이다. 기존의 레트로바이러스 수송체들과는 달리 세포분열주기에 영향을 받지않아

분열이 활발한 세포 뿐만 아니라 분열이 활발하지 않는 세포에서도 유전자 발현효율이

비교적 좋다. 따라서 조혈세포등과 같이 분열이 비교적 느린 세포에서도 다른 바이러스성

세포보다 발현효율이 좋아 최근 조혈 줄기세포 각질세포를 이용한 세포 치료 분야에서

유전자 전달용 수송체로서 연구가 활발히 진행되고 있다.

4> 단순포진 바이러스(Herpes Simplex Virus: HSV)

신경친화성이 있으며 이입할 수 있는 유전자의 크기가 크다는 장점이 있으나 뇌염 등의

부작용을 일으킬 수 있다.

5> 아데노관련 바이러스 벡터(Adeno-Associated Virus: AAV)

비교적 최근에 연구되고 있는 것으로, 면역반응을 일으키지 않고 분열하는 세포와

분열하지 않는 세포 모두에 감염력이 있으며, 작고 단순하여 조작이 용이하나

아데노바이러스, 헤르페스 바이러스, 백시니아 바이러스 등을 같이 감염시켜야 하는 단점이

있다. 또한 AAV는 비병원성 운반체로서 유전자를 전달하는 숙주 세포의 범위가 넓고

반복투여서 면역 부작용이 적으며 유전자 발현기간이 긴 장점이 있다. 따라서 현재 AAV를

유전자 운반체로 이용한 여러가지의 유전자 치료 연구가 임상단계에까지 진행되어 현재

섬유상낭종(cystic fibrosis) 질환에 대하여 임상 1상 실험중이다. 최근 AAV에서는

변형가능한 캡시드 부위들이 알려지면서 AAV를 특정한 세포로 표적화시키는 가능성들이

연구되고 있다. AAV가 유전자 발현을 지속시키는 능력은 면역기능이 저하된 숙주에서

1년간 지속된 보고가 있고 조혈 줄기세포에도 유전자 전달이 보고된 예가 있다.

나. 비바이러스성 운반체 (Nonviral Vectors)

바이러스성 벡터를 이용하는 방법 이외에 물리화학적인 방법으로 세포내로 유전자를

이입하는 방법을 말한다. 플라스미드 DNA를 칼슘 인산염과 함께 침전물을 만들어 세포에

첨가하는 방법인 칼슘인산염 감염법(calcium phosphate transfection), DNA와 세포의

혼합물에 고전압을 가하여 세포막의 투과성을 높여 DNA를 세포안에 이입시키는 방법인

일렉트로포레이션(electroporation), Naked DNA, 혹은 금으로 작은 구슬에 DNA를 코팅해서

넣는 방법인 마이크로인젝션, 리포좀을 이입시키는 방법, 양이온성 고분자법이 있다.



A. 물리적 유전자 전달방법

1> 직접 유전자 주사법(Naked DNA Injection)

비바이러스성 벡터중 가장 각광을 받고 있는 것이 naked DNA를 이용한 유전자치료이다.

이는 치료유전자를 플라스미드 DNA라는 유전자운반체에 삽입한 다음, 유전자 이입을 도와

주는 물질(예컨대 리포좀)을 사용하지 않고 근육내로 직접 주사하는 것을 말한다. 이 방법

은 유전자의 발현이 극히 일시적이고 근육세포등 일부 세포에서만 유전자발현이 일어난다는

단점 때문에 널리 이용되지 못했던 방법이었으나, 아데노바이러스를 이용한 유전자치료도중

한 환자가 사망하는 사건이 있은 후부터 바이러스성 벡터보다 유전자 전달효율이나 발현의

지속성 면에서 크게 뒤지지만 안전성 면에서는 월등한 이 방법을 이용하여 유전자치료 쪽으

로 연구의 방향이 급선회하고 있다. 실제로 naked DNA를 이용한 치료법은 전체 임상 프로

토콜 가운데 10%정도를 차지하고 있으며, 심혈관계 질환에서 탁월한 효과를 보인 임상결과

도 발표되었다.

2> 전기충격법 (Electroporation)

짧고 강한 (100V/cm~ 1000V/cm) 전기 충격에 의해 세포막에 작은 구멍이 짧은 시간

동안 통하게 되고, 외부의 분자들은 이 구멍을 통해 세포내로 들어갈 수 있게 된다. 이때

DNA와 같은 전하를 띤 분자들은 전기장 안에서 전기영동과 유사하게 세포막을 투과해

들어갈 수 있게 된다. 피부나 간세포, 근육 등의 경우에 전기 충격을 주게 되면 직접적

유전자 주사법에 비해 1000배 이상으로 발현이 증대되게 된다.

3> 유전자 총 (Gene Gun)

직접 유전자 주사법과 전기 충격법 이외의 방법 중 가장 많이 쓰이는 방법은 유전자총

(gene gun)이 있다. 이것은 유전자를 금가루에 붙여서 필요로 하는 세포에 쏘아넣는

방법인데, 세포의 경우 쏘아준 세포중 10-20%의 효율을 보였다. 이 방법의 가장 큰 약점은

투과할 수 있는 조직의 두께가 한정되어 있다는 점이다.

4> DNA 복합체

DNA와 폴리라이신(polylysine)과 같은 복합양이온을 접합시켜 유전자를 전달할 수도 있다.

또한 DNA-polylysine 복합체에 아데노바이러스나 항체를 첨가하여 DNA 이입효율이 증가한

연구결과도 있으나 더 많은 전임상 시험이 요구되고 있다.

B. 화학적 유전자 전달방법

1> 지질-유전자 결합체 (Lipid-DNA complex : Lipoplex)

이 지질-유전자 결합체는 1987년 Felgner 등이 양이온성 지질-유전자 결합체를 발표한

이래 가장 널리 이용되어 온 비바이러스성 벡터 시스템이라고 할 수 있다.

유전자(DNA)는 중성 pH에서 음전하를 띠고 있으므로, 이와 결합하기 위해서는 지질은



대부분 양전하를 띠는 양이온성 지질이 사용되고 있다. 이러한 양이온성 지질은 소수성

부분, 연결 부분, 친수성 부분의 세 부분으로 나눌 수 있다.

양이온성 지질과 중성 지질로 형성된 리포좀은 DNA와 만나게 되면 정전기적 인력에

따라 결합체를 형성한다. 이러한 결합체의 구조는 DNA가 지질의 단일 이중막에 의해

둘러싸인 소위 “스파게티-밋볼 구조 (spaghetti and meatball structure)” 이다. 그 크기는

수십 nm에서 수백 nm에 이르기까지 다양하다. 이러한 결합체는 농도가 높을 때는 서로

뭉쳐서 수m에 이르는 결합체를 형성하기도 한다.

양이온성 지질과 DNA를 섞을 때 대부분의 경우 전달 효율을 높이기 위하여 양이온성

지질의 전하량을 더 과량으로 넣어주게 된다. 그러면 지질-유전자 결합체는 전체적으로

양전하를 띠게 되고, 세포막 표면의 당지질, 당단백질 등이 가지고 있는 음전하와 서로

상호작용하여 세포막 표면에 붙게 되며, 이후 세포내이입에 의하여 세포 내로 끌어들여지게

된다. 세포내 이입에 의하여 세포 내로 들어온 지질-DNA 복합체는 엔도좀을 거쳐서

라이소좀으로 가게 되는데, 라이소좀에는 각종 분해 효소가 들어 있어 유전자와 지질이

분해되게 된다. 따라서 효율적인 유전자 전달을 위해서는 복합체가 라이소좀으로 가기 전에

엔도좀을 탈출하여 세포질로 방출이 되어야 하는데, 이 때 DOPE, 콜레스테롤과 같은 보조

지질이 엔도좀 막을 불안정하게 하는 역할을 한다. 이렇게 탈출한 지질-DNA 복합체는 핵

안으로 들어가 발현이 되는데, 안정되어 있는 핵막을 통과하기는 매우 어렵게 된다.

그러므로 지질-DNA 복합체 역시 분열하고 있는 세포 (핵막이 불안정한 세포)에 잘

들어가게 된다. 이러한 점을 극복하기 위하여 NLS(nuclear localization signal)와 같은

펩티드 등을 사용하여 핵 안까지 전달하는 효율을 높이기도 한다.

T.J. Thomas et al. Biochem. 2002, 41, 14085-14094

그림 I. 리포플렉스 유전자 전달법

2> 폴리머-유전자 결합체 (Polymer-DNA complex : polyplex)

양이온성 지질과 마찬가지로, 양이온성 폴리머는 음전하를 띤 DNA와 정전기적 인력에

의하여 결합하게 된다. 이러한 양이온성 폴리머에는 직선 형태의 구조를 가진 폴리머와



가지 형태의 구조를 가진 폴리머가 있다. 직선 형태의 구조를 가진 폴리머에는 PLL(poly -

L-lysine), PVP(poly(N-ethyl-4-vinylpyridinium bromide), linear PEI (linear

polyethyleneimine), 키토산, PDMAEMA(poly(dimethylaminoethyl methylacrylate) 등이 있고,

가지 형태의 구조를 가진 폴리머에는 PEI(polyethyleneimine), PAMAM(polyamidoamine),

fractured PAMAM 등이 있다. 그 중 주요 폴리머의 구조를 아래 그림에 나타내었다. 이

이외에도 폴리머의 독성, 폴리머-유전자 결합체의 크기 등을 조절하기 위하여

PEG(polyethyleneglycol)등을 붙인 블록형 혼성 중합체도 많이 연구되고 있다.

폴리머-유전자 결합체의 크기는 폴리머/DNA 전하량 비에 따라 크게 차이가 난다.

폴리머/DNA 비가 1에 가까워질수록 폴리머-유전자 결합체의 크기가 커지고(소수성이

커지면서 서로 결합함(aggregate)), 1에서 가장 큰 결합체가 형성된 후, 1보다 커지게 되면

다시 결합체의 크기는 작아지게 된다. 그 크기는 수십 nm에서 수?m 에 이르기까지

다양하다.

