아주대·가톨릭대, mRNA 백신·치료제 관리 기술 개발

박대찬·남재환 교수팀 공동 연구 성과
“PCR 증폭 시 발생하는 오차 최소화”

[이데일리 신하영 기자] 아주대와 가톨릭대 연구진이 mRNA 기반 백신·치료제의 품질관리 기술을 개발했다.

사진 제공=아주대

아주대는 박대찬(사진) 분자과학기술학과 교수팀이 남재환 가톨릭대 의생명과학과 교수팀과의 공동 연구에서 이러한 성과를 거뒀다고 21일 밝혔다. 이번 연구에는 서진아 아주대 석사 졸업생(현 넥스아이), 박효정 가톨릭대 박사(현 한국보건산업진흥원 질병청), 오아영 가톨릭대 석사 졸업생(현 가톨릭대 융합과학기술연구소)이 공동 1저자로 참여했다. 박대찬·남재환 교수는 공동 교신저자를 맡았다.

mRNA(메신저 리보핵산)는 세포 안에서 단백질을 만드는 역할을 하며, mRNA 치료제는 질병을 일으키는 단백질 부족을 보충하거나 특정 질병에 대한 면역 반응을 유도하는 단백질을 만들도록 세포에 지시하는 역할을 한다.

mRNA 기술은 감염병 백신 개발과 암, 유전질환과 자가면역질환 치료 등에의 활용을 위해 널리 연구되고 있다. 실제로 코로나19 감염병의 전 세계적 확산에 대응, mRNA 기술이 코로나19 백신 개발에 활용되어 전례 없이 빠르게 실제 접종까지 이어진 바 있다. 기존 백신은 개발에만 10년 이상 소요되지만 mRNA 백신은 비교적 단순한 생산 공정으로도 제조가 가능하기 때문이다.

연구팀이 주목한 ‘poly(A) 꼬리’는 mRNA 치료제의 핵심 요소다. 이는 mRNA의 말단에 위치한 아데닌 염기의 반복 서열 구조다. mRNA의 안정성 유지와 단백질 발현 효율 조절에 중요한 역할을 하며 약물의 유효성과 안정성에 직접적 영향을 미친다.

연구팀은 poly(A) 꼬리 길이와 구조의 정확한 평가가 mRNA 치료제의 안정성 및 발현 효율과 직결된다는 점에 주목, 구조적 다양성을 갖는 4종의 체외 전사 mRNA를 자체 제작한 뒤 이를 시퀀싱 분석법(3AIM-seq) 성능 검증에 활용했다. 또한 poly(A) 꼬리 길이를 정밀하게 산출하는 생명정보학 알고리즘도 함께 개발했다. 이를 통해 PCR 증폭 과정에서 발행할 수 있는 오차를 최소화했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 중견연구자사업 등의 지원을 받아 수행했다. 아주대는 “mRNA 치료제의 구조적 품질평가에 있어 정밀도와 재현성을 동시에 갖춘 새로운 분석법을 제시한 것”이라고 평가했다.

박대찬 교수는 “이번 연구성과는 mRNA 치료제의 기본 형태 가운데 분석이 가장 어렵다고 여겨져 온 poly(A)의 품질을 정량적으로 평가할 새로운 분석 기술”이라며 “연구팀이 개발한 새로운 시퀀싱 분석법(3AIM-seq)은 앞으로 mRNA 백신 및 치료제의 품질관리를 위한 핵심 도구로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.