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짧은 간섭 RNA

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목차

1. 개요

짧은 간섭 RNA(siRNA)는 일반적으로 20~24 염기쌍의 이중 가닥 RNA로, 특정 유전자의 발현을 억제하는 데 사용되는 분자이다. 1998년 RNA 간섭(RNAi) 메커니즘 발견으로 siRNA 연구가 시작되었으며, 2001년 합성 siRNA가 포유류 세포에서 RNAi를 유도할 수 있다는 보고를 통해 생의학 연구 및 신약 개발 분야에서 큰 관심을 받았다. siRNA는 Dicer 효소에 의해 긴 이중 가닥 RNA로부터 생성되며, RNA 유도 침묵 복합체(RISC)를 형성하여 표적 mRNA를 절단함으로써 유전자 침묵을 유도한다.

siRNA는 다양한 질병 치료에 적용될 수 있으며, 특히 유전자 발현의 억제를 통해 질병을 치료하는 데 활용된다. 세포 내 전달, 비특이적 효과 회피, 화학적 변형 등의 과제가 존재하지만, 나노입자를 이용한 siRNA 전달 기술 개발을 통해 이러한 문제들을 해결하려는 노력이 이루어지고 있다. 2018년 알나일람 제약사에서 최초의 siRNA 치료제인 파티시란을 출시하였고, 2019년 길브라리를 출시하는 등 siRNA를 기반으로 한 치료제 개발이 활발하게 진행되고 있다.

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짧은 간섭 RNA
기본 정보
유형RNA
하위 유형이중 가닥 RNA
발견 연도1998년
최초 발견선충류
발견자앤드루 파이어와 크레이그 멜로
기능유전자 발현 억제 또는 침묵
기타
관련 질병유전 질환

2. 구조

siRNA의 구조


자연적으로 발생하는 siRNA는 잘 정의된 구조를 가지고 있는데, 이는 짧은(보통 20~24 염기쌍) 이중 가닥 RNA(dsRNA)로, 5' 말단은 인산화되어 있고 3' 말단은 수산화되어 있으며 두 개의 돌출된 뉴클레오티드를 가지고 있다.[3] siRNA는 통상 21염기쌍의 이중 가닥 RNA이지만, 각 RNA 가닥의 3' 부분은 2염기만큼 돌출된 구조를 가진다. siRNA는 헤어핀 모양의 RNA 또는 긴 이중 가닥 RNA로부터 다이서라고 불리는 효소에 의해 잘라져 생산되는 것으로 알려져 있으며, 그 결과 각 가닥은 5' 말단에 인산기와 3' 말단에 히드록실기를 가진 구조가 된다.

3. 역사

1998년, 워싱턴 D.C.의 카네기 과학 연구소의 앤드루 파이어와 매사추세츠 대학교의 크레이그 멜로는 꼬마선충의 유전자 발현 연구를 하던 중 RNA 간섭(RNAi) 메커니즘을 발견했다.[4] 그들은 RNA 간섭(RNAi) 연구로 2006년 노벨 생리의학상을 수상했다. 데이비드 볼콤의 세인즈버리 연구소(Sainsbury Laboratory), 영국 노리치) 그룹은 식물에서 siRNAs와 그들의 전사 후 유전자 침묵 (PTGS)의 역할을 발견하여 1999년 사이언스지에 보고했다.[5] 토마스 투슐과 동료들은 곧 네이처지에 합성 siRNAs가 포유류 세포에서 RNAi를 유도할 수 있다고 보고했다.[6] 2001년, 화학적으로 합성된 siRNA를 포유류 세포에 도입하여 특정 유전자의 발현을 성공적으로 침묵시켰다(Tuschl et al.). 이러한 발견은 생의학 연구 및 신약 개발을 위한 RNAi 활용에 대한 관심 급증으로 이어졌다. 유기(탄소 기반) 및 무기(비탄소 기반) 나노 입자를 이용한 siRNA 치료법의 중요한 발전이 있었으며, 이는 뇌로의 약물 전달을 위한 나노 입자에서 성공하여 인간 대상에게 치료제를 전달하는 유망한 방법을 제공했다. 그러나 siRNA의 인간 적용은 성공에 상당한 제한을 가지고 있다. 그 중 하나는 표적 외 효과이다.[2] 또한 이러한 치료법이 선천 면역계를 유발할 가능성도 있다.[1] 동물 모델은 인간에서 이러한 반응의 정도를 정확하게 나타내는 데 성공하지 못했다. 따라서 siRNA 치료법의 효과를 연구하는 것은 어려움을 겪어왔다.

