김빛내리 기초과학연구원(IBS) RNA연구단장(서울대 생명과학부 석좌교수·사진)이 메신저 리보핵산(mRNA) 백신과 치료제의 성능을 대폭 늘릴 단초를 발견했다. mRNA 치료제는 우리 몸속에서 오래 유지되지 못하는 것이 단점이었는데, 이번 연구로 수명이 3배 이상 늘어날 것으로 기대된다.

◆ 글로벌 학술지 '셀'에 게재

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.

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.

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 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.



◆ mRNA 치료제 시장 선점 기대

실험 결과 Pt1을 mRNA에 붙이면 mRNA 꼬리에 있는 염기가 60개에서 194개까지 늘어났다. 원래 몸 안에서 7.6시간만 버티던 mRNA의 수명은 23.1시간으로 늘어났다. 이번 연구는 mRNA 치료제 개발과 상용화의 병목을 해결할 실마리를 보여준다는 평가다. mRNA 치료제의 장점은 빠르게 개발할 수 있다는 것이지만, 치료 효과가 기존 치료제에 다소 미치지 못했다. 미국 식품의약국(FDA)도 RNA의 불안정성을 해결해야 할 문제로 지적하고 있다.

이번 연구로 mRNA 치료제 시장의 성장에 더 속도가 붙을 것으로 기대된다. 김 단장은 "이번 성과는 기존 mRNA 치료 기술의 한계를 극복하고 약효 지속성을 대폭 높일 수 있는 강력한 분자 도구가 될 것"이라고 밝혔다. 그랜드뷰리서치에 따르면 mRNA 치료제 시장은 연평균 17%씩 성장해 2030년 313억달러(약 44조3000억원)에 달할 전망이다.





mRNA 치료제·백신

mRNA(메신저 리보핵산)를 이용해 우리 몸의 세포가 특정 단백질을 만들도록 유도하는 의약품. mRNA는 분자 구조가 불안정해 몸 안에서 오래 버티지 못하고 금세 분해된다. mRNA 코로나19 백신을 개발한 모더나는 "인체에는 RNA를 분해하는 효소가 많으며, 체내에 넓게 전달되기 어렵다"고 설명한 바 있다.

[최원석 기자]