안과 유전자 치료용 바이러스 벡터

한눈에 보는 포인트

한눈에 보는 포인트

• 눈은 FDA 승인 바이러스 유전자 치료가 시행되는 소수의 장기 중 하나입니다.
• 2017년 FDA가 승인한 보레티진 네파르보벡(루크스터나)은 RPE65 변이로 인한 LCA2를 대상으로 한 세계 최초의 안과 유전자 치료제입니다.
• 현재 가장 널리 사용되는 벡터는 아데노연관바이러스(AAV)로, 낮은 면역원성, 장기 발현, 우수한 안전성을 제공합니다.
• 투여 경로는 망막하, 유리체내, 맥락막상 공간의 세 가지가 있으며, 각각 적응 질환과 장단점이 다릅니다.
• VN 치료 후 맥락망막 위축(CRA)은 수술 후 보고에서 13~28%에서 나타나며, 장기 모니터링이 필요합니다.
• 현재 30개 이상의 안과 유전자 대체 요법 임상 시험이 진행 중이며, 적응 질환의 확대가 기대됩니다.

1. 유전자 치료용 바이러스 벡터란?

바이러스 벡터를 이용한 유전자 치료는 기능이 손상된 유전자를 보완하거나 수리하는 기술입니다. 눈은 면역 특권, 혈액-망막 장벽, 말기 분화 세포라는 세 가지 특성을 가지고 있어 유전자 치료에 특히 적합한 장기로 간주됩니다.

면역 특권이란 시각 기능을 유지하기 위해 눈이 염증 반응을 제한하는 메커니즘입니다. 면역 조절 분자가 염증 세포를 억제하고 도입 유전자에 대한 면역 반응을 줄입니다. 혈액-망막 장벽은 약물의 전신 노출을 제한하여 부작용을 낮춥니다. 말기 분화 세포(광수용체 세포, RPE 세포)로 구성되어 있어 유전자의 염색체 통합 및 삽입 돌연변이 유발 위험이 본질적으로 낮습니다.

유전성 망막 질환(IRD)의 원인이 되는 270개 이상의 유전자 변이가 발견되었으며, 변이는 주로 광수용체 세포 또는 RPE 세포에 나타납니다. 많은 IRD가 단일 유전자 질환이므로 유전자 대체 요법의 좋은 표적이 됩니다.

2017년 12월, FDA는 Spark Therapeutics가 개발한 보레티진 네파르보벡(제품명: 루크스터나/Luxturna)을 승인했습니다. EMA도 2018년에 승인했습니다⁵⁾. 이는 RPE65 유전자의 양쪽 대립유전자 변이와 관련된 IRD(LCA2 및 망막색소변성증)를 대상으로 한 세계 최초의 안과 유전자 치료 제품입니다.

Q 눈에 대한 유전자 치료가 다른 장기보다 더 발전한 이유는 무엇인가요?

A

눈은 면역 특권, 혈액-망막 장벽, 폐쇄 공간이라는 특성을 가지고 있어 소량의 벡터로 표적 세포에 효율적으로 전달될 수 있습니다. 또한 망막은 비분열 말기 분화 세포로 구성되어 있어 유전자가 안정적으로 장기간 발현됩니다. 이러한 요소들이 안과 영역에서 유전자 치료를 가속화하고 있습니다.

2. 주요 증상과 임상 소견

자각 증상

유전자 치료의 대상이 되는 유전성 망막 질환은 질환마다 증상이 다르지만, 주요 증상은 다음과 같습니다.

• 야맹증 (어두운 곳에서 시력 저하): RPE65 기능 저하로 인한 11-cis-레티날 부족이 원인입니다. LCA2에서는 초기부터 가장 흔한 호소입니다.
• 시력 저하: RPE65-IRD에서는 유아기부터 심각한 시력 저하가 발생합니다. 경증 사례에서도 성인기 이후에 진행됩니다.
• 시야 협착: 주변 시야부터 진행되는 환상 암점이 특징적입니다.
• 안진 (니스타그무스): LCA2 중증 사례에서는 출생 후 초기부터 관찰됩니다.

임상 소견

LCA2의 안저 소견

골소체 모양 색소 침착: 망막 혈관 주위 및 중간 주변부에 검은색 과립상 침착. RP의 고전적 소견입니다.

망막 혈관 협소화: 진행에 따라 동맥이 가늘어집니다.

시신경 유두 창백: 진행기에 관찰됩니다.

FAF 감소: 시각 순환 장애로 인해 자가 형광이 약화됩니다. RPE65-IRD에 특징적입니다.