최근 몇 년 동안 siRNA 치료법이 승인되었으며 이러한 과제를 극복하기 위한 새로운 방법이 확립되었다. 상업적으로 사용 가능한 승인된 치료법이 있으며, 승인을 기다리는 여러 치료법이 현재 개발 중에 있다.[7][8]

4. 메커니즘



자연적으로 발생하는 siRNA는 짧은(보통 20~24 염기쌍) 이중 가닥 RNA(dsRNA)로, 양쪽 끝에 2개의 뉴클레오타이드가 돌출되어 있고, 5' 말단은 인산화, 3' 말단은 수산화된 구조를 가진다. 다이서 효소는 긴 dsRNA와 작은 헤어핀 RNA로부터 siRNA 생성을 촉매한다.[3] siRNA는 트랜스펙션을 통해 세포 내로 도입될 수도 있다.

siRNA 메커니즘


siRNA가 유전자 침묵을 일으키는 메커니즘은 다음과 같다.

# 긴 dsRNA는 Dicer라는 엔도리보뉴클레아제에 의해 절단되어 siRNA를 형성한다.

# siRNA는 세포 내에서 RNA 유도 침묵 복합체(RISC)를 형성한다.

# siRNA는 풀려서 단일 가닥 siRNA가 된다.

# 5' 말단 염기 쌍 형성에 의해 열역학적으로 덜 안정적인 가닥이 RISC에 남는다.

# RISC에 결합된 단일 가닥 siRNA는 상보적인 mRNA를 찾아 결합한다.

# 표적 mRNA에 결합하면 mRNA 절단을 유도한다.

# 절단된 mRNA는 세포에 의해 비정상적인 것으로 인식되어 분해된다.

# 결과적으로 mRNA가 번역되지 않아 단백질이 생성되지 않으므로 해당 유전자가 침묵된다.

siRNA는 마이크로 RNA(miRNA)와 유사하지만, miRNA는 더 짧은 stem-loop RNA 산물에서 유래한다. miRNA는 주로 번역 억제를 통해 유전자를 침묵시키고 작용 특이성이 넓은 반면, siRNA는 대개 100% 상보성을 가지며 번역 전에 mRNA를 절단하여 특이성이 높다.[9][10]

4. 1. RNAi 유도

siRNA 또는 그 전구체를 사용하여 RNAi를 유도할 수 있다. 외래 유전자의 형질 감염에 의한 유전자 침묵은, 특히 세포 분열이 빠른 세포에서는 그 효과가 일시적이기 때문에 만족스럽지 않은 경우가 많다. 이는 siRNA를 위한 발현 벡터를 생성하여 극복할 수 있다. siRNA 서열은 두 가닥 사이에 짧은 루프를 도입하도록 수정된다. 결과적으로 생성된 전사체는 짧은 헤어핀 RNA(shRNA)이며, 이는 일반적인 방식으로 Dicer에 의해 기능성 siRNA로 가공될 수 있다.[11] 전형적인 전사 카세트는 작은 핵 RNA(snRNA) (U6는 RNA 스플라이싱에 관여하고, H1은 인간 RNase P의 RNase 성분이다.)의 전사를 지시하기 위해 RNA 중합 효소 III 프로모터(예: U6 또는 H1)를 사용한다. 결과적인 siRNA 전사체는 Dicer에 의해 처리되는 것으로 이론화되었다.

세포 짜내기를 사용하여 유전자 침묵 효율을 개선할 수도 있다.[12]

RNAi에서 siRNA의 활성은 RNA 유도 침묵 복합체(RISC)에 대한 결합 능력에 크게 의존한다. 이중 siRNA가 RISC에 결합한 후, 감각 가닥의 풀림과 엔도뉴클레아제에 의한 절단이 뒤따른다. 남은 안티센스 가닥-RISC 복합체는 전사 침묵을 시작하기 위해 표적 mRNA에 결합할 수 있다.[13] siRNA의 세포 내 이입에 의한 유전자 발현 억제는 매우 획기적인 방법이지만, 그 효과는 일과성에 지나지 않는다는 단점이 있어, siRNA 발현 벡터 (예: 플라스미드)의 도입에 의한 안정 발현 세포주를 확립함으로써 이 효과를 지속시킬 수 있다. 세포 내에 존재하는 장쇄의 이중 가닥 RNA 또는 세포 외부에서 도입된 것은 Dicer에 의해 잘려 저분자 (21-23 염기쌍)의 siRNA로 변환된다. 이중 가닥이었던 siRNA는 헬리케이스라고 불리는 효소의 작용을 받아 단일 가닥으로 해리되어, 표적 mRNA에 대한 엔도뉴클레아제 활성 (슬라이서 활성)을 나타내는 아르고노트 단백질 등과 복합체 (RISC)를 형성한다. 이 복합체 안에서, siRNA는 표적 mRNA로 이끄는 가이드 역할을 하고 있다.

