낭포성 섬유증

국제질병분류기호(ICD-10)	E-84
진료과	의학유전학, 기도학, 소아청소년과
관련증상	기침, 소화불량
관련질병

1. 개요2. 발병기전3. 증상4. 진단과 검사5. 치료와 예방6. 경과와 합병증7. 이 병을 앓는 인물

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1. 개요

낭포성 섬유증( 囊胞性纖維症, Cystic fibrosis, CF, mucoviscidosis) 는 상염색체 열성인자의 영향으로 인한 상피세포의 이온 균형 붕괴와, 그로 인한 비정상적 세포 삼투압에 의해 점액 분비 등에 문제가 발생하는 유전병이다. 주로 아동 및 청소년기에 증상이 보이며 진단된다. 심각한 만성 폐질환 및 췌장 관련 증상이 동반된다.

백인들에게 주로 발병하는 유전병으로, 북유럽, 미국, 캐나다 백인, 유대인들의 경우 꽤 높은 유전률을 가지고 있으며[1], 이로 인해 캐나다 Hospital for Sick Children (Sickkids Hospital)와 토론토 대학교 및 미국 내 많은 대학과 연구소에서 비중 있게 연구되어 왔다.[2][3] 희귀병으로 전 세계적으로 약 8만명의 환자가 있는 것으로 알려져 있다. 아시아 및 아프리카 지역에서는 백인 혼혈이 아닌 이상 환자가 거의 발견되지 않으므로 국내에서의 인지도는 전문가 외에는 상당히 낮은 병이다.

미국 보스턴에 위치한 Vertex Pharmaceuticals, Inc. #에서 치료제가 성공적으로 개발되었으며, 이는 현대 생명과학의 큰 업적 중 하나로 꼽힌다. 낭포성 섬유증은 불치병으로 여겨졌던 병으로서 대부분의 환자들이 어린 나이부터 병세가 악화되며 유년기나 청년기에 사망했으나, 2020년 기준으로 치료될 수 있는 희망을 가지게 되었다. 최근의 활발한 연구개발, 상용화로 대부분의 환자들이 정상적 삶을 영위할 수 있을 것으로 기대된다.

Breath from Salt[4]라는 2020년에 출판된 책에 환자들 및 그 가족들의 애환이 잘 나타나 있으며, 뿐만 아니라 연구 기금 마련을 위해 환자 가족 중심으로 세워진 재단(Cystic Fibrosis Foundation #) 관련 이야기, 치료제 연구개발, 상용화 과정이 상세히 서술되어 있다.

국내에서도 Bric동향 신약개발 성공스토리 # 중 하나로 요약이 되어 있어 장기적인 안목으로 어려운 과제의 연구개발 및 성공과정을 상세하게 기술하였다.

2. 발병기전

원인은 열성 유전에 의한 염색체 7번의 CFTR 돌연변이이다. 약 70%의 환자들은 CFTR의 F508[5]가 삭제되어 있다. CFTR은 염화 이온 채널로 땀샘이나 기도에 주로 분포되어 있으며 잦은 기도 감염의 원인이 되기도 한다. 또한 이온 밸런스의 붕괴 때문에 환자의 피부 및 땀이 짜다.

이 CFTR 채널은 주로 기도(airway), 위장관(GI tract), 땀샘(sweat gland) 및 생식기 기관(GU tract)의 상피세포(epithelial cell)에 존재하는 단백질로, cAMP 시그널에 반응하여 염소이온(chloride)을 세포 밖으로 배출하는 기능을 가지고 있다. 하지만 낭포성 섬유증(CF) 환자의 경우, 이 채널에 장애가 발생하면서 염소이온을 밖으로 배출하지 못하게 되는데, 이로 인해 이온 밸런스 붕괴가 발생하면서 나트륨(Na+) 역시 배출되지 못하게 되고, 따라서 수분(H2O) 역시 배출되지 못하게 된다. 특히 기관지(respiratory tract)의 경우, 점액(mucous)이 항상 배출되어 병균 및 다른 먼지들을 기관지에서 제거해야 하는데, 수분이 배출되지 않아 매우 뻑뻑한 점액이 생성되고, 이로 인해 점액이 배출되지 않고 다양한 병균들과 함께 기관지에 머물게 되면서 심각한 폐질환을 야기하게 된다. 결국 기관지 확장증(bronchiectasis)이 발병하게 된다. 또한 불투명한 코곁굴(opacified paranasal sinus)과 비용종(nasal polyps)이 나타나게 된다.