VN 치료 후 합병 소견

맥락망막 위축 (CRA): 수술 후 13~28%에서 보고됩니다. 망막 절개 부위 외부에서도 발생할 수 있습니다 ²⁾.

망막하 수포 형성: 망막하 주사 후 일시적으로 시세포와 RPE가 박리된 상태입니다.

유리체염: 주로 치료 초기에 발생하는 염증 반응입니다.

후낭하 백내장: 장기 경과 사례에서 보고됨¹⁾.

3. 바이러스 벡터의 종류와 특성

안과 유전자 치료에 사용되는 주요 바이러스 벡터는 AAV, 아데노바이러스, 렌티바이러스의 세 가지입니다. 각각의 특성은 다음과 같습니다⁵⁾.

벡터	핵산	용량	면역원성	삽입 돌연변이
AAV	단일가닥 DNA	약 4.7 kb	낮음	낮음 (에피솜)
아데노바이러스	이중가닥 DNA	최대 37 kb	높음	낮음 (에피솜)
렌티바이러스	단일가닥 RNA	8~10 kb	중간	있음 (염색체 통합)

아데노연관바이러스 (AAV)

AAV는 파르보바이러스과에 속하는, 외피가 없는 단일가닥 DNA 바이러스입니다. 현재 망막 유전자 치료에서 가장 널리 사용되는 벡터입니다⁵⁾.

AAV의 장점은 다음과 같습니다⁵⁾:

• 비병원성: 인간에게 질병을 유발하지 않음
• 낮은 삽입 돌연변이 유발 위험: 게놈이 에피솜으로 존재
• 복제 불능: 헬퍼 바이러스 없이 증식하지 않음
• 다양한 비분열 신경 세포로의 형질도입: 간상체, 원추체, RPE에 감염 가능
• 단회 투여 후 지속적 발현: 비분열 세포에서 장기간 안정적으로 발현

13개의 명확한 혈청형이 확인되었으며, AAV2, AAV4, AAV5, AAV8이 안과용으로 주로 사용됩니다. AAV2는 유리체 측에서 내층 망막으로의 감염에 성공했지만, 외층 망막으로의 도달은 제한적입니다. AAV2와 AAV8의 망막하 투여는 각각 RPE 및 광수용체로의 효과적인 도입을 보여줍니다.

일반 인구의 약 70%가 AAV2에 대한 기존 항체를 보유하고 있으며, 38%가 AAV8에 대한 항체를 보유하고 있습니다. 이러한 중화 항체는 유전자 발현 감소와 관련이 있으므로, AAV8 기반 벡터가 AAV2보다 유효성이 더 높을 가능성이 있습니다.

패키징 용량이 약 4.7~4.8 kb로 제한되어 ABCA4(스타가르트병) 및 MYO7A(어셔 증후군)와 같은 대형 유전자를 수용할 수 없습니다⁵⁾.

아데노바이러스(AV)

아데노바이러스는 외피가 없는 이중 가닥 DNA 바이러스로, 최대 37 kb의 유전자를 탑재할 수 있습니다. 주사 후 48시간 이내에 발현이 시작되는 신속한 특성을 가지고 있습니다. 그러나 강한 면역 반응을 유발하며, 발열, 간 손상, 전신 감염, 사망 등의 심각한 부작용이 보고되어 현재 안과에서는 망막모세포종 연구의 단일 시험에서만 사용됩니다⁵⁾.

렌티바이러스

렌티바이러스는 HIV, 말 전염성 빈혈 바이러스(EIAV) 등에서 유래한 단일 가닥 RNA 레트로바이러스입니다. 8~10 kb의 유전자를 탑재할 수 있으며, RPE 세포 도입에 효과적이지만 광수용체를 효과적으로 표적화할 수 없습니다. AAV 및 아데노바이러스와 달리 상보적 DNA를 염색체에 통합한다는 점에서 삽입 돌연변이 유발 위험이 있습니다⁵⁾. 스타가르트병 및 어셔 증후군(USH1B)의 임상 시험에서 EIAV 벡터가 사용되었습니다.

Q AAV의 패키징 용량 제한은 무엇에 영향을 미칩니까?

A

AAV의 용량은 약 4.7~4.8 kb로 제한되므로, ABCA4(스타가르트병), MYO7A(어셔 증후군), EYS 등 이 크기를 초과하는 대형 유전자의 코딩이 필요한 질환은 AAV로 대응할 수 없습니다⁵⁾. 이 경우 렌티바이러스 벡터가 선택지가 되지만, 염색체 통합 위험이 따릅니다.