4. 2. RNA 활성화 (RNAa)

이중 가닥 RNA(dsRNA)가 유전자 발현을 활성화할 수 있다는 사실이 밝혀졌으며, 이러한 메커니즘을 "소형 RNA 유도 유전자 활성화" 또는 RNAa라고 부른다. 유전자 프로모터를 표적으로 하는 dsRNA가 관련된 유전자의 강력한 전사 활성을 유도한다는 것이 밝혀졌다. RNAa는 소형 활성 RNA(saRNA)라고 하는 합성 dsRNA를 사용하여 인간 세포에서 입증되었다. RNAa가 다른 유기체에서 얼마나 보존되어 있는지는 현재 알려져 있지 않다.[14] 한 보고서에 따르면 모기의 일종인 ''이집트숲모기''(Aedes aegypti)에서 RNAa에 대한 증거가 있으며, 이는 프로모터 영역을 표적으로 하는 짧거나 긴 dsRNA에 의해 달성될 수 있다고 한다.[15]

4. 3. 전사 후 유전자 침묵

siRNA는 RNA 유도 침묵 복합체(RISC)와 결합하여 표적 mRNA를 분해함으로써 전사 후 유전자 침묵을 유도한다. RISC는 표적 유전자를 암호화하는 mRNA 분자를 절단하여 특정 유전자 발현을 침묵시킨다. 이 과정은 두 개의 siRNA 가닥 중 하나인 가이드 가닥(안티센스 가닥)이 RISC에 로드되고, 다른 가닥인 패신저 가닥(센스 가닥)이 분해되면서 시작된다.[16]

siRNA는 mRNA 분자에서 완벽하게 상보적인 서열을 찾아 RISC를 유도한다.[17] mRNA 분자의 절단은 RISC의 Argonaute 단백질 Piwi 도메인에 의해 촉매된다. mRNA 분자는 5' 말단에서부터 세어 siRNA 잔기 10번과 11번에 쌍을 이루는 표적 뉴클레오티드 사이의 포스포디에스테르 결합을 절단하여 정확하게 절단된다.[18] 이 절단으로 생성된 mRNA 단편은 세포 엑소뉴클레아제에 의해 추가로 분해된다. 5' 단편은 3' 말단에서 엑소좀에 의해, 3' 단편은 5' 말단에서 5'-3' 엑소리보뉴클레아제 1(XRN1)에 의해 분해된다.[19] 절단 후 표적 mRNA 가닥이 RISC로부터 해리되면 더 많은 mRNA가 침묵될 수 있다. 이 해리 과정은 ATP 가수분해에 의해 유도되는 외부 요인에 의해 촉진될 가능성이 높다.[18]

4. 4. 전사 유전자 침묵

siRNA는 RNA 유도 전사 침묵(RITS) 복합체에 통합될 수 있다. 활성 RITS 복합체는 siRNA와 일치하는 DNA 주변에 이질염색질 형성을 유발하여 DNA의 해당 영역에서 유전자를 효과적으로 침묵시킨다.[22]

5. 응용: 대립유전자 특이적 유전자 침묵

siRNA는 표적 서열과 비표적 서열을 단일 뉴클레오타이드 차이로 구별할 수 있다. 이러한 점을 이용하여 질병을 유발하는 돌연변이 대립 유전자가 정상 대립 유전자와 단일 뉴클레오타이드(nt) 차이를 보이는 지배적 기능 획득(GOF) 질환을 억제하는 치료법 개발이 가능하다.[2] 단일 nt 차이를 구별할 수 있는 이러한 유형의 siRNA를 대립 유전자 특이적 siRNA라고 한다.[2]

