‘mRNA 치료제’ 수명 3배 됐네...김빛내리 단장, 또 성과 냈다

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체내에서 금방 분해되던 mRNA
수명 3배로 늘려 치료효과 개선
mRNA 치료제 시장 탄력 붙을 듯

김빛내리 기초과학연구원(IBS) RNA 연구단장(서울대 생명과학부 석좌교수)이 메신저 리보핵산(mRNA) 백신과 치료제의 성능을 대폭 늘릴 단초를 발견했다. mRNA 치료제는 우리 몸 속에서 오래 유지되지 못하는 것이 단점이었는데, 이번 연구로 수명이 3배 이상 늘어날 것으로 기대된다. 통상 치료제가 몸 속에 오래 남아있게 만들 수 있으면 치료 효과를 높일 수 있다.

김 단장은 337종에 달하는 척추동물 감염 바이러스를 대규모로 분석해 리보핵산(RNA)의 안정성과 단백질 생성 효과를 높이는 다양한 조절 요소를 발굴하고, 작동 원리까지 규명했다고 밝혔다. 이 논문은 14일 국제학술지 셀에 게재됐다.

mRNA는 분자 구조가 불안정해 몸 안에서 오래 버티지 못하고 금세 분해된다. mRNA 코로나 백신을 개발한 모더나는 지난해 미국 증권거래위원회에 제출한 보고서에서 “인체에는 RNA를 분해하는 효소가 많으며, 체내에 넓게 전달되기 어렵다”고 설명했다.

김 단장은 바이러스에서 해결책의 단서를 찾았다. 일부 바이러스는 유전정보를 RNA에 저장하기 때문에, RNA를 오래 보호하는 다양한 전략을 발달시켜 왔다. 바이러스가 사용하는 전략을 인체에 적용하면 mRNA 약물의 안정성과 치료 효과를 높일 수 있다는 게 김 단장의 가설이었다.

연구에 따르면, 바이러스는 ‘TENT4 조절 효소’를 통해 안에 있는 RNA를 보호하고 있었고, 이는 인체 안에 들어온 mRNA에도 활용이 가능했다. RNA 말단 조절 효소인 TENT4는 RNA 꼬리에 새로운 염기를 집어넣어 분해를 억제한다. 이는 지난해 김 단장이 밝혀낸 원리이기도 하다.

김 단장은 지난해에 이어 올해 TENT4가 RNA를 보호하는 기전을 구체적으로 규명했다. RNA가 단백질을 많이 생성할 수 있게 만드는 조절 요소 23개를 찾아내 ‘테일론’이라고 이름 붙였다. 그중에서도 ‘Pt1’이라는 요소는 RNA의 꼬리를 직접 연장하는 것으로 나타났다. RNA 꼬리가 길어질수록 몸 안에서 오래 살아남을 수 있다.

14일 국제 학술지 ‘셀’에 게재
‘2030년 44조원 시장’ 정조준

실험 결과, Pt1을 mRNA에 붙이면 mRNA 꼬리에 있는 염기가 60개에서 194개까지 늘어났다. 원래 몸 안에서 7.6시간만 버티던 mRNA의 수명은 23.1시간으로 늘어났다. 꼬리와 수명 모두 약 3배 이상 늘어난 것이다. 안정성까지 최고 수준으로 향상됐다.

이번 연구는 mRNA 치료제 개발과 상용화의 병목을 해결할 실마리를 보여준다는 평가다. mRNA 치료제의 가장 큰 장점은 빠르게 개발할 수 있다는 것이지만, 지금까지는 치료 효과가 기존 치료제에 다소 미치지 못했다. 미 식품의약국(FDA)도 RNA의 본질적인 불안정성을 RNA 치료제가 해결해야 할 문제로 지적하고 있다.

mRNA 산업을 열었던 백신은 mRNA가 짧게 머물러도 면역세포를 생성할 수 있지만, 이와 달리 치료제는 몸 속에 오래 머무를수록 제대로 된 치료 효과를 낼 수 있다. mRNA 수명이 치료제의 주된 난제로 꼽혔던 이유다. 이번에 수명이 개선되면서 mRNA 치료제가 차세대 치료 플랫폼으로 확실히 자리 잡을 가능성이 커졌다.

mRNA 치료제는 최근 정부가 강조하는 미래 먹거리인 바이오 산업의 중요한 축이다. 시장조사기관 그랜드뷰리서치에 따르면, mRNA 치료제 시장은 연평균 17%씩 성장해 2030년 313억 달러(약 44.3조 원)에 달할 전망이다. 올해 기준 우주발사 서비스 시장 규모(약 45.3조 원)와 비슷한 수준이다.

김 단장의 이번 연구로 mRNA 치료제 시장의 성장에 더 속도가 붙을 것으로 기대된다. 업계에서는 향후 시장을 좌우할 핵심 기반이 한국에서 나왔다는 점에 고무되고 있다. 김 단장은 “이번 성과는 기존 mRNA 치료 기술의 한계를 극복하고 약효 지속성을 대폭 높일 수 있는 강력한 분자 도구가 될 것”이라고 밝혔다.

<용어> mRNA 치료제·백신
mRNA(메신저 리보핵산)를 이용해 우리 몸의 세포가 특정 단백질을 만들도록 유도하는 의약품. mRNA는 DNA의 유전정보를 단백질을 만드는 세포 내 기관인 리보솜에 전달하는 ‘메신저 RNA’를 뜻한다. mRNA 치료제는 질병 치료에 필요한 단백질을 만들도록 세포에 유전정보를 전달하는 방식으로, 암 치료와 단백질 결핍 질환, 유전질환 등 다양한 분야에서 개발되고 있다. mRNA 백신은 바이러스의 특정 단백질을 만들도록 해 면역체계가 이를 기억하고 항체와 면역반응을 형성하도록 한다.

모더나

MRNA

Moderna, Inc. NASDAQ

김빛내리 단장의 연구로 mRNA 수명이 3배 이상 늘어나며 모더나를 비롯한 치료제 개발 기업의 난제가 해소될 단초가 마련됐습니다.
모더나는 암 및 희귀질환을 겨냥한 mRNA 의약품 후보를 개발하고 있으며 RNA 안정성은 약효 지속성에 직결됩니다.
다만 TENT4 기반 조절 요소는 실제 치료 환경에서의 전달 효율과 재현성 검증이 필요합니다.

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• Q. mRNA 치료제 상용화의 배경은?
• Q. RNA 안정성 향상 기술의 파급효과는?

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김빛내리 기초과학연구원 RNA 연구단장이 mRNA 치료제의 수명을 3배 이상 늘릴 수 있는 단초를 발견하여 치료 효과를 높일 수 있을 것으로 기대된다.

이 연구는 바이러스에서 찾은 TENT4 조절 효소를 통해 RNA의 안정성을 개선하고, RNA 꼬리를 연장하는 조절 요소인 ‘Pt1’을 발견하여 mRNA의 지속성을 증가시켰다.