mRNA 백신 안전성 높이는 새로운 나노입자 개발

KIST 연구팀, 연구결과 내놓아

[아이뉴스24 정종오 기자] 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 팬데믹 동안 개발된 mRNA 백신은 높은 예방 효과와 빠른 생산 속도로 인류의 안전을 지킨 현대 과학의 업적으로 꼽힌다.

mRNA 백신은 바이러스 유전 정보를 담은 메신저 리보핵산(mRNA)을 이용해 인체 내에서 항원을 직접 생성하게 함으로써 면역 반응을 유도하는 차세대 백신으로 알려져 있다.

다만, 백신 접종 후 발생하는 여러 부작용에 대한 원인이 정확히 밝혀지지 않아 신·변종 감염병에 대비한 국산 mRNA 백신 연구는 필요한 상황이다.

신규 지질 나노입자 S050L은 비장, 림프절 등 면역 관련 기관으로 mRNA의 전달이 가능했고 이온화 지질이 온전히 사용된 지질 나노입자 Con(conventional의 약자)와 비교해 심독성과 간독성 지표가 눈에 띄게 감소했다. [사진=KIST]

한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 뇌융합기술연구단 방은경·금교창 박사팀은 가톨릭대 의생명과학과 남재환 교수팀, 서울대병원 핵의학과 윤혜원 교수팀과 공동연구를 통해 독성이 완화된 mRNA 백신용 신규 지질 나노입자 조성 방법을 개발했다.

지질 나노입자를 구성하는 물질인 이온화 지질은 mRNA 백신의 약물 전달에 중추적 역할을 하는데 체내에서 독성을 유발할 수 있어 이를 완화하기 위한 연구가 수행되고 있다.

이온화 지질은 mRNA와 정전기적 상호작용으로 지질 나노입자를 만들어 mRNA의 전달과 방출을 조절한다. 현재 사용되는 이온화 지질은 mRNA의 방출에 유리한 고깔 형태의 구조이다. RNA로부터 합성된 항원 단백질을 항원으로 인지해 항체를 형성하는 면역 반응을 일으키도록 도와준다.

연구팀은 mRNA 백신의 독성을 완화하기 위해 이온화 지질에 상응하는 면역 증강 효과가 있으면서도 독성이 없는 트레할로스(trehalose) 당지질(지방산과 트레할로스가 결합한 복합 지질)에 주목했다.

염증 완화 효과가 있다고 알려진 트레할로스는 수소결합을 통해 mRNA와 상호작용이 가능하며 불포화지방산을 도입해 고깔 형태의 구조로 합성할 수 있다. 트레할로스 당지질은 체내 면역 인자의 수용체와 결합하는 리간드(ligand, 수용체에 결합하는 항체, 호르몬, 약제 등의 분자)로 작용해 면역 증강 효과를 지닌다.

지질 나노입자 내 트레할로스 당지질의 함량을 조절한 결과, 전체 지질 중 이온화 지질의 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 같은 수준의 중화항체가(價)(바이러스 등 특정 병원체에 대해 면역 반응을 일으키는 항체의 농도를 측정한 값으로 면역 상태를 평가하는 도구)를 보여 면역 증강 효과가 있음을 입증했다.

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

생체영상분석을 통해 백신 투여 방법에 따라 면역 관련 기관인 비장과 림프절에 선택적으로 mRNA의 전달이 가능한 것을 관찰했다. 이는 타 장기로의 전달에 따른 부작용을 낮추면서 면역 효과를 높여 독성이 완화된 국산 mRNA 백신 개발을 위한 기초 기술로 활용될 것으로 기대된다.

방은경 KIST 박사는 “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 설명했다.

이번 연구 결과(논문명 : A lipid nanoparticle platform incorporating trehalose glycolipid for exceptional mRNA vaccine safety)는 국제 학술지 ‘Bioactive Materials’ 최신 호에 실렸다.

/정종오 기자(ikokid@inews24.com)

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