11월 과학기술인상, 이혁진 이화여대 교수 선정

- RNA 치료제 및 mRNA 백신의 체내 전달 돕는 지질나노입자 개발

과학기술정보통신부(장관 임혜숙, 이하 ‘과기정통부’)와 한국연구재단(이사장 이광복, 이하 ‘연구재단’)은 이달의 과학기술인상 11월 수상자로 이화여자대학교 약학대학 이혁진 교수를 선정했다고 지난달 4일 밝혔다.
  ‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정하여 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여하는 시상이다. 과기정통부와 연구재단은 이혁진 교수가 코로나-19를 비롯해 다양한 감염병과 난치병을 치료할 수 있는 메신저리보핵산(mRNA) 물질을 효과적으로 체내에 전달하는 지질나노입자(LNP)를 개발하여 국산화에 성공한 공로를 높이 평가했다고 밝혔다.
  mRNA는 DNA의 유전정보를 세포질 안의 단백질을 생산하는 리보솜에 전달하는 전령(messenger) 역할을 하는 RNA를 mRNA라고 부른다. mRNA 약물은 세포 배양을 통한 생산 과정이 없어 개발 기간이 짧고 약물 치료효과가 높아 2010년대부터 암과 유전질환의 새로운 치료법으로 제시되어 왔다. 하지만 주변 온도와 수소농도이온지수(pH) 등 환경에 취약하고 체내 효소에 의해 빠르게 분해되는 한계가 있다. 따라서 바이오 신약 개발을 위해 mRNA 약물을 체내까지 안전하게 운반할 지질나노입자(LNP) 원천기술 확보 경쟁이 치열하다.
  이혁진 교수는 mRNA 약물을 세포 내부로 전달하는 효율을 높이기 위해 주변 pH 환경에 따라 이온화 상태가 변화하는 이온화 지질을 개발하여, mRNA 약물을 안전하게 포장하여 세포 내로 전달하는 지질나노입자(LNP)를 제작하는 데 성공했다.
  연구팀은 개발된 지질나노입자로 포장한 mRNA를 동물 모델에 주입한 결과 1번의 투여만으로도 80% 이상의 표적 세포에 mRNA 약물이 전달됨을 확인하여, 안전성과 효율성을 확보한 약물전달체 원천기술임을 입증했다. 연구결과는 2021년 사이언스 어드밴시스(Science Advances) 2월 26일 온라인판에 게재됐다.
  이혁진 교수는 “이번 연구는 차세대 RNA 치료제인 mRNA를 체내 표적 세포로 전달하는 전달체 기술을 개발한 것으로, 국내 자체개발 및 특허 등록이 완료된 첫 지질나노입자(LNP)라는 점에 의의가 있다”라며 “향후 RNA 치료제 및 mRNA 백신 개발에 활용되어 바이오제약 산업 발전에 이바지할 것으로 기대한다”라고 밝혔다.

[주요 연구성과 설명]

<RNA 치료제의 체내 표적 전달을 위한 이온화 지질나노입자 개발>

ㅇ 자체 개발한 이온화 지질을 활용한 RNA 약물 전달체(지질나노입자) 기술
기존의 양이온성 고분자 및 리포좀으로 대표되는 약물전달체는 생체 내에서 RNA 전달 효율의 낮았다. 또한 양이온성 지질과 혈중 음이온성 단백질과의 비특이적 결합으로 약물전달체의 체내 반감기가 감소하고, 간 손상 및 면역원성 등 심각한 독성 문제가 발생하는 단점이 있다. 이에 연구진은 주변 pH 환경에 따라 이온화 상태가 변화하는 이온화 지질을 개발하였다. 이를 통해 생체 내 약물 투입 시, 안전하게 타겟 세포로 RNA 약물이 도달하게 하고 세포 내부로의 전달률을 높이고자 하였다. mRNA를 봉입한 지질나노입자를 동물 모델에 주입하여 표적 세포의 형질 주입(transfection efficiency)을 확인한 결과 단회 투여로 80% 이상의 세포(hepatocyte)에서 RNA 약물이 전달되었다.

ㅇ 조직 표적을 넘어 세포 표적 치료의 길 열어
지질나노입자를 이용하여 RNA 약물을 같은 조직에서도 특정 세포로 전달이 가능하면 더 효과적으로 질병을 치료할 수 있다. 본 연구에서 관심에 둔 표적세포는 간 혈관 내피세포(liver sinusodial endothelial cells)로 간세포(hepatocytes)와 더불어 간 조직의 항상성 및 기능유지에 관여한다. 간 혈관 내피세포에 발현하는 특정 수용체와 결합 가능한 리간드를 지질나노입자에 수식 후 동물모델에서 형질 전입을 확인한 결과 기존 지질나노입자와 대비하여 7배 높은 간 혈관 내피세포로의 RNA 약물전달 효과가 나타났다. 한편, 비표적 세포인 간세포로의 RNA 약물전달 효과는 3.5배 감소한 것을 확인하였다. 기존 지질나노입자는 주로 간세포에 전달되는 경향이 있는데, 이번 연구를 통해 간세포 이외의 다른 표적 세포로의 선택적인 RNA 약물전달이 가능하다는 것을 확인하였다.

-----이하 생략

  _?xml_:namespace prefix = "o" ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

<본 사이트에는 일부 내용이 생략되었습니다. 자세한 내용은 세라믹코리아 2021년 12월호를 참조바랍니다. 정기구독하시면 지난호보기에서 PDF를 다운로드 하실 수 있습니다.>