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New era of cytokine therapy on RA treatment

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후생신보
기사입력 2015/02/27 [21:57]

  
▲ 좌장 최정윤 교수(대구가톨릭의대)  
Lecture 1

New insight from basic research on RA pathogenesis 
송정식 교수(연세의대)

  
Lecture 2

Safety aspect of IL-6 blockade in clinical practice 
이상일 교수(경상의대)
 

Panel


김완욱 교수(가톨릭의대), 김태환 교수(한양의대), 김현아 교수(한림의대), 심승철 교수(충남의대), 이명수 교수(원광의대), 이창훈 교수(원광의대) <가나다순>




New insight from basic research on RA pathogenesis
 

▲ 송정식 교수(연세의대)    

■ 류마티스 관절염 연구의 새로운 동향

새로운 생물학의 발전은, 실험기술의 발전과 깊이 연관되어 있다. 특히 지난 10년간 마이크로어레이, 바이오인포매틱스, 새로운 염기서열 분석방식 등이 이용되면서 생물학은 그 어떤 시기보다 괄목할 만한 성장을 이루었다. 류마티스 관절염 연구 또한 이러한 연구방식의 변화에 크게 영향을 받아 왔다.
 
■ 항CCP항체의 진단적 의의

지난 15년간 류마티스 관절염 분야의 가장 획기적인 성과중의 하나는 CCP 항체의 발견이라 할 수 있다. CCP 항체는 1964년 류마티스 관절염 환자의 혈청에서 자가면역반응을 일으키는 항체로 처음 발견되었다.

최초 Anti-Perinuclear Factor로 명명된 이 CCP 항체는 그 후 30년이 지나서야 항원의 성질이 규명되었다. 1993년 피부세포에 존재하는 filaggerin 단백질이 항원으로 밝혀졌으며, 추후 1998년 정확한 항원은 단백질을 형성하는 아미노산 중 arginine이 citrulline으로 변형된 펩타이드(peptide)를 포함하는 단백질로 밝혀졌다. <그림 1>


이러한 연구결과를 통해 2000년 citrulline을 포함하는 peptide를 di-sulfide bond로 연결한 cyclic citrullinated peptide(CCP)를 합성하여 최초 류마티스 관절염을 진단하는 CCP1 ELISA test가 개발되었다. 이것이 점점 개선되어 2002년 민감도가 향상된 CCP2 ELISA test가 개발되었고, 그 후 2005년 류마티스 관절염의 초기환자에서 민감도가 향상된 CCP3 ELISA test가 나오게 되었다.
   
■ 류마티스 환자의 자가면역단백질 분석과 변화

CCP항체는 citrulline을 포함하는 단백질에 대한 다양한 자가항체를 검출하는 ELISA 검사법에서 측정되는 자가항체를 뜻하며, 다양한 CCP항체가 류마티스 관절염의 병인에 미치는 영향을 연구하기 위해 단백질 마이크로어레이 기법이 사용되고 있다.

이 분야의 선구자로는 스탠포드 대학의 로빈슨 박사로서, DNA microarray에 착안하여 자가항체를 측정하는 protein microarray 기법을 개발하였고, 이를 이용해 류마티스 환자의 자가항체발현을 분석하였다.

또한 임상 치료반응에 따른 면역 단백질의 변화와 사이토카인(cytokine)의 발현 변화를 함께 살펴보았다. 이는 환자 개개인에 맞는 치료방법을 제시할 수 있는 기초연구가 되었다. 그리고 콜라겐에 의해 관절염이 유발되는 쥐(Collagen-Induced Arthritis, CIA) 모델을 이용하여 초기 관절염에서 점차 병이 진행되어 가는 동안 자가면역항체의 변화를 살펴볼 수 있었다.