ASP-RNAi는 두 서열 간의 단일 뉴클레오타이드 차이의 특이성을 통해 지배적 돌연변이 대립 유전자를 억제하고, 정상 대립 유전자의 발현은 보존하는 것을 목표로 하는 혁신적인 RNAi 기술이다.[2] ASP-siRNA는 헌팅턴병(HD), DYT1 근긴장이상증, 알츠하이머병, 파킨슨병(PD), 근위축성 측삭경화증(ALS), 마차도-조셉병과 같이 야생형 대립 유전자 발현이 생존에 필수적인 자가 우성 유전 질환 치료에 잠재적인 치료 대안이 될 수 있다. 또한 표피수포증 심플렉스, 표피용해성 손발바닥 각화증(EPPK), 격자 각막 이영양증 I형(LCDI)과 같은 다양한 피부 질환에 대한 치료 잠재력도 평가되었다.[2]

6. 과제: 비특이적 효과 회피

siRNA의 실험적 도입은 때때로 비특이적 효과를 유발할 수 있다.[23][24] 포유류 세포는 siRNA와 같은 이중 가닥 RNA를 바이러스 부산물로 오인하여 면역 반응을 일으킬 수 있다. 또한, 마이크로 RNA가 대상 mRNA와의 불완전한 상보적인 염기쌍 상호작용을 통해 유전자 발현을 조절하기 때문에, siRNA 도입은 의도하지 않은 표적 이탈(off-targeting)을 유발할 수 있다. siRNA의 화학적 변형은 단일 뉴클레오티드 특이성의 손실을 초래하는 열역학적 특성을 변경할 수 있다.[25]

과도한 양의 siRNA 도입은 선천 면역 반응을 활성화하여 비특이적 현상을 초래할 수 있다.[26] 대부분의 증거는 dsRNA 센서 PKR의 활성화 때문인 것으로 보이지만, 레티노산 유도 유전자 I (RIG-I)도 관련될 수 있다.[27] 톨 유사 수용체 7 (TLR7)을 통한 사이토카인 유도 또한 보고되었다. siRNA의 화학적 변형은 선천 면역 반응 활성화를 줄이는 데 사용된다. 비특이적 효과를 줄이는 유망한 방법은 siRNA를 마이크로 RNA로 변환하는 것이다.[28] 마이크로 RNA는 자연적으로 발생하며, 이 내생 경로를 활용함으로써 비교적 낮은 농도의 siRNA로 유사한 유전자 침묵을 달성하여 비특이적 효과를 최소화할 수 있다.

오프 타겟팅은 siRNA를 유전자 녹다운 도구로 사용할 때 또 다른 문제점이다.[24] 불완전한 상보성을 가진 유전자가 siRNA에 의해 의도치 않게 하향 조절되어 데이터 해석에 문제를 일으키고 잠재적인 독성을 유발할 수 있다. 적절한 대조 실험 설계와 오프 타겟팅이 없는 siRNA 설계를 위한 알고리즘 개발로 이를 부분적으로 해결할 수 있다. 전사체 분석을 통해 이를 검증하고 알고리즘을 개선할 수 있다. 2006년 연구에 따르면, siRNA가 오프 타겟 유전자 내 3'UTR 영역과 일치하는 데 2번 위치부터 시작하는 6개 또는 7개의 염기쌍 길이가 관련되어 있다.[29] siRNA 오프 타겟 예측 도구는 ASPsiRNA 리소스(http://crdd.osdd.net/servers/aspsirna/asptar.php)에서 이용 가능하다.[30]

일반적인 RNA는 면역원성이 낮지만, RNA-단백질 복합체에 대한 항체는 쉽게 생성될 수 있다. 많은 자가면역 질환에서 이러한 유형의 항체가 관찰된다. 단백질에 결합된 siRNA에 대한 항체 보고는 아직 없다. siRNA 전달을 위한 일부 방법은 올리고뉴클레오티드에 폴리에틸렌 글리콜(PEG)을 부착하여 배설을 줄이고 순환 반감기를 개선한다. 그러나 최근 펙토르 IX에 대한 PEG화된 RNA 압타머의 대규모 3상 임상 시험이 중단되었는데, 이는 RNA의 PEG 부분에 대한 심각한 아나필락시스 반응 때문이었다. 이 반응은 일부 경우 사망으로 이어져 PEG화된 올리고뉴클레오티드가 관련된 siRNA 전달에 대한 심각한 우려를 제기한다.

