RNAi를 통한 새로운

질병 치료제 탐구

Global Challenger 2008 탐방보고서 LG

자연과학분야

팀명 꿈i ·성승윤 신혜지 박세웅 윤자경

소속 연세대학교 언더우드 국제대학

지도교수 이상규 (생명공학과)

c 2

007

Bill

Frym

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목차

초록 (Abstract) ……… 1

꿈i, 꿈을 꾸다

탐방 주제 소개 ……… 3

사전조사: 국내 RNAi 연구 현황 및 한계……… 12

탐방 계획 정하기……… 18

한국에서 세계로 시선을 돌리다

꿈i 탐방일정 및 경로……… 20

국내 탐방……… 21

국외 탐방……… 28

꿈i, 꿈을 현실로

결과 분석 및 시사점……… 40

꿈i가 제안한다……… 42

미래의 생명과학자들에게 보내는 메시지………50

참고문헌

01

02

03

21세기, 우리는 그 어느 때보다 생명현상을 정교히 이해하는 시대에 살고 있다. 생명 현상에 대한 순수한 호기심

으로 생명과학을 접하는 과학자들이 있는 반면, 그 현상을 응용하여 인간의 질병을 치료하는 데에 힘을 쏟고 있는

과학자들도 있다. 생명과학을 전공하는 우리 팀이 RNAi에 관심을 가지게 된 것도 바로 이러한 순수과학적 호기심

을 통한 질병 치료의 해답을 찾을 수 있지 않을까에서 다.

RNAi란 RNA interference의 약자로, 생명체가 유전자의 발현을 조절하는 메커니즘이다. 1998년 예쁜꼬마선충

(C.elegans)에서 처음 알려진 후 2006년 노벨 생리의학상을 수상하 고, 바이러스를 비롯한 거의 모든 생물체에서 일

어나기에 바이러스적 질환이나 암 등 많은 질병 치료에 응용될 가능성을 가지고 있다. 강력한 차세대 신약 후보로서

그 시장규모가 2013년에는 무려 36억달러에 이를 것으로 예상되는 RNAi 기술은 최근 생물학계의 큰 화두이다. 하지

만 국내에는 아쉽게도 RNAi를 질병 치료와 연관지어 연구하는 그룹이 드물기에 우리 팀은 ‘RNAi를 통한 새로운

질병 치료제 개발’이라는 주제 아래 세계 최선두의 연구팀을 방문하여 RNAi 신약개발의 가능성과 현재 상황을 점

검하고자 하 다.

이와 같은 연구를 수행하기 위하여 우리 팀은 먼저 서울대학교와 단국대학교의 국내 선두 RNAi 연구 그룹들을

차례로 만나본 후 다양한 학회에 참가하여 한국 RNAi의 연구 현황을 조사하 다. 미국에서는 버지니아주립대학교,

하버드대학교, 메사추세스 의과대학교와 예일대학교를 방문하여 RNAi가 최초로 발견된 시점인 1998년의 실험을

이해하는 것에서부터 RNAi 를 응용한 치료제 연구 내용까지 폭넓은 인터뷰를 진행하 고, 이를 통해 기초과학과

실제 응용과학의 접점을 조사하 다.

이를 통해 우리 팀은 다음과 같은 목표를 수행하 다. (1) 생명체 내부에서 일어나는 RNAi 현상의 정교한 이해

(2) RNAi 기술의 현재 단계 점검과 실현을 위한 한계점과 그 극복 방안 토의 (3) RNAi 기술을 응용한 질병 치료의 모

델 제시 (4) RNAi 기술의 현실화를 위한 제안이 그것이다. 또한 본 보고서의 뒷부분에 ‘미래 생명과학자들에게 보내

는 메시지’ 를 수록하여 최첨단 연구를 수행하고 있는 과학자들과의 교감을 생생하게 담아내려 하 는데, 이는 소중

한 탐방의 기회를 많은 미래 과학자들과 나누기 위함이다. 위와 같은 과정을 통하여 우리는 RNAi 현상을 이해하고

그 과정을 질병 치료에 응용하기까지의 모델을 제시하 으며, 이를 통해 차세대 신약의 강력한 후보로 부상하고 있

는 RNAi 기술을 점검하 다.

키워드: RNA interference, microRNA, Cancer, HIV, Hepatitis C, Craig. C. Mello, Judy Lieberman, 김빛내리

초록

<초록>

차세대 신약 후보로서의

RNAi 기술 보고 —RNAi와 꿈i 이야기

꿈i

RNAi를 키보드로 치면 꿈i가 된다는 사실을 발견한 탐방팀. 이보다 더 좋은 팀명이 어디있을까!

1

c 꿈

i

꿈i, 꿈을 꾸다

01부

c 꿈i│ University of Virginia, Charlottesville, VA

다른 생물에서도 RNAi 발견 C. elegans에서 최초의 microRNA lin-4 발견

1993

유전정보의 중심설 표명 Crick et al.

1958

DNA 구조 발견 Watson , Crick

1953 1998

포유동물세포에서 siRNA 실험 성공

Tuschl et al.

2001

C.elegans 에서

RNAi 발견 Fire , Mello et al.

포스트 게놈 시대의 대두

J. Watson과 F. Crick이 DNA의 구조를 밝혀낸 1953년 1 이후 채 60년도

되지 않아, 2000년 인류는 유전자 지도를 완성하 다. 의학 및 생명공학의

발달로 다량의 유전정보 고속 분석이 가능하게 된 현재, 인간 질병에 관

여하는 유전자와 다양한 병원체의 유전자 정보 또한 시시각각 밝혀지고

있다. 이러한 최신 유전자 해독 기술을 바탕으로 질병에 대한 다양한 신

약이 개발되고 있는 포스트 게놈 시대, 유전자에 대한 정확한 이해와 응

용을 통한 치료제 개발은 인류에게 질병 극복이라는 새로운 희망을 심어

주고 있다.

유전자 치료법은 우리 몸의 유전물질을 조절하여 질병을 치료하는 것

에 그 목적을 둔다. 따라서, 대표적인 유전물질로 알려져 있는 DNA의 발

현을 조절하는 것이 관건이라 할 수 있다. 그러나 현재까지 알려져 있던

사실과 달리 상대적으로 덜 중요하다고 생각되어 왔던 RNA가 오히려

DNA의 발현을 조절하는 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀졌다.

RNAi는 RNA 간섭(RNA interference)의 약자로 1998년 A. Fire와 C.

Mello에 의해 처음 발견되었다 2. 해마다 그 해의 획기적인 과학 업적을

선정하는 Science 지는 2002년 ‘10대 하이라이트’로 small RNA를 선정 3

하 으며, 2003년 한 해 동안만 1700개 이상의 논문에서 RNAi을 인용할

정도로 폭발적인 관심을 불러일으켰다. 또 RNAi가 2006년 노벨 생리의학

상을 수상함에 따라, RNAi는 생명과학계에서 새롭게 주목받는 연구분야

로 급부상하고 있다.

RNAi 기술은 가까운 미래에 질환특이적인 차세대 신약으로 FDA의 승

인을 받을 수 있을 것이라 예상되고 있으며, microRNA 생물학이라는 새

로운 연구분야를 개척하는 등 21세기 생물학에 새로운 흐름을 만들고 있

다. 그러나 이러한 장래성에도 불구하고 국내에서는 비교적 연구가 덜 진

행된 주제이기에, 우리는 이번 기회를 통해 RNAi를 통한 질병치료의 이

론적, 실천적 가능성을 모색하고자 한다.

탐방

주제

소개

RNAi를 통한 새로운 질병 치료제 탐구

3

세계적인 과학저널 Science지는

2002년 ‘10대 하이라이트’로 small

RNA를 선정하 다. c

AA

AS

fig 1-1

RNAi의 역사 fig 1-2

인간은 왜 질병에 걸리는 것일까? 바이러스에 의한 감염, 유전적 결함

에 의한 질병, 환경변화에 의한 질환 등 질병이란 그 원인을 한 가지로

흔히 나열할 수 없는 복합적인 현상이지만 대부분의 발병에서 ’유전적’

인 요소의 역할을 무시할 수는 없다. 예를 들어 한국인의 대표 사망원인

인 암, 현대인의 만성병이라고 할 수 있는 당뇨와 비만 역시 가족력에 크

게 향을 받으며, 알츠하이머, 파킨슨 등 뇌 질환에 있어서도 유전적 요

소가 발병에 큰 역할을 차지한다고 알려져 있다. 부모에서 자식으로, 또

그 다음 세대로 전달되는 유전적인 요소는 과연 무엇이며, 인간은 질병의

유전에서 완전히 자유로울 수는 없는 것일까?

태초부터 인간은 질병과 꾸준히 싸워 왔으며 이러한 질병의 극복은 현

대 의학과 생명과학이 당면한 큰 주제임에 틀림이 없다. 그 어느 때 보다

생명체의 현상이 정교하게 이해되고 있는 현대 생명과학과 의학의 발달

로 우리는 생명 현상을 분자 수준에서 규명할 수 있는 단계까지 이르렀고,

그 덕택에 인류는 질병의 예측, 진단, 치료를 분자 수준에서 효과적으로

제어할 수 있게 되었다.

일반적으로 유전과 관련된 질병을 분자 수준에서 해석하면 크게 두 가

지로 구분할 수 있는데, (1) 부모에게 물려받은 유전자가 어떤 원인에 의

하여 결함이 생긴 경우와 (2) 정상 유전자를 물려받았음에도 불구하고 그

유전자가 발현되는 과정에 있어 이상이 생긴 경우로 나눌 수 있다. 이 두

가지 경우 모두 분자 수준의 접근을 선택했을 때 잘못된 부분을 바로잡

아 근본적인 원인을 치료할 수 있다. 첫번째의 경우 결함이 있는 유전자

를 정상 유전자로 바로잡는 것으로, 또 두번째의 경우 잘못된 과정을 알

아내어 그 과정을 바로잡도록 외부에서 유도하는 것으로 해결이 가능하

다. 그렇기에 우리는 질병의 치료 방법으로서의 분자 수준의 접근의 유용

성과 중요성을 인식하여야 한다. 우리가 탐구 주제로 삼은 RNAi 기술을

이용한 치료제는 이러한 분자수준적 접근을 택하여 원하는 유전자의 기능

을 억제하도록 유도하게 된다.

탐방

주제

소개

들어가기 │RNAi 현상을 이해하기 위한 기본지식

유전과 관련된 질병

유전자 치료란 환자가 가진 특정

유전자의 이상으로 생긴 질병을 치

료하기 위해 환자의 유전자를 조작

하는 치료법이다. 예를 들어 어떤

환자가 근육을 만들지 못하는 병에

걸렸다면, 근육을 만들 수 있는 유

전자를 근육세포에 주입하여 유전

자 발현을 정상화시킬 수 있다.

<유전적 질병의 예>

낭포성 섬유증, 치매, 태이-색스병,

선천성면역결핍증, 전립선암, 녹내장,

치매, 유방암, 파킨슨병, 폐암, 대장암,

헌팅턴병, 크론병, 당뇨병, 간질 등

4

질병의 분자수준적 치료 유전병은 크게 유전자 자체에 결함이 있는 경우와 정상적인 유전자에서 결함이 있는 단백짇이 생성되는 경우 두가지로 나뉜다. 이런 경우 분자적인 치료방법을 통하여 유전자와 단백질을 정상화시킬 수 있다.

fig 1-3

뉴클레오티드 (Nucleotide)

뉴클레오티드란 핵산의 기본단

위로 당, 인산, 염기로 이루어져 있

다. 염기의 종류에 따라 아데닌(A),

구아닌(G), 시토신(C), 그리고 티민

(T) 또는 우라실(U) 네 가지로 구분

한다.

뉴클레오티드의 기본 ‘글자’들은

서로 상보적이어서, A는 T 또는 U

와, G는 C와만 결합한다. 이 상보성

이 바로 DNA 이중나선 구조의 원

리이자 RNAi가 일어날 수 있는 원

리이다. c

AM

S

뉴클레오티드 fig 1-6

유전정보의 이해

질병의 분자 수준의 접근을 위해 반드시 선행되어야 하는 것은 생물의

유전정보가 무엇이며, 그 유전정보가 우리의 몸을 구성하는 단백질로 어

떻게 변환되는지에 대한 이해이다. 이 과정을 이해함으로써 우리는 질병

에 관여하는 유전자가 있다면 어떤 것인지, 잘못된 발현 과정이 있다면

어떤 과정인지 밝혀낼 수 있는 이론적 기초를 마련할 수 있다.

유전물질이란 부모에게서부터 자식으로 전해지는 정보로써 아버지의

정자와 어머니의 난자를 통해 전달된다. 이 유전물질은 초기 단계의 수정

란이 온전한 개체로 성장하기까지의 필요한 모든 정보를 담고 있다. 이

유전정보를 가지고 있는 물질은 DNA라고 밝혀졌는데 4, 이 DNA는 이중

나선 (double helix) 구조를 이루고 있다 5. DNA는 우리 몸을 구성하고 있

는 각종 단백질의 정보를 암호화하여 핵 안에 저장하고 있으며, 이 정보는

나중에 세포질에서 단백질로 변환되게 된다.

DNA는 세포의 가장 중심에 있는 핵에 존재하는데, 단백질을 실제로

생성하는 곳은 핵 밖에 존재하고 있다. 따라서 이 DNA 정보를 바탕으로

단백질이 생성될 수 있도록 DNA 정보를 핵막 밖 단백질 생성 공장 (리

보솜; ribosome)까지 운반하는 물질이 바로 RNA인데, 특별히 정보를 운

반하기 때문에 이 RNA를 mRNA (messenger RNA) 라고 부른다.

탐방

주제

소개

DNA (Deoxyribonucleic Acid)

DNA는 디옥시리보핵산의 약

자로 유전정보의 기본단위이다.

뉴클레오티드라는 물질로 이루어

져 있으며 이중나선 구조를 지니

고 있다.

핵

세포질

5

운반

c 꿈

i

세포의 단면

mRNA는 핵에 있는 DNA 유전정보를 리보솜으로 전달한다.

fig 1-5

DNA

fig 1-4 유전정보의 중심설

mRNA 단백질

fig 1-4

RNAi의 메커니즘

RNAi란 앞에서 설명한 mRNA를 차단하여 DNA가 단백질로 발현되

지 못하도록 하는 세포의 일련 메커니즘으로, 세포 내 20 뉴클레오티드 정

도의 microRNA가 mRNA와 특이적으로 결합하여 DNA 정보가 단백질

로 전달되는 것을 ‘간섭’하는 현상이라고 정의할 수 있다. 세포 내 mRNA

이외에도 작은 microRNA가 존재한다는 사실은 비교적 최근인 1990년

대에 와서야 알려졌는데, 선충에서 처음 발견6된 후 포유동물의 세포에서

도 발견되었다. 현재 세포 내의 microRNA는 세포 분화의 다양한 시점에

서 유전자의 발현을 조절하는 ’조절인자(regulator)’로 알려져 있으며, 세

포는 유전자의 억제와 발현을 자연스럽게 조절하기 위해 선택적으로

microRNA를 만들어 낸다고 생각된다.

제시된 그림에서와 같이 microRNA와의 결합에 의하여 mRNA가 제

기능을 상실할 경우, 유전 정보를 전달하지 못하여 단백질을 더 이상 생성

할 수 없게 된다. 이러한 메커니즘을 통하여 세포는 DNA 정보가 항상 단

백질로 변환되록 하지 않고 꼭 ‘필요한 시점에만’ 발현되도록 조절하게

된다.

탐방

주제

소개

RNAi는 어떻게 작용하는가?

6

체내에서 생성된 microRNA

mRNA

mRNA 절단

분해된 mRNA (기능상실)

→ 단백질 생성 억제

mRNA—microRNA 결합체

c 꿈i

체내의 RNAi 세포는 microRNA를 이용하여 유전정보의 번역을 차단한다. microRNA가 mRNA에 상보적으로 결합하면 mRNA의 분해

가 일어난다.

fig 1-7

RNAi를 통한 질병 치료의 원리

RNAi 현상은 다른 세포 내의 현상과 마찬가지로 매우 복잡한 기작을

가지고 있지만, 세포 내에 원래 존재하는 microRNA- RNAi 경로를 이용

하는 것이기 때문에 개념적으로는 간단하다고 할 수 있다. 이 경우 우리

가 원하는 유전자의 억제를 위하여 microRNA를 대체할 수 있는 RNA

를 외부에서 주입하게 되는데, 이 때 외부에서 RNAi를 일으키기 위해 넣

어주는 조각을 siRNA (small interfering RNA) 라고 부른다.

RNAi 기술을 이용한 질병 치료 원리를 이해하기 위하여 한 예를 들어

보자. 암을 유발하는 유전자가 무엇인지 알려져 있고, 그 유전자가 단백

질로 발현되는 것만 막는다면 암이 더 이상 발병하지 않는다는 것을 알

고 있다고 하자. 이 경우 암 유전자의 발현을 억제하기 위해 유전자의

mRNA와 부분적으로 결합할 수 있는 siRNA를 넣어 준다면, mRNA가

단백질(암세포)로 발현되는 것을 막아 암을 효과적으로 억제시킬 수 있다.

또, 이미 전이된 암세포가 존재할 때 그 성장에 필수적인 역할을 하는

탐방

주제

소개

7

siRNA 주입

siRNA

mRNA

mRNA 절단

mRNA—siRNA 결합체

c 꿈i

세포

분해된 mRNA (기능상실)

→ 단백질 생성 억제

siRNA에 의하여 유도되는 RNAi 외부에서 주입된 siRNA에 의하여 유전정보의 번역을 차단할

수 있다. siRNA가 mRNA에 상보적으로 결합하면 mRNA의

분해가 일어난다.

fig 1-8

c 꿈i

바이러스

바이러스 mRNA

바이러스를 죽이기 위한 siRNA

mRNA 분해 (기능상실)

유전자를 알고 있다면, 그 유전자를 효과적으로 억제함으로써 암세포의 성장을 억

제할 수 있다. 이러한 경우 같은 원리로 siRNA 조각을 만들어 세포에 넣어주면

암세포의 성장을 저해하게 된다. 즉 RNAi 기술의 응용을 통해 다양한 유전병(유

방암, 폐암, 알츠하이머 등)을 극복할 수 있는 새로운 길을 찾을 수 있는 것이다.

게다가, RNA는 생명체가 가진 기본적인 암호이므로 하등 생물에서나 고등

생물에서나 보존되는 분자이다. 그렇기에 RNAi 기술을 병원균에도 적용할 수

있다. 예를 들어 C형간염 바이러스와 같은 경우 바이러스 유전자가 우리 몸에서

발현되는 것을 막기 위하여 ’바이러스의 생존에 꼭 필요한 유전자’를 siRNA로

공격한다면, 바이러스를 선택적으로 퇴치할 수 있다. 즉 RNAi 기술은 바이러스

질병인 C형간염, 에이즈 등의 질병 치료에도 응용될 수 있기에 그 가능성이 무궁

무진하다고 할 수 있다.