초기 콜라겐에 의해 유발된 관절염은 CCP 항체를 통해 증폭되어 나가고 이때 관여하는 특정 CCP 단백질을 살펴본 결과, fibrinogen 등의 단백질의 항원성이 지속적으로 높게 나타남을 알 수 있었다.

CCP 항체는 관절염의 진단방법으로 사용되어 왔지만 CCP가 병원성으로 작용한다는 직접적인 증거는 없었다. 하지만 콜로라도 대학의 홀러 박사가 콜라겐항체과 CCP 항체를 동시에 주입한 관절염 동물모델에서 관절염이 증가하는 결과를 통해 CCP항체는 관절염의 표지인자일 뿐만 아니라 관절염을 일으키는 병원성 물질임을 알게 되었다.

또한 캐나다의 캐이린스 박사는 사람의 DR4-IE를 발현하는 transgenic mice에 citrullinate된 fibrinogen 을 주입하면 류마티스 관절염이 유발됨을 알 수 있었다. 이러한 연구결과들은 citrullinate된 단백질에 대한 자가항체가 관절염을 악화시키는 요인을 작용하는 것을 뒷받침한다.

또한 최근의 연구동향은 새롭게 구축된 NGS(New Generation Sequencing) 방법론을 이용하여 자가면역반응을 일으키는 면역세포의 항체 유전자 구조를 밝히고자 하는 방향이 시도되고 있다. 면역세포의 분화과정은 항원에 의해 활성화된 특정 면역세포가 분화하면서 항체 유전자의 변형을 통해 가장 반응성이 좋은 항체를 생산하는 면역세포, Plasmablasts로 분화하는 과정을 통해 이루어진다.

이때 항체 유전자의 변형은 서로 다른 Plasmablasts를 만들어 내는데, NGS를 통해 각각의 Plasmablasts를 개별적으로 분석하여 항체 유전자의 레퍼토리(repertoire)를 구축하였다. 밝혀진 항체 유전자의 정보를 바탕으로 재조합 단백질을 합성해 본 결과, 이들 모두 citrulline된 항원에 대해 높은 반응성을 보여 주었고, 특히 citrulline된 histone 단백질에 대한 반응성이 지속적으로 관찰되었다.

한편 단백질내 arginine 아미노산의 citrulline으로의 변형은 단백질의 구조변화를 유발하여 단백질 기능을 손상시키는 역할을 한다. <그림 2>


이때 PAD(peptidyl arginine deaminase)라는 효소와 칼슘이 작용하게 된다. 이러한 과정은 죽어가는 세포에서 주로 발견되는 현상으로 죽은 세포내에 존재하던 효소와 같은 단백질의 아주 급속한 붕괴를 유발한다. 이는 세포 밖으로 쏟아져 나오는 세포내 여러 물질로 인한 부작용을 최소화 하고자 하는 기작으로 이해할 수 있다.

최근 Neutrophil extracellular traps(NET)에 citrullinate된 Histone이 다량 존재하는데, 이는 RA환자의 염증반응을 유발하는 원인으로 연구되어지고 있다. 사실NETosis는 세포자살과정을 통해 몸안에 침입하는 병원균으로 부터 우리를 보호하는 일차적인 보호막(NET)을 만드는 과정으로 이해할 수 있다. 하지만NETosis과정에 단백질의 citrullination이 지속적으로 발생하게 되고, 변형된 단백질에 대한 자가면역반응이 유도되어, 자가항체의 발생이 증가하면서 관절염이 심해지는 과정이 연구중이다. <그림 3>


■ 결론

분자생물학의 발달과 분석장비의 첨단화를 통해 자가면역질환연구에 대한 획기적인 발견들이 이루어지고 있으며, 점차적으로 류마티스 관절염의 발생기작의 과정을 이해할 수 있게 될 것이다. 최근 15년간 Citrullinate된 항원에 의한 류마티스 관절염(Rheumatoid Arthritis, RA) 의 발현기작에 대해서 많은 연구가 이어져 왔다. 하지만 아직도 류마티스 관절염의 정확한 원인에 대해서는 더욱 많은 연구가 필요하며, 변성된 단백질에 대한 자가면역기전은 최근 많은 각광을 받고 있다.