세포 내로의 siRNA 주입은 많은 유전자의 발현을 낮추지만, 유전자 발현의 상향 조절 또한 관찰된다. 이는 내생성 miRNA의 예측된 유전자 표적에 의해 부분적으로 설명될 수 있다. 외생성 siRNA가 내생성 RNAi 기구를 포화시켜 내생성 miRNA 조절 유전자의 탈억제를 초래할 수 있다는 모델이 제시되었다.[32] siRNA가 원치 않는 비표적 효과, 즉 siRNA와 표적 간의 부분적인 서열 일치로 인한 mRNA의 의도하지 않은 하향 조절을 일으킬 수 있지만, RNAi 기구의 포화는 miRNA 조절 유전자의 탈억제를 포함하고 데이터 해석 및 잠재적 독성에서 유사한 문제를 야기하는 또 다른 뚜렷한 비특이적 효과이다.[33]

7. 화학적 변형

siRNA는 치료적 특성을 향상시키기 위해 화학적으로 변형될 수 있다. 짧은 간섭 RNA(siRNA)는 RNA 간섭이 치료적 약속을 이행하기 위해 표적 조직의 세포 내 작용 부위로 전달되어야 한다. 이러한 모든 화학적 변형에 대한 자세한 데이터베이스는 과학 문헌에서 [http://crdd.osdd.net/servers/sirnamod siRNAmod]로 수동으로 관리된다.[34] siRNA의 화학적 변형은 의도치 않게 단일 뉴클레오티드 특이성의 손실을 초래할 수도 있다.[35]

8. 치료적 응용 및 과제

siRNA는 기초 생물학과 응용 생물학 분야에서 널리 활용되며,[36][37] 특히 RNAi 기반 치료제 개발이 활발하다. 그러나 siRNA 기반 치료법은 세포 내 전달,[38] 안정성,[39] 약동학적 특성 개선[39] 등 여러 과제를 안고 있다.

나노입자를 이용한 siRNA 전달 기술은 이러한 문제에 대한 유망한 해결책으로 제시된다.[1] 나노입자는 siRNA를 분해로부터 보호하고, 표적 기관에 siRNA를 농축하며, 세포 내 섭취를 돕는다.[40] 지질 기반 나노입자는 중추 신경계(CNS) 질환 치료에 잠재력을 보이는데,[44] 혈액 뇌 장벽 (BBB)을 통과하여 뇌에 siRNA를 전달할 수 있기 때문이다.[44]

siRNA 치료제의 또 다른 과제는 표적 이탈 문제이다.[1] 유전자는 양방향으로 읽히기 때문에, 의도하지 않은 다른 단백질을 표적으로 할 가능성이 있다.[45]

초기 임상 시험 결과, siRNA는 내약성이 좋고 적절한 약동학적 특성을 보였다.[46] RNAi를 이용한 임상 시험에서는 암 성장에 관여하는 VEGF와 KSP를 표적으로 하여, 일부 환자에서 암 안정화 또는 전이 감소 효과를 보였다.[47][48] 에볼라를 표적으로 하는 siRNA는 비인간 영장류 실험에서 100% 생존율을 보여 예방 요법으로의 가능성을 제시했다.[49]

8. 1. 법적 범주화 및 법적 문제

현재, siRNA는 화학적으로 합성되고 있으므로, 유럽 연합(EU)과 미국에서는 단순 의약품으로 법적으로 분류된다. 그러나 생명공학적으로 조작된 siRNA(BERA)가 개발됨에 따라, 적어도 EU에서는 생물학적 의약품으로 분류될 것이다. BERA 기술의 개발은 작용 기전은 동일하지만 화학적 또는 생물학적으로 생산되는 약물의 분류 문제를 제기한다. 이러한 일관성 부족 문제는 해결되어야 한다.[50]

9. 세포 내 전달

RNA 간섭(RNAi) 치료법은 특정 유전자를 선택적으로 억제할 수 있는 잠재력을 가지고 있지만, 작은 간섭 RNA(siRNA)를 세포 내 작용 부위로 안전하고 효과적으로 전달하는 것은 어려운 과제이다. 수정되지 않은 siRNA는 혈류에서 불안정하고, 면역원성을 유발할 수 있으며, 세포막을 통과하기 어렵기 때문에 화학적 변형이나 전달 도구가 필요하다.[51]

siRNA의 세포 내 이입에 의한 유전자 발현 억제는 매우 획기적인 방법이지만, 그 효과가 일시적이라는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 siRNA 발현 벡터(예: 플라스미드)를 도입하여 안정 발현 세포주를 확립함으로써 효과를 지속시킬 수 있다. 세포 내외에 존재하는 장쇄 이중 가닥 RNA는 다이서에 의해 절단되어 저분자(21-23 염기쌍) siRNA로 변환된다. 이 siRNA는 헬리케이스에 의해 단일 가닥으로 분리된 후, 아르고노트 단백질 등과 복합체(RISC)를 형성하여 표적 mRNA를 분해한다.

siRNA 전달 기술은 효율성과 독성 측면에서 다양한 방법이 존재한다.