탐방

주제

소개

8

c 꿈i

암세포

변이된 부분

질병을 일으키는 유전자의 mRNA

치료제로 siRNA 주입

mRNA 분해 (기능상실)

siRNA를 이용한 암 치료의 원리 암 유전자에 상보적인 siRNA를 주입

함으로써 암을 치료할 수 있다.

fig 1-9

siRNA를 이용한 바이러스 치료

의 원리 바이러스 생존에 필수적인 유전자를

siRNA로 억제함으로써 바이러스적

질환을 치료할 수 있다.

fig 1-10

그동안의 질병 치료는 주로 비정상적인 세포를 공격하는 것을 주 목적

으로 삼았다. 예를 들어 항암 요법은 생성된 악성 종양을 제거하거나 암

세포에 양을 공급하는 혈관을 제거함으로써 질병을 일으키는 단백질

의 양을 체내에서 조절하는 방법을 택했다. 이 항암치료는 때로는 매우

효과적이어서 암의 경우 상당한 효과를 나타내기도 했지만, 항암제가 암

세포를 죽이는 동시에 비특이적으로 정상세포도 공격하는 문제점이 있

어 탈모, 구토, 식욕부진 및 소화장애 등 부작용을 나타내는 경우를 쉽게

볼 수 있었다. 이에 비해 질병의 분자 수준적 접근을 택하여 RNAi 기술

을 이용할 경우, RNA의 상보성 덕택에 우리가 관여하고자 하는 메커니

즘만 특이적으로 공격할 수 있는 장점이 있다. 또한, RNA 간섭 현상은 사

람에게서만 관찰되는 것이 아니라 모든 생물의 전반에서 일어나는 것이

기 때문에, 바이러스나 미생물을 공격하여 감염성 질환도 치료할 수 있는

장점이 있다.

그렇기에 우리는 RNAi 기술이 비교적 최근에 발견되었음에도 큰 잠재

력을 가진 기술이라고 판단하 다. 또 인간 게놈 프로젝트 이후 인간 유

전에 대한 총체적인 이해를 위해서는 유전자의 억제 메커니즘을 이해하

는 것이 매우 중요하다는 것을 인식할 때, RNAi 연구는 학문적으로도 큰

생물학적 의의를 지니고 있다.

꿈i의 목표

탐방

주제

소개

RNAi 기술의 장점과 꿈i의 목표

RNAi 기술의 장점

● 질병의 원인을 유전자적 수준에

서 알 때 치료가 용이함

● 일반 항암요법의 부작용과는 달

리 특이적 공격이 가능

● SARS, HIV 와 같이 치료제가 적

은 바이러스적인 질환에의 새로

운 치료 가능성

● siRNA는 화학적으로 합성이 용

이하고 장기보존 가능

● RNAi를 공부함으로써 인간 유

전자의 총체적 이해 도모

9

RNAi

이론

RNAi작용

메커니즘 이해

치료

암, C형간염,

HIV 치료탐구

응용

다른 질병에의 응용 가능성

확인

● RNAi를 통한 새로운 질병 치료제의 이론적, 실천적 기반 탐구

● 연구가 진전된 암과 HIV, C형간염을 중심으로 치료제 개발 현

황을 탐구하되, 다른 질병에도 적용될 수 있는 치료 모델 제시

● 한국 과학계에 RNAi치료제에 대한 관심 유도

기

여

효

과

국내의 RNAi 연구 현황

우리 팀은 먼저 우리나라의 RNAi 연구와 RNAi 기술을 통한 치료제 개

발이 어디까지 진전되었는지 알아보기 위하여 국내 사전 조사를 실시하

다. 조사 결과 국내에서 RNA 연구를 하고 있는 과학자들은 크게 두 가

지로 분류할 수 있었는데, (1) microRNA와 RNAi 현상이 어떻게 일어나

는지에 대한 학문적인 탐구를 하고 있는 분들과 (2) 이 현상을 이용하여 다

른 연구분야나 치료제에 응용하고 있는 분들로 나눌 수 있었다. 첫 번째

부류는 서울대학교 생명과학부의 김빛내리 교수를 주축으로 하여 mi-

croRNA의 생성과정을 탐구하는 분들이고, 두 번째 부류는 단국대학교

분자생물학과 이성욱 교수와 같이 C형간염 등 질병 치료에 있어서의

RNAi 치료기술을 연구하고 계시는 분들이다.

우리는 첫 번째 부류에 속하는 분들과 두 번째 부류에 속하는 분들을

두루 만나뵈어 RNAi 메커니즘과 응용적 측면 양쪽의 총체적인 이해를

도모하 다. 먼저 국내에 몇 안 되는 RNAi 연구자들 중 RNAi가 배 발생

과정에서 어떤 역할을 하는지 연구하는 한양대학교 의과대학의 김계성

교수와의 인터뷰를 통하여 RNAi 메커니즘이 어떻게 일어나는지 토의하

고, RNA 전반을 연구주제로 삼고 있는 단국대학교 분자생물학과 이성

욱 교수와의 인터뷰를 통하여 RNAi 연구를 통한 C형간염 (Hepatitis C)의

극복방안을 논의하 다. 또한, 서울대학교에서 주최하는 Seoul RNA

Symposium에 참가하여 국내외 RNA 권위자들의 최신 연구 동향을 살

펴보았다.

사전

조사

국내 RNAi 연구 현황 및 한계

우리나라의 RNAi 연구는 어디까지 와 있는가?

국내 RNAi 현황 요약

1. microRNA, RNAi 기초연구 분야

2. RNAi 치료제 개발 응용연구 분야

10

Seoul

RNA Symposium

RNA 학회

이성욱 교수

단국대 분자생물학과

실험 및 응용분야

김계성 교수

한양대 의과대학

기초 연구분야

국

내

사

전

조

사

c 꿈

i

생명의 신비를 파헤치는 발생학 연구실을 찾다

2008년 4월 21일, 꿈i 팀은 국내 사전조사의 첫번째 기관으로 한양대학

교 의과대학을 찾았다. 김계성 교수님은 줄기세포 및 발생학 전반에 대한

연구를 하고 계신데, 이 연구실에서 우리는 무엇보다도 RNAi가 어떤 것

이고 생물체에서 어떤 의의를 가지고 있는지 조사하 다. 또 순수 과학 연

구가 특허를 통하여 상용화되기까지의 과정을 알아보고자 하 다.

microRNA란 무엇인가

microRNA는 non-coding RNA, small RNA 등 여러가지 명칭으로 불

리는데, 간단하게 말하자면 우리 체내에서 생성되는 매우 작은 RNA이다.

최초 발견은 90년대 초반이지만 불과 10년만에 사이언스 지에서 가장 주

목할 만한 성과로 뽑혔다. 게다가 최근에는 매년 microRNA에 관한 논문

만 몇백편씩 발표되고 있어 그 중요성을 가늠할 수 있다. microRNA는

앞으로 과학계에서 매우 중요한 위치를 차지하게 될 것이다.

microRNA는 어떻게 생성되는가

microRNA를 만드는 유전자는 다른 유전자와 마찬가지로 핵 안에 존

재하는데, 이것이 전사라는 과정을 통해 세포질에서 microRNA 전구체

를 생성하게 된다. 그 후 일련의 과정을 통해서 microRNA가 생성되는데

이 과정에서 dicer, RISC등 많은 효소들이 관여한다. 이 microRNA가 다

른 유전자가 단백질을 생성하는 중간단계인 mRNA를 비활성화시키고

분해시키면서 각각의 유전자를 제어하게 되는 것이 그 원리인데, 체내에

서의 역할이 매우 다양하다. 일례로 microRNA는 차세대 치료기술로 각

광받던 줄기세포를 만들거나 줄기세포를 다른 여러 종류의 세포로 분화

시키는데 관여한다.

사전

조사

1. 한양대학교 의과대학 발생공학연구실: 김계성 교수님

“

“

...microRNA는 세포 기능을

제어하는 조절물질의 하나로, ...

전세계 생명과학계의 주목을 받고

있다. ...microRNA의 기능이 밝혀

지면, ‘단백질 합성에 관여하지 않

는 수많은 유전체가 왜 존재’하고,

‘인간의 유전자수가 왜 3만∼4만

개에 불과한가’ 등 생명현상에 관

한 해답을 구할 수 있을 것으로

기대하고 있다.

Weekly Hanyang

2007년 8월 마지막호

연구실소개

김계성 교수는 2003년 국내

microRNA 권위자 김빛내리 교수

와의 공동연구로 배아줄기세포 특

이적 microRNA를 발굴하고 국제

특허를 출원하 다. 특허 실시권을

일본 미쯔비시 레이온 사와 계약하

여 국내 최초로 배아세포 관련 연

구성과를 수출하 고, 현재 줄기세

포 이용기술의 개발에 박차를 가하

고 있다.

11

체내 microRNA 생성과정 microRNA란 단백질을 생성할 수 있는 유정정보를 갖지 못한 RNA이며 세포 내에서 생성된다. 핵에서 microRNA의 전구체(pri-microRNA)가 생성되고, 이것이 세포질로 운반되는 과정을 거치면서 성숙한 microRNA가 된다.

fig 1-11

microRNA가 질병의 발생에 있어서 어떤 역할을 하는가

지금까지 밝혀진 것은 암이나 유전병을 포함한 일부 질병의 경우,

microRNA가 불필요한 유전자를 과활성시키거나 필요한 유전자를 비활

성화시킴으로써 질병을 발생시킨다는 것이다. 실제로 많은 microRNA가

암을 유발하는 유전자 주변에 위치하고 있다는 연구결과가 발표되어

microRNA가 암의 발생에 중요한 역할을 한다는 주장을 뒷받침하고 있

다. 그렇기에 microRNA는 질병을 제어하고 치료하는데 중요한 역할을

하게 될 것으로 기대된다. 하지만 사실상 이 분야에 보다 심도있는 연구

가 필요한 상황이다.

우리나라의 microRNA 연구 현황

비록 예전보다는 많이 늘었지만 현재 우리나라에 microRNA를 연구하

는 사람은 거의 없는 상황이다. 게다가 아직 과학계에 있어 우리나라는

미국이나 일본에 비해 상대적으로 평가절하 되기 때문에 더욱 불리한 현

실이다. 약소국의 비극이라고도 할 수 있겠지만 현재 우리나라 과학계에

개선해야 할 문제가 있기 때문으로 생각된다. 또 연구 자체의 중요성이

아닌 논문의 개수로 연구 성과를 평가하다보니 상대적으로 어려운 연구

에는 손을 대기가 어려운 현실이다. 따라서 microRNA 연구에 대하여 더

알고 싶다면 아무래도 한국보다 과학인력이 더 풍부한 해외의 연구기관

을 방문해 보는 것이 좋을 것이다. 특히 미국은 논문 편수로 보나 개별적

인 논문의 중요성으로 보나 압도적인 우세를 달리고 있으므로 방문한다

면 좋은 경험이 될 것이다. microRNA는 충분히 경쟁력이 있는 연구 소

재이고, 앞으로 연구가 더 많이 진행되어야 할 중요한 주제이기에 우리나

라도 이제 microRNA 연구가 더 활성화되어야 할 것이다.

꿈i 조사 후기

첫번째 인터뷰라 매우 긴장했던 것이 사실이지만 약 2시간여의 인터뷰

로 우리는 RNAi의 복잡한 메커니즘을 이해할 수 있었고, 교수님이 진행

하는 정부 프로젝트에 대한 설명을 통해 한국 과학계가 발전하기 위해 나

아가야 할 방향에 대한 조언을 들을 수 있었다. 무엇보다 현재 RNAi 연

구의 선두를 달리는 국가가 미국이라는 것, 그리고 RNAi 및 microRNA

연구의 중요성에 비해 국내 연구인력이 손에 꼽을 정도로 적다는 것에 우

리는 아쉬움을 느껴야 했다. 교수님의 실험실을 둘러보며 세포에서의

microRNA 발현여부를 쉽게 알아낼 수 있는 microRNA 칩(chip)이 교수

님의 연구자료로 개발되었다는 것이 참 놀라웠는데, 순수 과학기술의 상

용화로 인한 이득을 눈으로 직접 본 것이 참 뜻깊었다.

사전

조사

탐방 결과 요약

● RNAi의 연구주제 이해

● 현재 RNAi 및 생명과학 연구 선

두 국가는 미국

● RNAi/microRNA 연구의 중요

성에 비해 국내 연구인력은 상대

적으로 매우 적은 상태

12

2008년 5월 3일, 단국대학교를 방문하다

두 번째 사전 탐방지로 꿈i 팀은 서울에서 1시간여 떨어진 죽전의 단국

대학교를 찾았다. 분자생물학과, 또 그 중에서도 RNA 연구에 많은 투자

를 하고 있는 단국대학교는 여유로움을 마음껏 만끽할 수 있는 분위기를

지닌 곳이었다. 우리 팀은 이 실험실에서 교수님이 현재 진행하고 계시는

프로젝트의 하나인 RNAi 기술을 이용한 C형간염 치료의 원리를 알아보

고, 현재 RNAi를 이용한 신약이 어느 단계까지 와 있는지 점검하고자 하

다.

RNAi를 이용한 바이러스 질환 치료의 원리

RNAi는 인간을 비롯한 포유동물에서만 일어나는 현상이 아니라 바이

러스와 세균 같은 하등생물에서도 보존되는 현상이다. 모든 진핵생물은

microRNA를 발현하는데, microRNA는 약 22개의 뉴클레오티드로 이

루어진 생물체 내 조절물질로 상보적인 mRNA의 발현을 억제시킨다. 그

렇기에 바이러스의 생존에 필요한 유전자를 microRNA나 siRNA로 억

제시킨다면, 충분히 바이러스 질환의 신약 물질로 이용될 수 있다.

RNA 산업의 발전 가능성

거의 모든 생물학적 질병에 RNAi가 관여할 가능성이 높다. 암 유전자

를 통제하는 microRNA, 간염 치료효과를 보이는 RNAi, 아직 밝혀지진

않았지만 그 외에도 RNA 조절을 통해서 치료 할 수 있는 질병은 무궁무

진하다. 이미 microRNA를 조절하여 C형간염 바이러스를 약화시킬 수

있는 가능성을 확인했고 유방암, 폐암 등도 각각 microRNA 유전자 치료

를 통해 해결할 실마리가 밝혀지고 있다. 특히 Rockefeller 대학의 Tuschl

교수는 처음으로 포유동물의 세포에서 RNAi가 가능하다는 연구를 한

분이기에, 탐방시 찾아뵌다면 좋을 것 같다.

또한, RNAi 기술은 현재 대안 약물이 거의 없는 SARS, AIDS, C형간

염의 치료제 개발에 도움이 될 것으로 예상된다. 한 예로 C형간염의 경우

바이러스에 감염되어도 증상이 쉽게 나타나지 않다가 10년정도가 경과하

여 지방간 등 간손상에 이르러야 증상이 나타난다. 치사율이 높고, 그렇

기에 치료제가 시급한 것이 현실이다. 그러나 A형 간염 바이러스나 B형

간염 바이러스와 달리 HCV 감염을 예방하는 백신은 없다. 그렇기에 많

은 연구자들은 RNAi에 많은 희망을 걸고 있다.

사전

조사

단국대학교 분자유전학 실험실

은 RNA를 응용한 분자의학적 연

구를 수행하고 있다. 연구실 책임

자인 이성욱 교수님은 RNAi를 비

롯한 RNA의 다양한 생물학적 기

능을 이용하여 감염성 질환, 종양

등의 난치병 연구에 많은 관심을

기울이고 있다. RNA ribozyme과

aptamer를 기반으로 한 질병치료

모델을 연구하며, RNAi 기술을

통한 C형간염 치료제 개발 프로젝

트를 진행하고 있다.

분자유전학 실험실

13

2. 단국대학교 분자유전학 실험실: 이성욱 교수님

C형간염

C형간염은 대부분 C형간염 바

이러스(Heptatis C Virus; HCV)

로 인한 감염으로 발병하는데, 이

중 85% 이상이 만성감염으로 진행

되며 이로 인해 간경화증의 발병

가능성이 커진다.

WHO 발표에 의하면 1999년 현

재 세계인구의 3%정도인 1억 7천

만명이 HCV에 감염되어있다.

>10% 2.5~10% 1~2.5% 자료 없음

2007년 현재 C형간염 감염율 fig 1-12

c W

HO

, Int

erna

tiona

l Tra

vel a

nd H

ealth

노인성 황반변증(AMD): 최초의 RNAi 신약

RNAi 신약 중 대표적인 것으로는 노인성 황반변증(AMD)의 치료제로

개발된 RNAi 신약을 들 수 있겠다. RNAi 신약개발에서 체내로 siRNA

를 운반하는 것이 현재 가장 큰 한계점인데, 이 병의 경우 망막이라는 국

소적인 부위에 일어나는 병이고 운반이 쉬워 가장 먼저 치료제가 개발될

수 있었다. 현재 일부 제약회사에서 소규모 임상실험까지 간 것으로 알려

져 있다. 아직 RNAi를 이용해 치료제로 허가받은 약은 손에 꼽을 정도로

적지만, 머지 않아 효과가 검증되고 안정성이 밝혀진 다양한 질병에 효과

적인 약들이 나올 것이라 기대한다.

한국의 RNAi, microRNA 연구 현황

가장 많은 연구가 진행되고 있고, 다양한 분야에서 폭넓은 연구진이 있

는 미국과 비교했을 때 한국은 아직 RNA 연구 인력이 매우 적은 것이

현실이다. 그렇기에 미국의 경우 RNA 학회를 해도 세부 분야끼리 나누

어 학회를 하지만, 우리 나라는 그렇지 못하는 경향이 있다. 하지만 우리

나라의 경우 워낙 커뮤니티가 작다 보니 연결이 매우 잘 되어있어서, 공

동연구에 이점이 있는 것이 장점이라면 장점이라고 할 수 있겠다. 아무래

도 RNA가 DNA 연구에 비하여 손도 많이 가고 실험시 다루기 힘든 경

향도 있기에, 연구자들이 기피하는 경향도 조금은 있는 것 같다.

후속 연구를 통해서 해결해야 할 과제들

아직까지는 특정 RNAi가 어떤 질병에 효과가 있다 정도만 밝혀진 상

태이다. 실제 치료용으로 개발되기 위해서는 siRNA를 체내로 전달할 수

있는 기술을 발전시켜야 하고, 그 과정을 포함해 몸에 직접 투여시 발생

할 수 있는 부작용 문제를 해결해야 한다.

