새로운 'mRNA 전달체' 개발한 카이스트... 기존 比 단백질 발현량 26배↑

[녹색경제신문 = 이지웅 기자] 카이스트는 오늘(7일) 박지호 바이오및뇌공학과 교수 연구팀이 유전자 폐 치료에 최적화된 나노 전달체를 개발했다고 밝혔다.

코로나의 전 세계적 유행 이후 세계적으로 호흡기 질병에 대한 mRNA 치료제가 각광받았다. mRNA 기반 흡입 전달 치료제는 감염성 질환뿐만 아니라 천식, 낭포성 섬유증, 특발성 폐섬유증 등 유전자 치료를 필요로 하는 다양한 난치성 질환에 적용 가능하다. 

다만 mRNA의 전달체인 LNP는 ▲흡입 전달 시 입자 구조 파괴 ▲폐게면활성제에 대한 낮은 투과율 ▲저혈청 단백질 환경에서 세포 내 전달율 저하 등과 같은 문제점을 지니고 있다. 

이에 현재 임상적으로 사용되고 있는 흡입 전달용 mRNA 치료제는 전무한 상황이다. 

이러한 상황에서 박 교수 연구팀은 이온화성 지질나노복합체(ionizable lipocomplex, iLPX)를 개발했다.

iLPX는 이온화성 리포좀의 외부에 mRNA를 결합한 형태로, 에어로졸화 과정에서 입자의 구조를 유지하기 때문에 흡입 전달에 용이하다. 또한 폐 미세환경 내에서 폐계면활성제와의 상호작용을 유도해 호흡 운동을 활용함으로써 mRNA를 높은 효율로 폐 세포 내로 전달할 수 있다.

연구팀은 에어로졸화 전후의 입자 크기, 균일도, mRNA 탑재율을 비교함으로써 IH-iLPX의 에어로졸화 안정성을 증명했다. 나아가, IH-iLPX를 전달한 마우스에서 LNP 전달 마우스보다 26배 높은 단백질 발현이 유도되는 점을 확인했다.

또한 혈액 생화학 분석과 조직 검사를 토대로 IH-iLPX가 폐와 혈액 환경에서 독성이 없다는 사실도 나왔다. 이는 효과적인 폐내 mRNA 발현뿐만 아니라 생체 안전성 측면에서 큰 의의를 갖는다.

박 교수는 “mRNA를 반드시 내부에 탑재해야 한다는 고정 관념을 깨고 새로운 구성의 입자를 제시함으로써 기존에 불가능했던 흡입형 유전자 치료의 길을 열었다”며 “본 연구실에서 개발한 흡입형 유전자 전달체는 치료 단백질을 암호화하는 mRNA를 탑재해 폐질환에 적용되어 유전자 폐 치료의 적용 범위를 넓힐 것으로 기대된다”고 전했다. 

한편 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원 받은 이번 연구 결과는 나노기술 분야 국제학술지 ‘ACS 나노(Nano)’ 9월 3일 자 18권 35호에 게재됐다.