Citrullination에 이어서 최근에는 carbmylation (단백질의 lysine이 homocitrulline으로 변화는 과정)에 대한 자가항체의 연구가 시작되고 있으며 혈청음성 관절염 환자에서 의미있는 결과들이 보고 되고 있다. ▣


Q & A

■ Q : CCP2와 CCP3 test의 차이가 무엇인가요?

■ A : CCP항체는 관절염의 임상양상이 나타나기 10~15년전부터 일부 환자의 혈액내에서 조금씩 측정되기 시작하여, 질병발생시점이 되면 전체 환자의 70~80%에서 나타나게 됩니다.

CCP2 test는 만성 RA환자를 대상으로 peptide library를 스크리닝하여 가장 민감한 peptide를 선별하였고, 이후 이 검사법이 임상실험등에서 스탠다드 검사법으로 사용하게 됩니다. 그런데 CCP2가 관절통이 있는 사람에게서 류마티스 관절염이 있는지 확인하는 검사법으로 널리 사용하다 보니, 초기 RA환자에서는 민감도가 떨어진다는 보고들이 나오면서, 초기 RA환자에서의 민감도를 개선시킨 CCP3 test가 개발되었습니다. CCP3 test는 기초 실험인 Protein array 결과에서 초기 RA 환자에게 양성반응을 보이는 citrullinate된 peptide 항원을 보강하고 IgG뿐아니라 IgA도 같이 측정하여 민감도를 개선하여 만들었다고 보시면 됩니다.

■ Q : CCP test와 마찬가지로 carbamylation에 대한 자가항체를 측정할 수 있는 진단기기를 개발할 수는 없나요?

■ A : 단백질 자체가 아닌 carbamylation이란 단백질의 변형이 항원으로 작용하는 것으로 정확한 항원이 밝혀지지 않은 상태에서 진단기기 개발은 힘들어 보입니다. CCP test 개발도 1,000 만개의 항원를 분석 선별하여 통해 만들어졌듯이carbamylation을 측정하는 진단기기 개발도 상당한 기간의 연구을 요구할 것으로 생각합니다.

■ Q : CCP 항체만으로 쥐실험을 통해 관절염을 유발할 수 있습니까?

■ A : 아닙니다. 그것만으론 부족합니다.

■ Q : 그렇다면 CCP 항체가 병원성 물질이라고 보긴 어려운 것 아닌가요?

■ A : 물론, 쥐와 사람에서 CCP 항체가 병원성 물질로 작용하고 있다는 연구결과들만으로 확증을 줄 수는 없다는데 동의합니다. 아직 이견이 있는 것은 사실입니다. 하지만 개인적인 소견은 비록 유일한 인자는 아니지만 원인인자 중 하나라고 보고 있습니다.

■ Q : 그렇다면 CCP 항체를 필터를 통해 제거하는 방식을 이용하여 RA 환자를 치료할 수 있다고 생각하십니까?

■ A : 그건 또 다른 문제라고 여겨집니다. 이미 항체를 형성하는 면역세포가 구축된 상황에서 항체만을 제거하는 치료방법은 일시적일 수 밖에 없습니다. 그러니까 효과적인 치료방법이라고 할 수는 없다고 봅니다. ▣

   

Safety aspect of IL-6 blockade in clinical practice

▲ 이상일 교수(경상의대)    

■ 생물학적 제제의 감염에 관한 안전성

류마티스 관절염 치료에 사용하고 있는 다양한 생물학적 제제는 관절의 염증 및 파괴를 억제하는 효과가 잘 증명되어 있다. 다만 최근 기존의 항류마티스 약제에 비해서 감염 등의 측면에 있어서 부작용이 약간 높은 것 아닌가 하는 우려가 제기되고 있다.

