KIST, 독성 완화된 신규 지질 나노입자 조성 방법 개발

면역 관련 장기로 표적 전달 확인
"향후 K-mRNA 백신 개발 기대"

트레할로스 당지질로 이온화 지질 일부를 대체한 신규 지질 나노입자 플랫폼 디자인 및 성능 모식도. ⓒ한국과학기술원

한국과학기술연구원(KIST) 독성이 완화된 mRNA 백신용 신규 지질 나노입자 조성 방법을 개발했다고 23일 밝혔다.

KIST에 따르면 방은경·금교창 KIST 뇌융합기술연구단 박사팀은 남재환 가톨릭대 의생명과학과 교수팀, 윤혜원 서울대병원 핵의학과 교수팀과 공동연구를 통해 독성이 완화된 mRNA 백신용 신규 지질 나노입자 조성 방법을 개발했다. 지질 나노입자를 구성하는 물질인 이온화 지질은 mRNA 백신 약물 전달에 중추적인 역할을 하지만, 체내에서 독성을 유발할 수 있어 이를 완화하기 위한 연구가 수행되고 있다.

이온화 지질은 mRNA와 정전기적 상호작용으로 지질 나노입자를 만들어 mRNA 전달 및 방출을 조절한다. 현재 사용되는 이온화 지질은 mRNA 방출에 유리한 고깔 형태 구조이며, RNA로부터 합성된 항원 단백질을 항원으로 인지해 항체를 형성하는 면역 반응을 일으키도록 도와준다.

연구팀은 mRNA 백신 독성을 완화하기 위해 이온화 지질에 상응하는 면역 증강 효과가 있으면서도 독성이 없는 트레할로스(trehalose) 당지질에 주목했다. 염증 완화 효과가 있다고 알려진 트레할로스는 수소결합을 통해 mRNA와 상호작용이 가능하며 불포화지방산을 도입해 고깔 형태 구조로 합성할 수 있다.

또 트레할로스 당지질은 체내 면역 인자 수용체와 결합하는 리간드(ligand)로 작용해 면역 증강 효과를 지닌다. 지질 나노입자 내 트레할로스 당지질 함량을 조절한 결과, 전체 지질 중 이온화 지질 함량을 기존 50%에서 25%로 줄이고 트레할로스 당지질을 25% 추가한 새로운 지질 나노입자 조성 방법을 개발했다.

신규 지질 나노입자를 mRNA 구조체 플랫폼과 결합해 인플루엔자 mRNA 백신으로서 효능을 검증한 결과, 기존 지질 나노입자와 동일한 수준 중화항체가(價)를 보여 면역 증강 효과가 있음을 입증했다.

유효 농도 10배 이상 고농도 백신을 쥐에 주입했을 때 아무것도 처리하지 않은 대조군 대비 심장 독성 및 간독성 지표에 차이가 없어 독성 완화 효과가 있음을 확인했다.

방은경 KIST 박사는 “트레할로스 당지질은 이온화 지질 함량을 줄이고 표적화할 수 있어 독성을 완화할 수 있는 지질 나노입자 주요 성분이 될 것”이라며 “면역 관련 장기에 표적 전달이 가능한 mRNA 백신 전달체는 전염병 예방 및 면역 항암 치료에 활용할 수 있다”고 말했다.