9. 1. 형질감염

siRNA가 유전자에 맞춰 구성되면 트랜스펙션 프로토콜을 통해 효과적으로 전달되어야 한다. 전달은 일반적으로 양이온성 리포솜, 폴리머 나노입자 및 지질 접합을 통해 이루어진다.[52] 이 방법은 대부분의 세포 유형에 siRNA를 전달할 수 있고, 효율성과 재현성이 높으며, 상업적으로 제공된다는 장점이 있다. siRNA 트랜스펙션에 가장 흔히 사용되는 상업용 시약은 리포펙타민과 Neon Transfection이다. 하지만 모든 세포 유형과 호환되지 않고, 생체 내 효율이 낮다.[53][54]

9. 2. 전기천공법

전기 펄스는 세포 내로 siRNA를 전달하는 데 사용된다. 세포막은 전기장에 민감한 인지질로 구성되어 있다. 빠르고 강력한 전기 펄스가 가해지면 지질 분자는 열로 인한 상 변화를 겪으면서 재배열된다. 이로 인해 친수성 기공이 생기고 지질 이중층 세포막에 국소적인 교란이 발생하여 일시적으로 반투과성이 상실된다. 이를 통해 이온 및 대사물질과 같은 많은 세포 내 내용물이 유출되는 동시에 약물, 분자 탐침 및 핵산이 흡수될 수 있다.[55] 형질 감염이 어려운 세포의 경우 전기천공법이 유리하지만, 이 기술에서는 세포 사멸 가능성이 더 높다.[55]

이 방법은 VEGF를 표적으로 하는 siRNA를 누드 마우스의 이종 이식 종양에 전달하는 데 사용되었으며, 그 결과 종양 성장이 유의하게 억제되었다.[56]

9. 3. 바이러스 매개 전달

레트로바이러스, 아데노 연관 바이러스, 아데노바이러스, 렌티바이러스 등을 기반으로 한 여러 재조합 바이러스 벡터를 통해 DNA 주형으로부터 짧은 간섭 RNA(siRNA)를 전달하는 방법이 연구되고 있다.[57] 이 중 렌티바이러스는 비분열 세포를 형질 도입하고 핵을 직접 표적으로 할 수 있어 siRNA를 표적 세포에 안정적으로 전달하는 가장 효율적인 바이러스로 알려져 있다.[58] 이러한 바이러스 벡터는 형질 감염이 어려운 세포에 siRNA를 효과적으로 전달하도록 합성될 수 있다. 또한, 경우에 따라 합성 바이러스 벡터가 siRNA를 세포 게놈에 통합하여 siRNA의 안정적인 발현과 장기적인 유전자 억제를 가능하게 한다. 이 기술은 생체 내에서 수행되고 형질 감염이 어려운 세포에 효과적이다. 그러나 일부 세포 유형에서 항바이러스 반응을 유발하여 돌연변이 유발 및 면역원성 효과를 초래할 수 있다는 문제점이 있다.

이 방법은 헌팅턴병 치료를 위한 중추 신경계의 유전자 침묵에 잠재적으로 사용될 수 있다.[59]

10. 치료제 개발 현황

알나일람 파마슈티컬스는 2018년에 최초의 siRNA 치료제인 온파트로(파티시란)를 출시하여 유전성 트랜스티레틴 매개(hATTR) 아밀로이드증 치료에 성공하였다.[61][62] hATTR 아밀로이드증은 희귀하고 점진적으로 쇠약해지는 질환으로, 잘못 접힌 트랜스티레틴(TTR) 단백질이 세포 외 공간에 침착되어 발생한다. 온파트로는 비정상적인 TTR 단백질의 RNA 생산을 방해하여 아밀로이드 단백질 생산을 중단시킨다.

