DNA 대신 RNA를 겨냥한 포도막 흑색종 연구

CRISPR-Cas13d로 RASGRP3 RNA를 표적화하자 배양한 사람 포도막 흑색종 세포주 3종의 생존율이 처리 48시간 뒤 모두 5% 미만으로 낮아졌다. 연구진은 Cas13d mRNA와 가이드 RNA를 지질나노입자(LNP)에 함께 담아 전달했다. 이번 결과는 세포 배양 실험에서 확인한 개념증명이다. 동물이나 환자에서의 종양 제거와 시력 보존은 평가하지 않았다. 연구는 학술지 Molecular Therapy Oncology에 게재됐다.

포도막 흑색종은 홍채·섬모체·맥락막의 멜라닌세포에서 발생하며, 성인에서 가장 흔한 원발성 안구 내 악성종양이다. 국소 치료에는 방사선과 수술이 쓰이지만 전이성 질환의 치료 선택지는 제한적이다. 연구팀은 기존 약물로 접근하기 어려운 세포 내 단백질을 공략하기 위해, 그 단백질을 만드는 RNA를 분해하는 전략을 시험했다.

암세포의 의존성과 높은 발현을 함께 이용했다

연구진은 1,000개 이상의 암세포주를 포함한 DepMap CRISPR 유전자 제거 데이터와 TCGA·GTEx 발현 자료를 분석해 RASGRP3를 후보로 선정했다. 이 유전자는 포도막 흑색종에서 높은 발현과 선택적인 생존 의존성을 보였다. RasGRP3 단백질은 암세포 증식에 관여하는 RAS–MAPK 신호 전달을 연결하지만, 세포 안에 위치하고 뚜렷한 약물 결합 부위가 없어 기존 방식으로 표적화하기 어렵다.

Cas13d는 가이드 RNA가 지정한 RNA를 절단하는 효소다. 연구팀은 RASGRP3를 겨냥하는 가이드 42종을 시험해 g4를 선정했다. 별도로 GFP 형광단백질 mRNA를 이용해 LNP 조성 30종의 전달 효율을 비교한 뒤, 선정한 LNP에 Cas13d mRNA와 g4를 함께 담았다. 최종 제형은 DNA를 영구적으로 편집하는 대신 RNA 단계에서 작용하도록 설계됐다.

48시간 뒤 암세포주와 대조 세포주의 반응이 갈렸다

Cas13d-LNP 처리 후 유세포분석으로 측정한 평균 생존율은 포도막 흑색종 세포주 92-1에서 4.73%, MP-41에서 3.90%, MP-46에서 2.80%였다. 비포도막 흑색종 대조 세포주 HEK293T와 HeLa는 각각 86.33%, 84.34%, 비암성 망막색소상피 모델인 ARPE-19는 90.73%였다. 대조 세포주의 생존율은 미처리 대조군과 비슷한 수준이었다. 다만 대조군에는 다른 암 유래 세포주도 포함돼 있어, 이 결과를 정상 조직 전반의 안전성으로 확대할 수는 없다.

별도의 92-1 세포 비교 실험에서도 Cas13d에 의한 생존율 감소가 Cas9 유전자 제거와 siRNA 억제보다 컸다. 다만 전달 방식과 평가 시점 등이 달랐고, 연구진도 비교에 사용한 Cas9·siRNA가 최적화된 형태는 아닐 수 있다고 밝혔다. 다른 기술에 대한 일반적인 우월성을 입증한 결과로 해석하기는 어렵다.

표적 억제와 주변 RNA 분해가 함께 작용했다

연구진은 RASGRP3 mRNA 감소와 ‘주변 RNA 절단’이 함께 살상 효과에 기여한다고 해석했다. Cas13d는 풍부한 표적 RNA를 절단한 뒤 표적 이외의 RNA도 분해할 수 있다. 처리 12시간 뒤 일부 암세포주에서는 표적이 아닌 GAPDH RNA도 뚜렷하게 감소했지만, ARPE-19에서는 거의 변하지 않았다.

가이드가 인식하지 못하면서 같은 단백질을 만드는 RASGRP3 사본을 추가한 구제 실험에서는 생존율이 약 3%에서 약 46%로 부분 회복됐다. 이는 표적 유전자 억제 외에 주변 RNA 분해도 세포 사멸에 기여한다는 해석을 뒷받침한다.

후속 연구에서는 종양마다 다른 RASGRP3 발현, 표적 인식 회피에 따른 내성, 체내 분포와 반복 투여 시 면역반응을 확인해야 한다. 눈이나 간 전이 부위로의 전달 역시 향후 검증 과제다. 연구 설계와 결과는 논문 전문과 서지·초록 기록에서 확인할 수 있다.