메신저리보핵산(mRNA) 백신·치료제가 새로운 호흡기 질병 치료제로 주목받는 가운데, 우리 연구진이 호흡기 바이러스와 난치성 폐질환의 mRNA 흡입 치료, 유전자 폐 치료를 가능케 하는 연구에 성공했다.
한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 박지호 바이오 및 뇌공학과 교수팀이 유전자 폐 치료에 최적화된 나노 전달체를 개발했다고 7일 밝혔다.
연구팀은 기존 mRNA 전달에 활용되던 지질나노입자(LNP)의 에어로졸화 중 불안정성, 낮은 폐 미세환경 전달 효율을 해결고자 '이온화성 지질나노복합체(iLPX)'를 개발했다.
iLPX는 기존과 달리 이온화성 리포좀 내부가 아닌 외부에 mRNA를 결합한 형태다. 에어로졸화 과정에서 입자 구조를 유지해 흡입 전달에 용이하다.
또 폐 미세환경 내 폐계면활성제와 상호작용을 유도해 mRNA를 고효율 전달할 수 있다. 연구진은 이를 최적화해 흡입용 mRNA 전달체(IH-iLPX)를 완성했다.
IH-iLPX는 월등한 에어로졸화 안정성을 보였다. IH-iLPX를 전달한 쥐 모델에서 LNP 전달 쥐보다 26배 높은 단백질 발현이 유도됐다.
동물 모델에서 흡입 전달된 IH-iLPX가 폐 특이적으로 단백질을 발현, 폐포 상피세포와 기관지 상피세포에서 mRNA가 효과적으로 전달됐다.
혈액 생화학 분석, 조직 검사를 토대로 IH-iLPX가 폐와 혈액 환경에서 독성이 없다는 것도 확인됐다.
박지호 교수는 “mRNA를 반드시 내부에 탑재해야 한다는 고정 관념을 깨고 새로운 구성의 입자를 제시해 기존에 불가능했던 흡입형 유전자 치료의 길을 열었다”며 “개발한 흡입형 유전자 전달체는 치료 단백질을 암호화하는 mRNA를 탑재해 유전자 폐 치료 적용 범위를 넓힐 것”이라고 말했다.
한편 장민철 KAIST 바이오 및 뇌공학과 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 ACS 나노 9월 3일 자에 게재됐다.
이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업 지원을 받아 수행됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