환자의 췌장(pancreas) 역시 마찬가지로, 같은 병리로 인해 다양한 효소를 동반한 췌장액이 위장관으로 배출되지 못하고, 이를 통해 지용성 비타민 및 지방을 흡수하지 못하는 장애가 발생하게 된다. 또한 위장관 내 점액에도 비슷한 증상이 나타나게 되어 담즙성 간경변(biliary cirrhosis)이 발생하게 된다.

낭포성 섬유증의 특징적인 증상인 매우 짠 땀은 CFTR 채널의 방향이 반대로 설치되어 있어서 나타난다. 채널의 방향이 반대라 항상 염소이온(chloride)과 나트륨(Na+)을 세포 안으로 끌어들이는 역할을 하게 되는데, 이 채널의 장애로 인해 염소이온이 세포 안으로 운반되지 못하고 나트륨 역시 세포 밖에서 머물러 있기 때문에 짠 땀이 나타나게 된다.

또한 생식기 기관(GU tracts)에도 영향을 미치게 되는데, 여성의 경우 자궁경관내막염(endocervicitis)이 발생하기도 하며, 남성의 경우 다양한 기관이 파괴되면서 불임증이 발생하게 된다.

비록 한 이온채널의 돌연변이로 생기는 병이지만 이온채널이 몸 곳곳 있기에 증상도 여러가지이다.

3. 증상

주로 기도의 점액이 너무 끈적해지거나 짙어져 세균 감염 및 여병이 따라오기 때문에 시간이 지나면서 점점 악화되어 죽음까지 이르는 병이다.

장기 기관에 따른 증상은 다음과 같다.

위장관 관련(intestinal tract)
낭포성 섬유증 환자에게서 가장 먼저 발견되는 증상들이기도 하다. 특징적으로, 약 10%의 낭포성 섬유증 환자가 태어나면서 태변성 장폐색증(meconium ileus)이 발생하게 된다. 이는 복부 X-ray 검사 시 확장된 내장(dilated loops), 장기 내 공기액체층(air fluid level) 및 거품 같은 형상이 보여지게 된다. 이 경우 Gastrografin Enema를 우선 시도하게 되며, 증상에 차도가 없을 경우 수술을 시행하게 된다.
또한 췌장액이 잘 배출되지 않아, 지용성 비타민인 비타민 A, D, E, K 결핍 관련 증상과 더불어 부피가 크고 기름이 동반된 지방변(steatorrhea)이 자주 발생하게 되며, 전체적으로 환자에게서 성장지연(TTP)이 보여지게 된다. 당뇨병 및 췌장염에 자주 노출되기도 한다.
그 외 담즙 배출 장애로 인해 황달(jaundice), 간비대증(hepatomegaly) 및 간경변 관련 증상이 보여지게 된다.

호흡기관 관련(respiratory tract)
위에 서술하였듯, 매우 심각한 만성 폐질환을 앓게 된다. 특히 신생아-만 20세 이전까지는 nontypable 헤모필루스 인플루엔자(H. influenza)와 황색포도상구균(Staph. aureus)으로 인한 폐렴을 앓게 되며, 만 20세 후엔 녹농균(pseudomonas) 감염에 이은 유비저균(Burkholderia cepacia)의 군체 형성으로 인해 사망에 이르게 되기도 한다.
신생아의 경우, 잦은 기침과 가래가 보여지며, 심각한 모세기관지염(bronchiolitis)에 노출되게 된다. 워낙 잦은 폐렴으로 인해 기관지 확장증(bronchiectasis)으로 발전하게 되며, 그 후 폐성심(cor pulmonale) 및 호흡부전에 이르게 된다.
신체검사시 흉곽의 지름(AP diameter)이 늘어어나거나, 천명(wheezing) 등이 들리게 되고 곤봉지(clubbing) 등이 발생하기도 한다.

생식기 기관 관련(GU tracts)
대부분 남성의 경우, 무정자증(azoospermia)이 발생하게 된다. 그 외 음낭수종(hydrocele) 및 잠복고환(undescended testes) 발병률이 높다고 한다.
여성의 경우 특발성 무월경(secondary amenorrhea) 및 자궁경부염(cervicitis)에 자주 노출되며, 출산능력의 저하가 보여지게 된다.

4. 진단과 검사

환자의 땀에 염화 이온이 다량 검출되거나, 유전검사를 통해 진단된다.