그 중 가장 잘 알려진 것은 잠복결핵의 활성화인데, 일반적으로 TNF-a가 결핵을 억제하는 역할을 하기 때문에 이러한 부작용은 항TNF 계통의 생물학적 제제에서 가장 많이 나타난다. Tocilizumab 및 abatacept 같은 다른 작용기전을 가지는 생물학적제제는 잠복결핵 활성화의 위험도가 상대적으로 적은 것으로 알려져 있는데, 일부 연구에서는 잠복결핵의 스크리닝 및 예방요법을 하지 않았음에도 불구하고 Tocilizumab에 대한 여러가지 무작위배정 이중맹검 연구에서 결핵이 한건도 발생하지 않은 점은 흥미롭다.

결핵 이외의 여러가지 감염성 질환은 생물학적 제제 사용시 항류마티스약제에 비해서 약 1.5배정도 증가하며, 특히 심각한 감염성 질환의 발생이 생물학적 제제 사용에 의해 약 20% 정도 증가하는 것으로 보고되고 있다.

일반적으로 처방 이후 최초 12개월까지 그 위험성이 최고에 달하며 점차 감소하는 경향을 보여준다. 특히 노인층, 호흡계 혹은 신장계 만성질환을 지닌 환자, 중증 감염성 질환 경력이 있는 환자들이 감염에 더욱 취약하다.

■ TNF차단제 사용 가이드라인의 변화

2015년 발표될 예정인 American Colleges of Rheumatology (ACR)의 류마티스 관절염 치료 가이드라인에서 약제의 안전성과 관련된 몇 가지 변화된 이슈들을 살펴볼 수 있다.

암 치료 후 5년이 경과된 환자에게서만 사용이 권장되었던 TNF 차단제의 사용 가이드라인을 기간에 상관없이 치료 이후 언제나 사용할 수 있다고 변경되었다. 또 간염환자에 있어선 B/C형 모두에게 간염예방 및 치료가 잘 이루어지면 생물학적 제제를 포함한 모든 류마티스 관절염 치료제를 사용할 수 있다고 하였다. 과거 심각한 감염성 질환을 경험한 환자들은 TNF 차단제보다 DMARD 병용요법이나abatacept사용이 약간 더 나을 것으로 이야기하고 있으나 아직 논란의 여지가 있다.

■ Tocilizumab의 안전성에 대한 연구결과

현재 류마티스 관절염 환자 치료 효과에 있어 만족할 만한 결과를 보여주고 있는 IL-6 저해제인 tocilizumab의 안전성에 대한 연구결과를 간략히 살펴보도록 하겠다.

첫째로 tocilizumab 임상시험에 사용된 환자군을 모두 모아 4,009명의 환자들을 다시 분석하였다. 약 73%의 환자들이 2.3년 이상의 처방을 받았고 92% 의 환자가 24 주의 처방기간을 끝마쳤다. TNF 차단제와 마찬가지로 감염성 질환이 가장 흔하게 나타나는 부작용으로 100명당 4.6명에서 심각한 감염성 질환이 발병했다. <그림 1>


이는 TNF차단제에서 나타나는 부작용과 거의 유사하다고 볼 수 있다. 암 등은 100 명 중 약 1.2명에서 발병해서 다른 생물학적 제제와 유사했다.

위장천공은 1,000명 중 2.4명에서 발병했는데, 특징적인 것은 동양환자에서 위장천공이 발병하는 경우는 거의 없었다는 점이다. 이는 게실증(Diverticulosis) 의 발병비율이 서양인에게서 많은 반면 동양인은 아주 드문 것과 연관이 있을 것으로 생각된다. tocilizumab처방에 의해 지질증가가 나타나기 때문에 심장혈관계 질환이 상승할 것으로 우려되었지만, 실제로는 전체 류마티스 관절염 환자군과 비교해 tocilizumab을 처방받은 환자군에서 심장혈관계 질환이 증가하지 않았음을 알 수 있다. <그림 2>


이상의 결과를 통해 보면 기존의 류마티스 관절염 치료에 사용되는 생물학적 제제와 비교해 새로운 부작용이 발생하는 위험성이나 부작용 발병비율이 높지 않았다는 것을 알 수 있다.