4. 투여 방법

안과용 바이러스 유전자 치료의 투여 경로는 주로 세 가지가 있습니다. 각 경로의 특징과 적응증을 아래에 제시합니다.

유리체내 주사

침습성: 가장 덜 침습적입니다. 외래에서 국소 마취 하에 시행 가능합니다.

도달 부위: 주로 내층 망막입니다. 외층 망막(RPE 및 광수용체)에 도달하는 데는 내경계막(ILM)이 큰 장벽이 됩니다⁵⁾.

면역 반응: 체액성 면역 반응이 강하게 나타나기 쉽습니다. 중화 항체가 생성되어 동일한 벡터의 반대쪽 눈 투여에 영향을 줄 수 있습니다.

합병증: 안내염, 망막박리(발생률 1% 미만).

망막하 주사

침습성: 가장 높은 침습성. 수술실에서 모양체 평면부 유리체 절제술 필요.

도달 부위: 외층 망막(RPE 및 광수용체)에 직접 접근. 보레티진 네파르보벡은 이 경로로 투여됨 ⁵⁾.

면역 반응: 체액성 면역 반응이 최소. 유리체내 주사보다 염증이 적음 ⁵⁾.

합병증: 황반원공, 망막하 출혈, 섬유증, 망막박리.

맥락막상강 투여는 주변부 RPE 및 맥락막을 광범위하게 표적화할 수 있는 비교적 새로운 경로이며, 황반부에 대한 직접 조작을 피할 수 있음 ⁵⁾.

망막하 투여의 수술 술기

수술실에서 구후 마취(또는 전신 마취) 하에 시행. 안구 표면을 요오드로 소독한 후, 23 또는 25게이지 기구로 모양체 평면부 유리체 절제술을 시행. 그 다음 41게이지 팁을 망막하 공간에 위치시키고, 안내 관류액(BSS) 주입으로 수포를 형성한 후 바이러스 벡터를 투여. 수술 중 OCT는 위치 확인 및 주입 정확도 향상에 유용.

수술 후 환자는 후극부에 액체를 유지하기 위해 224시간 동안 앙와위를 유지. 경구 프레드니손을 수술 후 2161일간 투여하고, 처음 2주 후부터 감량. 추적 관찰로 시력, 시야, 미세시야계, ERG, OCT, 안저 사진, 자가형광(AF) 평가를 시행.

치료 시 주의사항 및 부작용

유리체내 주사 후 염증: 과도한 안내 염증이 발생하여 시력 저하에 이른 증례가 있음. 빈 AAV 캡시드도 유리체염을 유발하는 것으로 알려짐.

반대안에 대한 영향: 유리체내 주사 후 생성된 중화 항체가 반대안에 동일한 벡터를 투여할 때 발현을 억제할 가능성이 있음.

맥락망막 위축(CRA): 보레티진 네파르보벡 치료 후 13~28%에서 보고됨. 기전은 알려져 있지 않지만 광수용체 구제 후 대사 과부하가 관여할 가능성이 있음 ²⁾.

다른 벡터 사용 시 주의: 선행 치료 후 반대안에 다른 벡터를 사용하면 CRA 발생률이 높아질 수 있음(증례 보고에서 4예 중 3예에서 CRA 관찰) ²⁾.

5. 승인된 치료법 및 주요 임상 응용

승인된 치료

**보레티진 네파르보벡 (Luxturna)**은 RPE65 유전자의 양쪽 대립유전자 변이와 관련된 IRD에 대해 FDA(2017년) 및 EMA(2018년) 승인을 받은 안과용 바이러스 유전자 치료제입니다⁵⁾. AAV2에 RPE65 트랜스진을 삽입하여 망막하 주사를 통해 생존 RPE 세포에 전달합니다.

3상 임상시험에서는 시력 20/60 이하인 3세 이상 환자 29명이 참여했으며, 다중 조도 이동 검사(MLMT)에서 기능적 시력 개선이 입증되었습니다(2명에서 경미한 염증이 발생했으나 심각한 합병증은 없었습니다).

