국내 연구진, mRNA 백신의 세포 내 전달 및 분해 제어 원리 밝혀...RNA 기술의 감염병 대응 및 암 치료 등 다양한 분야 적용 가능성 증가

[CBC뉴스] 국내 연구진이 메신저 리보핵산(mRNA) 백신의 작동 원리를 처음으로 규명했다. 이로 인해 mRNA 기반의 백신 및 치료제 플랫폼을 더욱 효과적이고 안전하게 개발할 수 있는 길이 열릴 전망이다. 과학기술정보통신부에 따르면 김빛내리 기초과학연구원(IBS) RNA연구단 단장이 이끄는 연구팀은 mRNA 백신의 세포 내 전달과 분해를 제어하는 단백질 군을 발견하고 그 작동 원리를 규명했다. 이 연구 결과는 4일 세계적인 과학 저널 '사이언스'에 게재됐다.

mRNA 기술은 코로나19 백신으로 잘 알려져 있으며, 특정 단백질을 세포가 만들도록 유도하는 원리로 감염병 대응뿐 아니라 암백신, 면역 치료, 유전자 치료 등 다양한 분야에 활용될 수 있다. 그러나 그동안 치료용 RNA가 체내에서 어떻게 작동되는지에 대한 구체적인 정보는 부족했다. 특히, 코로나 백신의 혁신적인 효능을 이끌어낸 'N1-메틸수도유리딘 변형 염기'의 기능에 대한 이해가 미흡했다.

연구팀은 크리스퍼(CRISPR) 유전자가위를 이용한 '녹아웃 스크리닝' 기법을 통해 외부 mRNA를 제어하는 세포 내 인자를 탐색했다. 그 결과, mRNA를 감싼 지질나노입자가 세포 내로 유입되는 과정을 돕는 당단백질인 황산헤파란 분자와의 결합을 통해 지질나노입자가 세포 내 소포체로 들어가는 것을 확인했다. 또한, 양성자 이온 펌프인 'V-ATPase'가 소포체 내부를 산성화시켜 mRNA가 세포질로 방출되도록 하는 메커니즘을 밝혀냈다.

이와 더불어 연구팀은 TRIM25 단백질이 외부 mRNA를 침입자로 인식하고 제거하는 과정에서, 소포체 막의 파열로 방출되는 양성자 이온이 이 단백질을 활성화시킨다는 사실을 처음으로 규명했다. 또한, N1-메틸수도유리딘 변형 염기에는 TRIM25 단백질이 결합하지 못해 mRNA가 분해되지 않는 이유를 밝혀냈다.

김빛내리 단장은 "이번 연구는 mRNA 백신이 세포에서 어떤 방식으로 작용하는지를 실제로 연구한 최초의 사례"라며 "기초과학적 호기심에서 시작된 연구가 실질적인 백신 및 치료제 개발에 큰 기여를 할 것"이라고 말했다. 그는 또한 "mRNA 전달을 돕는 물질과 파괴 물질을 찾아내어 전달 효율을 높이고 부작용을 줄일 수 있는 이론적 기반을 제공했다"고 설명했다.

김 단장은 RNA 기술의 잠재력에 대해 "염기서열 정보만으로 다양한 단백질을 만들 수 있으며, 소규모 시설로도 생산이 가능하다"며 "이러한 특성 덕분에 기술 적용 범위가 점차 넓어질 것"이라고 전망했다. 이번 연구를 통해 RNA 기술이 감염병 대응을 넘어 암 치료 및 면역 치료 분야에서도 혁신을 이룰 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 향후 국제백신연구소와의 공동 연구를 통해 백신의 안정성을 더욱 높이는 방향으로 연구를 진행할 계획이다.

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▮ CBC뉴스ㅣCBCNEWS 허연하 기자