꿈i 조사 후기

이성욱 교수님과의 매우 유익한 인터뷰를 통하여 RNAi 가 모든 질병

에 관련되어 있기 때문에 충분히 연구할 만한 가치가 있다는 것을 알 수

있었다. 우리나라에 비교적 RNAi 연구 인력이 적다는 것을 실감할 수 있

는 계기가 되었으며, RNAi 기술이 더욱 발전하기 위해 극복해야 하는 난

관에 대해 생각해 볼 수 있는 기회가 된 소중한 인터뷰 다. 무엇보다도

10여년 이상 꿋꿋하게 외길을 걸어오신 교수님의 “우리나라에 RNA 관

련 연구자들이 많아졌으면 좋겠다” 라는 말이 큰 울림을 주었다.

사전

조사

14

탐방 결과 요약

● RNAi를 이용한 C형간염치료의

원리 이해

● 첫 RNAi 신약, AMD 치료제

● 한국 RNAi 연구인력 부족

노인성 황반변증 (AMD)

노인성 황반변증(Age-related

Macular Disease)이란 망막의 중

심부인 황반이 손상되는 안질환으

로, 노화로 인한 실명의 원인 중

90% 이상을 차지하지만 아직까지

원인불명의 질환으로 남아있다.

초기발견 예방이나 레이저나 광응

고치료 등 여러가지 치료법이 시

도되고 있으나 아직까지 효과적인

치료제는 없는 실정이다.

RNAi를 이용한 노인성

황반변증 치료 fig 1-13

c 문

화일

보, 2

008년

4월

28일

c

꿈i

‘이성욱 교수님과 인터뷰 후 함께’

RNA Symposium이 한국에서 열리다!

꿈i 팀은 2008년 5월 7일 Seoul RNA symposium에 참가했다. 서울대

학교 201동의 조그마한 강당에서 열린 이 심포지엄은 세계 microRNA의

거물들이 한자리에 모여 자신의 연구결과를 나누고 질문을 하는 자리

다. 청중석의 맨 앞에 자리를 잡은 우리는 RNAi에 대한 최신 연구 결과

와 실험 데이터를 들여다보며 우리가 공부했던 것들이 어떻게 응용될 수

있는지, 또 현재 연구결과는 어디까지 진행되었는지 확인하 다.

microRNA의 탄생, 성숙과정과 사멸과정

서울대학교 김빛내리 교수, 주철민 연구원

microRNA란 단백질을 만들어 내지 않는 RNA로서 19-25정도의 뉴클

레오티드로 이루어져 있다. 이 microRNA는 678개 정도의 유전자에 코딩

되어 있고 우리 몸의 단백질의 약 30% 정도를 직접 조절하는 것으로 알려

져 있다. 김빛내리 교수 연구팀은 이런 유별난 분자가 어떻게 생성·성숙

·사멸되는지에 대한 간단한 질문을 해결하기 위해 연구하고 있다.

현재 체세포에서 발견된 microRNA는 Ago라는 단백질에 붙어서

mRNA에 결합하게 된다. 이 때 어떻게 붙느냐에 따라서 번역

(translation)을 저해하기도 하고 더 직접적으로 mRNA의 분해를 유도

하기도 한다. 이렇게 억제된 mRNA는 더 분해되어 결국에는 사라진다.

microRNA의 생성과정을 살펴보면, miRNA 는 pri-miRNA로부터

Drosha에 의해 절단된 pre-miRNA로 바뀌고, 결국 성숙한 microRNA

가 된다. 우리 팀은 이 microRNA의 생성과정에 필요한 단백질들을 밝혀

내는데 성공하 고, 현재도 연구를 계속 진행하고 있다. RNAi의 경우 세

포 안에 이미 존재하는 경로를 외부적으로 이용하는 것이기 때문에,

microRNA를 연구함으로서 RNAi에 대한 이해를 심화할 수 있다.

사전

조사

3. Seoul RNA Symposium

Seoul RNA Symposium

제 1회 서울 RNA Symposium

은 전세계의 RNA 연구자들이 모

여 최신 연구 결과를 공유하고 협

력하는 자리 다.

15

번역 저해

mRNA의 분해유도

mRNA 절단

Ago2 단백질

Ago 란 argonaute 의 약자로 ,

microRNA와의 결합으로 활성화

된다. 이렇게 활성된 결합체는

mRNA에 붙어 mRNA를 분해하

거나 번역을 저해하는 기능을 한다.

microRNA와 Ago와

mRNA 결합체 모형 fig 1-15 c

Col

d Sp

ring

Har

bor L

abor

ator

y, N

ews R

eleas

e

microRNA 생성과정 핵 에 서 전 사 된 pri-miRNA 는 drosha 단백질에 의해 절단되어 pre-miRNA가 된다. 그 후 dicer 단백질에 의해 microRNA로 성숙된다

fig 1-14

암과 발생과정에 있어서의 microRNA의 역할

예일대학교 Frank Slack 교수

microRNA란 조절기능을 가진 RNA의 한 종류로서 그동안 관심 대상

이 아니었지만, 최근 발생 과정과 암의 발병에 있어서 중요한 역할을 하

는 것으로 알려졌다. 그 중 let-7이라는 microRNA는 많은 생물군에서 보

존되는데, 특히 예쁜꼬마선충(C. elegans)의 알에서 애벌레까지의 발생단

계를 조절하는 스위치 역할을 하게 된다. 최근에는 microRNA가 암과 연

관이 있다는 연구결과가 나와 관심을 모으고 있고 특히 let-7은 폐암과 많

은 관련이 있다는 것이 알려졌다. Slack 교수 연구팀은 microRNA가 ras

라는 종양유전자를 조절한다는 것을 밝혀내었으며, 폐 종양에서 let-7의

발현이 정상 세포보다 적게 일어난다는 것을 확인하 다. 폐 종양을 가진

쥐에 let-7을 투여하 더니 쥐의 종양세포의 크기가 줄어드는 것을 실험

적으로 확인했는데, 이는 폐암 치료요법의 일환으로 let-7의 양을 조절하

는 것이 효과적이라는 것을 처음으로 밝혀낸 것이다.

꿈i 조사 후기

RNAi의 경우 워낙 최근에 발견된 현상이기도 하고 워낙 빠른 속도로

발전하는 신기술이기에 아직 교과서에서도 잘 다루어지지 않고 있다. 이

번 심포지움은 RNAi 최신 동향을 살펴볼 수 있는 소중한 기회가 되었고

더불어 연사들에게 질문을 던지며 방문약속을 얻어낼 수 있는 계기가 되

었다. 우리가 이번 프로젝트를 할 때 한국에서 이렇게 중요한 학회가 열

렸다는 우연 아닌 우연에 감사하며 사전조사를 마무리했다.

사전

조사

ras 종양유전자

ras라고 이름붙여진 이 유전자는

종양의 생성에 관여하는 종양유전

자이다. 이 ras유전자는 성장인자의

신호를 받아 성장에 관련된 유전자

의 발현을 촉진시킨다. 즉, ras가 지

나치게 많이 발현되면 과도한 세포

분열 및 성장이 일어나고 결국 종

양이 생기는 것이다. 최근 Slack 교

수팀의 연구 결과 let-7이 ras를 억

제하여 암을 억제한다는 사실이 밝

혀졌다.

16

let-7 microRNA에 의한 ras 종양유전자의 조절 세포는 성장인자를 수용하여 세포 성장에 관련되어있는 유전자를 발현시키는 ras 유전자를 발현한다.이 ras 유전자가 과발현되면 지나친 세포 성장으로 종양이 생성된다. let-7 microRNA는 이 과정을 막아 종양의 생성과 진행을 막는다.

fig 1-16

성장인자

성장인자 수용기

세포분열 및 성장관련 유전자의 과발현

과도한 세포성장으로 인한 종양 생성

ras유전자 발현

ras유전자가 과발현되면 성장신호가 더 강력히 전달된다

ras 유전자의 과발현

c 꿈

i

‘Seoul RNA Symposium 책자를 들고 심포지엄 포스터 앞에서’

탐방 결과 요약

● microRNA 세포내 생성과정 이해

● 폐암과 let-7의 상관관계 이해

‘Seoul RNA Symposium에서 강연 중이신 예일대학교의 F. Slack 교수님’

c 꿈

i

국내 사전조사를 통해 여러 교수님들과의 만남을 통하여 우리가 내린

결론은 RNAi가 매우 중요한 현상임과 동시에 많은 생물학적 의의를 지

니고 있다는 점, 그리고 질병에의 충분한 응용가능성이 있다는 것이었다.

또 연구 현장에 직접 종사하시는 분들의 설명에 힘입어, RNAi 현상의 기

초가 되는 microRNA 생성 과정과 C형간염의 치료 원리를 이해할 수 있

었던 것도 큰 소득이었다.

하지만 이 연구가 중요함에도 한국에는 연구 인력이 그리 많지 않다

는 점이 문제점으로 지적되었다. 김계성 교수님의 경우 “한국의 경우

microRNA를 연구하시는 분은 거의 없다”고 말씀하셨고 이성욱 교수님

의 경우 ”RNA 연구 전반에 종사하는 연구인력 풀(pool)이 적다”고 말씀

하셨는데, 우리는 RNA 분야의 한국 연구인력이 조금 더 많다면 앞으로

생물학.생명공학 분야의 치료제 개발에 우리나라가 더 큰 역할을 할 수

있을 것이라고 생각하게 되었다.

또 Seoul RNA Symposium 참가를 통하여 느낀 것은 과학의 경우 선

행 연구 결과를 토대로 후속 연구가 진행되는 만큼 협업이 중요하다는

점이었고, 특히 RNAi의 경우 기초연구가 중요하다는 사실이었다. 특히,

예일대학교 의과대학의 Frank Slack 교수님은 새로운 발견을 위해서는

모델생물을 이용한 기초실험이 매우 중요한 것임을 강조하셨는데, 이에

우리는 RNAi 연구에 있어서 기초 연구를 하는 대학 연구실을 둘러보고

연구 현장에 계시는 분들의 말씀을 직접 듣는 것이 RNAi 질병 치료제

개발에 있어서 매우 중요한 것임을 깨달았다.

사전

조사

꿈i 생각

“ “

… At this point, I would like to add that all of these observations be-gan a few years ago from a very simple model of C. elegans showing the im-portance of these simple model systems in discov-ering new facts.

Frank Slack

Seoul RNA Symposium

한국 RNAi 연구계의 문제점

- 적은 연구인력

- 응용연구 부족

꿈i

RNAi 기술을 이용한 질병치료제가 실현된다면…?

● 개발비 절감 —> 보다 저렴한 치료제

● 간단한 유도과정 —>질병치료 용이

● 특이적 공격 —> 항암요법 (약물치료, 방사선 치료 등)의 부작용 방지

● 새로운 치료방법으로 난치병 치료 가능성 (알츠하이머, 유전병 등)

● SARS, HIV와 같이 치료제가 적은 바이러스적 질환에도 적용 가능

● RNAi 연구를 통해 인간 유전자와 나아가 생명체의 총체적 조절에 대한 이해 도모

17

c SBRB UC Sandiego

꿈i의 탐방국가 선정

꿈i의 탐방지 선정 기준

● ’질병 치료제로서의 RNAi 기술의 평가’라는 탐방주제에 걸맞게,

실제로 질병 치료 실험연구를 하고있는 의과대학을 중심으로 탐

방지를 선정할 것

● 생물학적 의의가 있는 현상이므로 RNAi, microRNA 메커니즘 연

구를 하는 기초 실험실도 찾아갈 것

● 한국에 몸담고 있는 미래의 과학자로서, 대한민국의 연구 현황도

사전 탐방지에 충분히 포함하여 과학자로서의 기초를 쌓을 것

꿈i의 탐방 목표

RNAi의 기본적인 과정을 이해하고 RNAi를 통한 새로운 질

병 치료제의 이론적·실천적 기반을 탐구한다

선행연구가 많이 진행된 암과 HIV (Human Immunodefi-

ciency Virus; AIDS), C형간염을 중심으로 공부하되, 다른 질

병에도 적용될 수 있는 치료 모델을 제시한다.

탐방

계획

탐방기관 선정하기

18

+

미국

신약으로서의 RNAi 기술을

연구하는 Top 2 제약회사가

기반을 두고 있다.

● Alnylam ● Sirna TherapeuticsTM

RNAi 현상을 처음 발

견한 과학자들을 비롯

해 후속연구를 하는 과

학자들이 많다

1

2

탐방 대상기관

- 국내

1. 서울대 RNA생물학연구실,

(김빛내리 교수)

2. 단국대 RNA세포생물학연구실,

(정선주 교수)

3. 한 국 분 자 세 포 생 물 학 회 주 최

RNA workshop

- 국외

1. University of Virginia, Dutta 교수 연구실

2. University of Massachusetts Medical School, Mello 교수 연구실

3. Harvard Univ. Medical School Lieberman 교수 연구실

4. Yale University Slack 교수 연구실

5. Sirna TherapeuticsTM

02부

한 국 에 서 세 계 로

시 선 을 돌 리 다

c 꿈i│ Charlottesville-Albermarle Airport, Charlottesville, VA

San Francisco, CA

Charlottesville, VA

Boston & Worcester, MA

New Haven, CT

New York, NY

탐방

일정

탐방일정 및 경로

국내 탐방은 국외 탐방을 더욱 효

과적으로 실행하기 위한 사전조사의

연장선상에서 계획되었다. 이번 기회

를 통해 단순히 해외의 선진 연구를

답사하는 것이 전부가 아니라, 대한민

국의 미래 과학자로서 우리나라의 연

구현황을 충분히 살펴보기 위함이다.

5월 21일 서울대 김빛내리 교수

6월 26일 단국대 정선주 교수

7월 11~12일

부산 해운대

한국분자세포생물학회

RNA Workshop

국내탐방

15일 인천(ICN)→샌프란시스코(SFO)

16일 UC Berkeley 탐방

17일 샌프란시스코 → 샬롯츠빌

18일 인터뷰 준비

19일 Univ. of Virginia Dutta 연구실

20일 샬롯츠빌 → 보스톤

21일 인터뷰 준비

22일 UMMS Mello 연구실

23일 Harvard Medical School Lieberman 연구실

24일 보스톤 → 뉴헤이븐

25일 Yale University Slack 연구실

26일 뉴헤이븐 → 뉴욕

27일 탐방정리 및 귀국 준비

28일 뉴욕(JFK)→한국(ICN)

국외탐방 (미국, 7월)

20

c 꿈

i

‘ 샬롯츠빌-보스톤 이동중 경비핵기 앞에서’

U S A

2008년 5월 21`일, 국내 최고의 microRNA 실험실을 방문하다

서울대학교에서 Seoul RNA Symposium이 열린 이후 우리는 세계적

인 microRNA의 권위자인 김빛내리 교수와의 인터뷰를 위해 발걸음을

향했다. 최근 5년간의 연구 성과로 세계에서 주목받는 젊은 과학자, 또 여

성과학자로 발돋움 하고 있는 김빛내리 교수는 microRNA가 체내에서

생성되어 사멸되는 과정에 관심이 많다. 우리는 이 실험실에서 무엇보다

도 RNAi가 생물체 내에서 어떻게 일어나는지에 대한 이해를 도모하고,

siRNA와 microRNA의 차이를 정확하게 구별짓고자 했다.

체내에서 microRNA의 역할

lin-4과 let-7는 각각 첫번째와 두번째로 발견된 microRNA들이다. 이들

은 mRNA에 결합하여 번역을 저해하는데, 새로운 형태의 생체 조절물질

로 생물체의 유전자 조절에 필수적인 기능을 수행할 것이라 예상한다.

let-7과 lin-4의 발견 이후에도 계속 새로운 microRNA들이 발견되고 있다.

대부분의 microRNA는 아직 그 역할이 다 알려지지 않았지만 세포의 사

멸과 분열, 발생과정의 조절에 큰 역할을 할 것이라 예상한다. 뿐만 아니

라 암과의 관련성도 밝혀지고 있어 치료제 개발에도 기대가 크다.

RNAi를 일으키는 siRNA와 microRNA의 차이점

세포 안에는 다양한 종류의 small RNA가 있는데, 인간의 경우에는

microRNA가 대부분이다. 그에 비해 siRNA는 여러가지 의미를 갖지만

통상적으로는 모든 분야에서 RNAi를 일으킬 수 있는 small RNA, 즉 인

공적으로 합성된 small RNA라는 의미를 지닌다. 이 용어의 구분은 매우

중요하다. RNAi가 일어나는 과정은 세포내에서 동일하지만, 인공적이냐

아니면 체내에 원래 존재하느냐에 따라서 다른 것이다.

그러나 이러한 용어의 구분과는 상관 없이 두 RNA 모두 치료제로 응

용이 가능하다. 첫번째로, siRNA를 인위적으로 만들어 원하는 유전자를

억제시키는 일종의 유전자 치료법으로서의 siRNA가 있다. 두번째로,

microRNA 자체가 일종의 치료제로서로 쓰일 수 있다. 예를 들어 일부

microRNA는 종양을 억제하거나 신경세포 사멸을 방지하기 때문에 이

런 microRNA를 억제하거나 본따서 세포에 주입하는 것만으로도 치료

제로 개발될 수 있다. 하지만 microRNA를 외부에서 주입하는 방법이나

microRNA 유사물을 외부에서 주입하는 방법이 사실 siRNA를 주입하

는 것과 유사한 면이 많기 때문에, 이 두가지를 동시에 연구하는 연구실

이 많다.

국내

탐방

1. 서울대학교 RNA생물학연구실: 김빛내리 교수님

21

c 꿈

i

연구실 소개

한국의 유일무이한 microRNA

연구실로 microRNA의 생성, 조

절, 사멸과정에 관심이 많다. 김빛

내리 교수는 microRNA의 생성과

정에 핵심 기능을 하는 효소

(Drosha) 를 처음으로 발견하여

주목을 받았고, 활발한 후속연구

로 세계의 관심을 받고 있다.

‘훌륭한 과학자 김빛내리 교수님과 의 인터뷰를 마치고’

Drosha

이중가닥RNA

Dicer

microRNA siRNA

전사 전사

전사

siRNA vs. microRNA

siRNA와 microRNA 체내에서 생성되는 것이 microRNA이고 외부에서 인공적으로 만든 것이 siRNA이다. 하지만 RNAi에서의 두 RNA의 역할은 같다

fig 2-1

c D

ykxh

oorn

, Lie

berm

an

RNAi를 통한 치료제 개발의 가능성

현재 많은 임상실험이 진행 중이고, 가능여부에 관한 결과가 곧 확실히

밝혀질 것이다. 임상 실험에도 여러 단계가 있는데, 1상에서는 안전성을,

2상부터는 효율성을 보기 시작한다. 이미 2상, 3상 단계에 진입한 연구들

도 있어 안전성과 효율성을 갖추기 시작하고 있다. 따라서 다양한 질병에

효과가 있는 치료제로서의 가능성은 충분히 있다고 본다. 물론 모든 질병

에 효과적이지는 않을 것이지만, 현재 있는 치료제들보다 월등하게 효과

가 더 좋은 질병들에는 아주 희망적인 치료제가 될 것이다.