이러한 폴리머-유전자 결합체가 세포막 내로 들어가서 핵까지 전달되는 과정은 지질-

유전자 결합체와 매우 유사하다. 위의 폴리머들 중 PEI 와 fractured PAMAM의 경우가 가장

유전자 전달 효율이 높은데, 이것은 이 폴리머들의 엔도좀 완충 효과에 의하여 설명된다.

PEI의 경우 매우 높은 유전자 전달 효율을 보이지만, 분해되기 어려운 탄소-질소 결합으로

이루어져 있으므로 세포 독성이 매우 크다. 또한 신체 내에서는 분해되지 않은 PEI가

신장에서 배출되지 못하고 체내에 머물러 있으므로 위험성이 높다. 따라서 생분해성

결합으로 이루어져 있는 양이온성 폴리머가 개발되고 있는 상황이다.

폴리머는 지질에 비하여 결합시킬 수 있는 작용기가 많으므로 리간드에 의한 세포

지향성을 띠게 할 수 있다. 즉, 특정 세포에만 분포하는 수용체에 결합하는 리간드를

폴리머에 붙이게 되면, 그 세포에 대한 지향성을 높일 수 있게 된다. 또한 지질과

마찬가지로 NLS 등에 의한 핵 전달 효과를 높이는 것 역시 기대할 수 있다

표 I-3. 유전자 전달 벡터의 종류 및 장단점

벡터 장점 단점

Retrovirus -지속적인 발현

-ex vivo에서 높은 유전자 전달 효율

-ex vivo를 통한 임상경험이 많음

-항원성이 낮음

-in vivo상의 유전자 전달 효율이 낮음

-삽입유전자 크기 제한(8kb)

-증식세포에만 유전자 전달 가능

-돌연변이의 안전성 문제

-조작, 보관, 품질관리가 매우 난해

바

이

러

스

성

벡

터

Lentivirus -혈관계 간세포에 유전자 전달가능

-증식/ 비증식 세포에 전달가능

-면역결핍성 바이러스에 대한 안전성

-조작, 보관, 품질관리가 매우 난해

-삽입유전자 크기 제한(8kb이하)

-임상사례 없음



Adenovirus -in vivo와 in vitro에서 유전자

전이효과가 매우 높음

-증식/비증식 세포에 모두 전달

-반복 투여시 비효과적 (강한 면역반응)

-삽입유전자 크기 제한(7.5kb)

-조작, 보관, 품질관리가 비교적 난해

-발현유지기간이 짧음

아데노관련

바이러스

(AAV)

-in vivo내에서 효율적으로 다양한

세포에 전환가능

- 지속적인 in vivo 발현

-항원성이 낮음(높은 면역성)

-삽입유전자크기 제한(4.5kb이하)

-조작, 보관, 품질관리가 비교적 난해

-내부 돌연변이 유발성

-항체반응에 따른 주입량 조절

단순포진

바이러스

-신경친화성이 있음

-삽입유전자 크기가 큼

-낮은 염색체 이입률

-뇌염 등의 부작용

Naked DNA -조작,보관,품질관리가 간단하고 저렴

-항원성이 매우 낮음

-안전성이 매우 우수

-짧은 발현기간

-ex vivo와 in vivo에서 낮은 유전자 전

달 효율

-재표지 전환 어려움

양이온성지질 -조작, 보관,품질관리가 비교적 간단

-ex vivo 전달효율이 좋음


-안전성이 우수

-in vivo 유전자 전달효율이 낮음


-임상사례 소수

폴리머 -조작, 보관, 품질관리가 비교적 간단

-ex vivo 전달효율이 높음


-안전성이 우수

-in vivo 유전자 전달효율이 낮음


Electropolati

on

-비교적 높은 유전자 전달 효율

-단백질도입에도 활용

-전기적 충격 위험성

-비효율적

-유전자 발현 불확실

Micro

injection

-DNA 세포내 주입 가장 확실

-식물세포 또는 조직에 적합

-DNA 고농축 필요

-세포 손상가능

비

바

이

러

스

성

벡

터

유전자총

Gun Method

-피부, ex vivo 용으로 개발

-비교적 안정

-조직 제한성

-유전자 발현 미확실

표 I-4. 여러가지 벡터 시스템의 비교

벡터 삽입크기

(kb)

이입률 역가 발현율 안정성 독성

레트로바이러스 <8 고 106 중고 고 저 바이

러스 아데노바이러스 <7.5 저 1012 고 중 저



단순포진바이러스 <20 저 1010 저 - 고

아데노관련바이러스

(AAV)

<4 고 106 고 고 저

성

벡터

백시나아 바이러스 <25 저 N/A 고 중 고

리포좀 >20 저 N/A 다양(중저) 중 저 비바

이러

스성

벡터

Naked DNA혹은

RNA주입, 유전자총,

Electropolation

>20 저 N/A 다양(저) 중 저

5. 유전자 치료의 장애물

유전자 치료는 매우 초기단계이며 실험적이다. 많은 요소들이 연구자들로 하여금

유전자치료 기술을 성공적으로 발전시키는 것을 방해하고 있는데 크게 3 가지를 열거할 수

있다.

(1) 유전자전달기술

치료용 유전자를 환자에게 전달하기 위해 운반체인 벡터를 사용한다. 현재의 가장 일반적

인 Vector는 바이러스이다. 바이러스는 자신의 유전자를 캡슐에 쌓아서 진화되었고, 발병시

키는 방법으로 그들의 유전자를 인간 세포로 운반한다. 과학자들은 바이러스의 유전체와 바

이러스 생물학의 장점을 이용하여 질병을 일으키는 유전자를 제거하고 치료적인 유전자를

삽입하는 노력을 해오고 있다. 바이러스는 효과적이지만 신체에 다른 문제들을 제공한다.

독성, 면역과 염증반응 그리고 유전자 발현 조절과 표적화 문제. 몇몇 대안으로 바이러스

대신 DNA와 지질 그리고 단백질 복합체가 고려되고 있다.

(2) 유전자 기능에 대한 이해

현재 4 만개로 추정되는 유전자들 중에서 그 기능이 알려진 것은 소수에 불과하나,

인간게놈프로젝트의 완료와 더불어 유전자의 기능을 밝히는 기능유전체학 (functional

genomics)의 연구가 활발하게 진행되면 많은 연구 성과가 나올 것으로 기대되나,

유전질환의 경우 인종간의 차이가 매우 크므로 이를 어떻게 규명할 것인가도 큰 걸림돌이

되고 있다.

(3) 다유전자의 장애

대부분의 질병들은 몇 개의 유전자와 환경적 요인이 관련되어 있으며, 시술개발에 소요되

는 고비용 및 인체실험과 관련된 제한들이 유전자치료 연구에 장애물이 되고 있다.

이러한 유전자치료의 기술적 문제들은 치료유전자에 대한 분자생물학적 연구, 유전자치료제

의 효력에 대한 충분한 검증, 표적지향적이고 효율적인 벡터의 개발 및 최적화 연구 등을

통해 해결해야 할 것이다.



II. 질병에 따른 유전자 치료제의 응용분야

현재 이용 혹은 연구되고 있는 유전자 치료는 대부분 아직 그 치료제가 개발되지 않은 불치

병들에 집중되고 있다.

현재의 동향은 cancer therapy, cystic fibrosis, AIDS, Gaucher's disease 등의 연구가 활발

하게 진행되고 있는데 윤리적인 문제와 기술상의 문제로 많은 획기적인 발전을 이룰 수는

없었지만 어느 정도의 성과를 올려 이 분야에 대한 많은 관심을 불러 일으켰다.

표 II-1. 향후 개발 가능한 유전자 치료분야

분야 질병

혈액이상 질환

심장관계 질환

암

대사이상

중추신경계 질환감염증

감염증

자가면역질환

혈우병, 화학요법에 의한 빈혈

동맥경화, 허혈성 심장질환

반복적인 기계적인 자극, 화학물질, 바이러스가 원인

당뇨병, 골다공증, 성장 호르몬 결핍증

알츠하이머병, 파킨슨씨병, 유전자결함에 의한 정신질환

HIV감염증, 인플루엔자, 단순포진

류마티스성 관절염

1. Adenosine Deaminase Deficiency (ADA) 치료

Adenosine deaminase deficiency는 1990년 9월 14일 4살 여자 아이에게서 처음 발견된

질병으로 대사 중간물질의 축적으로 T-세포가 괴사하여 악성 선천성 면역 결핍 증상을 보

이는 질병이다. 이 질병에 이용된 유전자 치료 방법은 MuLV 레트로바이러스 벡터를 이용하

여 정상인의 ADA유전자를 성숙한 T 임파구 세포(mature T lymphocytes)안으로 도입한 후

환자의 몸으로 T임파구 세포를 주입하는 것이다. 이러한 방법을 통한 유전자 치료로 향상된

면역 기능을 보이는 등, 불치의 병으로 알려졌던 adenosine deaminase deficiency 질환에

대한 가능성을 제시한바 있다.

2. Cancer Vaccine Trials

cancer vaccine 는 환자의 암조직의 일부를 추출한 다음 IL-2와 같은 cytokine gene이나

B7 antigen gene 같은 costimulator 유전자를 도입하여 환자에게 주입한 다음 암세포에 대

한 면역성을 높이는 방법으로 수행되고 있다. 현재 이러한 방법을 통해 어느 정도의 연구

성과가 있었고 따라서 면역치료법에 대한 연구가 지속되고 있다.

3. Gene Therapy for Inhibition of HIV Replication

유전자 치료법을 이용한 AIDS의 치료는 체내에 감염된 HIV(Human Immunodeficiency



Virus)의 증식을 억제하는 연구가 많이 진행되고 있다.

그 구체적인 작용 기작을 보면 HIV 복제에 필요한 Tat, Rev 단백질이 HIV 유전자 상의 TAR

및 RRE 염기 서열과 결합하는 것을 막기 위해 retrovirual vector를 이용하여 TAR 및 RRE

염기 서열을 대량 생산하는 것이다. 이러한 방법을 통해 Tat, Rev 단백질이 HIV 유전자 상

의 TAR 및 RRE 염기 서열과 결합하는 것을 어느 정도 막을 수 있었고, HIV 가 체내에서 복

제하는 것을 억제하는 결과를 가져왔다. 따라서 이 분야에 대한 연구도 활발하게 진행 중이

며 많은 관심을 불러 일으키고 있다.

