KAIST 바이오및뇌공학과의 박지호(왼쪽부터) 교수, 한준희·염경환 박사과정생, 에린 파간 석사과정생, 장민철 박사과정생 [KAIST 제공]

국내 연구진이 난치성 폐질환 치료에 활용할 수 있는 메신저 리보핵산(mRNA) 백신 전달체를 개발했다. 기존 대비 26배 이상 효과적인 흡입치료가 가능하다.

KAIST는 박지호 바이오및뇌공학과 교수 연구팀이 유전자 폐 치료에 최적화된 나노 전달체를 개발했다고 7일 밝혔다.

연구팀은 기존 mRNA 전달을 위해 활용되던 지질나노입자(LNP)의 에어로졸화 과정에서의 불안정성과 폐 미세환경에서의 낮은 전달 효율을 해결하기 위해 이온화성 지질나노복합체(iLPX)를 개발했다.

iLPX는 이온화성 리포좀의 외부에 mRNA를 결합한 형태로, 에어로졸화 과정에서 입자의 구조를 유지하기 때문에 흡입 전달에 용이하다. 또 폐 미세환경 내에서 폐계면활성제와 상호작용을 유도해 호흡 운동을 활용, mRNA를 높은 효율로 폐 세포 내로 전달할 수 있다.

흡입 전달과 폐 미세환경을 고려한 모방 환경, 마우스 폐에서 단백질 발현을 토대로 한 다차원 선별 과정을 통해 iLPX의 구성 요소들을 최적화시킴으로써 흡입용 mRNA 전달체(IH-iLPX)를 완성했다.

연구팀은 에어로졸화 전후의 입자 크기, 균일도, mRNA 탑재율을 비교함으로써 IH-iLPX의 월등한 에어로졸화 안정성을 증명했다. 나아가 IH-iLPX를 전달한 마우스에서 LNP 전달 마우스보다 26배 높은 단백질 발현이 유도됨을 확인했다.

연구팀은 동물 모델에서 흡입 전달된 IH-iLPX가 폐 특이적으로 단백질을 발현시키며, 폐포 상피세포와 기관지 상피세포에서 mRNA를 효과적으로 전달함을 확인했다. 박 교수는 “mRNA를 반드시 내부에 탑재해야 한다는 고정 관념을 깸으로써 기존에 불가능했던 흡입형 유전자 치료의 길을 열었다” 고 밝혔다.

KAIST 바이오및뇌공학과의 장민철 박사과정생이 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 나노기술 분야 국제 학술지 ‘ACS 나노’에 지난 9월 3일자로 게재됐다. 구본혁 기자