프랑스의 과학자들의 미토콘드리아 이상을 유발시키는 돌연변이 유전자를 동물의 눈에 도입시켜서 시력손상을 유도했으며, 다시 정상 유전자를 도입시켜서 증상을 예방하는 효과를 확인했다고 ‘American Journal of Human Genetics’에 발표했다. 이번 연구는 미토콘드리아 돌연변이로 유발되는 수많은 질환 중 하나에 대하여 첫번째로 유전자 요법을 제시하는 혁신적인 연구결과라고 한다. 많은 대사질환들이 미토콘드리아 DNA의 돌연변이(mtDNA)에 기인하다고 한다. 미토콘드리아는 세포 소기관의 하나로 세포호흡에 관여하는 발전소이다. 모양은 생물종에 따라 각각 특징이 있고, 크기도 세포의 종류에 따라 다르지만 대략 너비 0.5마이크로미터, 길이 2마이크로미터 정도 되는 것이 많으며, 1개의 세포에 함유된 미토콘드리아의 수는 최소 1개에서 수천 개에 달한다. 이같은 미토콘드리아가 돌연변이를 일으킬 확률은 8,000명 당 1명 이상이다. 또한 미토콘드리아가 세포의 발전소 역할을 하기 때문에 미토콘드리아 돌연변이가 원인인 질환에는 많은 에너지가 필요로 하는 망막, 뇌, 심장, 근육, 간, 내분비계에서 주로 발생한다. 지금까지 미토콘드리아성 질병을 유발시키는 mtDNA는 약 300종을 발견했지만, 아직까지는 효과적인 치료제를 찾지 못했다. 이번 연구를 주도한 프랑스의 피에르와 마리 퀴리대학의 Marisol Corral-Debrinski 박사는 “미토콘드리아 이상에 의한 질병에 대한 분자 기작을 찾았지만, 이들을 치료하는 방법에는 큰 성과를 이루지 못하고 있다.’라고 지적했다. 연구팀은 최근에 미토콘드리아 유전자를 핵에 전달시켜서 완벽하게 발현시키는데 성공했다. 이런 방식을 동소발현(allotropic expression)이라고 부른다고 한다. Corral-Debrinski 박사는 “우리는 미토콘드리아 유전자들인 ATP6, ND1, ND4에 돌연변이가 발생한 사람의 섬유아세포에서도 미토콘드리아 기능을 완전히 장기간 정상화시킬 수 있었다.”라고 설명했다. ND1과 ND4는 Leber씨 유전성 시신경병증(Leber`s hereditary optic neuropathy: LHON) 환자들의 거의 대부분이 돌연변이가 발생한 유전자이다. LHON는 가장 흔한 미토콘드리아 이상 질환으로 청소년기부터 실명이 유발되지만, 현재까지 치료법은 없는 상태다. 연구팀은 돌연변이 유전자를 이용하여 LHON 동물모델을 만들었으며 다시 정상 유전자를 이용하여 치료효과를 냈다고 설명했다. LHON 환자 대부분에게 나타나는 돌연변이 ND4 유전자를 전기청공(electroporation)으로 래트의 눈에 도입시키자 망막 신경절 세포(retinal ganglion cells: RGC)가 퇴화했으며, 그에 따라서 시력도 감소했다고 한다. 이 때, 정상 ND4를 다시 도입시키면 RGC의 퇴화가 차단되었으며, 시력손상도 중단되어서 래트를 실명에서 보호할 수 있음이 확인되었다. Corral-Debrinski 박사는 “이번 연구결과는 생체에서 동소발현이 효과적이라는 ‘원리 증명(proof of principle)’을 보여주고 있다. 또한 mtDNA에 연관된 여러 질환들의 치료 가능성도 제시하고 있다. 다음 단계로 LHON으로 고통받는 환자들의 실명을 예방하는 임상시험을 목표로 하고 있으며, 이를 위하여 대형 동물들을 대상으로 장기간 안전성 시험을 평가할 계획이다.”라고 밝혔다.