2019년, 알나일람 파마슈티컬스는 길브라리(기보시란)를 출시하였다. 이 약물은 급성 간성 포르피린증(AHP) 치료제로, 헴 생산 과정에서 독성 포르포빌리노젠 (PBG) 분자가 축적되어 발생하는 질병을 치료한다. 길브라리는 헴 생산 초기 단계에 관여하는 간 효소인 아미노레불린산 합성효소 1 (ALAS1)의 발현을 낮춘다.[1]

알나일람 파마슈티컬스는 아밀로이드증, 헌팅턴병, 알츠하이머병과 같은 중추신경계 질환 치료제도 개발하고 있으며, 리제네론 파마슈티컬스와 협력하여 중추신경계, 눈, 간 질환 치료제를 개발하고 있다.[1]

알나일람 파마슈티컬스 외에도 디세르나 파마슈티컬스, 시르나 테라퓨틱스 등 여러 회사들이 siRNA 치료제 개발을 진행하고 있다.[60] 일라이 릴리 앤드 컴퍼니와 협력하는 디세르나 파마슈티컬스, 존슨앤존슨과 협력하는 아로헤드 파마슈티컬스 등이 있다.[66] 암젠, 아스트라제네카와 같은 대형 제약 회사들도 siRNA 치료제 분야에 투자하고 있다.[66]

2020년에는 알나일람과 Vir 파마슈티컬스가 협력하여 COVID-19 치료를 위한 RNAi 치료제 개발을 시작했다.[65]