III. 유전자 치료제 요소별 기술개발 동향

유전자치료제 관련 주요 기술분야를 나타낸 것으로, 유전자 이입(gene transfection) 및 벡

터(vector) 관련 기술이 가장 높은 비중을 차지하고 있어, 이 두 요소가 유전자치료의 기본

적이면서 핵심을 이루고 있음을 알 수 있다. 또한 아데노바이러스 및 레트로바이러스와 관

련된 기술의 비중도 높게 나타나 바이러스성 벡터에 있어서 이 두가지 바이러스의 역할 또

한 크다는 것을 알 수 있다. 기타 미생물 관련 물질대사나, 임상적인 용도, 용법용량 등 치

료에 관련된 기술개발이 많은 것으로 나타났다

1. 유전자 관련

최근의 유전자치료는 단순히 환자의 유전자 이상을 수정하는 데에서 좀더 발전하여

(1) 병을 억제하는 유전자나 병을 발현하는 유전자에 자물쇠 역할을 해주는 안티센스

(antisense) 유전자

(2) 면역이상질환이 치료되도록 강한 면역물질의 분비를 유도하는 유전자

(3) 항암치료시 골수세포가 항암제 저항성을 갖게 하는 유전자

(4) 특정 약물에 감응하는 정도를 높여주는 유전자 등으로 활용범위를 넓히고 있다.

유전자치료의 대상질환에 있어서 최근엔 암 이외에 심혈관계 질환 유전자치료제도 성공 가

능성이 높을 것으로 평가되어 최근 연구가 활발히 진행되고 있다. 미국의 Vascular

Genetics사와 미국 Tuffts 대학의 제프리 이스너 박사가 주도하고 있는 것으로 혈관내피세

포성장인자(VEGF) 유전자를 도입, 막힌 혈관 주위에 새로운 혈관을 만들어서 허혈성 하지

질환이나 관상동맥질환을 치료하는 방법이다. 현재 여러 종류의 1 , 2상 임상연구가 진행중

인데 매우 좋은 효과를 보이는 것으로 알려지고 있다. 또한 미국 필라델피아 아동병원에서

는 작은 금속 지지체인 스텐트(s tent)를 이용하여 동맥벽에 유전자를 전달할 수 있음을 돼

지를 대상으로 한 실험에서 확인하였다.

현재 유전자치료는 암, 에이즈, 유전질환, 관절염, 다발성 경화증, 낭포성 섬유증 등 불(난)

치병 환자를 대상으로 임상실험 중이나, 향후에는 심장병, 비만, 골다공증 등 4천여종의 질

환에 유전자치료가 적용될 수 있으며, 의학적인 처방이 개별 환자의 유전자 프로필에 맞도



록 처방이 가능해질 것으로 예상된다. 특히 인간게놈프로젝트(HGP)의 완료로 인해 향후 개

발 가능한 유전자치료 분야와 유전자치료의 확대 적용에 대해 살펴보았다.

치료방식에 있어서도 현재는 정상 유전자를 이식하는 것이 주를 이루고 있으나, 미래에는

이상 유전자의 수리나 대체도 다양하게 시도될 것으로 보고 있다.

표 III-1. 인간게놈프로젝트(HGP) 완료 후 유전자치료의 확대적용

HGP이전 HGP이후

-단일의 유전자에 의해 발생하는 유전질환

치료

-유전자치료 대상이 악성뇌종양, 백혈병 등

극히 일부 질환에 적용

-복수의 유전자에 발생하는 유전질환

-당뇨병, 고지혈증, 동맥경화증, 아토피성피

부염, 자가면역질환, 류마티스성 관절염,

치매, 정신질환, 조울증 등 수많은 난치병

과 만성질환에 적용가능

2. 유전자 운반체(벡터)

유전자치료의 성공을 좌우하는 가장 중요한 과제로 받아들여지고 있는 효과적인 유전자 전

달방법인 벡터 시스템의 개발에 있어서는 다양한 방법으로 연구가 진행되고 있다. 한 통계

에 의하면, 1992년부터 최근까지 시도된 각종 유전자치료에 있어서 가장 많이 시도된 벡터

시스템은 레트로바이러스이고, 리포좀이나 아데노바이러스 벡터도 많이 이용되고 있다

표 III-2. 유전자치료 임상에 사용된 벡터 (1992-2001년 현재)

벡터 임상수

레트로바이러스

리포좀

아데노바이러스

폭스바이러스

세포기반 (Cell-based)

기타(Electroporation, 유전자총, 단순포진 바이러스 등)

Naked DNA

67

59

54

26

20

16

8

출처: Wiley clinical trials database



도표 III-3. 유전자치료 임상 실험시 유전자운반체 통계 (환자 3494명)

자료 : Journal of Gene Medicine (2002)

바이러스 벡터와 비바이러스 벡터는 서로의 장단점을 가지고 있다. 일반적으로 바이러스 벡

터의 장점은 비바이러스 벡터의 단점이고, 비바이러스 벡터의 장점은 바이러스 벡터의 단점

일 만큼 서로 상반된 방향에서 연구가 진행되고 있다. 그러나 이 둘의 궁극적 목표는 안전

성이므로 바이러스 벡터에 대한 연구는 어떤 식으로 유전자를 구성해두면 바이러스의 증식

을 막을 수 있느냐에 있다고 해도 과언이 아니다. 또한 비바이러스 벡터의 개발에 있어서는

독성을 감소시키거나 독성이 없는 물질을 찾아내어 수송체로 이용하는 것이 개발의 목표가

되고 있다.

유전자치료의 개념이 처음 도입되면서 레트로바이러스가 벡터로 이용되기 시작하였고, 현재

도 가장 많이 이용되고 있으나 레트로바이러스 벡터는 분열중인 세포만을 감염시키고, 복제

가능성이 잔존하는 등의 여러 가지 문제점을 표출하였기 때문에 아데노바이러스 벡터가 개

발되기 시작하였고, 이 역시 유전자 발현이 일시적일 뿐만 아니라 심한 면역반응을 일으키

는 등의 문제점들이 발견되면서 아데노관련바이러스(AAV), 렌티바이러스, 헤르페스 바이러

스 등을 이용한 새로운 벡터의 개발이 본격화되었다.

유전자치료의 유용한 벡터로 알려진 레트로바이러스와 아데노바이러스는 앞서 살펴본 바와

같이 각각의 장단점을 가지고 있다. 따라서 아데노바이러스와 레트로바이러스의 장점을 혼

합한 키메릭(chimeric) 바이러스 벡터에 대한 연구가 진행 중이며, 이 시스템에서는 아데노

바이러스는 표적세포가 일시적으로 in vivo 상태에서 레트로바이러스를 증식시키는 기능을

가지게 한다. 여기서 만들어진 대량의 레트로바이러스는 주변의 세포로 안정적으로 전파된

다. 이처럼 현재 사용 가능한 여러 가지 벡터를 조합하여 새로운 특징을 가진 벡터를 생산

하는 연구개발이 광범위하게 이루어지고 있다.

또한 in vivo에서 강력한 염증반응과 다양한 면역반응을 유발하는 것이 단점인 아데노바이러

스 벡터에 있어서, 효과적인 벡터 시스템 개발을 위해 벡터를 변형시키거나 숙주의 면역반



응을 조절하는 방법이 연구되고 있다. 벡터를 변형시키는 방법으로 항원으로 작용하는 바이

러스의 단백질을 변형시키는 방법이 있으나 이러한 바이러스는 정제가 어려울 뿐만 아니라

벡터로서의 특성을 잃어버릴 가능성이 많다.

벡터를 조절하는 또 다른 방법으로는 면역반응을 조절하는 물질이 벡터에 의하여 만들어지

도록 하는 전략이다. 여기에 사용되는 물질로는 adenoviral glycoprotein 19K, herpes

simplex virus Immediate early protein ICP47, IL-10, MHC class I 및 II 단백질 등이 있다.

숙주의 면역반응을 조절하기 위해서는 장기이식에서 사용되는 면역억제 방법이 이용될 수

있다. 실제로 cyclosporin, FK506, 항-CD4 항체뿐만 아니라 항-CD40 리간드, CTL4Ig, 항-

LFA-1과 같은 다양한 방법이 연구되었으나 이러한 면역억제에 의한 숙주의 면역반응 조절

은 장기적으로는 감염이나 또 다른 종양의 발생과 같은 문제를 야기할 수 있어 암환자의 유

전자치료에서 단기적으로 이용하거나 보다 특이적인 면역억제법의 개발이 요구되고 있다.

이를 위하여 아데노바이러스 항원의 경구 투여, Fas-리간드 발현 등의 방법이 연구되고 있

다.

일반적으로 치료유전자를 바이러스에 넣어서 벡터로 이용하는 경우에 과거에는 하나의 벡터

에 치료유전자를 하나씩 넣어서 투여하였는데, 최근에는 하나의 벡터에 2가지 혹은 그 이상

의 각기 다른 치료유전자를 넣는 방법(double vector 혹은 triple vector)이 이용되고 있다.

면역력을 증강시키는 IL-2 유전자와 HSV-tk (Herpes Simplex Virus의 thymidine kinase)나

cd(cytosine deaminase) 유전자를 병용한 연구가 시행된 바 있다. 그러나 이러한 Multiple

Gene Vector는 하나의 벡터 내에 1개 이상의 프로모터가 존재할 때 프로모터 간에 경합이

일어날 수 있고, 강한 프로모터와 약한 프로모터가 위치에 따라서 유전자 발현을 하향조절

할 수 있으며, 두 유전자가 동시에 발현되지 않을 수도 있는 기술적 문제가 있을 수 있다.

이러한 문제를 극복하기 위해 mRNA의 전사(transcription)는 한번 일어나지만 단백질의 번

역(translation)이 두 번 이상 일어날 수 있도록 하는 IRES (Internal Ribosome Entry Site)라

는 이름의 염기서열이 이용되고 있으며, 벡터의 두 유전자 사이에 넣어줌으로써 하나의 프

로모터에 의해 여러 유전자를 발현시킬 수 있다. 그러나 IRES를 이용한 유전자 발현에는

유전자 발현율의 저하 경향이 발견되기도 한다.

