## 배경 혈우병 등 유전성 질환 치료를 위한 아데노부속바이러스(Adeno-associated Virus, AAV) 기반 유전자 치료제 개발이 활발하다. 그러나 전임상 단계에서 흔히 쓰이는 동물 모델은 인간과 수용체 분포나 면역계가 달라 실제 인체 반응을 온전히 담아내지 못했다. 동물 실험의 높은 안전성 지표가 임상에서 번번이 무너지는 이유다. 이 문제를 해결하려 인간 간 조직을 3차원으로 모사한 기술이 등장했다. 간세포, 내피세포, 성상세포, 쿠퍼세포를 장기와 유사한 비율로 배치한 인간 간 조직 모사체(human Liver Tissue Equivalent, hLTE)는 실제 간의 생리 활성을 정밀히 대변한다. 치료 벡터의 안전성을 인간 수준에서 정밀하게 평가할 수 있어 신약 스크리닝 플랫폼으로 부상하고 있다. ## 핵심 발견 미국 웨이크포레스트 재생의학연구소(Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, WFIRM) 연구진은 hLTE로 유전자 치료제용 두 AAV 혈청형인 AAV5와 AAV3b의 전달 효율, 세포 선택성, 독성을 정밀히 비교했다. 거대세포바이러스(Cytomegalovirus, CMV) 프로모터 하에 강화녹색형광단백질(enhanced Green Fluorescent Protein, eGFP)을 발현하는 바이러스를 설계해 hLTE에 주입하는 방식을 취한다. 그 결과 AAV5가 AAV3b보다 한층 높은 발현율을 기록했다. 세포 종류별 감염 현황 분석에서는 반전이 나타났다. 두 혈청형 모두 목표인 간세포나 쿠퍼세포보다 내피세포와 성상세포를 더 효율적으로 감염시켰다. 치료 유전자가 원치 않는 세포에 전달돼 부작용을 일으킬 가능성이 입증된 셈이다. 실제로 AAV를 주입한 hLTE 배지에서는 간 기능 지표 물질의 수치 변화와 함께, 간 독성 및 염증 관련 유전자의 발현 교란이 관찰됐다. 세포 내 전사체 변화 양상은 혈청형과 프로모터, 유전자의 종류에 따라 모두 제각각이었다. 또한 연구진은 인산글리세르산인산화효소(Phosphoglycerate Kinase, PGK) 프로모터에 유전자재조합 8인자(Factor VIII, FVIII) 유전자(lcoET3)를 얹어 세포 내 신호전달 경로의 변화를 정밀 추적한다. 탑재된 유전자 종류에 따라서도 발현되는 분자 생리학적 경로가 달라짐이 드러났다. 무엇보다 유전독성 평가 결과가 경종을 울린다. 바이러스 게놈 삽입 분석을 수행한 결과, 암 발생 유전자 인근 궤적에 바이러스 DNA가 삽입된 현상이 다수 확인됐다. 나아가 미토콘드리아 DNA(mitochondrial DNA, mtDNA) 내부에서도 상당한 수준의 삽입 흔적이 발견됐다. AAV 벡터가 핵 유전체뿐만 아니라 세포 호흡을 담당하는 미토콘드리아 게놈까지 침투해 세포 건강을 위협할 수 있다는 뜻이다. ## 의미와 전망 이번 결과는 유전자 치료제 전임상 스크리닝에서 인간 간 조직 모사 플랫폼이 맡을 역할을 뚜렷이 보여준다. 기존 동물 모델이 보여주지 못했던 세포 특이적 감염 성향과 미토콘드리아 DNA 삽입 등의 유전독성 신호를 실제 인간 조직 환경에서 똑똑히 규명했다. 임상시험 진입 전에 발생 가능한 부작용을 예방하는 안전핀이 될 전망이다. 하지만 실험실 단위의 모사체 연구라는 특성상 전신 생리 작용을 완벽히 모사하기는 어렵다. 목표 대상이 아닌 성상세포나 내피세포의 감염률이 더 높았다는 점은 풀어야 할 숙제로 꼽혔다. 벡터가 엉뚱한 세포로 침투하는 오프타깃(off-target) 반응을 줄이고, 간세포만 선택적으로 공략할 수 있도록 바이러스 껍데기인 캡시드를 개량하는 추가 연구가 대안으로 제시된다. 프로모터와 외래 유전자의 결합이 유전자 전달을 넘어 숙주 세포의 신호 경로까지 뒤흔들 수 있다는 분석 또한 향후 신약 설계 지침에 상당한 영향을 줄 것으로 보인다.