치료제 개발의 현재 장애물

RNAi를 치료제에 응용하는데에 있어 가장 큰 문제는 siRNA를 세포

안으로 얼마나 효율적으로, 또 특이적으로 전달할 수 있는가이다. 이는 많

은 고분자 치료물질들이 직면하고 있는 공통적인 문제점인데, siRNA도

예외가 아니다. 현재 치료제 개발에 가장 앞서있는 siRNA 치료제들도 국

소부위 작용할 경우에만 효과적이고 (air spray나 눈 안쪽에 주사) 몸 전

체에 퍼져서 특이적으로 작용해야 할 경우는 아직 연구가 필요하다. 또

다른 문제는 얼마나 세포 안에 오래 남아있는가의 문제이다. siRNA가

체내에 너무 오래 머물러 있어도 안되고, 너무 빨리 분해되어서도 안되기

때문이다. 이 두 문제가 해결이 되어야 일반적으로 상용화될 수 있는 치

료제가 될 것이다.

우리나라 RNAi 연구의 현재

일단 우리나라는 당장 응용 분야에 성과를 낼 수 있는 분야만을 지원

하는 경향이 있기 때문에 아직 기초분야에 더 가까운 RNA연구에는 지

원이 부족하다. 사실 RNA를 연구하시던 분들도 이런 어려움에 직면해

연구 분야를 바꾸기도 했다고 한다. 그러나 이제는 RNA의 중요성이 많

이 대두되고 있고, 또 많이 알려져 있기 때문에 오히려 RNA를 전공하시

지 않은 분들도 조금씩 연구를 하고 있다. 서서히 RNA 연구자들이 증가

할 것이다.

꿈i 탐방 후기

멋진 여성과학자 김빛내리 교수님의 명확한 microRNA와 siRNA의

개념 정리를 통해 그 차이점을 잘 이해할 수 있었다. 생물학의 현상은 겉

보기에는 단순해 보이지만, 내부의 메커니즘은 참 복잡하다. RNAi를 치

료제로 개발한다는 것도 단순히 아이디어만 있어서 되는 것이 아니라, 어

떻게 그 치료제를 필요한 세포까지 운반할 것인지 등의 세부연구가 진행

되어야 하는 장기적 프로젝트임을 느낄 수 있었다.

국내

탐방

치료제 개발 장애물

● siRNA를 세포에 전달하는 방법

● siRNA의 체내 지속 시간 문제

탐방 결과 요약

1. siRNA와 microRNA의 구분

2. 한국 RNAi 학계 현황 파악

3. RNAi 기초 연구 필요성 파악

22

2008년 6월 26일 단국대로...

우리 팀은 사전조사때 방문하 던 단국대학교를 다시 방문하 다.

RNA 특성화 사업으로 RNA에 관한 한 국내 선두 그룹이 많이 포진하고

있는 분자생물학과에서, 우리는 국가지정연구실로 얼마 전 지정된 RNA

세포생물학 연구실(RNA Cell Biology Lab)의 정선주 교수님을 만났다.

RNAi보다는 aptamer라는 다른 RNA 생물학 분야에 중점을 두어 연구

하고 계신 분이지만, 이 곳에서 우리는 한국에서의 RNA 연구가 전반적으

로 어떻게 진행되고 연구자들간의 교류가 어떻게 일어나는지 파악하고자

했다. 더불어, RNA 관련 또 다른 신약 후보 물질인 aptamer와 RNAi의

융합 가능성을 조사하 다.

RNA분야가 발전하기까지

RNA 연구는 DNA에 비해 국제적으로나 국내적으로 비교적 연구인력

이 많지 않았다. RNA Society가 생긴 것은 1992년으로, RNA라는 연구

분야 자체는 상당히 새로운 것이다. 이 연구분야의 선구자라고 할 수 있

는 사람들은 T. Cech 와 S. Altman이라고 할 수 있는데, 이들은 RNA 자

체만으로도 생명체의 여러 기능을 수행할 수 있고, RNA가 단순한 핵산

이 아닌 촉매(효소)로서도 작용할 수 있다는 것을 발표하여 7 1989년 노벨

화학상을 수상하 다. 과학자들은 이러한 연구 결과를 바탕으로 원시지

구에 살았던 초기생명체의 유전물질이 RNA 을 것이라고 추정하 고,

이에 따라 RNA의 중요성이 대두되었다. RNA 연구를 하고 있는 그룹들

을 크게 두 가지로 나누자면, ribozyme과 splicing 그룹이라고 할 수 있

는데, 최근 RNAi가 발견되면서 splicing 연구자들이 RNAi에 관심을 가

지게 되었다.

한국 RNA Society

한국의 RNA Society는 분자세포생물학회에서의 RNA section이 대표

적이라 할 수 있겠다. 처음에는 RNA 분야의 종사자들이 많지 않아 1998

년 소규모 분과로 시작하 으나, 2000년경 RNAi가 알려지면서 관심이

증폭되며 서서히 자라게 되었다. 현재는 워크샵 형태로 1년에 몇 번 진행

되고 있다.

국내

탐방

23

2. 단국대학교 RNA 세포생물학 연구실: 정선주 교수님

RNA World

‘RNA World’란 1986년 Walter

Gilbert 에 의해 만들어진 말로 ,

RNA로만 이루어진 원시지구에 대

한 새로운 가설이다. 이 가설에 의하

면 원시지구에서는 RNA가 다양한

역할을 수행하여 DNA의 발현이 단

백질이 아닌 RNA까지만 이루어졌

을 것으로 생각되고 있다.

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연구실 소개

RNA 생물학 전반에 대한 연구

를 하고 있으며 RNAi 에도 관심

이 많다. RNA 서열 중 선택적 특

이적 반응을 하는 RNA aptamer

의 개발에 힘쓰고 있고 RNA ap-

tamer의 발견과 그 용도로 국제

특허를 출원하 다. 2007년 한국

학술재단 진흥원의 우수 성과 연

구실로 선정되었다.

c 꿈

i

‘ 국가지정연구실 현판 앞에서 정선주 교수님과의 인터뷰 후’

앱타머(Aptamer)와 그 역할

앱타머란 최근에 알려진 RNA 분자로 다양한 분자에 결합할 수 있는

능력을 가진 핵산 물질이다. 8 이 물질은 매우 안정한 구조를 지닌데다가

결합력이 매우 우수하여 단백질, 탄수화물, 무기물질, 세포 등 어떤

종류의 분자에도 결합할 수 있다. 그렇기에 앱타머를 이용하여 질병 치료

물질로 활용하고자 하는 연구가 지속되고 있는데, 예를 들어 진단 물질

(body-imaging)이나 암 치료제로 개발중이다.

앱타머의 장점을 들자면, (1) 체내에 주입시 면역반응을 일으키지 않는

다는 것과 (2) 몸 안에서 분해가 잘 된다는 것이다. 일반적으로 우리가 치

료제를 쓸때 항체를 많이 쓰는데, 항체는 단백질이기에 우리 몸의 면역거

부반응을 일으킨다. 그에 비하여 앱타머는 핵산으로 이루어져 있어 면역

반응이 일어나지 않는다. 또한 핵산은 쉽게 분해되기에 치료제로 쓸 경우

일정시간 후 체내에서 자연스레 분해되어 비교적 유해성이 덜하다.

앱타머와 RNAi 연구의 융합 가능성

신약 개발의 가장 큰 문제점은 그 약물을 어떻게 표적세포까지 전달하

는가이다. 예를 들면 일반적인 화학물질 같은 경우에도 그냥 암세포에 전

달을 할 수 없다. 반드시 무엇인가 매개물질을 써야 한다. siRNA도 마찬

가지로 현재 어떻게 체내에 전달을 할 것인가가 가장 큰 문제점인데, 앱

타머를 이용한다면 이 문제점을 해결할 수 있을 것이라 생각한다. 최근

논문에 의하면 RNA를 길게 합성을 해서 한쪽은 앱타머를 만들고 다른

한 쪽은 siRNA를 만들었다. 이렇게 결합(conjugation)된 물질이 세포안

에 들어가면, 표적세포를 잘 인식하는 앱타머가 어떤 세포를 공격할지 인

식을 하고, 치료는 siRNA가 담당할 수 있을 것이다. 치료제의 가장 중요

한 특성은 특이성인데, 앱타머가 그 부분에서는 매우 유용한 물질이다.

꿈i 탐방 후기

정선주 교수님과의 인터뷰를 통하여 앱타머와 RNA 이야기 외에도 많

은 이야기를 들을 수 있었다. 학생식당에서 함께 점심식사를 하며 교수님

께서는 어떻게 RNA에 관심을 가지게 되었는지, 앱타머 연구의 최근 어

려운 점은 무엇인지를 알려주셨고 또 후배 과학자들에게 해 주시는 조언

도 아끼지 않으셨다. 이번 방문을 통해서 우리는 과학 연구에 있어서 한

주제에만 길이 있는 것이 아니라 또 다른 몇 가지 주제가 융합될 때 새로

운 길을 찾을 수 있다는 것을 알 수 있었고, 짧은 역사동안 많이 발전한

RNA 분야에 대한 호기심을 재확인하 다.

국내

탐방

탐방 결과 요약

1. RNAi 연구의 역사 공부

2. RNAi와 앱타머의 융합 가능

성 파악

24

앱타머 (Aptamer)

앱타머란 표적이 되는 특정 분자

에 결합할 수 있는 RNA 분자로 광

범위하고 선택적인 결합능력으로

진단, 치료제로의 개발에 기대를 모

으고 있는 물질이다. 예를 들어 우

리 몸에 있는 종양의 위치를 알지

못할 경우, 그 종양세포에만 결합하

는 앱타머를 생성하여 위치를 파악

하는 진단물질로 개발할 수 있다.

앱타머

앱타머를 이용한 진단 — 종양 위치 파악

fig 2-2

앱타머

siRNA

앱타머— siRNA 결합물질 fig 2-3

앱타머와 RNAi의 융합

앱타머는 siRNA에는 없는 장점

을 가지고 있다. 앱타머와 siRNA

를 결합시키면 이 결합체가 특정

한 세포에서만 작용하도록 만들

수 있다.

c D

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, Lie

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c 꿈

i

한여름, 부산 해운대에 가다

우리가 2008년 7월 11일 해운대를 찾은 것은 한국 분자

세포생물학회 RNA분과에서 열리는 RNA학회에 참여하

기 위해서 다. 매년 정기적으로 열리는 이 학회는 국내의

RNA분야 연구자들이 모여 연구 결과를 함께 나누고 외

부인사들을 초청해서 연구 동향을 소개하는 곳이다. 보통

지도교수와 대학원생들이 같이 참여하지만, 우리 팀만은

유일하게 학부생 4명으로 참가하여 귀여움을 독차지했다.

오전에는 학회에 참가하고 오후에는 해운대의 바닷바람

을 쐬며 우리 팀은 한국의 RNA연구자들을 만나보고 연구

과정에서의 어려운 점 등을 알아보았다. 그 중에서도 가장

인상깊었던 RNAi 관련 강의를 요약해 본다.

국내

탐방

3. 한국분자세포생물학회 주관 RNA Workshop RNA basics and beyond

25

c 꿈

i

‘RNA Workshop 강연 장소에서’

1:30~2:40pm 등록 및 개회사

2:40~6:00pm 민달희 (KAIST) Nanobiotechnology for drug discovery and drug delivery

심해홍 (GIST) Splicing regulation by RS domain and application of mammalian siRNA library

김율 (KAIST) The RNase P protein component in maintaining stability of the RNA component in E.coli

고하 (중앙대) Funcitonal analysis of the catalytic domain of RNase E

곽효은 (단국대) Annexin A2 modulation in frameshifting and translation of RNA

이학진 (수원대) The nature of methylation by Erm Proteins

이 주 (단국대) RNA aptamer as an inhibitor against hepatic metastasis of colon cancer

장찬일 (성균관대) Expanding the structural diversity repertoire of siRNAs

김기선 (건국대) Efficient inhibition of Hep C virus replication by small nucleic acids

양지선 (단국대) In vitro selection and intracellular expression of PPAR

강혜숙 (성균관대) Isolation of cancer-cell specific aptamers using cell SELEX strategy

6:00~7:30pm 저녁식사 및 포스터 발표

7:30~9:00pm 박희경 (파나진) The PNA utilization in microRNA inhibitor and microRNA analysis

박 관 (특허청) siRNA의 국내 출원동향

H. Holemon (Sigma Aldrich) Gene silencing strategies for cancer research screening

9:30~12:00pm 김동호 (Genolution) Novel in vitro RNA transcription methods and applications in RNAi

김희수 (부산대) Role of endogenous retroviral elements

이봉희 (가천의대) microRNA profiling of human neural stem cells

이준화 (경상대) NMR study of VEGF targeted aptamer, macugen

폐회사 및 기념촬

7

월

12

일

7

월

11

일

— RNA Workshop 일정표

RNAi 학문의 발달과 특허의 중요성_ 박영관 심사관 (특허청)

학문의 발달과 더불어 반드시 연구자들이 알아야 할 것이 특허이다.

RNAi의 경우 2006년 A.Fire박사와 C. Mello 박사의 노벨상 수상 이후 그

관심이 증폭되었는데, 그 추세를 따라 우리나라에서도 2005년부터

siRNA 관련 특허 출원이 크게 증가하 다. 그 중 표적 유전자의 mRNA

발현 억제를 통한 질병 치료의 목적으로 특허가 가장 많이 출원되었는데,

아쉽게도 우리나라의 siRNA특허 출원인의 국적을 보면 한국이 44%로

아직은 절반에 미치지 못하고 있다.

특허의 중요성을 강조하자면, 자신의 연구 결과에 대한 권리를 주장하

는 것으로서 기존의 연구에 비해 진보되거나 새로운 연구라면 특허 심사

의 대상이 된다. 특허를 내려면 반드시 ‘논문 출판 전’에 심사를 받아야

한다. 본인의 연구여도 발표가 된 지 일정기간이 지난 후의 출원으로는

특허로서의 권리를 주장하기 어렵다. 실제로 Fire 와 Mello 박사도 1997년

에 먼저 예쁜꼬마선충에서의 RNAi 특허를 받은 후, 1998년 논문을 출판

하 다. 요새 RNAi 관련 그룹 중 선두적인 응용연구를 하고 있는 T.

Tuschl 교수의 경우 한국에서 이미 특허를 내서 현재 심사 과정 중에 있

다. 만약 통과된다면 앞으로 그의 기술로 siRNA를 만들어 낼 경우 사용

료를 내게 될 것이다. 이와 같이 연구자로서 특허에 관한 기본 지식을 가

지고 발빠르게 움직이는 것은 과학기술의 상용화에 큰 도움이 될 것이다.

현재 우리나라의 특허심사 기준의 경우 크게 세 가지로 나누어서 심사

하게 된다.

● 산업상 이용이 가능한가.

● 신규 내용인가

● 기존의 기술보다 진보된 것인가

이러한 기준을 잘 이해하고, 기술을 발명했을 경우 자기 것으로 만드는

과정을 통해 우리나라가 RNAi 특허에서 한 발 앞서나갈 수 있다.

국내

탐방

26

1997년 12월 1999년 1월 2000년 3월 2000년 12월

Fire & Mello

Kreutzer-Limmer I Tuschl I Tuschl II

US 6,506,559 EP, 심사중

US, 심사중 EP 1144623 EP 1214945

US, 심사중 EP, 심사중

US 7,056,704 US 7,078,196

EP, 심사중

Carnegie Institute Alnylam

WI/MIT/UMass/MP

Max Planck (Garching)

RNAi 관련 국내외 특허 현황 fig 2-7

c 박 관 (특허청)

siRNA(RNAi) 국내특허 출원동향

siRNA 연도별 특허 출원 fig 2-4

c 박

관 (특

허청

)

한국 44%

미국 24%

일본 12%

프랑스 2%

독일 4%

캐나다 4%

벨기에 2%

기타 8%

siRNA 특허출원인 국적분포 fig 2-5

siRNA 특허 청구항 기술내용 fig 2-6

shRNA를 이용한 RNAi_ Sigma Aldrich의 Heather Holemon

RNAi를 통해 우리는 유전자를 더 잘 이해할 수 있게 되었다. Sigma

Aldrich는 세포에 RNAi를 전달하는 방법으로 크게 두 가지를 연구하고

있다. 하나는 이미 잘 알려진 siRNA를 생화학적 방법으로 전달하는 것이

고, 두 번째로는 shRNA (short hairpin RNA)를 이용하는 것이다.

shRNA란 siRNA가 만들어지기 전 단계인 RNA로, 바이러스를 이용해

세포에 삽입될 경우 체내 프로세싱에 의하여 siRNA로 변화된다.

Sigma Aldrich 에서는 여러 실험을 통해 shRNA를 lentivirus라는 바

이러스 벡터를 이용해서 형질전환시켰을 때 siRNA를 직접 넣을 때보다

효율이 좋다는 결론을 얻었다. Sigma Aldrich는 이를 바탕으로 지난 3년

간 159,000종의 shRNA clone을 개발하 고, 일반적으로 형질전환이 어

려운 세포나 분화하지 않는 세포에도 RNAi를 유도할 수 있는 lentivirus

를 공급하고 있다. shRNA의 또 다른 장점은 소모품인 siRNA와는 달리

대장균을 이용하여 무제한적으로 증폭시켜 사용할 수 있다는 것이다. 최

근에는 Aldrich에서 shRNA를 이용하여 종양 생성 유전자를 억제시키는

것이 가능하다는 실험 결과를 내어 놓고 있는데, 빠른 시간 내에 암 치료

제로서의 RNAi 기술이 상용화되기를 기대한다.

꿈i 탐방 후기

1박 2일의 빠듯한 일정으로 진행된 워크샵에서 우리는 체내에 존재하

는 microRNA를 어떻게 확인하는지, 또 shRNA를 이용해 어떻게 세포에

운반하는지 등 RNAi에 대한 새로운 연구결과를 접할 수 있었다. 또 일반

인은 방문하기 힘든 파나진, Sigma Aldrich등의 유명한 제약회사에서

RNAi 연구에 어떤 투자를 하고 있는지 등의 상황을 들을 수 있었다. 무

엇보다도 특허청의 박 관 심사관님의 강연을 통하여 기초과학 기술이

응용되려면 지적 재산권에 대한 이해가 선행되어야 한다는 것을 알게 된

것이 큰 소득이었다.

국내

탐방

lentivirus를 이용한 siRNA 전달방법

lentivirus를 이용하면 small

hairpin RNA 유전자를 세포의

유전자에 삽입할 수 있다. 삽입된

유전자는 다른 유전자와 함께 발

현되어 shRNA를 생성하게 된다.

Sigma Aldrich는 화학회사로서

미국에 기반을 둔 다국적기업이다.

Sigma, Aldrich, Fluka, Riedel de Haen, Supleco 등 5개사의 제품을

비롯하여 최근에 인수합병된 RBI

와 Genosys의 제품을 수입하여 국

내에 공급하여 국내 연구활동에 기

여하고 있다.

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27

lentivirus를 이용한 shRNA 전달 fig 2-8

‘RNA workshop 참가자 분들과 함께 단체사진’

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자세

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물학

회 R

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분과

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RISC

삽입된 shRNA 유전자에서 생성된 shRNA

siRNA

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꿈i, 버지니아 대학교의 이용선 박사님을 만나다

샌프란시스코를 뒤로하고 미대륙을 가로질러 두번째 탐방지인 버지니

아 샬롯츠빌에 도착했다. 이곳에 위치해 있는 아름다운 버지니아주립대

학 캠퍼스를 방문한 꿈i 팀은 의과대학 생화학교실 Anindya Dutta 교수

연구실에서 연구하시는 이용선 박사님을 만나뵈었다. 이 곳에서 우리 팀

은 microRNA let-7과 폐암의 상관관계를 연구하시는 박사님과

microRNA의 암 치료제로서의 가능성을 집중적으로 토의했다.

microRNA Profiling

Profiling이란 우리 몸 전체에서 발견되는 microRNA들을 찾아내는

방법을 말한다. 인간 게놈프로젝트로 인간은 모든 유전자의 염기서열을

알 수 있게 되었는데, 이 서열에는 microRNA의 서열도 포함되어 있기에

microRNA를 찾는 것은 크게 어려운 일은 아니다. 우리 몸이 특정 상태

에서 어떤 microRNA를 발현하는지의 여부는 miRNome 데이타로 이미

정리되어 있다. Dutta 연구실에서는 주로 암에 관련된 microRNA들이

어떤 것이 있는지 찾아내는 역할을 한다. microRNA는 암의 전이, 사멸,

분열 등 대부분 과정에 관여한다. 이 profiling으로 얻어진 microRNA 중

암과 관련성이 있다고 알려진 것들은 miR-17-92, mir-21, mir-155, let-7 등

이 있다.

최근 우리 실험실에서 발표된 논문의 일부를 인용하자면 let-7 이라는

microRNA가 HMGA2라는 암 발병 유전자를 억제한다는 것이다. 이러

한 암과 연관성이 높은 microRNA를 찾아낸다면 암의 진단과 예후를 측

정하는 도구로 사용될 수 있다.

꿈i 아이디어: microRNA로 진단키트(kit)를 만든다면 그 가능성은?

microRNA는 기초 과학뿐만 아니라 실제 치료제로까지 응용될 수 있

는 가능성을 갖고 있다. 가장 이상적인 응용방법은 실제 질병을 치료하는

데 쓰이는 것이겠지만, 아직은 시간이 더 필요하다

가장 가까운 시일내에 상용화될 수 있는 응용분야는 바로 진단분야라

할 수 있다. microRNA는 RNase라는 RNA 분해 효소에도 향을 받지

않는 비교적 안정한 물질이기에 진단마커로 사용할 수 있다. 기존의 암

진단 장비들과 같이 사용된다면 진단 정확도도 높일 수 있고 암을 더욱

손쉽게 발견할 수 있을 것이다. 또한 암의 전이를 유도하는 분자도 찾아

국외

탐방

1. University of Virginia 분자유전학·생화학과: Dutta 교수님

28

진단키트(kit)란?

진단키트란 질병을 진단하기

위해 쓰는 간단하고 편리한 제

품이다. 한 예로 임신진단키트가

있는데, 간단한 소변검사를 통해

임신여부를 진단할 수 있다.

임신진단용 키트(kit) fig 2-9

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egna

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Test

stor

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연구실 소개

유전학, 암인자 조정, miRNA

등을 연구하는 의과대학 소속

연구실로, 폭넓은 유전자 관련

연구를 통한 유전자 치료의 비

전을 제시하고 있다. 한국인 박

사 후 연구원 이용선 박사가 재

직 중인 연구실이며, 최근 let-7

microRNA를 조절해 폐암 유전

자를 조절할 수 있다는 논문을

발표한 연구실이다.

c 꿈

i

Dutta 연구실 앞에서 이용선 박사님과

낼 수 있어 진단분야에 혁신적인 개선을 일으킬 수 있을 것이다. 현재 많

은 kit들이 연구 개발 중에 있고, 곧 상용화되리라고 본다. RNAi에 집중

해서 연구한다면 효과적이고 실용적인 응용이 이루어질 것이다.

microRNA 치료제 개발로서의 장애물

microRNA를 치료제로 응용하는데 있어 아직 해결하지 못한 문제들

은 바로 (1) microRNA를 어떻게 원하는 부위에만 전달할 것인가와 (2)

얼마만큼의 양을 투여해야 하는가이다. 대부분의 고분자 치료물질이 그

렇듯, 어떻게 하면 가장 효과적으로 표적 부위에 투여하는가도 문제이지

만 표적부위에 실제 얼마만큼의 microRNA를 투여해야 원하는 결과를

얻을 수 있는가도 무시할 수 없는 문제이다. 그러나 두가지 모두 극복할

수 없는 문제는 아니다. 현재 많은 연구진들이 이 문제를 해결하기 위해

연구를 하고 있고 머지않아 해결책을 제시할 수 있을 것이다.

꿈i 탐방 후기

이용선 박사님은 신기술의 연구와 응용에 대해 장미빛 희망만 품고 있

던 우리에게 현실적인 한계들을 많이 알려주셨다. microRNA 연구의 현

실적인 문제점들과 치료제 상용화까지의 난관 등을 꾸밈없이 설명해 주

셔서, 우리가 앞으로 더 연구해야 하는 부분들을 냉철한 시각으로 바라보

도록 도와주셨다. 치료제로서의 응용을 꿈꾸는 꿈i 팀에게 있어서는 꼭

필요한 정보 다. RNAi기술의 또 다른 응용가능성으로 질병 진단도구

개발의 유용성 또한 확인할 수 있었다.무엇보다 박사님과의 만남으로 진

정한 과학자로서의 태도를 배울 수 있어 유익한 시간이었다.

국외

탐방

microRNA 치료제 개발의 관건

1. microRNA 전달 방법 개발

2. microRNA 치료제의 적정한

투여량 결정

탐방 결과 요약

1. RNAi의 치료제 개발에 있어서

의 실제적 문제점 파악

2. 치료제 이외에도 진단 키트 등

다양한 분야로의 응용가능성

확인

29 ‘아름다운 UVA 캠퍼스에서 이용선 박사님과’

c 꿈

i

‘박사님께서는 연구실을 구경시켜주셨다’

노벨 수상자와의 만남

어렵게 잡은 기회이니만큼 며칠 전부터 바짝 긴장했던 것이 사실이다.

C. Mello 교수님은 1998년 RNAi의 존재를 최초로 네이처에 발표하 고,

그 공로로 2006년 노벨 생리의학상을 스탠포드 의대의 앤드류 파이어

(Andrew Z.Fire) 교수와 공동 수상하신 분이다. 꿈i 팀은 2008년 7월 22

일 Boston 숙소에서 아침 일찍 고속버스를 타고 UMMS가 있는 보스톤

근교도시 Worceter에 도착했다. 이 연구실은 예쁜꼬마선충 (C.elegans)를

모델 동물로 사용하여 발생과정에서의 세포분화와 세포 신호전달 연구

를 하고 있다. RNA interference 현상을 주로 탐구하는데, 우리 팀은 이

곳에서 RNAi를 더 자세히 이해하고 노벨상 수상 이후 후속연구가 어떻

게 이루어지고 있는지 파악하고자 했다.

RNAi를 발견하기까지

1997년 코넬대학교의 Guo라는 대학원생이 재미있는 발견을 했다. 유

전자를 억제하기 위해 antisense RNA를 C.elegans에 넣어본 것이다. 이

실험의 대조군으로 sense RNA도 넣어보았는데, 신기하게도 이 경우도

유전자가 억제되었다.9 다른 모든 과학자들은 이 대조군의 실험이 오염된

것일 거라고 치부하고 넘어갔지만, Mello만은 이 현상에 흥미를 느껴 이

를 확인해보기 위한 실험을 설계한 것이 노벨상 논문의 시초 다.

이 실험의 실마리가 보이지 않을 때쯤, Fire 박사가 아이디어를 냈다.

혹시 Guo의 실험에서 대조군이었던 sense RNA에 이중나선 RNA가 남

아있었지 않을까, 그리고 이중나선 RNA가 혹시 유전자를 억제하는 근원

물질이 아닐까하는 생각이었다. 이 아이디어는 처음에는 있음직 하지 않

은 이야기 지만 이중나선 RNA를 분리해 내어 실험을 전개해 본 결과

놀랍게도 이중나선 RNA가 유전자를 억제하는 시초라는 것을 알게 되었

다. 이에 Fire와 Mello는 이 현상을 RNA간섭(RNAi)이라고 명명하 고,

이 연구가 1998년 네이처 지에 실리게 되었다.

국외

탐방

2. Univ. of Massachusetts Medical School: Mello 교수님

아무것도 주입하지 않은 수정란

antisense RNA 이중가닥 RNA

C. elegans 수정란

30

연구실 소개

예쁜꼬마선충(C.elegans)를 모

델시스템으로 사용하여 발생과정

에서의 세포분화와 세포 신호전달

을 연구한다. 1998년 RNAi의 존재

를 최초로 네이처 지에 발표하 고,

2006년 노벨생리의학상을 Andrew

Fire와 공동 수상한 연구실이다

c 꿈

i

Fire와 Mello의 1998년 실험 이 실험은 sense와 antisense 가닥 중 어느 것이 RNAi를 일으키는지 알아보기 위한 실험으로 색

깔은 mRNA의 농도를 비유적으로 나타낸다. 어떤 RNA를 주입하느냐에 따라 색깔(mRNA의 농

도)가 달라진다. 이 실험을 통해 RNAi는 이중가닥 RNA에 의해 일어나는 것이 증명되었다.

fig 2-10

c http://nobelprize.org

DNA

sense 가닥

anti-sense microRNA

sense mRNA 리보솜

단백질

번역이 일어나지

않음

Sense vs. Anti-sense RNA

RNA는 서로 상보적인 두 가닥

으로 이루어진 DNA로부터 만들

어진다. 이 중 한가닥이 단백질을

생성하기 위한 유전정보를 지니고

있고 이 한가닥을 sense RNA라고

하며 이에 상보적인 반대쪽 한가

닥을 anti-sense RNA라고 한다.

mRNA는 유전정보를 지니고 있

는 sense RNA이다. 따라서 mRNA

와 상 보 적 으 로 결 합 하 는

microRNA는 anti-sense RNA이다.

c 꿈

i

fig 2-11

RNAi가 세포에서 어떤 방식으로 일어나는가

진핵생물에서 단백질을 생성하는 유전자(DNA)는 보통 전사되어

mRNA를 생성하고, 이 mRNA는 핵에서 세포질로 운반되어 단백질을

생성하는 ‘매뉴얼’이 된다. 이 mRNA를 막는 것이 RNA간섭(RNAi) 이며,

세포가 유전자를 서열특이적 방식으로 억제하는 메커니즘이다.

RNAi를 일으키는 물질은 위 실험에서 밝혀진 것과 같이 이중나선

RNA (double-stranded RNA)이다. 긴 이중나선 RNA는 먼저 Dicer 라

는 효소에 의해서 작은 RNA로 잘리게 되고, 이렇게 잘린 RNA 중 한가

닥은 RISC(RNA-induced silencing complex)라는 효소와 결합하여

mRNA의 절단을 유도한다. 여기서 RISC과 결합하는 한가닥의 RNA가

바로 microRNA이다.

RNAi현상의 의의 5가지

1) 바이러스 감염을 억제하는 방어기작으로서의 RNAi

RNAi는 바이러스나 세균에 대한 생물의 방어기작으로 진화했을

것이라 생각된다. 오늘날 식물, 파리, 선충 등에서 바이러스에 대한

방어작용의 일환으로 RNAi가 일어난다는 것은 확인되었으나 사람

을 비롯한 척추동물에서는 아직 명확하게 밝혀지지 않았다.

2) 게놈의 안정성을 유지시키는 역할으로서의 RNAi

생물의 게놈에는 transposon(움직이는 유전자)라는 것이 있는데,

RNAi가 이 transposon의 역할을 억제한다는 것이 실험적으로 확인

되었다. RNAi가 없었다면 transposon이 잘 제어되지 못하고 다른

유전자에 끼어들어 치명적인 효과를 가져올 수도 있다.

3) 생물의 발생과정에서 큰 역할을 하는 RNAi

RNAi가 발견된 이후 선충, 파리, 쥐, 사람에게서 microRNA라는

RNA의 한 종류가 발견되었다. 이 microRNA는 RNAi와 같은 방법

으로 유전자를 억제시키는데, 이러한 기작이 여러 생물의 발생과정

을 조절하는 방법 중의 하나라고 밝혀졌다.

4) 유전자를 억제시키는 도구(gene silencing tool)로서의 RNAi

유전자를 억제시켜 보고 그 결과를 관찰함으로서 유전자의 역할

을 규명하는 것은 중요한 과학적 방법이다. 이러한 방법으로 우리

유전자에 대해 더 세부적인 이해를 할 수 있는데, 원하는 유전자만

을 골라 억제시키는 연구 도구로써 RNAi는 매우 편리한 기술이다.

5) 새로운 유전자 치료제로서의 RNAi

유전자를 억제시키는 새로운 방법으로서 RNAi는 의학적 치료제

로서의 많은 가능성을 내포한다. 많은 실험실에서 현재 연구를 진행

하고 있는데, 희망적인 결과가 많이 보고되고 있다.

국외

탐방

31

RNAi 메커니즘

mRNA 분해 및 기능상실

RISC

antisense 선택

RNAi의 작용 메커니즘 fig 2-12

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HM

I Bio

inte

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by

꿈i

노벨상 수상 이후 UMMS에서의 연구 방향

UMMS는 기초과학 및 응용 연구에 중점을 많이 두고 있다.

microRNA의 권위자인 Ambros 박사님이 최근 이곳으로 연구실을 옮기

셨고 UMMS가 생명과학 기초연구를 위하여 메사추세스 주지사에게서

10억달러 지원을 약속받는 등 연구에 박차를 가하고 있다. 최근에

UMMS는 기초과학 연구자들을 많이 채용하 고, 이제는 이에 상응하는

응용과학 연구자들을 채용할 계획이다. 기초와 응용 연구가 동시에 이루

어져야 과학이 실제 우리 삶에 상용화되고 보다 유익하게 이용될 수 있

다는 방침에 따르는 것이다. 현재 RNAi를 질병 치료제로 쓰기 위한 단계

중 넘어야 할 문제점들이 많은데, 결국 우리가 RNAi 메커니즘을 더 잘

이해할 수록 해결할 수 있는 방법이 나올 것이라 생각한다.

siRNA의 운반문제를 이 곳 UMMS의 두 교수님께서 연구하고 계신

다. 한 분은 나노입자를 이용하여 연구하고 계시고, 다른 한 분은 효모입

자를 사용한 운반에 대해서 연구하고 계시다. 최근에 옮겨오신 Ambros

박사님의 연구결과도 앞으로 기대할 만 하다.

꿈i 탐방 후기

매우 바쁘신 일정을 쪼개어 우리를 만나 주신 Mello 교수님과 기대 이

상으로 오랫동안 대화를 나누었다. 교수님은 내로라 하는 달변가셨다. 더

군다나 연구실의 연구원들이 친절하게 현재 프로젝트에 대해 설명해 준

덕택에 집에 올 때는 어느 새 해가 뉘엿뉘엿 지고 있었다. RNAi의 메커

니즘을 더 잘 이해할 수 있었던 것은 물론, 우리의 장래에 대해서 좋은

말들을 많이 해 주신 Mello 교수님과의 만남은 미래의 과학도를 꿈꾸는

우리에게는 평생 잊지 못할 순간으로 남을 것 같다.

국외

탐방

32

UMMS Ambros 교수 연구실

Mello 교 수 님 을 뵈 러 간

UMMS에는 또 다른 유명한 교수

님이 계셨다. Victor Ambros 박사

은 최초로 선충에서 microRNA

lin-4를 발견한 분으로, 얼마 전에

UMMS로 연구실을 옮기셨다. 그

러나 사전연락을 취하지 못한 관

계로 연구실 앞에서 사진만 찍은

채 돌아와야 했다.

‘Ambros 연구실 앞에서 아쉬움을 뒤로하고..’

c 꿈

i

탐방 결과 요약

1. RNAi를 최초로 밝혀낸 실험의

이해

2. RNAi 현상의 의의 파악

‘2006년 노벨생리의학상 수상자 Craig Mello 교수님과의 잊지 못할 인터뷰’

c 꿈

i

‘교수님께 감사의 선물을 전달한 꿈i 팀’

꿈i in Harvard

이름만 들어도 설레는 하버드 의대. 2008년 7월 23일 우리는 유방암 연

구와 면역학, RNAi를 이용한 에이즈 치료 연구를 주로 하고 계시는

Judy Lieberman 교수님을 뵙기 위해 하버드 의대로 향했다. 노년의 아름

다운 은발을 가지신 Lieberman 교수님의 실험실은 여느 실험실의 3-4배

는 되는 큰 규모를 자랑하고 있었는데, 실험실의 크기답게 다양한 주제의

연구를 하는 사람들로 가득했다. 교수님이 바쁘신 관계로 책임 연구자인

Derek Dykxhoorn, 이동훈 박사님과 4시간 여의 인터뷰를 진행하 는데,

우리 팀은 이 곳에서 RNAi를 통한 HIV 치료와 siRNA의 세포 전달

(delivery) 문제를 어떻게 해결하고 있는지 중점적으로 물어보았다.

siRNA의 세포까지의 운반 방법

siRNA가 치료의 목적으로 매우 유용하다는 것은 널리 알려진 사실이

다. 하지만 그러한 효과를 얻기 위해서는 원하는 세포까지 운반이 되어야

한다. 초파리와 선충류 세포의 경우 siRNA를 아주 잘 받아들이지만 인간

세포의 경우 siRNA를 효과적으로 받아들이지 못하는 것이 현재 RNAi

기반 치료제의 가장 큰 문제점이다. Liberman 교수 연구팀은 이러한 문

제점을 비롯하여 siRNA 기반 신약을 현실화 하기 위한 장애물을 극복하

는데 노력을 하고 있다.

siRNA의 운반에 한 가지 예외가 있다면 점막기와 눈, 생식계에는 비교

적 쉽게 siRNA가 전달된다는 점이다. 그렇기에 직접 siRNA를 투여하여

치료가 가능하다. 하지만 다른 조직들은 다른 방법을 이용해서 운반을 해

야 하는데, 현재 알려진 siRNA 전달방법은 크게 5가지 정도가 있다.