적격 기준은 다음과 같습니다:

• RPE65 유전자의 양쪽 대립유전자(biallelic) 병원성 변이 확인
• 3세 이상
• 시력 20/60 이하 또는 20° 미만의 시야 협착
• 충분한 생존 망막 세포의 존재

개발 중/임상시험 단계의 주요 질환

질환	유전자	벡터	투여 경로
X-연관 망막분리증 (XLRS)	RS1	AAV	유리체내 주사
스타가르트병	ABCA4	EIAV(렌티바이러스)	망막하
무맥락막증	CHM(REP1)	AAV2	망막하
망막색소변성증(X-연관)	RPGR	AAV8/AAV9	망막하
전색맹	CNGA3/CNGB3	AAV	망막하
신생혈관성 연령 관련 황반변성	아플리버셉트	AAV2	유리체내
LHON	ND4	AAV2	유리체내

현재 30개 이상의 안과 유전자 대체 요법 임상 시험이 진행 중입니다.

Q 룩스터나(보레티진 네파르보벡)를 받을 수 있는 환자는 어떤 경우인가요?

A

RPE65 유전자의 양쪽 대립유전자(biallelic) 병원성 변이를 가지고 있고, 치료 가능한 생존 망막 세포가 남아 있는 것이 적응 판단의 전제입니다⁵⁾. 시각 기능이 거의 없는 완전 실명에서는 효과를 기대하기 어려우므로, 잔여 기능이 확인되는 시기에 치료하는 것이 중요합니다.

6. 병태생리학·상세한 발병 기전

RPE65와 시각 주기

RPE65(레티노이드 이성질체 가수분해효소)는 RPE 세포에서 높게 발현되는 효소로, 시각 주기에서 all-trans-레티닐 에스테르를 11-cis-레티놀로 전환하는 역할을 합니다. RPE65가 결핍되면 11-cis-레티날(광수용체 세포의 광색소 원료가 되는 비타민 A 유도체)이 부족해져 광수용체에서의 광변환(phototransduction)이 손상됩니다.

AAV 도입 기전

AAV 캡시드는 베타-배럴 구조와 표면 노출 루프로 형성되며, 표면 루프가 조직 친화성(tropism)을 결정합니다⁵⁾. 투여 경로에 따라 캡시드가 접촉하는 세포가 다르므로, 어떤 세포가 형질도입되는지는 투여 경로와 캡시드의 조합에 의해 결정됩니다.

혈청형별 RPE 및 광수용체 친화성은 다음과 같습니다.

• RPE 우선: AAV1, AAV4, AAV6
• 광수용체 우선: AAV5, AAV8
• 망막 신경절 세포(유리체내 투여): AAV2(야생형)

유전자 치료 관련 포도막염(GTAU)의 기전

외래 단백질과 외래 DNA는 염증 유도 인자로 알려져 있으며, 면역 특권이 있는 안내 환경에서도 염증을 유발할 수 있습니다. 유리체내 투여 시 벡터가 유리체강 전체로 퍼져 체액성 면역 반응이 발생하기 쉽습니다. 반면, 망막하 투여는 면역계로부터 벡터를 더 잘 차단하여 염증 반응이 적습니다⁵⁾.

캡시드는 유리체내 염증을 특이적으로 유발하며, 유전 물질은 전안부와 후안부 모두의 염증에 관여합니다. 빈 캡시드도 유리체내 투여 후 유리체염을 유발하는 것이 확인되었습니다.

맥락망막 위축(CRA)의 발생 기전

VN 치료 후 CRA의 기전은 완전히 밝혀지지 않았지만, 여러 요인이 관여하는 것으로 생각됩니다.

• 대사 과부하 가설: 광수용체 구제 후 RPE65 기능 항진으로 퇴행 중이던 광수용체의 대사가 급격히 증가하여 세포 손상이 발생합니다^2,3). 시야 개선이 가장 현저했던 영역에서 CRA가 처음 발생한다는 소견이 이 가설을 지지합니다.
• 면역 반응: 이전 치료에서 다른 벡터를 사용한 환자는 면역 감작이 발생하여 CRA 발생률이 높아질 수 있습니다²⁾.
• 수술적 요인: 높은 주입 압력, 주입 속도, 기계적 외상이 관여할 수 있습니다.

7. 최신 연구 및 향후 전망(연구 단계 보고)

환자분께: 반드시 읽어 주십시오.

다음 내용은 현재 연구 단계 또는 임상 시험 중인 것으로, 일반 병원에서 받을 수 있는 표준 치료가 아닙니다. 향후 의료 발전에 관한 전문가용 참고 정보입니다.

Voretigene Neparvovec의 장기 안전성

Kolesnikova 등(2022)은 11세에 VN 치료를 받고 19세에 맥락망막 위축이 발생한 환자의 8년 추적 관찰을 보고했습니다⁴⁾. 치료 전에는 자가형광이 거의 소실되었으나, 6년 및 8년 후 추적 관찰에서 중심와 주변에 자가형광이 검출되어 시각 주기의 지속적 기능을 보여주었습니다. 8년 후 시력은 양안 모두 치료 전 기준치로 돌아왔고, 병세는 안정적이었습니다.

