KAIST "mRNA 치료제 부작용 억제…뇌졸증·암 면역치료"

메신저 리보핵산(mRNA)의 부작용을 억제해 뇌졸중과 암 질환의 면역치료에 적용할 수 있는 가능성이 제시됐다.

KAIST는 화학과 전용웅 교수 연구팀이 mRNA가 단백질을 만드는 시작점과 속도를 조절할 수 있는 새로운 전략을 찾았다고 1일 밝혔다.

(왼쪽부터) KAIST 전용웅 교수, 정태웅·최지훈 박사과정. KAIST 제공

mRNA 치료제는 필요한 단백질을 인체에서 직접 생산하도록 유전 정보를 전달하는 기술이다. 빠르고 강한 단백질 발현 능력 덕분에 코로나19 팬데믹을 계기로 주목받았다.

하지만 단시간에 과도한 단백질이 생성되고 생체 반응이 급격히 일어나면서 폐색전증, 뇌졸중, 혈전증, 자가면역 질환 등 부작용은 해결해야 할 숙제로 남았다.

연구팀이 제시한 전략은 mRNA 치료제의 부작용을 근본적으로 줄이는 것은 물론 뇌졸중·암·면역질환 등 정밀한 단백질 조절이 필요한 치료 분야까지 응용할 수 있어 차세대 mRNA 치료제 개발의 중요한 전환점이 될 것으로 기대된다.

단백질이 만들어지려면 세포 속 '단백질 제조 기계(리보솜·번역 인자)'가 mRNA 설계도에 달라붙어 작업을 시작해야 한다. 연구팀은 이 과정을 늦췄을 때 단백질이 갑자기 몰려 만들어지는 문제를 막을 수 있는 점에 주목했다.

같은 이유로 복잡한 기술 대신 의도적으로 손상된 DNA 조각을 mRNA와 붙이는 간단한 방법을 개발했다. 이 DNA 조각은 작은 '방패'처럼 작용한다. 단백질 제조 기계가 mRNA에 바로 달라붙지 못하도록 하면서 단백질 생성 시작 속도를 부드럽게 늦추는 방식이다.

이때 손상 DNA는 체내에서 자연스럽게 재활용되는 안전한 생체 물질로 비용이 저렴하고 주사 직전 mRNA와 섞기만 하면 돼 실제 의료 현장에서 활용하기에도 적합하다.

특히 시간이 지나면 인체 내 '수리 효소'가 손상된 DNA를 자연스럽게 복구, 이 과정에서 mRNA와 붙어 있던 구조가 풀려 단백질 생성 속도는 정상 모드로 전환된다. 이를 통해 단백질이 한꺼번에 폭발적으로 만들어지는 기존의 위험도 크게 줄어든다는 게 연구팀의 설명이다.

이 기술은 KAIST가 선정한 '미래 유망 원천기술' 중 하나로 '2025 KAIST Techfair 기술 이전 설명회'에서도 소개됐다.

전 교수는 "생물학적 현상도 결국 화학이기 때문에 화학적 접근으로 단백질 생성 과정을 정밀하게 조절할 수 있었다"며 "연구팀이 개발한 기술은 mRNA 치료제의 안전성을 높이는 것은 물론 암·유전병 등 다양한 질환에 맞춤형 정밀 치료를 가능케 할 기반이 될 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구에는 KAIST 화학과 최지훈·정태웅 박사과정 학생이 공동 제1 저자로 참여했다. 연구 결과(논문)는 최근 화학 분야 학술지 '앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)'에 게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr