효율적이고 선택적인 유전자 치료를 위한 이온화 가능한 약물 전달 시스템

군사 의학 연구 10권, 기사 번호: 9(2023) 이 기사 인용

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유전자 치료는 비정상적인 유전자 기능을 복구함으로써 다양한 질병을 치료할 수 있는 큰 잠재력을 보여주었습니다. 그러나 핵산 제제를 시장에 출시하는 데 있어서 가장 큰 과제는 특정 조직과 세포에 안전하고 효과적으로 전달하는 것입니다. 흥미롭게도 이온화 가능한 약물 전달 시스템(IDDS)의 개발은 2021년 코로나바이러스 질병 2019(COVID-19) 예방을 위한 BNT162b2 백신의 승인으로 입증된 것처럼 큰 혁신을 촉진했습니다. 기존 양이온 유전자 벡터와 비교하면 IDDS는 세포막에 대한 운반체의 독성을 감소시키고, 독특한 pH 반응 구조를 통해 세포 흡수 및 핵산의 엔도솜 탈출을 증가시킬 수 있습니다. 이러한 진전에도 불구하고 정확한 유전자 치료를 위해 보다 효율적인 IDDS를 설계하는 데 필요한 요구 사항이 여전히 남아 있습니다. 여기서는 IDDS를 체계적으로 분류하고 IDDS의 특징과 장점을 요약하여 기본 설계 메커니즘을 탐색합니다. IDDS의 전달 메커니즘과 치료 적용은 pDNA와 4가지 종류의 RNA 전달에 대해 종합적으로 검토됩니다. 특히, 우수한 유전자 전달 능력을 갖춘 다기능 이온화 나노물질을 효율적으로 탐색하기 위해 장기 선택 고려 사항과 고처리량 스크리닝이 강조됩니다. 향후 연구자들이 보다 효율적이고 정확한 표적 유전자 전달 시스템을 합리적으로 설계할 수 있도록 참고자료를 제공하고, 차세대 유전자 벡터 개발을 위한 아이디어를 제시할 것으로 기대합니다.

유전자 치료는 염증성 질환, 바이러스, 백신, 암, 신경계 장애 등을 포함한 다양한 질병의 진단 및 치료에 점점 더 광범위하게 적용되는 잠재적인 치료 전략입니다[2]. 특히, 2019년 코로나바이러스감염증-19(COVID-19)이 전 세계적으로 유행하는 동안 mRNA 백신의 성공적인 개발 및 적용은 장점을 부각시키고 개발 과정을 가속화하며 유전자 치료의 광범위한 전망을 예측했습니다[3].

그러나 안전하고 효율적인 전달 시스템, 상업적 생산 표준을 충족하는 최적화된 설계 및 준비 프로세스는 오랫동안 임상 적용 및 산업 발전에 영향을 미치는 주요 요인입니다[4]. 이러한 어려움을 극복하기 위해 연구자들은 끊임없는 노력을 기울여 왔습니다. 2016년 과학자들은 핵산의 안정성, 오프 타겟 효과, 면역 자극 효과 문제를 해결하기 위한 핵심 기술로 핵산 단량체의 화학적 변형을 개발하여 적절한 해결책을 찾았습니다[5]. 특히, 안티센스 및 RNA 간섭(RNAi) 전략은 핵산 치료법 연구에서 중요한 역할을 합니다. 짧은 이중 가닥 RNA는 RNAi에 의해 생성되며, 이는 RNA 유도 침묵 복합체에 로딩되는 것으로 정의됩니다. 화학적 변형 기술 외에도 핵산 치료의 성공적인 임상적 번역은 전달 수단의 혁신과도 관련이 있습니다. 전달 수단은 면역학적 성분과 혈청 뉴클레아제에 대해 핵산을 보존할 수 있으며 약물의 생체분포를 변경할 수도 있습니다. 2018년과 2019년에는 유전성 트랜스티레틴 매개(hATTR) 아밀로이드증[6]과 급성 간 포르피린증[7]을 치료하기 위해 최초의 소형 핵산 간섭 약물인 파티시란(Patisiran)과 기보시란(Givosiran)이 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받았습니다. 우리가 알고 있는 바에 따르면, 코로나19는 2019년부터 심각한 보건의료적 부담뿐만 아니라 경제위기를 초래하고 있다[8, 9]. 가장 다행스럽게도 BNT162b2 백신[10,11,12]은 FDA로부터 최초의 코로나19 백신으로 승인되었으며 세계에서 완전한 3상 실험을 공식적으로 승인받았으며[13] 이는 코로나19에 대한 가장 강력한 방어책 중 하나가 되었습니다. -19 바이러스 [14,15,16,17].