또한, 벡터 개발에 있어서 표적지향적 유전자 치료를 위한 벡터의 연구개발이 활발히 진행

되고 있다. in vivo 유전자치료에서는 치료유전자를 체액 중으로 또는 조직 내로 직접 투여

하게 되는데, 유전자가 특히 혈액과 같은 전신 순환계를 통하여 주입될 경우에는 이론적으

로 신체의 거의 모든 세포가 유전자 이입의 대상이 될 수 있기 때문에 전신적 부작용, 원치

않는 세포에서의 불필요한 유전형질 변화, 치료효과의 감소 등 여러 가지 문제들이 생길 뿐

만 아니라 특정 대상세포에 유전자가 치료용량만큼 전달되도록 하기 위하여 다량의 유전자

를 투여해야 한다. 유전자치료가 이러한 단점들을 지양하고 궁극적으로 실용성과 효율성,

안전성이 큰 대중적 의료수단의 형태를 갖기 위해서는 유전자를 말초혈관 주사에 의하여 주

입하되, 이를 특정세포에만 선택적으로 전달할 수 있는 표적지향적 벡터의 개발이 필요하다.

미국의 ARIAD Gene Therapeutics사에서는 치료유전자의 발현을 인위적으로 조절할 수 있



는 벡터의 개발에 힘쓰고 있으며, Avigen, Targeted Genetics, Cell Genesys, Genetic

Therapy, Invivogen 등에서는 바이러스성 또는 비바이러스성 표적지향적 벡터의 개발 및 최

적화를 위한 연구를 활발히 진행하고 있다.

또한 최근에는 미국 토마스제퍼슨대학의 카를로 크로체 박사를 비롯한 연구팀에서 유전자를

주사가 아닌 입을 통해 먹어 위암을 치료하는 새로운 유전자치료법을 제시한 바 있다.

IV. 유전자치료의 기술수준 분석

유전자치료에 대한 연구개발 및 임상은 미국을 선두로 하여 영국, 프랑스 등에서 활발히 진

행되고 있으며, 지금까지 유전자치료를 받은 환자수도 3,500명이 넘는다.

2001년 현재, 전세계적으로 400건 이상의 유전자치료가 진행 중이다. 관련기관에 의해 승

인을 받은 임상 프로토콜 중 미국이 409건 91.1%로 독보적인 위치를 차지하고 있으며, 유

럽이 38건 8.5%, 아시아에서 2건 0.4%이 보고되어있다.

1. 국가별 기술개발 동향

(1) 미국

미국 RAC(재조합유전자 자문위원회)에서 승인한 409건 중 직접적인 치료를 위한 것이

370건이며, 이 중 암이 249건 60.9%으로 가장 높고, 단일유전자질환이 12.2%, 감염성

질환이 8.1%, 심혈관계 질환 등을 포함한 기타 9.3%의 순이다. 실제로 유전질환은 드물

게 발생되어 대상 환자수가 적고, 일부 질환에서는 골수이식술 등으로 양호한 치료성적을

거두고 있는 상태이므로, 유전질환보다는 기존의 의학으로 치료하기 어렵고 대상 환자수

가 많은 암이나 AIDS가 가장 중요한 대상 질환이 된다고 볼 수 있다.

진행중인 유전자치료의 약 2/3를 차지하고 있는 암 중에서도 백혈병과 같은 혈액종양보

다는 고형암이 주를 이루고 있으나 거의 모든 암이 임상 연구의 대상이 되고 있다고 볼

수 있다. 유전자치료 중 가장 많이 진행된 임상연구는 헤르페스 유전자를 이용한 뇌종양

치료법으로 제3상 임상단계에 있다.

또한, 상기 409건의 임상 프로토콜에서 사용한 벡터에 있어서는, 레트로바이러스가 63%

로 가장 많이 이용되었고, 아데노바이러스 16%, 리포좀 13%, 아데노관련 바이러스(AAV)

2%, naked DNA를 포함한 기타 6%의 순이다.

표 IV -1. 미국에서 승인된 임상 프로토콜의 분포

종류 임상 프로토콜 수 비율 (%)

유전자 마커(Gene Marker) 37 9.0

암 249 60.9

치료율 단일유전자질환 50 12.2

90.5



감염성질환 33 8.1

기타(심혈관계 질환등) 38 9.3

기타 2 0.5

합계 409 100

출처 : Biotechnology Advances 19, p279-297, (2001)

도표 IV-2. 유전자치료 임상실험시 대상질병 통계 (환자 3494

명)

자료 : Journal of Gene Medicine (2002)

임상시험 진행상황에 있어서는 제1상 임상시험이 전체 임상시험의 66%, 1/2상 및 2상 임상

시험이 32.6%로 대다수의 임상시험이 안전성 또는 소규모 유효성 평가 단계에 머물러 있어

유전자치료제가 보편화되기 위해서는 아직도 많은 기간이 소요될 것으로 보인다. 그러나 현

재 적은 수이기는 하나 4건의 임상시험이 3상 임상시험 중에 있어 상품화 성공 가능성이

열려있는 상태이다. 이 4건의 임상시험은 모두 암 유전자치료제로 미국 벤처기업과 전문의

료기관에서 주로 개발하고 있다



표 IV -3. 유전자치료의 임상현황

표 IV -4. 3상 임상시험 진행중인 유전자치료제

개발자 국가 질환 치료유전자 벡터 전달방법

Florida대학 미국 신경교아세포증 HSV-tk 레트로바이러스 in vivo

Iowa 대학 미국 난소암 p53 아데노바이러스 in vivo

Louisville대학 미국 편평상피세포종 p53 아데노바이러스 in vivo

Vical사 미국 흑색종 HLV-B7/β2-

Microgloburin

리포좀 in vivo

자료 : 유전자치료제(심층정보분석: KISTI)

현재 유전자치료와 관련된 연구개발을 하고 있는 기업은 세계적으로 200개가 넘는 것으로

알려지고 있다. 특히 미국에서는 암, AIDS 등 난치병에 관련된 유전자를 찾아내어 이의 치

료법을 개발하려는 기업들이 크게 늘고 있다. 미국의 Genetic Therapy는 뇌종양, ADA 결핍



증, 고쉐병 등에 대한 임상연구를 진행하고 있으며, Chiron과 Viagene은 악성흑색종에 대한

임상연구를 진행하고 있다.

표 IV -5. 유전자 치료 기술을 가진 미국 기업들

회사 벡터 또는 기술 질환명 임상단계

Avigen Inc. 아데노관련 바이러스(AAV) 혈색소병증 전임상

Applied Immune

Sciences

리포좀을 이용하여 플라스미

드를 AAV에 삽입

유방암 임상 준비중

Cell Genesys Inc. 레트로바이러스 AIDS 임상 1/2상

Genetic Therapy Inc. 아데노바이러스

헤르페스바이러스의 티미딘

인산화효소(HSV-tk)



낭포성 섬유증

뇌암

고쉐병

복합의약내성 유방

암

임상 1/2상

임상 1/2상

임상 준비중

임상 준비중

Genzyme Corp. 아데노바이러스 낭포성섬유증 임상 준비중

Immune Response

Crop.

Asialoglycoprotein 가계성 고콜레스테

롤, factor VI I I , IX

결핍증, B·C형간염

전임상

IntroGene B.V. 레트로바이러스(Genzyme사) 고쉐병 전임상

Somatrix Therapy Corp. 레트로바이러스 흑색종, 신장암 임상1상

Viagene Inc. 레트로바이러스 AIDS 임상2상

Targeted Gnetics 아데노관련 바이러스(AAV) 낭포성 섬유증 임상 준비중

Vical Inc. Cytofectins(Genzymes사) 낭포성 섬유증 전임상

Avigen사는 아데노관련 바이러스(AAV) 벡터를 이용하여 여러 혈관관련 질환과 화학약품 치

료에 대해 내성을 갖게 하는 분야에 적용하고 있으며, Vical사는 naked DNA의 기술로 프랑

스의 Pasteur-Merieux사와 5개의 백신을, Merck & Co., Inc.와 7개의 백신을 개발하기로 합

의하였다. Genzyme사는 낭포성 섬유증에 집중하여 연구가 추진 중인데, 아데노바이러스 벡

터나 아데노관련 바이러스 벡터와 지질을 이용하는 전달방법을 이용하고 있다. 한편,

Somatrix Thrapy사는 복합전달시스템을 개발 중에 있어 다양한 질환을 목표로 하고 있다.

Genetic Therapy Inc.도 단순포진바이러스-티미딘 인산화효소 시스템을 이용한 뇌종양의 치

료, 아데노바이러스를 이용한 낭포성 섬유증의 치료, 레트로바이러스를 이용한 고쉐병이나

유방암 치료에 대해 연구개발 중이다.

또한, 1999년 미국 펜실베니아대학의 유전자치료 소아 임상시험에서 발생한 사고와 관련하

여 아데노바이러스보다 안전할 것으로 추정되는 아데노관련바이러스(AAV)에 대한 연구가



활발히 진행 중에 있다. 필라델피아 소아병원과 스탠퍼드대학, 바이오텍회사인 아비겐의 공

동 연구진은 혈우병 환자들에게 혈액 응고에 필요한 단백질인 9인자(factor IX) 형성 유전자

를 실은 AAV를 투입한 결과 상당한 효과를 거두었다. 이들은 혈우병 개에 대한 동물실험에

서 안전성을 확인한 후 소규모 임상시험에 착수하였다.

최근 몇 년 사이에는 바이러스 벡터 이외에도 리포좀이나 중합체, 펩타이드 혹은 이들의 혼

합체를 이용한 유전자치료가 많이 연구되고 있다. 비바이러스성 벡터 중 최근에 각광을 받

고 있는 것이 naked DNA를 이용한 유전자치료이다. 이는 치료유전자를 플라스미드 DNA라

는 유전자 운반체에 삽입한 다음, 유전자 이입을 도와주는 물질(예컨대 리포좀)을 사용하지

않고 근육 내로 직접 주사하는 것을 말한다. 이 방법은 유전자의 발현이 극히 일시적이고

근육세포 등 일부 세포에서만 유전자 발현이 일어난다는 단점 때문에 널리 이용되지 못하던

방법이었으나, 아데노바이러스를 이용한 유전자치료 도중 한 환자가 사망하는 사건이 있은

후부터 바이러스성 벡터보다 유전자 전달 효율면이나 발현의 지속성 면에서 크게 뒤지지만

안전성 면에서는 월등한 naked DNA를 이용한 유전자치료 쪽으로 연구의 방향이 급선회하

고 있다. 실제로 naked DNA를 이용한 치료법은 전체 임상 프로토콜 가운데 10% 정도를

차지하고 있으며, 심혈관계 질환에서 탁월한 효과를 보인 임상 결과도 발표되었다.