1. siRNA의 다른 쪽 가닥을 콜레스테롤과 같은 화학물질과 결합해서

운반 (cholesterol-conjugated siRNA)

2. siRNA를 항체—프로타민 합성단백질에 연결시켜 세포 내 수용체를

이용하여 운반

3. siRNA 를 리포좀에 싸서 운반

4. shRNA 형태로 바이러스를 이용해서 운반

5. 점막세포나 눈, 폐 등 비교적 siRNA를 잘 받아들이는 세포의 경우

스프레이 등을 이용 10

그 밖에도 나노입자(nano particle) 등을 이용한 운반 방법이 현재 많

이 연구되기에 가까운 시일내에 해결점이 찾아지리라고 예상한다.

국외

탐방

3. Harvard Medical School : Lieberman 교수님

연구실 소개

면역체계와 암에 관한 연구를

비롯하여 RNAi 기술을 치료제로

개발하는 연구에 중점을 두고 있

다. 현상의 이해보다는 실제 응용

에 많은 초점을 두고 체내 세포에

siRNA를 전달할 수 있는 방안을

고안하고 있다. RNAi 기술을 응용

하여 HIV의 복제를 막는 연구결

과를 제시하 고 RNAi기술을 이

용한 C형간염 치료효과를 동물에

서 최초로 확인하 으며, 암에 있

어서 microRNA의 역할을 연구하

고 있다.

33

1. 2.

3. 4.

5.

c D

ykxh

oorn

, Lie

berm

an

siRNA 전달방법 fig 2-13

항체를 이용한 siRNA 운반 과정

항체— 프로타민 연결체를 이용한 siRNA의 운반이 Lieberman 교수 연

구실에서 중점적으로 이루어지는 연구이다. 항체는 우리 몸에서 병원체

(항원)에 대적하여 만들어지는 물질로 항원을 특이적으로 인식할 수 있다

는 장점이 있다. 이 연구실에서는 (1) 원하는 세포 수용체에 특이적으로

결합할 수 있는 항체에 (2) siRNA를 운반할 수 있는 프로타민을 전기적

으로 합성하여 siRNA의 새로운 운반 방법을 고안하 다.

Lieberman 교수팀은 오랜 연구로 어떠한 항체가 HIV 치료에 효과적인

것인지를 알아내었고, 이를 바탕으로 에이즈 치료에 있어 siRNA와 항체

결합체를 이용하는 것이 치료에 더 효과적이라는 결과를 얻었다. 11

siRNA가 기존 소규모 분자 약물보다 뛰어나다?

기존 약물의 경우 바이러스의 일부분을 표적으로 공격하여 더이상 바

이러스가 체내에서 살 수 없게 한다. 그러나 바이러스의 유전물질은 매우

불안정하여, 약물의 표적이 되는 부분에 변이가 일어날 경우 약물의 효과

가 사라지게 된다. 즉, 바이러스가 약물에 대한 내성을 얻게되어 새로운

표적을 지닌 신약을 개발해야 한다. 한 예로 인류는 이와 같은 이유로 아

직까지 인플루엔자 바이러스에 대한 백신을 만들지 못하고 있다.

그러나 siRNA를 통한 치료법의 경우 mRNA 서열 중 여러 곳을 동시

에 공격할 수 있기 때문에, 바이러스에 변이가 일어나도 모든 표적이 사

라지는 가능성을 현저히 낮출 수 있다. 12

또 siRNA는 실험실에서 쉽게 합성이 가능하고, 합성 가격이 저렴하다.

또 화학적으로 매우 안정하기 때문에 냉동고에 저장하지 않아도 되는 장

점이 있다.

국외

탐방

siRNA의 장점

● 바이러스를 공격할 수 있는 표

적이 여러개 → 바이러스를 효

과적으로 없애고 ‘슈퍼바이러

스’의 출현 또한 방지

● 실험실에서 합성이 저렴·용이

● 화학적으로 안정적 → 장기 보존

용이

34

프로타민 (Protamine)

프로타민은 일종의 단백질로

전체적으로 양성(+) 부호를 띠고

있기에 전체적으로 음성(-) 부호를

띤 RNA분자와 정전기적인 인력

으로 잘 결합한다. 이러한 프로타

민 분자에 항원 또는 특정 세포와

만 선택적으로 결합하는 항체를

연결하면 siRNA를 선택적으로 특

정 부위에만 전달할 수 있다.

프로타민

항체

siRNA

-

세포막 수용체

세포질

항체— 프로타민을 이용한 siRNA의 운반

fig 2-14

c D

ykxh

oorn

, Lie

berm

an

siRNA 약물의 장점 fig 2-15

변이

약물의 표적

표적이 사라짐

→ 내성

기존

약물

변이

표적 존재

→ 내성 X

약물의 표적

siRNA

c 꿈

i

microRNA let-7을 이용한 유방암의 치료

암이 쉽게 재발하는 이유는 암 줄기세포가 화학요법, 방사선 요법 후에

도 살아남기 때문이다. 암 줄기세포는 무한히 생존하면서 새로운 종양을

만들어내어 현행의 치료법으로는 완전히 제거하기가 힘들다. Lieber-

man 연구팀은 암 줄기세포를 연구한 결과, microRNA 중의 하나인 let-7

이 암 줄기세포의 특징을 조절하는 스위치 역할을 한다는 것을 찾아냈다.

let-7은 암 줄기세포의 자기재생능력과 종양 형성 능력을 억제하는 역

할을 한다고 알려져 있다. let-7을 암 줄기세포에서 과발현시킨 결과, 줄기

세포의 자기재생능력과 종양 형성 능력이 현저히 저하되었다. 이 결과에

따르면 let-7 유사체를 기존의 치료방법과 병행한다면 암 줄기세포를 효과

적으로 없앨 수 있는 강력한 치료제를 개발할 수 있을 것이라 생각한다.13

RNAi를 이용한 HIV의 치료

에이즈(AIDS)는 후천성면역결핍증 또는 인간면역결핍증으로, 우리 몸

의 면역작용(T면역세포)이 HIV 바이러스에 의해서 파괴되어 생기는 병이

다. 에이즈를 일으키는 HIV의 경우 전세계에서 많은 연구를 하고 있지만

아직 치료제가 제한적이다. 이에 Lieberman 연구실은 RNAi에 희망을 걸

고 HIV 치료제를 연구했고, 세포단계에서 만족할만한 성과를 얻어냈다.

Lieberman 교수팀은 쥐를 이용하여 실험을 전개하 다. 쥐는 인간과

달리 에이즈에 잘 걸리지 않기 때문에 인간화된 쥐(humanized mouse)

를 이용하 다. 먼저 위에서 언급한 항체에 siRNA를 연결시켜 쥐의 정맥

에 투여하 다. 이 siRNA는 CCR5라는 단백질을 만들어내는 유전자를

억제시키도록 설계되었는데, CCR5는 HIV가 인간의 T면역세포를 공격할

때 사용하는 단백질이다. 실험결과 주입된 siRNA는 CCR5 유전자를 효

과적으로 억제시켜 HIV의 증식을 억제하 다. 14

siRNA 요법이 임상에서 효능을 보이기 위해서는 다른 동물모델에서도

후속실험을 계속해야 하며 적정용량의 문제 등 아직 넘어야 할 산이 많

다. 하지만 RNAi가 효과적이라는 것을 보여준 것만으로도 그 의의가 크

며 장기적으로 봤을때 HIV의 새로운 대안 치료제가 되리라 생각된다.

꿈i 탐방 후기

Derek 박사, 이동훈 박사님과의 인터뷰로 우리가 궁금했던 많은 부

분을 해결할 수 있었다. 특히 siRNA의 표적세포까지의 운반 문제는 한국

에서부터 끊임없이 고민했던 문제인데, 이에 대한 실질적인 해답을 찾을

수 있었다. 또 종양 줄기세포가 있다는 것은 새롭게 알게 된 사실이었다.

하버드 의대는 그 명성에 맞게 많은 대가들이 연구하고 있는 곳이다. 여

기 저기 스쳐 지나가는 사람들이 다 교과서에 나올만한 발견을 한 대가

들이라는 사실에 우리 팀은 많은 자극을 받았다. 꿈i 네명, 열심히 해서 꼭

하버드에 다시 오자!

국외

탐방

35

Lieberman 연구실 연구 결과

1. RNAi를 통해 HIV 바이러스

의 증식 억제

2. siRNA를 이용하면 바이러스

에서 세포수용체를 만드는 유

전자의 mRNA를 절단하여 바

이러스가 표적세포를 인식하

지 못하게 한다.

fig 2-16

탐방 결과 요약

1. RNAi를 이용한 HIV 치료제

원리의 이해

2. siRNA 운반 문제의 해결책 탐구

c 꿈

i

‘RNAi 연구에 열정을 바치는 Dykxhoorn 박사님과 함께’

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Slack 교수님, 다시 만나 뵈어 반갑습니다!

사전 조사 기간 서울대학교 Seoul RNA Symposium에서 뵈었던

Frank Slack 교수님을 이번에는 2008년 7월 25일, New Haven의 유서깊

은 예일대학교 캠퍼스에서 만나뵈었다. 심포지엄 발표 때 보여주셨던 실

험자료를 직접 눈으로 확인도 할 겸 꿈i 팀은 예일대학교 발생학과의 연

구실 문을 아침부터 두드렸다. 이 곳에서 우리 팀은 microRNA를 코딩하

는 let-7 유전자와 폐암과의 상관관계를 파악하는 실험 결과를 보고 기초

실험의 중요성을 다시한번 되새기되, 예쁜꼬마선충(C. elegans)라는 모델

동물과 친해지려는 목적을 가지고 있었다.

microRNA let-7 이 폐암을 억제할 수 있다

C.elegans는 RNAi 연구에 첫 횃불을 밝혀준 생물이다. C.elegans에서

microRNA let-7을 발견했고, 이것이 결국 인간에 있는 let-7의 발견으로

이어졌다. 또한 C.elegans의 발생과정에서 폐가 생성될 때 let-7이 발현된

다는 사실을 토대로 삼아 밝혀진 것이 폐암의 경우 let-7이 비정상적으로

적게 발견된다는 사실이다. 많은 폐암환자들의 경우 let-7 유전자가 변형

되어 제대로 발현되지 못한다는 사실이 이 결과를 뒷받침한다. 15

Slack 교수팀은 RNA를 이용한 치료제 개발을 연구하는 Asuragen Inc.

와 협력하여 microRNA와 암의 상관관계를 밝혀내었다. 실험쥐에게 암

을 유발시킨 후, let-7을 외부에서 주입해준 결과 10주 후 암의 진행이 멈

추거나 오히려 종양의 크기가 줄어드는 등 놀라운 결과가 나타났다. 인간

에게도 적용되기 위해서는 후속연구가 더 필요하겠지만, microRNA를

이용하여 암을 지연시키거나 완치, 나아가 암 발병을 미리 예방하는 등

획기적인 치료수단을 개발할 수 있을 것이다.

let-7 을 제외한 다른 microRNA의 질병 응용 가능성

microRNA 중 가장 많은 연구가 진행된 것이 let-7이지만, 그 밖에 다

른 microRNA도 질병과 강한 상관관계를 나타날 것이라 예상한다. 예를

들면 microRNA lin-4 역시 꼬마선충에서 많이 연구되는 종류인데, lin-4

에 돌연변이가 일어난 선충의 경우 비정상적으로 빠른 노화가 일어나 일

찍 죽는 것을 확인할 수 있다. 반면 lin-4가 과하게 발현된선충의 경우 수

명이 늘어나게 되는데, 이는 lin-4가 노화에 역할을 하고 있는 유전자라는

것을 시사한다. 이를 토대로 일부 microRNA들이 노화를 조절한다고 예

상할 수 있으며, 후속연구를 계속한다면 알츠하이머 등의 질병 치료제로

서의 가능성도 엿볼 수 있을 것이다.

국외

탐방

4. Yale University : Frank Slack 교수님 연구실

36

let-7 과 종양

Slack 교수는 Asuragen과의 협업

을 통하여 let-7 microRNA가 종양

유전자인 ras를 억제하여, 궁극적으

로 종양을 억제한다는 사실을 알아

냈다.

폐암에 걸린 쥐에 let-7 microRNA를 주입

하면 암의 크기가 아무런 치료도 하지 않

은 쥐의 경우(a)보다 줄어들었다는 것(b)

a

b

종양

let-7 주입

폐암에 걸린 쥐

let-7을 이용한 폐암치료요법 fig 2-17

c Sc

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Dai

ly 2

008년

03월

24일

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ified

by

꿈i

연구실 소개

C.elegans를 모델동물로 사용하

여 microRNA의 질병에 있어서의

역할을 중점적으로 연구한다. 세

포발생단계에 있어 microRNA의

역할을 밝혀내기 위한 연구와

microRNA 중 let-7과 폐암의 상

관관계에 대해 연구하고 있다.

c 꿈

i

‘F. Slack 교수님의 연구실에서’

RNAi 기초연구의 중요성

RNAi 는 최초 발견 이래 많은 연구자들의 관심을 끌어왔다. 세계의 무

수히 많은 연구실에서 RNAi를 연구하고 있고, 이 기술을 질병 치료제에

응용하여 새로운 메커니즘의 신약을 개발하려는 시도도 매우 많이 이루

어지고 있다. 그러나 이것은 RNAi라는 새로운 생명현상에 대한 기초연

구를 하지 않고서는 이루어질 수 없는 것이다. 기초와 응용 연구가 맞물

려 적절한 ‘시너지’가 이루어질 때 비로소 효과적이고 획기적인 신약을

개발할 수 있게 될 것이다.

RNAi와 예쁜꼬마선충 (C.elegans)

RNAi의 잠재력은 무한히 크다. 치료제 개발에 있어서의 가능성 뿐만

아니라 학문적 호기심을 불러일으키는 등 이미 과학계에 큰 향을 끼

치고 있다. (이 주제에 노벨상을 수여한 것도 이러한 연유에서 을 것이

다). 그러나 이외에도 RNAi가 생물학 연구 기술 전반에 걸쳐 끼친 향

또한 지대하다. RNAi는 유전학, 발생학, 생화학 등 여러 생물학 분야의

연구에 이용되고 있다.

무수히 많은 유전자들이 어떻게 서로 향을 주며 하나의 개체를 완

성시키는지를 연구하기 위해서는 각 유전자의 역할을 알아내는 것이 큰

과제이다. 지금까지는 개별적인 유전자를 억제하는 방법이 마땅치 않았

으나, RNAi 덕분에 가능하게 되었다. 인간의 유전자의 염기서열을 모두

아는 지금, 이에 상보적인 siRNA를 주입하여 유전자를 억제해 봄으로서

유전자의 역할을 파악할 수 있게 되는 것이다. 이런 맥락에서 볼 때

RNAi는 그야말로 과학연구에 새로운 방법을 열어준 획기적인 기술이

라 할 수 있다.

꿈i 탐방 후기

일전에 뵈었던 Slack 교수님을 미국에서 다시 뵈니 반갑기도 하고 새롭

기도 했다. 무엇보다도 많은 시간을 할애해주시며 실험실을 구경시켜주

시고 현미경을 직접 조작하며 다양한 종류의 C.elegans 돌연변이를 보여

주신 교수님께 큰 감사를 드린다. 이번 기회로 생물 실험에 실험동물로

널리 쓰이는 C.elegans에 대하여 더 잘 알게 된 것 뿐만 아니라 ,

microRNA가 암을 억제하고 조절하는 메커니즘을 매우 자세히 배울 수

있어 탐방에 큰 도움이 되었다. 이번 기회를 통해 RNAi라는 기술이 과학

계에서 얼마나 큰 의미를 갖고 있는지, 이 기술을 실제로 우리 삶에 이득

이 되도록 잘 응용하는 것이 얼마나 중요한 과학적 사명인지 새삼 깨닫

게 되었다.

국외

탐방

37

탐방 결과 요약

1. 모델동물 C.elegans의 돌연변이

관찰

2. microRNA의 폐암치료 가능성

실험 결과 이해 및 확인

let-7 과 lin-4

let-7은 발생과정부터 암의 생성까

지 광범위하게 작용하는 microRNA

로, 암의 발생에도 향을 끼치는 것

으로 알려져있다. 이 그림은 Slack

연구실에서 찍은 것으로 let-7을 변

이시킨 C.elegans의 모습이다. 지나

친 세포성장으로 옆구리가 터진 것

을 볼 수 있다.

lin-4는 노화에 큰 역할을 한다고

생각되는 microRNA로, lin-4의 작

용을 제거한 선충은 정산인 동갑내

기 선충에 비해 훨씬 빨리 노화가

진행되었다.

fig 2-18

c Sl

ack

lin-4 mutant

fig 2-19

c Sl

ack,

Boe

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c 꿈

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‘실험실에서 직접 C.elegans 배지를 들고 설명해주시는 Slack 교수님’

Sirna TherapeuticsTM는 이름에서 알 수 있듯이 RNAi와 관련된 신약

개발의 선두를 달리고 있는 생명공학 회사로, 미국 샌프란시스코에 기반

을 두고 있다. 우리 팀의 탐방기관 중 유일한 제약회사로, RNAi기술의

치료제로의 응용 과정과 난관, 임상 현황 등을 알아보기 위해 방문을 결정

했었다. 그러나 탐방기관과의 일정 조정에 실패하여 직접 방문하지는 못

하 다. Sirna TherapeuticsTM에 관한 조사를 통해 현재 진행하고 있는

프로젝트의 성과를 파악하는 것으로 대신한다.

RNAi 실명 치료약의 긍정적 임상 실험 결과

Sirna TherapeuticsTM는 현재 많은 RNAi 기반 약의 임상 실험을 진행

하고 있다. 최고 의약품 책임자인 로베르토 게르시올리니 박사에 의하면,

RNAi를 응용하여 제조된 sirna-027 약품은 실명에 관련된 특정 단백질

의 유전자를 억제시키는 효과가 있다는 것이 임상 실험을 통하여 확인되

었다.

