mRNA 백신 부작용 줄이고 효능은 그대로…새로운 나노 지질 입자 나왔다

KIST·서울대병원·가톨릭대 연구진

한국과학기술연구원(KIST) 연구진이 메신저 리보핵산(mRNA) 백신의 부작용을 줄일 약물 전달 기술을 개발했다. 왼쪽부터 금교창 책임연구원, 유소연 박사 후 연구원, 방은경 선임연구원./한국과학기술연구원

국내 연구진이 메신저 리보핵산(mRNA) 백신의 부작용을 줄일 기술을 개발했다. 부작용이 적은 천연 물질을 이용해 유효 성분인 mRNA를 세포 내부로 손쉽게 전달하는 방식이다.

방은경 한국과학기술연구원(KIST) 뇌융합기술연구단 선임연구원이 이끄는 연구진은 서울대병원, 가톨릭대 연구진과 공동으로 독성이 적은 mRNA 백신용 지질나노입자를 개발했다고 23일 밝혔다.

mRNA 백신은 바이러스의 유전 정보를 담은 전령 리보핵산(mRNA)을 주입해 인체에서 항원이 만들어지게 하는 기술이다. 기존 백신이 바이러스를 직접 주입하는 방식이라면, mRNA 백신은 바이러스의 유전자를 넣어 면역 반응을 일으킨다. 바이러스를 직접 주입하지 않아 부작용이 적고 개발 기간도 짧아 큰 주목을 받고 있다. 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)을 계기로 많은 바이오기업이 mRNA 백신 기술 확보에 나서고 있다.

다만 mRNA는 구조가 불안정해 안정성을 높이기 위해 사용하는 물질이 부작용을 일으킬 가능성도 있다. 특히 mRNA를 세포까지 전달하는 지질 나노입자 중에서도 이온화 지질은 약물 전달에 있어 중요한 역할을 한다. mRNA 방출이 쉬운 구조를 갖고 있으며 면역 반응을 촉진하는 역할을 해 백신의 효과도 높일 수 있다. 하지만 독성도 갖고 있어 부작용의 원인이 되기도 한다.

연구진은 mRNA 백신의 부작용을 줄이기 위해 이온화 지질의 독성을 줄일 방법을 찾아냈다. 이온화 지질만큼 면역 반응을 일으키면서도 독성은 없는 ‘트레할로스(trehalose)’ 당 지질을 사용했다. 트레할로스는 포도당 두 개로 이뤄진 천연 당으로 염증을 줄이고 면역력을 높이는 물질로 알려졌다.

연구진은 mRNA에 쓰이는 이온화 지질의 절반을 트레할로스로 대체했다. 트레할로스가 mRNA와 수소 결합을 통해 상호작용이 가능하다는 점에 착안했다. 그 결과, 이온화 지질의 함량을 50%에서 25%로 줄여 부작용을 최소화하면서도 기존 백신과 비슷한 수준의 면역 유발 효과가 나타났다.

유효 농도의 10배 이상 고농도 백신을 주입했을 때도 별다른 부작용은 나타나지 않았다. 연구진은 트레할로스의 특성을 이용해 비장과 리프절 같은 면역 기관을 표적으로 한 의약품 개발에 활용할 수 있을 것으로 기대했다.

방 선임연구원은 “트레할로스 당지질은 이온화 지질의 함량을 줄이고 표적화할 수 있어 독성을 완화할 수 있는 지질 나노입자의 주요 성분이 될 것”이라며 “면역 관련 장기에 표적 전달이 가능한 mRNA 백신 전달체는 전염병 예방과 면역 항암 치료에 활용할 수 있다”고 말다.

연구 성과는 국제 학술지 ‘바이오액티브 머티리얼스’에 지난달 14일 소개됐다.

참고자료

Bioactive Materials, DOI: https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.05.012

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