또한, 최근에는 미국 토마스제퍼슨대학의 에릭 윅스트롬 박사가 이끄는 연구진에 의해 바이

러스 입자가 아닌 DNA와 대장균의 단백질을 전달 매개체로 사용하여 항생제 저항성 유전

자의 발현을 인체 게놈의 유전자 염기서열을 가진 세균을 대상으로 하여 확인한 바 있는데,

이는 바이러스 벡터를 사용한 경우에 야기될 수 있는 면역반응의 유도를 피할 수 있고, 오

직 하나의 유전자 복사체만이 생성된다는 장점을 가진다.

최근 휴먼지놈사이언스사와 배스큘라 자네틱스사의 혈관내피세포생성인자를 이용한 폐색성

동맥경화증 치료가 임상 3상에서 70˜80%의 높은 효능을 보였고, 일본의 다까라슈조사는

기존의 벡터들의 평균 유전자 도입율 20%을 훨씬 웃도는 바이러스성 벡터80%를 곧 판매

한다고 밝힌 바 있다.

(2) 유럽

유럽은 80년대 후반부터 유전자 치료제에 관한 본격적인 연구를 시작했다. 이에 따라 본격

적인 연구 성과가 이때부터 나오기 시작했는데 이후 90년대까지 꾸준한 연구 성과를 나타

내다가 최근 들어서는 이에 대한 연구가 주춤하고 있는 것으로 보인다. 유럽 각국이 다른

나라에 비해 초기부터 유전자치료 관련 연구가 진행되어 왔으며, 관련 기술 수준도 높은 것

으로 나타났음에도 불구하고, 최근 들어 후발 기술국의 기술 수준이 지속적으로 증가하는

데 반해 유럽국가의 연구 성과가 감소하는 것은 유전자치료가 앞장에서 지적한 기술적· 윤

리적인 문제점을 안고 있으며, 각 국마다 윤리적 측면에서의 규제에 대한 입장의 차이가 크

기 때문인 것으로 보인다.

유럽 각국의 기술 분야별 개발 동향을 살펴보면 90년대 중반 많은 연구들이 비바이러스벡

터나 바이러스 벡터와 같은 유전자 운반체를 중심으로 이루어져왔고 그 외에도 암이나 단일



유전성 질환에 관한 연구가 많은 비중을 차지하고 있는 것으로 드러났다.

이러한 연구 개발에 힘입어 유전자치료를 통한 임상결과에서도 최근 프랑스 네케르 어린이

병원의 유전자 치료팀에 의해 X연쇄 중증복합면역부전증(SCID-X1)을 앓고 있던 두 어린이

를 치료하여 1년간의 만족스런 효과를 나타낸 사례 등 연구성과가 가시화되고 있다.

(3) 일본

일본은 유럽에 비해 조금 늦은 90년대에 유전자 치료에 관한 본격적인 연구가 시작되었다.

따라서 90년대보다는 최근에 들어서 유전자 치료에 대한 연구 성과가 많이 나오고 있고, 유

전자 치료에 대한 연구에 있어서는 질환에 대한 연구와 벡터에 대한 연구가 병행되어 나타

나고 있는 특징을 보인다.

암치료에 대한 연구는 90년대 후반부터 꾸준하게 증가하는 추세를 보이고 있으며, 비바이러

스 벡터나 감염성 질환, 치료외 바이러스 벡터에 대한 연구가 많이 이루어지고 있는 것이

특징이다.

(4) 국내

우리나라에서도 현재 일부 종합병원에서 말기 암환자를 대상으로 임상시험이 이루어지고 있

으며, 주로 바이러스 벡터를 이용하여 진행성 암이나 심혈관계 질환을 치료할 목적으로도

연구가 활발하게 이루어지고 있다.

국내에서는 선진국에 비해 5년 정도 뒤진 1995년에 서울대 혈액종양내과 허대석 교수팀이

이종항원유전자(HLA-B7)를 이용하여 9명의 말기암 환자를 대상으로 한 유전자치료를 시작

으로 하여, 1996년 p53 유전자를 이용한 간암에 대한 유전자치료, 1997년에 실시된 인터루

킨-12(IL-12)를 이용한 항암요법 등으로 이어졌다. 그러나 기초 및 실용화 기술 축적이 취

약한 상태에 있어 기초연구단계에서 더 이상 진전이 되고 있지 않다가 최근 들어 국내 유전

자치료의 가능성을 보여주는 희망적인 성과들이 가시화되는 등 연구에 큰 진척을 보이고 있

다.

표 IV -6. 국내에서 연구·개발중인 유전자치료제

회사 개발내용

-동아제약, 서울대

(바이로메드), 삼성

서울병원

-합동 연구팀이 3년여에 걸쳐 개발한 혈관내피세포성장인자를 사용

한 허혈성 족부궤양(일명 버거씨병) 치료제(VMDA 3601주)가 2001년

2월, 공식적인 정부 승인을 받고 임상시험에 착수했음.

->이 치료법은 혈관을 새로 자라나게 하는 유전자(VEGF165)를 플

라스미드에 담고 이를 직접 근육에 주사하여 치료유전자를 원하는

부위에 전달함으로써 족부질환을 앓고 있는 환자의 다리 측면 혈

관을 재생시켜 치료하는 것이다. 이로써 우리나라도 이전의 비공식

적인 임상시험에서 공개적인 유전자치료제 개발시대로 접어들게



되었음을 공식적으로 인정하는 의미를 가지게 되었음

-SK -2000년 생명공학 분야에 1백억원의 연구비 투자

-LG -2000sus 생명과학분야에 5백억원 투입. 생명과학 사업본부 신설 미

FDA에 퀴론계 항생제 신약신청, 암 및 에이즈 치료제 개발에 도전

-코오롱 -미국에 설립한 자회사인 티슈진을 통해 조직성장인자(TGF-β) 계열

의 치료유전자를 이용하여 인체의 관절연골과 손상된 인대 등을 재

생시킬 수 있는 유전자치료제 '티슈진'을 세계최초로 개발하여 미국

특허를 취득한 데 이어 임상시험을 실시 중.

-제일제당 -미국의 바이오기업인 압지닉스(Abgenix), 진리서치 엑세스(Gene

Research Access Co)사와 공동으로 젠락 (GENRAC)을 설립하는 컨

소시엄을 구성하여 대장암 및 류마티스 관절염에 대한 유전자치료제

를 개발하기로 한바 있음

-바이로메드 -서울대 유전공학연구소 김선영교수가 주축이 된 ㈜ 바이로메드와

영국의 ㈜ 옥스퍼드 바이오메디카는 합동으로 ㈜ 바이로테크를 설립

하여 헌터증후군등의 유전자치료제를 개발중.

-바이로메드는 허혈성족부질환에 대한 국내 첫 유전자치료 임상뿐만

아니라 미국 미네소타대 의대와 제휴하여 전임상시험중인 헌터증후

군에 대한 유전자치료의 임상도 착수할 계획임.

-메디코룩스 -비바이러스성 유전자 운반체를 생산하는 바이오벤처

-벡터코어에이 -생명공학연구소 김연수박사가 이끄는 유전자치료 및 세포치료법을

연구개발하는 전문벤처

-웰진 -계명대 박종구 교수가 설립한 회사로 안티센스기술을 이용한 유전

자 기능분석과 유전자 치료제 개발을 목적으로 2000년 3월 설립된

바이오벤처의 하나. 유전자치료 및 인간유전자를 대량으로 분석 할

수 있는 안티센스(antisence)기술확보

-보유기술을 이용해 질환유전자를 대규모로 발굴하기 위한 유전자기

능분석작업에 착수했으며, 폐암, 간암등 발암유전자발굴에서 가시적

인 결과가 나고 있음.

-에트나진텍 -양이온성 리프드 벡터를 개발하는데 주력

-미코겐㈜ -서울대 학내 벤처기업

콜레스테롤에 오르니틴을 붙여 만든 나노입자(오콜)을 개발하여 대량

생산에 성공

-굿젠 -유전자치료제 관련제품으로 3세대 리포좀과 EX유전자의 복합체

(GG-EX), super p53과의 복합체 (GG-Super p53), MVEGF와의 복

합체(GG-MVEGF)등을 생산하여 임상시험 임상치료용으로 판매할 계

획



-툴젠 -유전자조절 스위치 개발하여 표적지향적 유전자치료제 개발에 응용

하려고 시도

-진켐 -유전자치료제 개발사업은 ㈜ 진켐이 이미 개발 완료한 위치 특이적

유전자 공략물질(Site -Specific Gene Targeting Agents: SGTATM)을

이용한 한국인 호발암 및 다른 유전적 결합에 의하여 발생된 질병들

의 치료법 개발을 통해 수익을 창출하는 사업으로, 현재 화학연구소

에서 효능시험을 통하여 기존의 치료법보다 월등하다는 결과를 이미

얻었고 국외의 대규모 제약회사로 기술이전을 진행 중.

-뉴로텍 -뇌질환(알츠하이머병)의 근본적인 원인규명을 통한 치료제 개발

-마이 DNA -다압성 유전자 진단키트

-선바이오 -뇌졸증치료제 및 인공혈액, 항암활성제 개발

-제네피아 -당뇨병 조기진단 kit, 알코올 대사 유전자형 kit

-씨트리 -에이즈 치료제, 항암제 개발

-택손바이오텍 -생물공학기술을 이용한 전문 항암치료제 개발, 차세대항암제개발 업

체

-서울대 김선영 교

수와 바이로메드

김종묵 박사

-혈관신생을 억제하는 안지오스타틴 유전자를 이용한 류마티스 관절

염 유전자 치료에 관한 연구결과가 최근 발표 됨.

