주사 대신 코로 빨아들이는 mRNA 백신 나온다

박지호 KAIST 교수 연구진

박지호 한국과학기술원(KAIST) 바이오및뇌공학과 교수(왼쪽)가 이끄는 연구진이 폐 질환 예방과 치료에 사용할 수 있는 흡입용 메신저리보핵산(mRNA) 전달체 기술을 개발했다. 면역 반응을 유발하는 항원의 생성률을 26배까지 높일 수 있다./한국과학기술원

주사 대신 호흡기로 빨아들이는 백신이 나올 것으로 보인다. 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 이후 등장할 미지의 호흡기 감염병에 대비하기 위한 기반이 될 수 있을 것으로 기대를 모은다.

박지호 한국과학기술원(KAIST) 바이오및뇌공학과 교수가 이끄는 연구진은 단백질 생성률은 26배까지 높이는 흡입형 메신저리보핵산(mRNA) 백신용 나노 전달체를 개발했다고 7일 밝혔다.

mRNA 백신은 코로나19 팬데믹(대유행)을 종식한 일등 공신이다. 개발 속도가 빠르고 비용이 저렴해 갑자기 등장하는 신종 감염병에 대응하기에 적합한 기술이다. 기존 백신은 바이러스나 박테리아(세균) 같은 병원체를 사용해 안전성을 확인하는 데 오랜 시간이 필요하다. 반면 mRNA 백신은 유전 정보를 합성해 인체에 주입하는 기술로 병원체를 사용하는 방식에 비해 안전성이 높다.

하지만 mRNA 백신은 세포 내부로 mRNA가 들어가야만 면역 반응을 일으킬 수 있다는 한계가 있다. mRNA 전달은 지질나노입자(LNP)를 사용하지만, 흡입이 가능한 에어로졸(미세 공기입자) 상태에서 일부 장기에 대한 전달 효율이 낮아 질병 예방과 치료 효과가 떨어진다.

연구진은 ‘이온화성 지질나노복합체(iLPX)’를 이용해 ‘흡입용 mRNA 전달체(iH-iLPX)’를 개발했다. iLPX는 이온화된 리포좀 외부에 mRNA를 결합한 형태다. 에어로졸로 만들더라도 입자 구조가 유지돼 흡입용으로 사용하기 적합한 방식이다. 또 폐 주변을 둘러싼 계면화성 성분과 상호 작용을 통해 mRNA 전달 효율을 높일 수 있다.

연구진은 생쥐 실험으로 IH-iLPX가 호흡기 감염병 예방과 치료 효과를 높일 수 있다는 점을 확인했다. IH-iLPX 방식의 mRNA 백신을 생쥐에게 주입한 결과, LNP 방식보다 26배 많은 항원을 생성하는 것으로 나타났다. 또 흡입한 IH-iLPX는 폐포 상피세포와 기관지 상피세포에서 mRNA 전달 효율을 개선할 수 있는 것으로 확인됐다. 생체 독성도 없어 부작용이 발생할 가능성도 적었다.

박 교수는 “mRNA를 반드시 전달체 내부에 넣어야 한다는 고정 관념을 깨고 새로운 구성의 입자를 제시한 연구”라며 “이번에 개발한 흡입형 유전자 전달체는 치료 단백질을 만드는 mRNA를 이용해 폐 질환 치료에 사용할 수 있는 유전자 폐 치료로 적용 범위도 넓힐 수 있다”고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘ACS 나노’에 지난달 3일 소개됐다.

참고 자료

ACS Nano(2024), DOI: https://doi.org/10.1021/acsnano.4c05653

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