적은 용량에도 효과 강한 ‘mRNA 백신 플랫폼 설계법’ 개발

[대덕연구개발특구 소식]
생명공학연구원, H9T6 물질 확인
세포 내 mRNA 전달 효율 높아
암 백신 등 치료제 분야 확장 기대

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차세대 저용량 mRNA백신 플랫폼 모식도. 한국생명공학연구원 제공

한국생명공학연구원은 적은 용량으로 높은 면역 반응을 유도할 수 있는 차세대 메신저 리보핵산(mRNA) 백신 플랫폼 설계 방법을 개발했다고 7일 밝혔다.

차현주 박사 연구팀은 mRNA를 체내 세포에 효과적으로 전달하는 지질 나노입자와 mRNA의 작동을 돕는 유전 설계 구조를 동시에 개선했다. mRNA 백신은 우리 몸 세포 안으로 단백질을 만드는 설계도를 전달해 항원 단백질을 직접 생성하고 면역력을 높이는 원리다. 다만 mRNA는 체내에서 쉽게 분해되고 세포막을 스스로 통과하기 어렵기 때문에 이를 보호하고 세포 안까지 전달하는 나노입자 기술이 필수적이다.

연구팀은 먼저 mRNA 전달 효율을 높인 새로운 나노입자를 개발했다. 96종의 후보 물질을 비교한 결과 H9T6라는 물질이 기존 물질보다 세포 내 mRNA 전달 효율이 높은 것으로 확인됐다.

또 mRNA 설계 구조도 개선했다. mRNA에는 단백질 생성량과 지속 시간을 조절하는 앞뒤 조절 구간(UTR)이 있는데, 연구팀은 수십만 개의 후보를 분석해 가장 효과적인 구조를 찾아 단백질 생성 능력을 크게 향상시켰다.

이 기술을 적용한 결과 기존보다 적은 용량으로도 강한 항체 반응과 면역 반응이 동시에 나타나는 것을 확인했다.

여러 차례 접종을 가정한 안전성 검사(독성 평가)에서도 특별한 부작용 없이 일시적 반응 후 회복되는 모습을 보여 안정성도 확인됐다. 이번 연구는 단순한 백신 성능 개선을 넘어 mRNA 백신을 보다 효율적으로 설계하는 새로운 전략을 제시했다는 점에서 의미가 크다. 향후 신종 감염병 대응은 물론 암 백신 등 다양한 mRNA 기반 백신과 치료제 분야로의 확장이 기대된다.

연구책임자 차현주 박사는 “이번 연구는 mRNA 전달 기술과 유전자 설계를 동시에 최적화해 기존 백신의 한계를 보완할 수 있음을 보여준 사례”라며 “적은 용량으로도 높은 효과를 낼 수 있는 백신 개발 기반이 마련된 만큼 차세대 백신 개발에 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 국가과학기술연구회(NST) 융합연구단사업, 과학기술정보통신부 나노 및 소재기술개발사업, 생명연 주요사업의 지원으로 수행됐다.