-고려대 안암병원비

뇨기과 천준 교수

팀

-전립선 비대증 유전자치료제를 개발하여 2년전 미국에서 특허를 획

득하고 미국에서 임상시험을 진행 중에 있으며, 골육종암의 유전자치

료에 관한 미국특허를 획득함.

-국립암센터 김창민

교수

-간암에 대한 유전자치료법을 개발해 학술지에 발표

-연세대 신촌세브란

스병원 내분비내과

이현철 교수팀

-당뇨병 유전자치료제를 개발하여 전임상에서 뛰어난 효과를 보인

바 있음. 즉, 인슐린 유사체(SIA)를 만들 수 있는 유전정보를 아데노

바이러스(AAV)에 삽입하여 이 바이러스를 당뇨병에 걸린 실험쥐의

간에 투여하여 당뇨병을 치료하는데 성공한 것으로, 인슐린 의존형

(제1형) 당뇨병을 유전자치료법으로 치료할 수 있는 길을 열음

-생명공학연구소 김

연수 박사

-레트로바이러스를 이용하여 암세포가 새로운 혈관을 뻗어내어 정상

세포의 영양분을 빨아먹도록 도와주는 유전자를 억제하는 연구를 진

행중에 있음

-임동수 박사 -아데노바이러스를 이용하여 면역력을 조절하는 사이토카인의 유전

자치료를 연구하고 있음.

-성균관대 의대

이제호 교수

-사이모신b-10 (thymosin b-10) 유전자를 이용한 난소암 및 형질전

환성장인자(TGF)-베타를 이용한 자궁경부암 치료 연구중



-성균과대 박찬영

교수

-인터루킨-12 유전자로 악성흑색종 치료 연구중

-성균관대 김덕경

교수

-혈관내피세포성장인자 (VEGF)를 이용한 말초혈관폐색성질환의 치료

를 각각 연구하고 있음

-서울대 최진호 교

수팀

-유전자치료에 주로 이용되어온 유기 고분자 벡터보다 효율이 월등

히 높은 무기물 벡터를 사용

-국립암연구센터 김

인후 박사

-cre/loxP시스템과 헬퍼의존성 아데노바이러스를 이용한 새로운 바이

러슬 벡터를 개발하여 동맥경화를 유발하는 유전자질환을 가진 쥐를

통해 아데노바이러스 벡터의 기존문제점을 해결할 수 있음을 확인한

바 있음

-연세대학교 암연구

소의 윤채옥, 김주향

교수팀

-암세포 살상능력이 현저히 증가된 아데노바이러스를 개발하여 특허

출원

표 IV -7. 유전자 운반체의 종류에 따른 전세계 임상현황

임상 임상 참여 환자수 Vector

횟수 백분율(%) 환자수 백분율(%)

Adeno-Associated Virus

Adenovirus

Lipofection

Naked Plasmid DNA

Pox virus

Retrovirus

Others

13

164

77

55

37

212

38

2.2

27.5

12.9

9.2

6.2

35.6

6.4

36

644

619

93

88

1,755

229

1.0

18.6

17.9

2.7

2.5

50.7

6.6

Total 596 100.0 3,464 100.0

자료 : Frost & Sullivan, US Gene Therapy Market, 2002

표 IV -8. 미국의 비바이러스성 운반체 기술보유 회사(2000년)

회사 기술

Athersys

Aventis Gencell

Biovector Therapeutics (France)

Chromos Molecular Systems (Canada)

Copemicus Therapeuics,Inc

Gentric

Systemetic microchromosomes

Plasmid DNA

Lipoplex BiovectorTM System-combination of Lipids

and plasmid DNA

ACse Artificial chromosomes

PEFLIsomeTM vectors (PLASminTM DNA Complexes)

Liposomes



Gentric Therapy System

InvivoGen

MediGene AG (German)

Neurotech SA (France)

Qbiogene

Replieor

Schering Plough Canji

Targeted Genetics

Tosk, Inc

TRANSGENE

Vaentics

Vical

Synthetic gene delivery system

Lipofection

Bacterial Artificial Chromosomes Immortalised brain

cells and retinal pigment

Cells as Vectors

Liposomes

Arti ficial Chromosome

Mammalian Artificial Chromosomes

Cationic Lipids

Transposon Based Vectors

Synthetic Lipid Vectors, Cellualr Vectors

Cationic Lipid Vectors

Lipid and naked DNA

자료 : Frost & Sullivan, US Gene Therapy Market, 2002

표 IV -9. 기업별 유전자치료제 가격 및 향후 예상매출 규모

Company Vector system 적용질환 가격

(달러/mg)

예상시장규모

(백만$)

Targeted

Genetics

AAV, lipid Cystic fibrosis patients,

Cancer, hemophilia

10.8125 394

Onyx Adenovirus cancer 16 279

Genzyme

Molecular

Onclolgy

Adenovirus,

AAV, lipid

Cystic fibrosis, cancer,

cardiovascular

15.75 241

Introgen Adenovirus Cancer 13.5 374

TransKaryotic

Therapies

Lipid ex vivo Hemophilia, Gaucher

andemia

39 885

Vical Naked DNA, lipid Cancer, Malaria 24.625 488

Cell Genesys Adenovirus,

AAV, retrovirus

Cancer, Cardiovascular,

Hemophilia, Parkinson

AIDS

26.25 891

Valentis Liposome Cancer, Cystic Fibrosis,

Cardiovascular

9.625 283

Avigen AAV Hemophilia, Gaucher,

Parkinson, β-Thalassemia

Pmope, brain cancer

47 891



Canji Adenovirus Cancer 52 76,200

Collateral Adenovirus,

AAV, retrovirus

Cardiovascular 26.25 342

Chiron Lipid, AAV, naked

DNA, retrovirus

Hemophilia, GVHD, Cancer

HIV

42.375 7,740

Oxford

BioMedica

retrovirus Breast, Ovarian and

Coloretal Cancer, AIDS,

Cardiovascular, Parkinson

1.18 19.9

Gen Vec Adenovirus Peripheral Vascular Disease - -

Genetic

Therapy

- Brain Cancer, Other Cancer,

Hemophilia, Cystic Fibrosis

40.0625 104,000

자료 : Btech Investor Reports, 2000. 11

V. 유전자운반체의 국내특허출원 현황

유전자치료에 있어서 가장 중요한 것이 목적하는 조직에 정확하게 치료물질을 운반하는 운

반체이기 때문에 V.에서는 운반체에 관련된 국내특허동향만 살펴보았다.

1. 연도별 동향

(1)‘96년에 국내에 최초로 출원되어 ‘02년까지 총 93건이 출원되었으며, ‘99년 이후 부

터‘02까지의 출원이 76건으로 전체대비82%를 차지하고 있다.

도표 V-1. 연도별 유전자 운반체관련 특허 출원수

출처 : 유전자치료의 핵심인 유전자운반체(특허청)



2. 출원인별 동향

(1) 한국이 35건으로 전체출원의 38%를 차지해 가장 많은 출원을 하였고 다음으로 일본,

미국, 독일, 영국순이다.

도표 V-2. 출원인별 유전자 운반체관련 특허 출원수

3. 기술 검토별 동향

(1) 유전자공학 분야가 전체의 46%, 의약품제제 41%, 탄소환식 화합물과 펩타이드 화합

물이 각각 4%의 유전자치료의 비바이러스성 전달체가 전체출원의 57%를 차지해 가장 많았

고, 다음으로 바이러스성 전달체 39%, 기타 4%의 순이다

도표 V-3. IPC 기술분야별 유전자 운반체 관련 특허

출원비율

도표 V-4. 기술내용별 유전자 운반체관련 특허

출원비율

-유전자공학분야: 46%, -의약품제제: 41%

-탄소환식 화합물:4%, -펩타이드화합물: 4%

-비바이러스성 운반체의 출원증가율이 바이러스

성에 비해 높은 것은 나노기술을 도입한 연구가

증가하였기 때문.




4. 나노관련 비바이러스성 유전자 운반체 특허출원 현황

도표 V-5. 기술내용별 유전자 운반체관련 특허

출원수

도표 V-6. 나노관련 비바이러스성 유전자 운반체

특허 출원 비율


VI. 국내외 시장동향 분석

1. 유전자치료제 산업의 특성

유전자치료제는 현재 바이오산업에서 가장 주목 받는 기술중의 하나이다. 유전자치료제의

목적은 세포 안의 유전물질을 개선하여, 치료에 유용한 유전물질로 바꾸는 것이다. 따라서,

유전자치료는 현상을 고치는 수술이 아니라, 질병의 원인에 대한 직접적이고 근본적인 치료

이며, 약물요법이나 수술과 달리 인체에 미치는 영향이 극히 적은 특징이 있다.

또한 유전자치료제는 제품개발에 성공하기까지 많은 비용이 소요되고, 오랜기간에 걸친 다

단계의 임상시험을 성공적으로 마쳐야 하기 때문에, 1회치료에 적지 않은 비용이 수반될 것

으로 예상된다.

유전자치료제는 원래 유전병, 특히 1개 유전자의 고장에 의해 생기는 단일유전자

(monogenic disease)에 대해 가장 이상적인 치료방법일 것으로 생각되었으나, 지금은 매우

복잡한 질환인 종양에 오히려 많이 임상 적용되고 있다. 따라서 유전자치료제는 장래에 유

전병 치료보다는 종양 치료에 더 중요하게 활용할 것으로 예상되고 있다.

일반적으로, 유전자치료제는 환자의 조직 안으로 직접적으로 유전자를 운반하는 것이 어렵

기 때문에 운반체가 주로 사용된다. 새로운 유전물질의 도입은 종양등의 세포를 선택적으로

사멸시키고, 면역반응을 유도하며, 감염물질에 대항하여 세포를 면역화 할 수 있다.



