KAIST 연구진이 mRNA 치료제 투여 시 발생하는 단백질 과도 생성 문제를 억제하는 제어 기술을 구현했다. mRNA 기반 치료는 질환 부위에서 필요한 단백질을 직접 생산하도록 하는 방식으로 발전해 왔지만, 투여 직후 단시간에 단백질이 급격히 증가하면서 폐색전증, 혈전증, 자가면역 반응 등 부작용 사례가 보고돼 왔다. 코로나19 백신 이후 mRNA 기술이 암 면역치료, 희귀 유전병, 뇌혈관 질환 등으로 적용 범위를 확장하고 있는 상황에서 단백질 생성 속도를 안전하게 조절할 기술 확보는 주요 과제로 남아 있었다.
KAIST 전용웅 교수 연구팀은 세포 내 단백질 합성 장치(리보솜 및 번역 인자)가 mRNA에 즉시 결합하지 못하도록 일부러 손상된 DNA 조각을 함께 투여하는 방법을 제시했다. 단백질 생성 과정을 일정 시간 지연시켜 단백질이 한꺼번에 폭발적으로 생산되는 문제를 완화하는 접근이다.
손상 DNA는 체내 수리 효소에 의해 시간이 지나면 자연적으로 복원되면서 단백질 생성 속도는 정상화된다. 연구팀은 DNA 길이와 손상 위치 조절을 통해 단백질 생성 시작 시점과 속도를 설계할 수 있음을 확인했다. 여러 종류의 mRNA를 동시에 투여하더라도 단백질 생성 순서를 조절할 수 있어, 복잡한 치료를 위해 다회 주사가 필요했던 기존 전략을 대체할 가능성도 제시됐다.
연구팀은 이번 전략이 mRNA 치료제 안전성을 높이기 위한 기반 기술이 될 수 있다고 설명했다. 뇌혈관 질환, 암 치료, 면역질환과 같이 정밀 조절이 필요한 분야에서 적용할 수 있는 가능성이 있다. 손상 DNA는 생체 안전성이 높고 제조 비용이 낮으며 주사 직전에 mRNA와 혼합해 사용할 수 있어 실제 임상 적용 가능성도 열려 있다. 연구 결과는 화학 분야 학술지 앙게반테 케미에 지난달 6일 게재됐다.
김지윤 기자/ hello@sciencewave.kr
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