툴젠·서울대와 혈우병 치료 공동연구 성과...국제학술지 게재

"지금 지질나노입자가 가장 활발하게 사용되고 있고, 백신 이후 어떤 방향으로 가야 할지 고민을 해야 한다. 세포 치료제, 유전체 편집 분야에 대한 많은 연구가 진행될 것이다."

25일 한국생명공학연구원, 한국연구재단, 과학기술정보통신부가 주최한 '신·변종 감염병 플랫폼 핵심기술개발 운영·지원 심포지엄'에서 이화여대 약학대학 이혁진 교수는 이같이 mRNA 기술의 현재와 미래를 전망했다.

이혁진 교수. 사진=이화여대 홈페이지
이혁진 교수. 사진=이화여대 홈페이지

이혁진 교수는 'RNA 치료제 및 백신 전달을 위한 지질나노입자 개발'을 주제로 발표했다.

이 교수는 "mRNA(메신저 리보핵산)를 체내에 전달하기 위해 실제 제형화 과정이 필요하다. 저희 연구실은 미세유체학(Microfluidics) 기반의 제형을 만든다"며 "이렇게 만들어진 전달체를 일반적으로 지질나노입자(Lipid Nano Particle, LNP)라고 부른다"고 설명했다.

2000년대 초반부터 이온화지질(Ionizable Lipid) 연구가 많이 진행된 것으로 알려졌다. 그는 "실제 모더나(Moderna)와 바이오엔텍(BioNTech)에서 사용된 이온화지질 조성을 살펴보면 상당히 유사하다"며 "특허맵을 통해 큐어백(CureVac), 모더나, 바이오엔텍이 앞서 나가고 있는 mRNA 회사임을 알 수 있다. 모더나, 바이오엔텍의 경우 변형된 mRNA(modified mRNA) 기반의 백신을 개발했다"고 덧붙였다.

특허맵
특허맵

이 교수팀은 246C10 이온화 지질나노입자를 개발했다. 이 교수는 "개발 물질이 동결 건조가 가능하다. 동결 건조를 통해 (mRNA를) 발현시킬 수 있다. 대략 70% 정도 수준까지 발현이 되는 것을 확인할 수 있다"고 주장했다.

화제를 전환한 그는 혈우병(hemophilia) 치료에 관한 이슈를 언급했다. 그는 "툴젠과 서울대 염수청 교수팀과 혈우병을 치료하기 위한 전략을 구축했다"며 "저희 팀이 Cas9 mRNA와 싱글가이드 RNA를 인캡슐레이션(Encapsulation) 한 LNP를 제작했다"고 설명했다.

혈우병은 타입A, 타입B가 있는데 각각에 관여하고 있는 유전자가 다르다는 특징이 있다. 그렇기 때문에 이 교수는 이들을 동시다발적으로 치료할 수 있는 전략으로 항트롬빈(Antithrombin)을 조절하는 계획을 생각했다.

마우스 실험 결과
마우스 실험 결과

실험 결과에 대해 그는 "246C10 물질을 마우스에 투여한 후, 트롬빈(Thrombin) 리제너레이션(Regeneration) 양을 확인했을 때, 거의 80% 이상이 증가되는 것을 확인했다"고 말했다.

이 교수팀은 공동연구를 통해 A형·B형 혈우병 생쥐에게 mRNA 약물을 체내로 전달하는 방법을 통해 혁신적인 혈우병 치료 가능성을 확인했다.

한편, 이번 연구성과는 저명한 국제학술지(SCIE급) '사이언스 어드밴시스' 최신호에 "In vivo delivery of CRISPR-Cas9 using lipid nanoparticles enables antithrombin gene editing for sustainable hemophilia A and B therapy"라는 제목의 논문으로 게재됐다.

 이혁진 교수 강연 Q&A 

Q. 면역증강제(Adjuvant)를 현재 사용하고 있지 않은 걸로 알고 있다. 면역증강제를 사용했을 때, mRNA와 LNP의 안전성에 영향을 미칠 확률이 있을 것 같다. 그렇다면 LNP 조성으로 면역증강제 역할을 할 수 있게끔 현재 실험을 통해 증명된 게 있나?

A. 치료용 백신 개념으로 넘어가게 되면 중앙체보다 중요한 역할을 하는 것은 T세포(면역세포)다. (저희 팀의) 코로나19 mRNA 기반의 실험 과정에서 면역증강제(Adjuvant)는 전혀 안 들어갔다.

실제 mRNA 백신에서 사용되고 있는 mRNA 총량의 경우, 이온화지질 혹은 면역증강제를 사용하게 되면 지금 사용하는 양보다 훨씬 줄일 수 있다고 생각한다.

그렇게 되면 사용되는 지질나노입자의 양과 mRNA 양이 감소하기 때문에 현재 보고되고 있는 백신에 대한 부작용도 많이 줄어들 것으로 보고 있다.

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