이러한 유전자치료 기술의 목적을 달성하기 위하여 산업계에서는 유전자기술과 유전자 운

반체 기술로 분화시켜 기술을 확보하고 있으며, 임상시에는 각각이나 두가지 기술을 접목하

여 사용하고 있다. 현재, 많은 기업들의 유전자치료 시도에서 유전자는 일반적인 특별한 몇

가지 유전자(CFTR, IL-2, INT -r, p53, HLA-B7의 기타)를 사용하고 있다. 즉 새로운 유전자

의 시도보다는 기존의 검증된 유전자를 이용함으로써 안전성을 기하고 있다. 질병에 따른

유전자의 종류가 몇가지 되지 않기 때문에 응용되는 질병의 종류도 한정되어 있으나, 이것

은 현재 유전자치료제 중 승인된 제품이 없고, 시장 침투력과 시장 잠재성을 고려했기 때문

으로 생각된다.

2. 시장규모

해외에서 유전자치료는 암64%, 선천성 유전성질환 13%, 에이즈등 감염성 질환 8%등으로

연구되고 있다. 따라서 국내에서도 유전자치료제에 있어 종양(암)이 제일 큰 시장이 될 것

으로 예상된다.

국립암센터 통계에 따르면 2000년 국내 암등록 환자 수는 84,000명에 달하며, 장기 별로

는 위암 20.8%, 폐암 12.2%, 간암 12.2%, 대장직장암 10.3%, 유방암 6.5%등으로 등록되

어 있다.

결국, 유전자치료는 기존의 화학요법 약물과 경쟁관계 및 보완관계를 형성할 것으로 보이

는데, 국내 항암시장은 2000년 900억원 규모로 연평균 성장률이 20%에 달하였고, 2000년

가장 많이 처방된 항암제는 탁솔(난소암), 후르튤론(위암), 엘로사틴(전립선암), 탁소테페(폐

암), 유에프타이(위암) 순이었다.

그러나 향후 3년내에 전 세계적으로 유전자치료제는 승인이 날 제품이 없고, 특허청에 따

르면 2010년까지는 이미 개발된 화학요법 항암제가 여전히 임상에 사용될 것으로 예상되며

특허 출원이 이어질 전망이다.

또한, 국내 벤처들이 현재 개발중인 유전자치료제 중 제일 먼저 임상에 들어가 임상1상이

12월에 끝나는 바이로메드의 VMDA3601의 경우 일명 버거씨 병으로 불리는 허혈성 족부궤

양의 치료에 사용되는데, 이 질환은 다리를 절단할 수 밖에 없는 난치병으로 국내에서만 4

만여명의 환자가 있는 것으로 추정되고 있다. 다른 유망한 유전자 치료제 질환 분야의 하나

인 류머티스 관절염 환자는 우리나라에만도 70만정도의 환자가 있을 것으로 추정된다.

그러나 이러한 유전자치료제들이 기존의 임상에 사용되는 약물을 대신하기에는 현재 역부

족이며, 제조 특성상 기존의 약제보다 가격이 높게 책정될 수밖에 없는 것이 현실이므로 시

장 예측은 쉽지 않다. 또한 유전자치료제는 질병이 생기는 원인, 진행, 치료를 분자 생물학

과 , 유기화학, 의학등의 융합기술로 제거한다는 점에서 기술의 완성도에 따라 소비자의 성

향도 많이 변화될 것으로 예상된다.

국내의 잠재적 유전자치료제 시장규모는 대략 500-800억정도 정도로 추정되고 있다. 그

러나, 유전자치료의 시장은 현재 국내에서도 아직 형성되어 있지 않으며, 2007년 정도에 형

성될 가능성이 높은 것으로 전망되고 있다.



3. 업체동향

국내에서의 유전자치료에 대한 연구는 1995년 서울대에서 시작된 이래, 국가의 바이오

의약산업 진흥정책에 의해 인프라 및 여건이 조성되었다. 1994년 생명공학육성법이 개정되

고, 같은 해 “Biotech 2000”으로 불리는 생명공학육성 기본계획이 수립되었다.

또한, 1999년 21세기 프론티어 연구사업(과기부)이 추진되었고, 산자부에서 “생물산업 발

전 종합대책”이 수립되었다.

특히, 산자부에서는 바이오산업 육성의 일환으로 유전자치료의 상용화를 위해 안전성 및

효율이 높은 난치병 질환 치료용 유전자치료 기술개발에 1999년 12월부터 2002년 9월까지

3년간 총 193억원을 지원하였다. 산자부에서는 중기거점과제로 고효율 항암제 운반체 기술

을 개발할 방침인데, 1단계로 1999-2001년 71억원을 투입하였고, 극소 전달용 온도감응형

함암제 운반체, lipodol-항암제 운반체등 5과제 개발을 통해 국내 수준의 항암제 전달시스템

확보 및 산업화를 추진하고 있다.

표 VI-1. 국내 난치성질환 치료용 유전자운반체 기술개발 과제

기술개발과제 개발목표

재조합 아데노바이러스 유전자 운반체를 이

용한 암 및 심혈관 질환치료제 개발

암 및 심혈관용 유전자 운반체 확보(세계적

수준) 특이성부여 신규물질 확보(10개이상)

리포좀 유전자 운반체를 이용한 혈액 질환

및 간암치료제 개발

고유의 양이온성 리피드확보 (물질수출가능)

유전자전달효율성이 우수한 리포좀 (발현효

율 30%이상)

차세대 렌티바이러스 벡터 재조 및 이를 이

용한 유전자치료제 개발

안전하고 효율성이 높아 사업성이 있으며 산

업재산권 가치가 있는 차세대 렌티바이러스

벡터 개발과 이를 이용한 제품생산

신규 아데노부속 바이러스 유전자운반체 및

아데노류바이러스 제조기술 개발

신규 AAV 유전자 운반체 확보(기술이전가능)

조직특이성 부여 AAV 유전자 운반체 개발

(특이성 10배 이상)

자료 : www. mocie .go.kr

표 VI-2. 국내 유전자치료 기술개발 목표 및 내용

구분 기술개발내용 2002년 2005년 2007년 2010년

독자적인 유전자

운반체 개발

선진수준의 유전자운반체 제작기술

확보 및 효율평가 체계 구축

질환치료 운반체

의 생체적용 최

적화 기술개발

특정질환 특이 유전자운반체 개발,

생체적용최적화 기술개발, 운반체

산업화 기반 조성



유전자 치료의

상업화

효능 및 생체안정성 확보, 유전자

운반체 의약제화 기술

제약회사들은 유전자관련 벤처기업에 지분을 가지고 있으며, 현재 동아제약, 대웅제약, 녹

십자등이 유전자치료 바이오벤처에 투자하고 있다. 즉 바이오 신약개발분야는 직접 연구하

며, 유전자치료제와 같은 곳은 바이오전문 벤처에 투자하여 그 성과를 얻고 있다.

또한, 국내에서는 주로 바이러스를 유전자 운반체로 삼아 진행성 암이나 심혈관계 질환을

치료할 목적으로 유전자치료제가 벤처를 중심으로 연구되고 있다. 그러나, 국내 제약회사들

이 투자하고 있는 바이로메드와 진켐을 제외하고는 아직 기술수준이 미미하며, 임상시도에

도 많은 시간이 걸릴 것으로 예상되고 있다.

표 VI-3. 국내 제약회사의 유전자치료제 벤처투자 현황 (2001.11)

제약회사 바이오벤처 투자액(억원) 분야

바이오메드 4 혈관신생유전자치료제 동아제약

칸젠(미국) 12.5 유전자치료법(B형간염)

대웅제약 진켐 5 유전자 합성

녹십자 바이오메드 - 유전자재조합 혈우병 치료

자료 : KISTI 작성

표 VI-4. 대기업의 바이오의약산업 투자 동향

회사명 투자규모 및 내용

-삼성 2001년부터 5년간 2조억원 투입, 직접 개발 또는 벤처펀드를 통한 투자

-SK 2005년까지 4,100억원 규모의 자금을 바이오 산업에 투자

-LG 2005년까지 5천억원 신물질 개발 사업에 투자, 1천억원의 벤처펀드조성

-대상 2002년까지 2천억원의 자금을 마련, 바이오산업에 투자

-제일제당 2002년까지 2천억원의 자금을 마련, 바이오산업에 투자

-녹십자 2005년까지 1313억원을 신약개발 등에 투입

-포항제철 2005년까지 5,300억원을 바이오 산업과 정보통신분야에 투자

-현대중공업 2002년까지 3천억원의 벤처펀드를 구성, 30%를 바이오 산업에 투자

자료 : 산업자원부

4. 수요예측

(1) 미국

미국을 중심으로 유전자치료제 시장은 2004-2008년까지 158%의 성장을 보일 것으로

분석되고 있다. 유전자 치료제 시장은 단일유전질환, 종양(암)질환, 심장질환치료, 기타분야



로 구성되며, 이중 기타분야를 제외한 세분야의 성장률을 살펴보면 다음과 같다.

1) 단일유전(Monogenic) 질환

유전자치료제는 유전적 질환, 특히 단일유전질환을 치료하고자 하는 목적으로 개발되었

다. 인간이 앓고 있는 4,000여종의 병이 단일 유전자의 결함으로부터 생긴다는 것이 밝혀졌

고, 현재 치료방법은 병자체를 치유하는 것보다 증상을 컨트롤 하는데만 초점이 맞추어져

있다. 현재 미국에서는 86건의 시험이 임상 1,2단계에 진행중에 있으며, 이들은 모두 단일

유전 질환을 치료하는데 목적이 있고, 대부분의 임상시험은 낭포성 섬유종과 관련되어 있다.

시장의 형성은 2005년경에야 이루어질 것으로 전망되고 있고, 2008년까지 연평균 145.4%

의 성장률을 나타낼 것으로 분석되고 있다.

표 VI-5. 염색체별 대표적인 단일유전자 질환

염색체 질병유전자 염색체 질병유전자

1 전립선암, 녹내장, 치매 13 유방암, 망막모세포증

2 파킨슨병, 대장암 14 치매

3 폐암 15 마판증후군

4 헌팅턴병 16 크론병

5 탈모증 17 유방암

6 당뇨병, 간질 18 췌장암

7 비만 19 동맥경화증

8 조로증 20 면역결핍증, 크로이츠펠트-야곱병

9 피부암, 백혈병 21 근위축병,다운증후군,간질,치매,백혈병

10 망막위축증 22 백혈병, 캣아이증후군

11 심장마비 23 색맹, 근이영양증

12 페닐케톤뇨증 24 불임

자료: 2002 신기술동향조사보고서 휴먼게놈

2) 종양

현재 암치료를 위해 가장 많이 이용되고 있는 방법은 수술이다. 종양이 인체의 다른 부

분으로 퍼져 있을 때 수술로 치유하기가 어려우므로 이러한 경우는 방사선 요법과 화학적

약물치료를 병행하고 있다. 그러나 방사선 요법이나 약물치료 역시 종양세포뿐만 아니라 인

체에 무해한 세포까지 죽이게 되어, 현재 연구자들은 이러한 문제해결에 초점을 둔 유전자

치료제 개발에 노력을 기울이고 있다. 이러한 유전자치료제의 target으로 전립선 종양, 흑색

소 세포종양, 머리·목관련 종양이 주류를 이루고 있다.

