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산업산업일반
[이달의 과학기술인상] mRNA 백신 체내 이동 돕는 지질나노입자(LNP) 개발

■ 이혁진 이화여대 교수

고온서 분해되는 물질적 한계 극복

안전·효율성 잡은 원천 기술 입증

블록버스터 신약 개발 디딤돌 놔

국내 기업과 3세대 플랫폼 연구도

'이달의 과학기술인상'을 받은 이혁진(왼쪽 세 번째) 이화여대 교수 연구팀이 기념 촬영을 하고 있다. /사진 제공=한국연구재단




모더나와 화이자 같은 메신저리보핵산(mRNA) 백신은 코로나19 사태의 와중에 지난해 말 처음 상용화됐다. mRNA는 DNA의 유전정보를 세포질 안의 단백질을 생산하는 리보솜에 전달하는 전령 역할을 하는 RNA이다.

과학기술정보통신부(장관 임혜숙)가 주최하고 한국연구재단(이사장 이광복)과 서울경제가 공동 주관하는 ‘이달의 과학기술인상’ 11월 수상자로 선정된 이혁진 이화여대 약대 교수는 코로나19를 비롯해 다양한 감염병과 난치병을 치료할 수 있는 mRNA 물질을 효과적으로 체내에 전달하는 지질나노입자(lipid nanoparticle·LNP) 연구개발(R&D)의 공을 인정 받았다.

mRNA 약물은 세포배양을 통한 생산 과정이 없어 개발 기간이 짧고 약물 치료 효과가 높아 지난 2010년대부터 암과 유전 질환의 새로운 치료법으로 제시돼 왔다.

하지만 주변 온도와 수소농도이온지수(pH) 등 환경에 취약하고 체내 효소에 의해 빠르게 분해되는 한계가 있다. 바이오 신약 개발을 위해 mRNA 약물을 체내까지 안전하게 운반할 LNP 원천 기술 확보 경쟁이 치열하다.



이 교수는 “LNP 기술은 전 세계에서 소수 기업만 보유하고 있을 뿐 아니라 화이자·모더나 등 코로나19 백신의 핵심 기술”이라며 “이 기술은 캐나다 브리티시컬럼비아대(UBC)의 피터 쿨리스 교수와 MIT의 밥 랭어 교수 연구실을 필두로 개발돼 상업화에 성공했다”고 전했다. 그는 대학을 기반으로 한 기초연구 결과물이 상업화에 성공하고 많은 바이오 창업을 이뤘다는 데 굉장히 큰 의미가 있다고 설명했다.

LNP 기술 원리


이 교수팀은 RNA 치료제의 대량생산 연구, RNA 치료제의 체내 도입을 위한 화학적 수식 최적화, 신규 RNA 구조체를 기반으로 한 신개념의 RNA 치료제 개발 등 응용·공동 연구에도 많은 노력을 기울이고 있다. 연구팀은 RNA 약물을 세포 내부로 전달하는 효율을 높이기 위해 주변 pH 환경에 따라 이온화 상태가 변화하는 이온화 지질을 개발했다. RNA 약물을 안전하게 포장해 세포 내로 전달하는 LNP를 제작하는 데 성공한 것이다. 그는 “LNP로 포장한 mRNA를 동물 모델에 주입한 결과 1번의 투여만으로도 80% 이상의 표적 세포에 RNA 약물이 전달되는 것을 확인했다”며 “안전성과 효율성을 확보한 약물전달체 원천 기술임을 입증했다”고 말했다.

그의 연구는 국내 자체 개발을 통해 특허 등록을 완료한 첫 LNP라는 점에서 주목을 끈다. 그는 “RNA 치료제와 mRNA 백신 개발에 활용돼 바이오·제약 산업 발전에 이바지 할 것”이라며 “블록버스터 신약이 국내에서 개발될 수 있도록 범부처 차원의 협력과 산학연의 공동 연구가 더욱 내실 있게 진행됐으면 한다”고 기대했다. 그는 국내 기업과 면역 활성을 높이고 상온 보관이 가능한 3세대 LNP 플랫폼 기술 확보를 위한 공동 개발을 진행하고 있다. 9월에는 연구실에서 첫 개발한 LNP(코드명:EN-LNP)를 기술이전했다.
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