낭포성 섬유증을 진단하는 데 있어서 가장 중요한 검사는 땀 검사(sweat test)이다. 땀에 포함된 염소이온(chloride)의 농도를 검사하는 방법인데, 검사 시 염소 농도가 60 mEq/L 이상으로 다른 날 2번 이상 발견될 시, 낭포성 섬유증으로 진단을 내리게 된다.

만일 땀검사의 결과가 불분명할 경우, 다양한 검사를 통해 진단하게 된다.

췌장 기능 검사
폐기능 검사(PFT) - 만 5세 이전엔 폐쇄성 패턴(obstructive)을, 그 후 제한성 패턴(restrictive)을 보이게 된다.
유전검사(genetic test)는 다음과 같은 경우에 시행하게 된다.

가족력이나, 전의 아이에게서 낭포성 섬유증(CF)이 진단되었을 경우, 출생전 진단(antenatal diagnosis)
가족력이 보여진 어른의 배우자(spouse of carrier)
질병이 자주 발생하는 지역의 경우, 스크리닝(newborn screening)을 시행한다. 이는 혈청 내면역반응성 트립시노젠(trypsinogen)을 발견할 경우, 땀검사를 시행하여 진단하게 된다.

5. 치료와 예방

Vertex Pharmaceuticals, Inc를 중심으로 상당한 연구개발이 최근10여년동안 급격히 성공적으로 진행되었고, 2019년 Trikafta (elexacaftor/ivacaftor/tezacaftor and ivacaftor) 등이 The US Food and Drug Administration (FDA)승인을 받아 95%의 환자들이 정상적인 삶을 영위할수 있을것으로 기대되며 앞으로도 지속적인 연구 및 진전이 예상된다.

6. 경과와 합병증

기도의 점액이 너무 진하기 때문에 세균 및 진균(fungi)이 살기 적합한 곳이 된다. 포도상구균 및 각종 감염에 의해 생긴 면역반응 등에 의한 2차 피해를 받을 수 있다.

7. 이 병을 앓는 인물

Claire Wineland (1997~2018) : 낭포성 섬유증을 앓는 미국의 여성 유튜버로 재단을 세워 같은 병을 앓는 사람들을 도왔으며 유튜브와 TED 강연을 통해 전세계에 낭포성 섬유증에 대해 알리는데 큰 공헌을 했다. 사실상 이사람 덕분에 낭포성 섬유증이 주목을 받기 시작했다고 해도 과언이 아니다. 그녀 역시 시한부 인생이어서 뭐라도 해야 하기에 폐 이식을 하려고 했으나[6] 어마어마한 수술비와 치료비가 감당이 되지 않아[7] 눈물을 흘리며 도와달라는 영상을 올렸는데 이 영상을 본 수많은 사람들이 그녀를 위해 기부를 했다. 목표 금액에 도달하자 후원해준 모든 사람들에게 고맙다고 하며 수술 잘 받고 나은 모습으로 오겠다고 영상을 남긴 뒤 폐 이식 수술을 받았다. 수술 자체는 성공했지만 혈전으로 인해 뇌졸중이 생겨 이식 후 일주일 만에 21세의 나이로 사망하였다. 더욱 안타까운 점은 그녀가 죽은지 얼마 안 돼서 프로토타입이긴 하지만 치료제가 나왔다는 점이다. 생전에 자신과 같은 병을 앓는 사람을 도왔고 죽음을 앞둔 상황에서도 사람들에게 희망을 주어 평이 좋았는데 그것도 모자라 사후 장기기증까지 했다는 사실이 밝혀지며 태어날때부터 죽는 순간까지 선행을 실천하는 모습을 보여줌으로써 많은 사람들을 뭉클하게 했다.

[1] 1/20 allele frequency, 1/2500 newborns [2] CFTR자체가 Sickkids Hospital에서 발견되었다. [3] 대부분의 나라에 ' 폐암 인식의 달', ' 유방암 인식의 달'과 같은 질병 캠페인이 있듯이, 다수의 서구국에는 낭포성 섬유증 인식의 달이 지정되어 있을 정도이다. [4] #1 #2 #3 [5] Phenylalanine at 508 [6] 지금이야 치료제가 아직 초기단계이긴 해도 일단 있긴 한데 당시에는 치료제가 없어서 폐이식으로 조금이나마 수명 연장을 하는게 최선이었다. [7] 미국의 병원비는 엄청나게 비싸기로 유명하다. 비교적 흔한 편에 속하는 암도 치료하는데 최소 수억이 드는데 이런 희귀병이라면…