전립선 종양은 현재 미국 남성에게 가장 흔한 암의 하나로 2001년에만 약 198.100건이

전립선암으로 판정 받을 것으로 예측하고 있으며, 이는 세계를 기준으로 했을 때 약 45%에



이르고 있으며, 관련의료비용이 해마다 증가하고 있는 것으로 조사되었다. 흑색소 세포종은

서방국가에서 가장 빠르게 확산되고 있는 종양의 하나로서 치사율이 매우 높다는 특징이 있

다.

머리와 목 관련한 종양(후두암, 구강암등)은 미국을 대상으로 하여 전체 암의 5-6%에

해당하는데, 문제는 관련된 종양의 대부분이 말기에 발견되어 치유에 어려움이 존재한다는

데 있다. 이러한 세종류의 종양을 중심으로 유전자치료제가 연구·개발되고 있으며 2004년-

2008년까지 117.2%의 성장을 보일 것으로 예측되고 있다.

3) 심혈관질환

심장혈관과 관련된 질병으로 인한 사망자는 미국 전역에 걸쳐 매년 500,000명 이상인

것으로 알려지고 있다. 또한, 12만명 이상의 인구가 관상동맥과 관련된 질병으로 고통받고

있으며, 이들은 대부분 수술이나 고가의 약품 투여를 통한 치료를 받고 있는데, 이러한 방

법이 언제나 효과적인 것이 못되고 있다. 심장질환 관련 질병은 크게 동맥경화와 혈관신생

(angiogenesis)으로 나누어지는데, Collateral Therapeutic, Inc와 Genvec, Inc를 중심으로

임상시험이 활발하게 진행되고 있다.

심장혈관계 유전자치료제 시장도 2005년경에 이르러서야 형성될 것으로 보이고, 단일유

전질환 및 종양 관련 유전자치료제 보다는 낮은 성장률을 보일 것으로 분석되고 있다.

표 VI-6. 미국의 유전자치료제 시장규모 추이

년도 단일유전자 암 심혈관질환 기타 전체

2002 - - - - -

2003 - - - - -

2004 - 125 - - 125

2005 50 255 126 - 431

2006 189 499 344 10 1,042

2007 410 1,723 630 38 2,800

2008 739 2,783 1,050 979 5,551

2009 1,813 6,044 2,128 9,686 19,671

2010 4,449 13,127 4,319 95,835 117,730

자료 : Frost & Sullivan, US Gene Therapy Market,의 2002자료를 토대로 KISTI가 추정.

(2) 국내

유전자치료제는 미국에서 몇몇 제품이 식품의약청(FDA)에 승인을 요청해 놓고 있는 상

태로, 인체에 특별한 문제가 없는 것으로 판명된다면, 세계 시장에서 2004년 정도부터 시판

이 이루어지기 시작할 것으로 전망되고 있다. 주로 단일유전질환, 종양(암), 심혈관질환 계

통의 제품들이 판매될 것으로 보인다.



우리나라에서는 벤처기업인 바이오메드가 허혈성 족부궤양치료제를 개발완료하고 2002

년 임상시험 1상을 완료, 2003년에 2상을 이상없이 마치게 되면 향후 희귀의약품으로 환자

에게 투여될 가능성이 있다. 종양관련 유전자치료제는 2003년 임상에 들어가 빨라도 2007

년에나 판매가 가능할 것으로 예상된다.

또 우리나라에서만 개발에 열을 올리고 있는 류마티스 관절염 유전자치료제는 바이로메드

가 향후 2년후부터 임상에 들어갈 예정이라고 발표하고 있어, 티슈진은 2005년에 상용화

예정이라고 발표하고 있으나, 국내시판은 2007년 이후가 될 것이라는 전망이 전문가들의

견해다.

만약, 해외에서 승인된 유전자치료제가 수입되어 국내 판매되는 경우에도, 우리나라 정부

는 수입제품에 대해서도 임상 3상을 요구하고, 이에는 2년정도의 시간이 소요되므로, 국내

에서 유전자치료제 판매는 빠르게 잡아도 2007년 이후에나 가능할 것으로 예상된다.

따라서 국내 유전자치료제 시장 형성은 2007년이 되어서야 가능할 것으로 예상되고, 시

장규모는 2007년 수십억원대에 머무를 것으로 예상되고 있다

표 VI-7. 국내 유전자치료제 시장전망

질환 2002년

(국내환자수)

2005년 2007년

유전질환 약 4만명

(어혈성족부궤양)

세계시장

시판시장

국내시장

판매가능성

암(종양) 약 10만명

(신규/년)

세계시장

시판시장

국내시장

판매가능성

면역질환 약 70만명

(류마티스관절염)

국내

개발예정

심혈관질환 약 4만명 세계시장

시판시장

국내시장

판매가능성

국내시장

전체규모

- - 수십억원

자료 : ㈜ 벡터코리에어 김영수 사장(박사) 자문

◆ 결론

유전자치료는 신개념의 획기적인 치료법이라는 희망적 평가와 함께 안전성 및 윤리적 측

면에서 문제점을 가지고 있다. 따라서, 각국에서는 사회윤리적 혼란을 줄이기 위하여 규제

제도를 마련하는데 많은 노력을 기울이고 있다.

이러한 문제점들에도 불구하고, 유전자치료는 현재 전세계적으로 수많은 연구가 진행중이며,

현대의학으로는 완치가 불가능한 난치병에 대한 유일한 대안으로 받아들여지고 있다.

초기에는 손상된 유전자를 치료하는 단일유전체 질병에만 사용되었으나, 현재에는 더 많



은 영역으로 응용범위가 확대되어 가고 있어 그 시장 잠재력은 더욱 커져가고 있으며, 종양,

심혈관질환, AIDS등의 질병에 집중되고 있다.

유전자치료제와 관련해 현재까지 승인된 제품은 없지만, 종양에 적용되는 유전자치료제

시장은 2004년 뇌·목의종양 시장의 5%에 해당하는 시장을 기반으로 하여 형성될 것으로

예상된다. 다른 여러 질병에 사용되는 제품이 허가기관의 승인 후에 시장에 나옴으로써 전

체 유전자치료제 시장은 폭발적인 성장을 이를 것으로 예상되고 있다. 미국의 경우 2004년

도에 125백만 달러의 시장이 예상되고, 연평균 158%의 성장을 통해 2008년도에는 5,551

백만 달러의 시장을 확보할 것으로 예상되고 있다.

국내에서는 유전자치료 기술의 도입이 불과 7-8년의 짧은 역사를 지니고 있어, 유전자치

료의 대상질환이나 유전자운반체인 벡터에 대한 연구가 동시에 이루어지고 있는 것으로 보

인다. 특히 90년대 중반에 접어들면서 매년 30건 정도의 출원이 이루어지고 있어, 국내의

유전자치료에 대한 연구개발도 세계적 추세에 맞추어 활발히 진행되고 있는 것을 알 수 있

고 이미 수년 전부터 국제적 경쟁력을 가지는 바이러스 벡터 이용 유전자치료기술이 개발되

고 있다. 그러나 아직까지는 유전자치료제의 Vector 제조가 미흡하고, 임상에서 사고등이

존재하고, 유전자치료제 가격이 너무 비싸다는 등의 문제가 있다. 따라서 원인유전자규명,

질병 유전자분석 및 발현 조절 기작 연구, 유전자 전달방법 등에 대한 추가적인 연구가 더

필요한 것으로 인식되고 있다.

유전자치료제 시장은 바이오 산업분야 중에서도 2010년경까지 가장 높은 성장률을 보일

것으로 분석된 바 있고, 막대한 경제적 파급효과를 가져올 것으로 보고 있다. 기존의 치료

기술을 획기적으로 개선할 수 있는 미래 의료기술로서, 질병 극복 및 삶의 질 향상에 크게

기여할 수 있는 유전자치료제는 현재 국내 기술력이 미국 대비 상당한 수준에 이르고 있어

전략적인 지원을 통해 충분히 국제적 경쟁력을 가질 수 있는 분야라고 판단된다.

끝으로 유전질환은 인종간의 차이가 매우 크고, 한국인에게는 우리민족 고유의 유전정보

적 특이성이 있으며, 호발질환 또한 외국과는 다른 부분이 있다. 한국인 특이 유전자 및 한

국인 호발성 질병관련 유전자를 발굴하고, 그 기능을 밝혀내어 치료에 응용하는 것이 국내

유전자치료제가 국제적인 경쟁력을 확보하는 빠른 길이라 보여진다.



◆ 참고문헌 및 사이트

1. 유전자치료제(한국과학기술정보연구원)

2. 유전자치료제의 기술, 특허, 시장동향 및 전망 (산업시장정보)

3. 유전자치료제의 시장동향 및 전망 (산업시장동향)

4. 유전자치료(라이프사이언스:김영곤저)

5. 유전자치료의 핵심인 유전자전달체(특허청:백경업)

6. 고려대 생명공학연구소(이경일) : 국외연구동향 참조

7. 유전자 및 줄기세포 치료 (오유경)

8. 제약의약산업의 동향과 제약산(기)업의 대응전략 :정채두

9. 유전자 전달시스템의 개요 (http://plaza.snu.ac.kr/~pfjspark/research21.html)

10. ㈜ 바이로메드 홈페이지

11. 메디컬 제네틱스(생명공학의 발전과 유전자 치료)

12. 인터넷상의 기사화 자료등

사본 - bric동향보고서 유전자치료와향후전망 doc[1][1] · 브릭 동향보고서...

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