난청, 유전자 교정치료 통해 청력 개선

의대 최재영, 정진세(이비인후과학), 김형범, 지헌영 교수(약리학) 연구팀

의대 최재영, 정진세(이비인후과학), 김형범, 지헌영 교수(약리학) 연구팀은 마우스 실험에서 난청 유발 유전자 돌연변이를 교정해 청력을 10배 정도 개선했다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘테라노스틱스(Theranostics, IF 11.556)’ 최신호에 게재됐다.

난청은 전 세계 인구의 약 5%가 겪고 있는 흔한 감각기 질환으로 증가세를 보이고 있다. 난청은 나이가 들수록 청력 손실 위험이 높은데 치료 약물이 없는 상황이다. 유일한 방법으로 인공와우 임플란트 수술이 있지만, 생리적이고 자연스러운 소리를 들을 수 없어 완치보다 재활치료 개념에 가깝다.

노화성 난청은 노화와 유전적 돌연변이, 약물 등이 주요 원인으로 소리를 감지하는 외유모세포와 시냅스 등의 손상에 의해 일어난다. 이 중 외유모세포의 기능 유지에 칼륨 이온 채널인 KCNQ4가 중요하다. 그래서 KCNQ4의 돌연변이는 노화성 난청의 위험인자로 추정되고 있다. 또한 KCNQ4에 심각한 돌연변이를 가진 환자는 내이의 칼륨이온 항상성에 문제를 일으켜 젊은 나이에서 청력 손실이 진행되는 비증후군 상염색체우성난청2(DFNA2)의 원인이 된다.

연구팀은 DFNA2 환자에서 공통적으로 발견되는 KCNQ4 돌연변이를 가진 마우스 모델을 유전자 염기 변경을 통해 생산했다. 실제로 이들 쥐에서는 3주령부터 고주파 영역(50~70dB 수준)에서 청력이 떨어지고 7주령이 됐을 때 저주파 영역을 포함한 모든 주파수(60~90dB 수준)에서 청력 감소가 확인됐다. 

이어서 청각 기능 회복을 위한 유전자 교정 치료를 진행했다. 유전자 편집 기술인 크리스퍼 유전자 가위(CRISPR/Cas9) 기술을 활용해 돌연변이 KCNQ4 단백질을 발현하는 유전자를 제거했다. 유전자 제거 집합체를 유전자 전달 매개 AAV에 태워 마우스 귀에 주입했다.

AAV 주입 마우스의 경우 7주 후 전체 주파수 영역(6~30kHz)에서 평균 20dB의 청력 개선을 보였다. 20dB의 청력 개선 효과는 소리를 10배 정도 크게 들을 수 있는 수준이다. 지하철이 통과하는 소음을 겨우 들을 수 있는 수준에서 일상 대화 소리까지 무리 없이 들을 수 있는 수준으로 개선한 셈이다.

이와 함께, 유전자 교정치료를 통해 청력이 개선된 마우스를 조사한 결과 그렇지 않은 마우스보다 실질적으로 손상된 외유모세포의 양이 적은 것까지 확인됐다.