Merle 등(2025)은 경증 RPE65-IRD 소아 4명(6~12세)의 VN 치료 단기 결과를 보고했습니다³⁾. 모든 예에서 전시야 자극 역치(FST) 개선을 통한 간상 세포 구제 효과를 확인했습니다. 3예에서 망막 절개 부위의 맥락망막 위축이 인정되었으나, 진행성 확대는 관찰되지 않았습니다. 조기 치료를 통해 망막 변성이 적은 단계에서 중재할 수 있다면 급속 확장형 맥락망막 위축의 위험 감소로 이어질 가능성이 있습니다.

다른 벡터 간 교차 반응

Ku 등(2024)은 이전에 다른 AAV 벡터(rAAV2-CB-hRPE65)로 치료받은 반대쪽 눈에 나중에 VN을 투여한 4예(초기 치료 611세, VN 투여 1221세)를 보고했습니다²⁾. 4예 중 3예에서 VN 치료안에 맥락망막 위축이 발생했습니다(발현까지 522개월). FST 개선은 모든 예에서 확인되었으나, 맥락망막 위축 발생률은 일반적인 1575%보다 훨씬 높았습니다. 저자들은 면역 감작과 대사 과잉의 복합 기전을 제안했습니다. 다른 벡터를 다른 눈에 투여할 경우 신중한 검토가 필요합니다.

차세대 벡터 개발

방향성 진화(directed evolution): AAV 캡시드를 인공적으로 최적화하여 영장류의 두꺼운 내경계막을 통과해 외층 망막에 도달하는 벡터 개발이 진행 중입니다⁵⁾. 이를 통해 유리체내 주사로도 외층 망막으로의 유전자 전달이 가능해질 가능성이 있습니다.

RdCVF(간상 세포 유래 원추 세포 생존 인자): 원추 세포 생존을 촉진하는 신경 보호 전략으로 검토되고 있습니다⁵⁾. 여러 유전적 아형에 공통적인 치료가 될 수 있습니다.

유전자 편집(CRISPR/Cas9): AAV를 매개로 한 게놈 수술의 전임상 연구가 진행 중이며, 특히 연령 관련 황반 변성 및 우성 돌연변이에 의한 질환에 대한 응용이 검토되고 있습니다⁵⁾.

맥락막상강 투여: 주변 RPE 및 맥락막의 광범위 치료가 가능한 새로운 경로로 연구가 진행 중입니다⁵⁾.

Q 치료 후 맥락망막 위축이 발생한 경우 시력은 어떻게 됩니까?

A

많은 보고에 따르면 CRA가 발생한 눈에서도 시력(BCVA)이 유지되고 FST 개선이 지속되는 경향이 있습니다⁴⁾. 그러나 CRA가 중심와까지 확장되면 시력에 영향을 줄 수 있습니다. CRA의 성장 패턴은 개인차가 크므로 장기적인 영상 모니터링이 필요합니다.

8. 참고문헌

1. Lidder AK, Choi S, Modi YS, Brodie SE, Davis JL, Gregori NZ, Lam BL. Bilateral exudative retinal detachments after subretinal gene therapy with voretigene neparvovec-rzyl for RPE65 Leber Congenital Amaurosis. Am J Ophthalmol Case Rep. 2023;32:101879.
2. Ku CA, Igelman AD, Huang SJ, Bailey ST, Lauer AK, Duncan JL, Weleber RG, Yang P, Pennesi ME. Perimacular atrophy following voretigene neparvovec-rzyl treatment in the setting of previous contralateral eye treatment with a different viral vector. Transl Vis Sci Technol. 2024;13(6):11.
3. Merle DA, Hertens L, Dimopoulos S, et al. Short-term outcomes of pediatric patients with mild autosomal recessive RPE65-associated retinal dystrophy treated with voretigene neparvovec. Transl Vis Sci Technol. 2025;14(8):8.
4. Kolesnikova M, Lima de Carvalho JR Jr, Parmann R, Kim AH, Mahajan VB, Tsang SH, Sparrow JR. Chorioretinal atrophy following voretigene neparvovec despite the presence of fundus autofluorescence. Mol Genet Genomic Med. 2022;10:e2038.
5. Botto C, Rucli M, Bucher K, et al. Early and late stage gene therapy interventions for inherited retinal degenerations. Prog Retin Eye Res. 2022;86:100975.