2006년에 진행된 이 1상 임상 실험은 노인성 황반 변증(AMD)으로 망

막이 침윤되어 실명이 진행되고 있는 환자 26명을 대상으로 이루어졌다.

sirna-027 약품을 환자들의 안구 내로 주사한 결과 단 한번의 투여에도

전원의 시력이 안정화되었다. 8주 후 19%의 환자들의 시력이 현저히 좋

아짐을 확인했고, 3개월 후에는 92%의 환자들에게서 효력이 나타나는 것

이 확인된 반면 8%의 환자들에게서는 효과가 없는 것으로 확인되었다.

환자 중 92% 이상의 시력 향상을 보인 이번 1상 임상 실험은 환자 수가

적기에 통계적 유의미성은 높지 않지만, 현재 노인성 황반 변증에 이용되

는 Murcugen을 비롯한 다른 약에 비해 효능이 좋아 큰 기대를 불러 모

으고 있다. 박사는 100μg, 200μg, 400μg 등 3가지 sirna-027 투여량 중에

서 고용량이 가장 좋은 결과를 냈다고 밝혔으며, 현재 이러한 실험 결과

를 바탕으로 추가 관련 임상실험을 진행하고 있다. 16

꿈i 탐방후기

실험실에서 연구가 시작된 생명현상이 신약으로서의 가능성을 확인하

기까지의 과정이 참 험난하게 느껴졌다. 많은 실험과 연구를 거듭하여 약

이 개발되기까지의 과정을 직접 보고 듣지 못한게 아쉬웠지만 자료 조사

로나마 현재 어느 정도까지 RNAi 신약이 개발되어 있는지를 알아볼 수

있어서 많은 도움이 되었다. 조만간 노인성 황반변증 이외의 다른 질병에

도 RNAi 신약이 개발되어 임상실험 단계로 진입했으면 좋겠다는 희망을

가져 본다.

국외

탐방

5. Sirna Therapeutics TM

RNAi 치료제 개발에 초점을

두고 있는 생명공학 회사로, 다

국적 제약회사 Glaxo-Smith-

Kline과 전략적 연구 협력관계

에 있다. 현재 노인성 황반변증,

B형·C형간염, 천식, 헌팅턴무도

병, 당뇨 등 많은 질병에 대한

RNAi 기반 신약을 연구하고 있

다. 안정적인 siRNA 조각을 만들

어 내는데 주력하고 있으며

RNA와 관련된 치료제 개발의

선두에 서 있다.

임상시험의 단계

임상시험은 신약으로 개발될 가

능성이 후보물질의 안정성과 효능

을 시험하는 것이다. 보통 1상부터

4상까지 네 단계를 거치며 필요에

따라 더 많은 시험을 하기도 한다.

● 제1상: 동물실험을 통과한 신약후

보를 처음으로 사람에게서 평가

하여 적정한 용량 수준을 정한다.

● 제2상: 신약후보의 유효성과 안

전성의 평가를 위해 소규모의 사

람들을 대상으로 시험해본다.

● 제3상: 1상, 2상을 거치며 효과가

확인된 신약을 수백명의 환자에

게 투여해보고 자료를 수집한다.

● 제4상: 신약이 시판된 이후 있을

부작용에 대한 조사로, 시판 후

추적검사라고도 볼 수 있다.

38

03부

꿈i

꿈을 현실로...

c 꿈i│ 부산, 등대

1998년 RNAi에 대한 이해가 처음 시작되었지만 불과 10년이 채 되지

않았음에도 RNAi 관련 연구가 미국을 선두로 많이 진행되고 있다. 초기

연구가 RNAi 의 메커니즘에 대한 이해에 초점을 맞추었다면, 현재는 의

과대학의 연구실을 위주로 RNAi를 이용한 치료제 개발에 박차를 가하

고 있으며 동물 실험에서의 효능을 확인하는 단계가 실험내용의 주를 이

루고 있다. 또, Alnylam Pharmaceuticals, Sirna TherapeuticsTM, RXi

Pharmaceuticals Corporation (RXi), Sigma Aldrich 등 많은 제약 회사

를 중심으로 임상실험이 진행 중이기에, 가까운 시일 내에 몇 가지 신약

이 상용화 될 것이라 예상된다.

아직 상용화 된 약은 존재하지 않지만, 많은 긍정적인 임상 실험 결과

가 보고됨에 따라 RNAi 기술의 치료제로서의 잠재 능력은 매우 크다고

할 수 있다. 한 기사에 따르면 ‘세계 RNA 시장은 연 83.4% 성장하여 2013

년 36억 달러 시장을 형성할 전망’이며 그 중 ‘치료제 산업은 2013년 23억

달러’에 이를 것이라고 한다. 현재 세계 각지에서 치료제가 개발되지 못

한 각종 질병의 새로운 신약후보로서의 RNAi 가능성을 검토하고 있으며,

그 목록은 다음과 같다.

결과분석

및

시사점

RNAi 기술의 현재 단계 점검

“

“ 세계 RNAi 시장 폭발적 성장 전망

2013년 36억달러 규모 연간 83% 고성장

포스트 게놈 시대를 맞아 세계

RNAi (RNA Interference) 시장은

향후 5년 간 폭발적인 성장이 예상

된다. 리서치 업체인 BCC 리서치사

가 발표한 새로운 보고서에 따르면

세계 RNAi 시장은 올해 1억 7450만

달러에서 2013년 36억 달러로 연평

균 성장률은 83.4%에 이를 전망이

다…..(중략) RNAi 치료 산업은 향

후 5년 내에 주요 약물이 런칭될 전

망이며 2013년 시장 규모는 23억 달

러에 이를 것으로 추정했다... (중략)..

이 분야는 2013년 2억 4760만 달러

규모를 형성할 전망이다.

메디팜스 투데이 2008년 02월 22일

40

* *

*

*

연구자 / 회사 연구 내용

B. Li siRNA를 이용한 SARS

J. Lieberman siRNA를 이용한 유방암, HIV

A. Dutta miRNA를 이용한 폐암

F. Slack miRNA를 이용한 폐암

G. Ruvkun microRNA의 유전자 억제 원리

G. Hannon RNAi 세부 메커니즘과 실험도구로서의 응용

T. Tuschl 각 siRNA의 역할 규명 및 microRNA의 발현과

질병상태의 상관관계 연구

D. Bartel microRNA의 유전자 조절 기작과 발생과정에서

의 역할, 암과의 상관관계 규명

Alnylam

Pharmaceuticals

RNAi를 이용한 RSV, 인플루엔자, 간경화, 간암

등 치료제 개발 (제2상임상까지 진행)

siRNA Therapeutics siRNA를 통한 치료제 개발. AMD, 당뇨 등

Novartis RNAi를 이용한 신약개발

Pfizer RNAi RNAi를 이용한 신약개발

Dharmacon siRNA RNAi 연구에 필요한 실험 도구·시약 개발

C. Mello 발생 및 유전자 조절에 있어서의 RNAi 역할 규명

fig 3-1

꿈i

RNAi 연구가 새로운 신약 후보 기술로 주목을 받는 이유는 다음과 같다.

siRNA는 화학적으로 안정하고 냉장보관을 하지 않아도 보관이 쉽다.

siRNA는 실험실에서 화학적으로 합성이 쉬우며, 생산가격이 항체

등 단백질의 합성보다 매우 저렴하다.

한번 투여하면 적정한 기간동안 체내에 머문 후 저절로 분해된다.

30 뉴클레오티드 이하의 siRNA는 면역작용을 일으키지 않는다.

항생제 내성을 일으키는 기존의 약에 대한 새로운 대안이 될 수 있다.

유전자만 알면 억제할 수 있기 때문에 바이러스 감염이나 암 치료의

매력적인 대안이 된다.

서열특이적 방식으로 약의 부작용을 줄일 수 있다.

RNAi를 이용하여 효과가 입증된 질병의 목록은 다음과 같다. 먼저,

RNAi를 직접 국소투여 할 수 있는 장기는 눈, 폐, 신경계, 종양, 소화계,

생식계이다. 또한, 정맥 투여로 RNAi를 운반시킬 수 있는 장기는 폐, 간,

관절과 종양이다. 17

이 중 RNAi를 이용하여 가장 많이 연구되고 있는 질병은 노인성 황반

변증·폐암·유방암, HIV·C형간염을 비롯한 바이러스 질환과 신경학

적 질환이다. 이러한 질병들은 현재 동물실험을 통하여 microRNA 투여

나 siRNA 투여를 통한 효과를 확인한 단계이다. 이 중 노인성 황반변증

이나 바이러스 질환의 경우 약 5년여 안에 제한된 약물이 시판될 것이라

예상되고, 나머지 질병은 후속 연구가 더욱 필요한 시점이다. 전체적으로

아직 꾸준한 투자와 장기적인 연구가 필요한 주제라 할 수 있겠다.

RNAi 기술의 치료제 개발에서 가장 큰 난항은 이 분자를 어떻게 원하

는 세포나 조직, 혹은 기관까지 운반하는 것인가에 대한 것이다. siRNA

는 (-) 극을 띄고 있고, 그 크기 때문에 세포막을 통과하지 못한다. 현재 시

험관 수준에서의 실험에서는 리포좀이라는 지질을 이용하여 운반을 시도

하지만, 체내에 리포좀이 들어갈 경우 원하는 곳에 도달하기 전에 간의

작용에 의해 분해되기 때문에 리포좀은 사용할 수 없다는 것이 한계이다.

결과분석

및

시사점

RNAi 국소부위에 주입

● 폐: 호흡기 신시티움 바이러

스, 감기, SARS

● 눈: 노인성 황반변증

● 신경계: 우울증, 치매, 헌팅턴

무도병, 척수소뇌실조증, 루

게릭병, 신경병증 통증, 뇌염,

웨스트나일바이러스

● 종양: 교아세포종, 자궁경부

암바이러스, 전립선암, 선암

● 소화기관: 과민성대장증후군

● 질: 허피스바이러스((HSV)

체내에 RNAi 주입

● 폐: 인플루엔자

● 종양

● 간: B형간염, 간경화증

● 관절: 류머티즘성 관절염

41

RNAi를 이용하여 효과가 입증된 질병 목록

fig 3-2

c Nature Chemical Biology 2006 modified by 꿈i

꿈i 팀은 지금까지의 탐방결과를 바탕으로 HIV·C형간염, 그리고 암의

RNAi 치료모델을 제시한다. 한걸음 더 나아가, RNAi가 다른 질병에도

응용될 수 있는 질병치료모델을 제시한다.

HIV(AIDS 바이러스)의 RNAi 질병 치료 모델

AIDS는 HIV 에 의해 일어나는 바이러스적 질환으로 감염되었을 때 면

역력에 치명적인 손상을 일으키는 질병이다. 에이즈 바이러스의 일생에

대한 연구가 많이 이루어져 있고 그 중 HIV의 복제를 막는 것이 핵심이

다. 많은 RNAi 표적유전자를 가지고 있어 1-2년 안에 RNAi 약물이 나올

것이라 예상된다.

C형간염의 RNAi 질병 치료 모델

C형간염은 HCV (hepatitis C virus)에 의해 일어나는 바이러스적 질환

으로, 전세계 인구의 3%를 감염시키고 만성 간염의 원인이 되어 간 이식

의 주요 원인이 되는 질병이다. C형 간염 바이러스는 RNA를 유전물질로

가지고 있는 바이러스로 10개의 단백질을 생성한다. 그 중 C형간염의 체

내에서의 증식을 돕는 복제유전자를 표적으로, RNAi 기술을 이용해

HCV의 복제를 막는 것이 질병 치료 모델의 핵심이다.

꿈i가

제안한다

RNAi 기술을 응용한 질병 치료 모델 제시

탐방결과를 바탕으로 HIV·C형간염, 암의 RNAi 치료모델 제시

표적 유전자 표적 유전자 설명

IRES 리보솜 내부 진입 사이트. 억제하면 HCV의

단백질이 만들어지는 것을 저해

NS3, NS5b HCV의 비구조단백질.

억제시키면 HCV의 복제를 저해한다.

42

꿈i

표적 유전자 표적 유전자 설명

gag, tat HIV가 세포 내로 들어가는 데 관여하는 효

소를 생성하는 유전자. 억제하면 HIV의 복제

를 막게 된다.

Reverse transcriptase RNA에서 DNA를 합성하는데 관여하는 효소.

억제하면 HIV의 단백질을 생성할 수 없게 된다.

HIV receptor CD4

CD4는인간 면역에 관여하는 단백질. 이 유전자

를 억제하면 HIV가 면역세포를 공격하기 힘들

어진다.

HIV 치료의 표적 유전자 fig 3-3

C형간염 치료의 표적 유전자 fig 3-5

CD4 수용체

HCV 바이러스

세포 침입

HCV

세포의 리보솜을 이용한 번역

세포질

ER Lumen

siRNA를 이용한 C형간염바이러스 치료모델

fig 3-6

유전정보 복제

바이러스 억제 방법

siRNA를 이용한 HIV의 치료모델

fig 3-4

c D

harm

acon

, mod

ified

by

꿈i

c G

enela

bs T

echn

olog

ies,

mod

ified

by

꿈i

암의 RNAi 질병 치료 모델

암은 세포주기에 이상이 생긴 세포들로서, 비정상적으로 끊임없이 증

식한다. RNAi를 암에 이용한다면 이 파괴적인 질병에 혁신적인 치료 가

능성을 가져올 것이다. 암 치료를 위한 다양한 유전자 표적들이 학계에

보고되었는데, 주로 암세포의 성장과 전이를 막을 수 있다는 것이 핵심이

다. 이 표적들을 활용한다면 RNAi를 이용해 암 유전자의 활동을 억제시

킬 수 있다. 동시에, 기존 암 치료법인 화학요법이나 방사성 요법의 효과

를 배가시킬 수 있다는 것이 보고되었다.

표적유전자 표적 유전자 설명

Hec 1 암세포의 성장에 관여. 이 유전자를 억제시키

면 암세포의 성장을 저해한다.

PSMA

암세포 표면에 있는 마커. 억제시키면 암세포

에 양을 공급하는 혈관형성을 억제시켜

(blockage of angiogenesis) 암세포의 성장을

저해한다.

Transferrin 수용체 암세포 전이에 관여. 억제시키면 암세포의 전

이를 막는다.

MDR 1

Multidrug Resistance Gene의 약자로, 기존

화학요법이 저항성을 나타내는 원인이되는 유

전자. 억제시키면 화학요법에 대한 저항성이

사라져 화학요법을 시행할 수 있다.

꿈i가

제안한다

정상세포 암세포 종양

형성 변이

전이

증식

증 식

Hec1

PSMA

Transferrin 수용체

MDR1

43

siRNA를 이용한 암의 치료모델 fig 3-8

암 치료의 표적 유전자 fig 3-7

c Molecular Cell Biology 5th Ed, Lodish et al. modified by 꿈i

기타 다른 질병의 질병 치료 모델

RNAi를 이용한 다른 질병도 위에서 제시한 세 가지 질병의 방식을 응

용한다면 비교적 쉽게 모델을 제시할 수 있다. 다른 질병으로서의 응용

가능성이 비교적 용이한 이유는 RNAi가 체내에 있는 메커니즘을 이용하

는 광범위한 현상이기 때문이다. 즉, 억제하고 싶은 유전자만 알 수 있다면

그 다음 문제—siRNA만들기, siRNA를 운반하기 등은 공통적인 문제이

기 때문에, 치료제의 표적 유전자만 정하고 동물실험·임상실험을 진행

하면 된다.

물론 이 표적 유전자를 정하는 것이 쉽지많은 않겠지만 기존의 다른

치료제를 개발하기 위하여 수행되었던 많은 연구 자료를 참고한다면 불

가능한 일은 아니다. 이에, 꿈i 팀은 심층적인 논문조사를 통해 다른 질병

의 표적 유전자가 될 수 있을 만한 것들을 제안한다.

꿈i가

제안한다

44

질병 질병 종류 표적유전자 표적유전자의 기능

SARS 급성 호흡기 질환

(바이러스성)

S gene (Spike Protein

gene)

바이러스의 겉 구조를 이루는 단백질. 이 유전자를 억제

시키면 바이러스의 복제를 막게 된다.

근육 긴장

이상증

(Torsion Dystonia)

신경유전학적 질병. 지

속적인 근육의 수축으

로 인한 사지의 뒤틀림

mutant torsinA 근육 긴장이상증을 일으키는 변형유전자. 이 유전자를

억제시키면 유전병이 일어나지 않도록 할 수 있다.

파킨슨병

신경유전학적 질병으로,

뇌의 신경세포의 이상

으로 인한 운동장애

Alpha-synuclein gene

파킨슨병을 일으키는 유전자로 파킨슨 환자에게서 주

로 돌연변이가 나타남. 이 유전자를 억제시키면 파킨슨

병의 발병이 줄어들게 할 수 있다.

Herpes (포진)

성병의 일종으로, 바이

러스성 감염 (HSV) LAT gene

HSC의 인체 잠복에 필수적인 역할을 하는 유전자. 이

유전자를 억제시키면 HSV가 잠복할 수 없게 되어 HSV

에 감염되지 않을 수 있다.

알츠하이머 신경유전학적 질병으로,

치매가 주 증상

Tau and amy-loid precursor protein gene

Plaque라는 변형단백질을 만들어 뇌를 손상시키는 주

범. 이 유전자를 억제해서 amyloid 단백질의 생성을 억

제하면 알츠하이머의 발병을 억제할 수 있다.

각종 질병의 RNAi 치료를 위한 표적 유전자 fig 3-9

콜레스테롤과의 연결을 통한 siRNA의 전달

콜레스테롤은 스테로이드계 화합물인데, 우리 몸의 세포막 구성 성분

중 하나이다. siRNA를 바로 체내에 주입할 수 없는 이유는 siRNA가 (-)

전하를 띠고 그 크기 때문에 세포막을 통과할 수 없기 때문인데, 콜레스

테롤과 연결시킨다면 세포막을 통과할 수 있는 장점이 있다.

앱타머(Aptamer)를 이용한 siRNA의 전달

앱타머는 그 안정한 구조와 다양한 분자에 붙을 수 있는 강한 결합력

때문에 원하는 세포나 조직, 혹은 기관만 특이적으로 인식할 수 있는 물

질이다.

앱타머와 siRNA는 모두 핵산으로 이루어진 물질이기에 RNA를 길게

합성한 후 한쪽은 앱타머를 만들고 다른 한 쪽은 siRNA를 만들 수 있다.

이렇게 생성된 ‘앱타머— siRNA 결합체’에서 앱타머는 표적세포를 인식하

여 어떤 세포를 공격할지를 인식하고, siRNA는 세포 내로 삽입되어치료

를 담당할 수 있다.