참조

[1] 서적 RNA Bioinformatics
[2] 논문 ASPsiRNA: A Resource of ASP-siRNAs Having Therapeutic Potential for Human Genetic Disorders and Algorithm for Prediction of Their Inhibitory Efficacy http://crdd.osdd.net[...]
[3] 논문 Role for a bidentate ribonuclease in the initiation step of RNA interference 2001-01
[4] 논문 Pharma's roller-coaster relationship with RNA therapies 2019-10-16
[5] 논문 A species of small antisense RNA in posttranscriptional gene silencing in plants 1999-10
[6] 논문 Duplexes of 21-nucleotide RNAs mediate RNA interference in cultured mammalian cells 2001-05
[7] 논문 Theranostic small interfering RNA nanoparticles in cancer precision nanomedicine 2020-03
[8] 뉴스 New Kind of Drug, Silencing Genes, Gets FDA Approval https://www.wsj.com/[...] 2021-03-26
[9] 논문 VIRmiRNA: a comprehensive resource for experimentally validated viral miRNAs and their targets 2014-01-01
[10] 논문 MicroRNA gets down to business 2007-06
[11] 웹사이트 RNA Interference (RNAi) http://www.sirnatran[...] 2018-07-27
[12] 논문 A vector-free microfluidic platform for intracellular delivery 2013-02
[13] 논문 Advanced Information: RNA interference
[14] 서적 RNA and the Regulation of Gene Expression: A Hidden Layer of Complexity Caister Academic Press
[15] 논문 RNA activation in insects: The targeted activation of endogenous and exogenous genes. https://pubmed.ncbi.[...]
[16] 논문 Distinct roles for Drosophila Dicer-1 and Dicer-2 in the siRNA/miRNA silencing pathways 2004-04
[17] 논문 Origins and Mechanisms of miRNAs and siRNAs 2009-02
[18] 논문 Perspective: machines for RNAi 2005-03
[19] 논문 Decay of mRNAs targeted by RISC requires XRN1, the Ski complex, and the exosome 2005-04
[20] 논문 PIWI-interacting RNAs: small RNAs with big functions https://www.pure.ed.[...]
[21] 논문 Computational Identification of piRNAs Using Features Based on RNA Sequence, Structure, Thermodynamic and Physicochemical Properties https://www.eurekase[...]
[22] 논문 Transcriptional gene silencing in humans 2016-08
[23] 논문 Recognizing and avoiding siRNA off-target effects for target identification and therapeutic application 2010-01
[24] 논문 Specificity of antisense oligonucleotides in vivo 1992-08
[25] 논문 Modified siRNA structure with a single nucleotide bulge overcomes conventional siRNA-mediated off-target silencing 2011-09
[26] 논문 Silencing or stimulation? siRNA delivery and the immune system 2011-06-17
[27] 논문 Function and regulation of retinoic acid-inducible gene-I 2010
[28] 논문 shRNA expression constructs designed directly from siRNA oligonucleotide sequences 2010-06
[29] 논문 3' UTR seed matches, but not overall identity, are associated with RNAi off-targets 2006-03
[30] 논문 ASPsiRNA: A Resource of ASP-siRNAs Having Therapeutic Potential for Human Genetic Disorders and Algorithm for Prediction of Their Inhibitory Efficacy http://crdd.osdd.net[...]
[31] 논문 Knocking down disease: a progress report on siRNA therapeutics 2015-09
[32] 논문 Transfection of small RNAs globally perturbs gene regulation by endogenous microRNAs 2009-06
[33] 논문 Fatality in mice due to oversaturation of cellular microRNA/short hairpin RNA pathways 2006-05
[34] 논문 siRNAmod: A database of experimentally validated chemically modified siRNAs 2016-01
[35] 논문 Single-nucleotide-specific siRNA targeting in a dominant-negative skin model 2008-03
[36] 논문 Analysis of gene expression profiles in HeLa cells in response to overexpression or siRNA-mediated depletion of NASP 2009-05
[37] 논문 Designing potential siRNA molecules for silencing the gene of the nucleocapsid protein of Nipah virus: A computational investigation 2022-08
[38] 논문 Promise and challenge of RNA interference-based therapy for cancer 2011-02
[39] 논문 Therapeutic siRNA: state of the art 2020-06
[40] 논문 Nanovector delivery of siRNA for cancer therapy 2012-06
[41] 논문 RNA-based therapeutics: current progress and future prospects 2012-01
[42] 논문 RNA interference is mediated by 21- and 22-nucleotide RNAs 2001-01
[43] 논문 Administration in non-human primates of escalating intravenous doses of targeted nanoparticles containing ribonucleotide reductase subunit M2 siRNA 2007-04
[44] 논문 A new approach for a blood-brain barrier model based on phospholipid vesicles: Membrane development and siRNA-loaded nanoparticles permeability 2016-04
[45] 논문 Peptides used in the delivery of small noncoding RNA 2014-10
[46] 뉴스 Promising eye drug from S.F. firm / Macular degeneration treatment interferes with RNA messages https://www.sfgate.c[...] 2006-08-11
[47] 간행물 First-in-man study demonstrates the therapeutic effect of RNAi gene silencing in cancer treatment https://www.eurekale[...] Vall d'Hebron Institute of Oncology 2013-02-11
[48] 논문 First-in-humans trial of an RNA interference therapeutic targeting VEGF and KSP in cancer patients with liver involvement 2013-04
[49] 논문 Postexposure protection of non-human primates against a lethal Ebola virus challenge with RNA interference: a proof-of-concept study 2010-05
[50] 논문 RNA-based drugs and regulation: Toward a necessary evolution of the definitions issued from the European union legislation 2022
[51] 논문 Delivery materials for siRNA therapeutics
[52] 웹사이트 Transfection: ''In Vitro'' Transfection http://transfection.[...] 2016
[53] 논문 Comparison of small interfering RNA (siRNA) delivery into bovine monocyte-derived macrophages by transfection and electroporation 2014-04
[54] 서적 Textbook of Medical Biochemistry Jaypee Brothers Medical Publishers
[55] 웹사이트 siRNA Delivery Methods into Mammalian Cells http://www.saboscien[...] 2016-10-13
[56] 서적 Electroporation Protocols
[57] 서적 Textbook of Biochemistry, Biotechnology, Allied and Molecular Medicine PHI Learning Private Limited 2016-01
[58] 논문 Lentiviral-mediated delivery of siRNAs for antiviral therapy 2006-03
[59] 서적 Trinucleotide Repeat Protocols
[60] 논문 RNAi-based therapeutics-current status, challenges and prospects 2009-06
[61] 논문 Recent advances in siRNA delivery mediated by lipid-based nanoparticles 2020
[62] 웹사이트 FDA approves first-of-its kind targeted RNA-based therapy to treat a rare disease https://www.fda.gov/[...] 2020-03-24
[63] 간행물 FDA approves first-of-its kind targeted RNA-based therapy to treat a rare disease https://www.fda.gov/[...] U.S. Food and Drug Administration 2018-08-10
[64] 논문 Patisiran, an RNAi Therapeutic, for Hereditary Transthyretin Amyloidosis 2018-07-05
[65] 웹사이트 Vir and Alnylam Expand Collaboration to Advance Investigational RNAi Therapeutics Targeting Host Factors for t https://investors.al[...]
[66] 웹사이트 Alnylam and Dicerna are pals now, which could spell trouble for Arrowhead https://www.biopharm[...]
[67] 문서 『[[大辞泉]]』 小学館 2012年
[68] 논문 Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans. 1998
[69] 논문 A species of small antisense RNA in posttranscriptional gene silencing in plants. 1999
[70] 논문 Duplexes of 21-nucleotide RNAs mediate RNA interference in cultured mammalian cells. 2001


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