다음은 일본에서 7,901명의 환자에서 진행된 PMS(Post Marketing Surveillance) 결과를 살펴보겠다. 앞서 살펴본 3상 임상시험 결과와 비교해 크게 다른 점이 발견되지는 않았지만, 심각한 감염성 질환 발병비율이 약 2배 정도 증가된 양상을 보여주는데, 이는 엄격한 기준을 적용하는 임상연구와는 달리 PMS가 실제 의료현장의 실정을 가감없이 반영하기 때문이라고 판단된다. 감염은 RA의 이환기간이 오래될수록 증가했는데, 특히 10년 이상 오래된 RA 환자에게서는 10%가 넘는 발병비율을 볼 수 있다. <그림 3>


■ 결론

이상의 결과를 종합해 보면, 류마티스 관절염 환자에게 우수한 치료효과를 나타내는 tocilizumab은 기존 TNF 차단제와 거의 유사한 비율로 부작용이 나타나는 것을 알 수 있다.

그 중 감염성 질환이 가장 흔한 부작용이며, 따라서 치료 전 환자의 감염성 질환 병력을 파악하고, 가장 흔하게 나타나는 감염성 질환의 원인균에 대한 예방접종을 마친 후, 조심스럽게 감염성 질환 발병여부를 관찰하면서 치료를 진행하는게 최선이라는 생각이다. ▣


Q & A

■ Q : 류마티스 관절염 환자의 예방접종에 대해선 그 필요성에 모두 이견이 있진 않을 것으로 보입니다만 문제는 환자부담이 너무 크다는 것입니다. 특히 조스타백스(Zostavax, Herpes vaccine)의 경우, 그 효용성에 의문이 들어도 그 비용을 감수하고 반드시 맞아야 되는 것인지요?

■ A : 비용적인 부담이 큰 것은 사실입니다. 하지만 환자에게 정보를 알려주고 권고하지 않은 상황에서 만약 Herpes virus 감염이 발생하게 되면 책임소재에 있어서도 문제가 될 수 있기 때문에, 선택은 환자에게 맡기더라도 의사의 입장에서는 예방접종을 권고하는게 맞다고 봅니다.

■ Q : 발표문에 보시면 결핵 발병률에는 거의 영향이 없다고 하시는데 실제 현장에서 결핵양성반응을 보인 환자들에게 치료약 처방을 반드시 해야 한다고 보시나요?

■ A : 여러 견해가 있을 수 있습니다만, 모든 생물학적 제제의 경우 이그라(IGRA, 결핵진단시약)를 이용한 결핵진단을 하지 않았을 경우 보험지급 자체를 불허하는 상황이라 잠복결핵 진단을 해야하고, 양성환자에 대한 적절한 치료는 환자에게 이점을 잘 설명하고 진행해야 되지 않을까 합니다.

■ Q : 암 발병에 대해선 어떤 견해를 가지고 계신가요? 실제로 TNF 차단제를 이용해 환자를 치료하는 과정 중 암 발병을 경험해 보신 적이 있으신지요?

■ A : 있습니다. 그럼에도 불구하고 그 점을 특별히 부각시킬 수 없는 것이, 사실 환자들에게 부작용 중 하나로 암 발병이 증가할 수 있다고 하면 백이면 백 아무도 TNF 차단제를 사용하고 싶어하지 않을 것입니다. 특히 실제 암환자에 있어서도 언제 치료를 재개할 것인가도 상당히 중요한 문제가 아닌가 싶습니다. ▣

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