나노입자를 이용한 siRNA의 전달

나노입자란 나노단위, 즉 10-9 m 단위의 미세한 물질을 말한다. 이런 물

질은 체내에서도 전달이 매우 용이해 siRNA를 전달하는 데 유용하다. 나

노입자를 화학적 방법으로 마치 눈덩이처럼 아주 작은 점에서부터 시작

하여 한겹 한겹 만들어 나갈 수 있는데, 일정한 크기가 되면 siRNA에 붙

일 수 있기에 나노입자—siRNA의 결합체를 만들 수 있다.

이 방법은 세 가지 점에서 장점을 지니고 있다. 우선 나노입자—

siRNA의 결합체를 만들기가 매우 용이하며, 나노입자는 체내에서 쉽게

분해되지 않기 때문에 siRNA가 상대적으로 더 오래 체내에 남아 있을

수 있다. 또한 나노입자를 한겹 한겹 만드는 과정에서 특정한 세포와 결

합할 수 있는 수용체나 세포막단백질을 붙이면, 그 세포에만 작용하는 나

노입자—siRNA 결합체를 만들 수도 있다.

항체를 이용한 siRNA의 전달

항체는 우리 몸에서 병원균(항원) 에 대적하여 만들어지는 물질로, 원

을 특이적으로 인식하는 면역 물질이다. 현재 기술 단계로는 원하는 항체

꿈i가

제안한다

RNAi 기술을 현실화하기 위한 꿈i의 제안

45

꿈i자연상태 또는 화학적으로 변형된 siRNA

콜레스테롤에

연결된 siRNA

앱타머—siRNA

결합체

나노 입자에

싸인 siRNA

항체— 프로타민

결합체에 연결된

siRNA

RNA 기반 치료방법

RNAi의 세포전달방법 fig 3-10

c D

ykxh

oorn

, Lieb

erm

an

항체 (Antibody)

항체는 백혈구의 B세포에서 만

들어지는 단백질로 특정 항원을 인

식하여 우리 몸의 면역체계를 활성

화시킴으로써 항원을 제거한다.

항원과 결합

하는 부위

가벼운

사슬 무거운

사슬

c 20

04 P

ears

on E

duca

tion,

mod

ified

by

꿈i

fig 3-11

를 동물에서 생성할 수 있는데, 항체는 항원에만 특이적으로 붙기 때문

에 표적세포만 인식할 수 있는 기능이 있다. 이 항체에 프로타민 단백질

을 합성하면 siRNA와 전기적인 인력으로 연결이 가능하다. 이렇게 연결

된 항체— 프로타민 결합체는 표적세포를 인식하고, 이 결합체에 연결되어

있는 siRNA는 치료를 담당한다.

shRNA와 바이러스를 이용한 siRNA 의 전달

siRNA말고도 RNAi를 유도할 수 있는 물질 중에 shRNA가 있다.

shRNA란 Short hairpin RNA의 약자로, siRNA가 만들어 지기 전의 바

로 전 단계 과정 RNA를 뜻한다. 이 shRNA는 체내의 microRNA 생성과

정 경로를 이용한 체내 프로세싱에 의하여 siRNA로 변화하게 된다.

shRNA를 코딩하는 DNA를 바이러스 운반체에 넣어 체내로 운반한다

면, 체내에 바로 siRNA를 삽입하는 것 보다 더 비용이 적게 든다는 장점

이 있다. 또한, 바이러스에 삽입되는 shRNA 코딩 DNA의 구조는 여러

연구를 통하여 가장 효율적인 서열이 발견되었기에 상용화에 큰 도움이

될 것이라 예상된다.

임상 실험의 필요성

세계 많은 연구실에서 siRNA를 치료제로서 주입하여 많은 동물실험

을 전개한 결과, 긍정적인 결론을 내릴 수 있었다. 많은 연구가 비교적 많

이 진행된 C형간염, HIV, 노인성 황반변증의 경우 RNAi 신약의 현실화

를 위해서 남은 관문은 임상실험이라고 할 수 있고, 다른 질병의 경우 아

직 동물 실험 결과가 축적되어야 할 것이다. 장기적인 관점에서 많은 표

본조사를 할 수 있다면, 제한적 질병에 대한 RNAi의 상용화가 빠르면 5

년 내에 가능하리라 예측한다.

한국에서의 RNAi 임상 실험의 실현을 위한 제안

임상 실험의 경우 자본이 많이 투여되고, 또 장기적인 프로젝트이기에

함부로 뛰어들 수 없는 사업이다. 한국의 많은 제약회사들이 RNAi에 관

심을 가지게 된다면 좋겠지만, 설령 관심을 가지고 있다고 해도 임상실험

같은 큰 프로젝트에 뛰어들기는 쉽지 않을 것이다. 장기적인 관점에서는

장래가 밝은 연구 주제에 처음부터 투자하는 것이 필요하겠지만 이미 다

른 곳에서 연구가 진행되고 있는 이 시점에서는 세계의 많은 제약회사와

먼저 제휴를 하여 공동연구를 수행하고, 차차 역량을 키워나감이 바람직

하다 사료된다.

lentivirus에 의해서 shRNA

를 코딩하는 DNA를 넣어주면

체내에서 shRNA로 변화하고,

결국은 siRNA가 된다.

shRNA를 코딩하는 DNA의

서열은 많은 연구에 의해 최적

의 서열이 알려졌다. 먼저 DNA

의 전사과정을 조절하는 프로모

터(promoter) 서열을 넣은 이

후 sense RNA와 anti-sense

RNA를 만들 수 있는 유전자를

넣는다. 이때 sense RNA와

antisense RNA의 사이에 loop

구조를 넣어준다.

DNA 기반 치료방법

46

shRNA를 이용한 RNAi의 유도 fig 3-12

c O

pen

Bios

yste

ms,

mod

ified

by

꿈i

꿈i가

제안한다

한국과 미국에서의 RNAi 응용연구가 어떻게 진행되나 살펴보면서

가장 많이 눈치챈 것은 미국의 쾌적한 연구 환경이었다. 이것은 비단

RNAi 연구에 국한된 것이 아니라 연구실 제반시설에서부터 안전관련

법규 등 과학 외적인 많은 것들이 정비되었다는 것을 뜻한다. 연구자

가 직장을 옮길 때 자신의 실험실을 같이 옮겨가기 마련인데, 한국과

비교하 을 때 실험실 소속 연구원들의 이직 문제 등도 한국에 비해

매끄럽게 이어지는 것 같았고 휴일도 없이 일하는 한국 연구원들의

생활과는 달리 주말에는 쉬는 미국의 분위기도 자유롭게 느껴졌다.

연구 환경을 개선해야 할 필요성 과학할 수 있는 분위기를 조성하는 미국의 연구현황

47

꿈i

c 꿈

i

한국 미국

연구 주제

선정

● 한 가지나 비슷한 주제 몇 가지를 중점적으

로 연구

● 각기 다른 2~3분야를 동시에 연구

연구실의

규모

● 평균적으로 8~20 내외.

● 대부분은 대학원생 (석사, 박사과정 학생)

● 평균적으로 10~40명 내외.

● 대부분은 박사후 과정 연구원 (Post-doc.)

(* 박사후 과정 연구원의 경우 일반적으로 연구능력이 뛰

어나기 때문에 연구결과가 더 풍부하다.)

연구실과

학교와의

관계

● 학교에서 교수에게 연구 공간을 지급

● 미국에 비해 연구실 규모가 작은편

● 교수가 연구 공간을 학교에서 임대

● 연구실에서 내는 ‘임대료’에 따라 빌리는 공간의

크기, 기기의 규모가 다름 (경쟁주의적 측면이 강함)

● 교수마다 다르지만, 연구실의 규모가 큰 편

장점 ● 밤낮 가리지 않고 일하는 연구실의 분위기

● 연구실 내 가족같은 분위기– 시너지 효과

● 단시간내 놀라운 효과를 나타낼 수 있는 뛰

어난 인적 자원 (잠재력)

● 생물학 한 분야만 해도 분자생물학과, 발생학과, 생화학과, 동물학과, 유전학, 세포학 등의 세부 분

과가 많고 각 분과마다 소속된 연구건물이 있음

● 연구인력도 많고 학회도 체계적으로 열려 연구

수행에 있어서의 비교우위적 효과

● 관련 안전 법규가 잘 정비되어 있음

● 실험동물 및 시약 등 관리 법규가 엄격함

단점 ● 생물학 내 세부분과 부족

● 연구 공간 부족

● 관련 안전 법규 미비

● 실험동물 보관, 시약 등 관리법규 부족

● 연구실 분위기가 한국에 비해 개인주의적

한국과 미국의 실험실 비교 fig 3-13

꿈i가

제안한다

꿈i가

제안한다

RNAi 기술을 한국에서 발전시키기 위한 꿈i의 제안

서울대학교 임상의학연구소 주최

RNAi Workshop 내용

1. RNAi 정의와 메커니즘

2. RNAi 응용에 따른 현황과 전망

3. siRNA vs. shRNA vs. miRNA 4. 효과적인 site selection 법

5. 싸고 편리한 siRNA/shRNA

6. 효과적 transfection 방법

7. cell line과 농도 선택

8. 효과적인 validation

9. stable shRNA/ inducible promoter 10. RNAi 응용과제에 대한 전략적 토론

11. 실제실험에서의 문제점 토론과 제안.

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꿈iRNAi 치료제 사업을 위해서는 생명과학 전반 연구인력이 우선 증가하여야 한다.

C. Mello 박사(2006년 노벨수상자)와의 인터뷰에서 “암을 공부하는 것만으로는 암을 치료할 수 없다. 그러

기 위해선 모든 것을 공부해야 한다” 라는 말이 있었다. 지금 알고 있는 것만을 응용할 것이 아니라 기초 분

야 연구를 비롯한 다른 연구를 같이 병행해야 놓치는 부분이 없다는 것이다. RNAi 를 이용한 질병 치료제

개발도 같은 맥락에 있다. 결국 질병의 치료제의 한 방법이므로 단순히 응용연구만 해서 될 것이 아니라

RNAi 메커니즘에 대한 알려지지 않은 부분을 더 밝혀내는 등 생명현상에 대한 이해가 선행되어야 한다. 이

를 위해서는 한국의 생명과학 전반 인력이 증가해야 한다.

치료하고자 하는 질병의 원인에 대한 이해가 선행되어야 한다.

RNAi로 처음 치료제 개발에 착수한 병은 에이즈 다. 그 이유는 에이즈 바이러스(HIV)의 생활사와 유전

자에 대한 이해가 기존 연구에서 많이 이루어졌기 때문이다. 그렇기에 비교적 쉽게 RNAi로 표적할 유전자

의 후보를 정할 수 있었고, 쥐를 이용한 동물 실험 등이 현재 보고되고 있다. 마찬가지로, RNAi를 이용한 치

료제 개발을 위해서는 그 질병에 대한 발병 원인에 대한 이해가 심화되어야 한다.

RNAi 기술을 이용한 치료제 개발을 위해 한국 과학자들의 관심을 유도한다

현재 우리나라의 과학자들에게 RNAi는 신기한 현

상이지만 아직 본격적인 탐구를 진행하는 주제는 아닌

것 같다. 다른 생물학 분야에 비해 RNA 관련 연구자들

이 매우 적은 것도 하나의 이유일 것이다. 한국분자세

포생물학회의 RNA분과 등을 확대하여 RNAi 연구 수

행방법을 공유하는 ‘세미나’ 같은 것을 주최한다면, 과

학자들의 관심과 협력을 유도하여 시너지 효과를 낼

수 있을 것이다. 이번 프로젝트를 진행하면서 볼 수 있

었던 Seoul RNA Symposium 이나, 서울대학교 임상

의학연구소 주최 RNAi Workshop 등의 행사를 개최

하되 연구자들에게 실질적인 도움을 줄 수 있는 내용

으로 구성한다면, RNAi에 대한 관심을 유도하는 데

좋은 결과가 있을 것이라 생각한다.

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RNAi를 이용한 진단시약, 진단기구를 한국 회사에서 만들어 수출하자

치료제 산업 이외에도 큰 시장 가능성을 지니고 있는 것이 RNAi이다. RNAi 시장이 커지면서 필연적으로

발달하게 될 산업이 바로 연구자들의 실험을 뒷받침 할 실험 도구, 시약 시장이라고 할 수 있다. 예를 들어

연구자들이 RNAi 유전자 치료요법의 연구수행을 위하여 shRNA를 이용한다면, 필연적으로 lentivirus 같은

운반체를 사용하게 된다. 이러한 바이러스를 비롯한 실험을 용이하게 하는 kit을 개발하여 수출한다면, 우리

나라 생명과학계가 성장할 수 있는 자본을 축적할 수 있고 이를 기반으로 다른 연구에 투자할 수 있는 밑거

름이 될 것이다.

또한 학계에 따르면 암세포에서 microRNA의 양이 정상세포의 그것과 다르다고 한다. 이를 응용하여 mi-

croRNA를 내장한 칩을 개발한다면 암을 손쉽게 진단할 수 있을 것이다. 이러한 칩의 개발은 기존의 암 진

단방법과 병행하 을 때 그 신뢰도를 높일 수 있기에 우리 기술로 만들 수 있다면 생명공학 및 의료산업에

큰 도움이 될 것이다.

특허 관련 지식을 예비 과학자들에게 인지시키자

탐방 결과 미국 과학자들은 과학기술의 산업화에 대한 인식이 각별했다. 생명과학 분야의 많은 연구원들

은 깊고 폭넓은 연구를 통해 한 해 많은 수의 논문을 작성한다. 이렇게 발표한 논문이 특허를 출원하지 않는

다면, 정작 다른 연구자나 기업이 그 논문을 응용하여 출원한 특허권은 분쟁을 통해서도 되찾기가 어렵다.

특허권의 가장 큰 목적은 독점적 권리확보인데, RNAi가 앞으로 성장할 산업이기 때문에 이를 연구하는 과

학자들의 권리.권익보호는 필수적이다.

그렇기에, 연구 못지 않게 중요한 권리 보장 수단인 특허권에 대한 교육이 필요하다. 학부생 때부터 특허권

의 조건, 특허권의 범위 및 명세서 작성 요령과 같은 기본적인 특허 교육을 제도화한다면 생명과학 기술 산

업화에 큰 디딤돌이 될 것이다. 이를 통해 연구로부터 획득한 특허 범위를 알고, 특허 분쟁 시 자기 특허권을

주장할 수 있도록 교육하는 것이 필요하다.

기초 연구에 걸맞는 안전 법규와 제반 환경 점검이 필요하다

-실험동물 보관 관련법, 위험 시약 관리 관련법, 연구실 공간 관련법 등

우리 나라의 연구 내용은 몇몇 분야에서는 세계적인 수준을 달리고 있지만 연구 제반 환경은 아직 개선

해야 할 부분이 많다. 생명과학 관련 실험에서는 실험동물과 시약을 많이 사용한다. 위생상의 이유나 안전

을 위하여 따로 실험동물 사육실을 만들어서 키워야 함에도, 관련 공간과 법규가 아직 없어 현재 해당 연

구실에서 실험동물을 일반적으로 사육하는 것이 현실이다. 또 위험 시약의 경우 실험실에 보관하는 것들

이 많은데, 위험 시약 관리 센터와 위험 시약 관리 법규 등을 제정하여 시약에 대한 보다 체계적 관리가

필요하다. 또한 공간 부족 문제로 실험기구들을 복도에 내어 놓는 현재의 몇몇 한국 연구실의 현실은 화

재시 탈출을 힘들게 하는 요인으로 작용한다. 관련 법규의 제정과 현실화가 가장 필요한 부분이라고 할

수 있겠다.

꿈i가

제안한다

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이성욱 교수

단국대학교 분자생물학과

분자유전학실험실

과학은 ‘왜 그럴까’라는 호기심에서 출발한다. 그래서 이미 나온 결

과뿐 아니라 왜 이런 결과가 나오는지 그 과정도 함께 보는 것이다.

과학자에게는 연구하는 과정도 자산이 된다. 이제는 과학을 하는 원

래 목적대로 정도를 가야 한다. 그 길이 가장 빠른 길이다.

결과가 나오기까지 과정이 결국 ‘사이언스’하는 과정이다. 학생 입

장에서는 연구하는 과정에서 수많은 시행착오를 겪으면서 발전하는

것이지 좋은 결과를 내서 (교수에게) 가져다주는 것이 좋은 것만은

아니다.

2006년 2월 17일

BRIC과의 인터뷰 中

미래의 생명과학자들에게 보내는 메시지

소중한 탐방 기회를 많은 이들과 나눌 수 있기를 바라며 꿈i의 탐방과정 중 인상깊었던 말들을 모아보았다.

Prof. Craig C. Mello Univ. of Massachusetts Medical School, 2006 노벨 생리의학상 수상자

무엇보다도 여러가지를 시도해 보아야 한다. 생명 과학 분야를 앞

으로 더 공부할 때 “그건 안 될 거야, 헛고생 하지 마라.” 라고 많은

사람들이 이야기 할 것이다. 그건 모든 사람들이 생명현상을 이해한

다고 생각하고, 어떻게 될 지 알고 있다고 착각하기 때문이다. 물론

앞으로 책과 논문에서 많은 것들을 배우게 될 것이고 그 중 대부분이

아마 맞는 이야기일 것이지만, 아마 51% 정도일 것이다. 나머지 49%

는 틀린 이야기일 것이고, 어떤 지식이 참일 확률은 동전을 던져서

결정하는 것과 거의 비슷하다고 생각한다. 우리는 (과학 지식의) 세부

사항에 있어서는 늘 틀리게 마련이다. 내가 항상 강조하듯이, 우리는

생명체를 과소평가한다. 우리는 세밀한 메커니즘을 가진 복잡한 생명

체이다. 그렇기에 아무도 그 전에 해보지 않았다고 해서 안 될 것이

라고 넘겨짚지 않는 자세가 필요하다…. (중략)

사람들이 흔히 이야기하듯이 “암을 공부해서는 암을 치료할 수 없

다.” 결국은 모든 것을 공부해야 하고, 기초부터 시작해야 한다. 이미

알려진 사실만을 단순히 응용하려고만 하다가는 결국 모든 것을 놓치

게 될 것이다. 그렇다면 RNAi 와 같은 새로운 것들도 놓칠 것이고, 해

파리에서 GFP를 추출한 것 같은 중요한 발견은 있지도 않았을 것이다.

2008년 7월 22일,

꿈i와의 인터뷰 中

c U

MM

S c

BRIC

각주

1) Watson et al., 1953

2) Fire et al., 1998

3) Breakthrough of the year: Small RNAs Make Big Splash, Science 298, No.5602 2002

4) Avery et al., 1944

5) Watson et al., 1953

6) Lee et al., 2007

7) Cech et al., 1975

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10) Dykxhoorn et al., 2006

11) Dykxhoorn et al., 2006

12) Dykxhoorn et al., 2006

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