[쿠키과학] "부작용 줄이고 효과 키웠다"... 생명연, 저용량 mRNA 백신 플랫폼 개발

한국생명공학연구원(이하 생명연)이 적은 용량으로도 강한 면역 반응을 유도하는 차세대 mRNA 백신 플랫폼을 개발했다. 

이번 연구는 기존 백신이 가진 용량과 부작용의 한계를 극복할 새로운 전략을 제시했다는 점에서 의미가 크다.

생명연 핵산치료제연구센터 차현주 박사팀은 mRNA를 전달하는 지질 나노입자(LNP)와 유전자 설계 구조(UTR)를 동시에 최적화해 저용량에서도 높은 항체와 면역세포 반응을 구현했다.

mRNA 백신은 항원 단백질을 체내에서 직접 만들어 면역을 유도하는 작용으로, 개발 속도가 빠르고 효과가 높지만 충분한 면역반응을 얻기 위해서는 상대적으로 많은 용량이 필요하다. 

그러나 투여량이 늘수록 발열이나 통증 등도 동반 상승하는 한계가 있었다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 백신의 핵심인 mRNA를 세포 안으로 운반하는 지질 나노입자와 mRNA가 더 잘 작동하도록 돕는 유전 설계 구조를 통합 최적화했다. 

mRNA는 체내에서 쉽게 분해되고 세포막을 스스로 통과하기 어려워 이를 보호하고 세포 안까지 운반해 줄 나노입자 기술이 필수다.

이를 위해 연구팀은 96종의 후보 물질을 비교해 새로운 이온화 지질 ‘H9T6’를 도출했다. 

H9T6은 mRNA를 세포 내부로 더 잘 전달할 뿐 아니라 세포 내 엔도좀에 갇힌 mRNA가 분해되기 전에 빠져나오도록 돕는다.

이와 함께 연구팀은 mRNA의 생산 효율을 좌우하는 UTR을 대규모로 분석해 가장 효과적인 구조를 찾아 단백질 생성 능력을 크게 높였다.

이 두 기술을 결합한 백신은 생쥐 실험에서 저용량으로도 강한 항체 반응과 T세포 면역반응을 동시에 유도했다. 

또 반복 투여를 가장한 독성 평가에서도 특이 부작용 없이 일시적인 반응 이후 정상 회복되는 것을 확인했다.

이번 연구는 전달체와 유전자 설계를 하나의 파이프라인으로 통합해 mRNA 백신의 새로운 설계 표준을 제시한 것으로, 향후 신종 감염병 대응은 물론 암 백신, 단백질 대체 치료제 등 다양한 분야로 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

차 박사는 “mRNA 전달 기술과 유전자 설계를 함께 최적화해 기존 백신의 한계를 보완할 수 있음을 입증했다”며 “이는 차세대 백신과 핵산 치료제 전반에 적용 가능한 설계 프레임워크를 제시한 것”이라고 설명했다.

한편, 이번 연구결과는 결과는 지난달 3일 국제학술지 ‘ACS Nano(IF 16.1)’에 게재됐다.
(논문명: Comprehensive Engineering of Ionizable Lipid Nanoparticles and mRNA Elements for Next-Generation Vaccines / 교신저자: 생명연 차현주 박사, 미국 펜실베이니아대 Michael J. Mitchell 교수, KIT 황정호 박사,  충북대 김두진 박사/ 제1저자: 생명연 김정기 박사, 이동재 박사, 이성준 석사, 미국 펜실베이니아대 Junchao Xu 박사, KIT 송정아 박사))