나이벡이 기존 지질나노입자(LNP)의 한계를 보완할 수 있는 차세대 펩타이드 기반 mRNA 약물전달 플랫폼 개발 가능성을 제시했다.
나이벡(대표 정종평)은 서울대학교 치의학대학원, 질병관리청 국립보건연구원 백신연구센터와 공동으로 수행한 차세대 펩타이드 기반 mRNA 약물전달 플랫폼 연구 결과가 국제학술지 **‘Biomaterials’**에 게재됐다고 18일 밝혔다.
Biomaterials는 생체재료와 약물전달시스템(DDS), 유전자 전달, 조직공학 및 재생의학 등을 주요 연구 분야로 다루는 국제학술지다.
최근 mRNA 기술은 감염병 백신을 넘어 항암백신과 면역치료제, 희귀질환 치료제 등으로 활용 영역이 확대되고 있다.
그러나 mRNA는 체내에서 쉽게 분해되고 세포막을 통과하기 어렵다는 특성이 있어 mRNA를 보호하면서 원하는 조직과 세포까지 효과적으로 운반하는 전달체 기술이 핵심 과제로 꼽힌다.
현재 mRNA 전달에 널리 활용되는 지질나노입자(LNP)는 높은 전달 효율을 갖고 있지만 세포 선택성이 낮고 간 등 비표적 조직에서도 mRNA가 발현될 수 있다는 한계가 있다. 발현 지속기간이 상대적으로 짧다는 점도 개선 과제로 지적돼 왔다.
RNA 결합·전하 조절·세포 투과 펩타이드 결합
연구진은 이번 연구에서 면역반응이 시작되는 배액 림프절과 항원제시세포(APC)에 mRNA를 선택적으로 전달하는 전략에 주목했다.
이를 위해 ▲RNA 결합 펩타이드(RBP) ▲전하 조절 물질(PGA) ▲항원제시세포를 표적하는 세포 투과 펩타이드(A-CPP)를 조합한 **모듈형 펩타이드 나노 복합체(Peptide Nanocomplex)**를 개발했다.
특히 연구진은 세포기반 파지 디스플레이 기술을 이용해 면역세포에 결합하는 새로운 펩타이드를 발굴했다.
이어 AI 기반 단백질 구조 예측과 분자 도킹 분석을 통해 새롭게 발굴한 면역세포 표적 펩타이드가 CCR7 수용체와 결합할 가능성을 확인하고 이를 활용한 림프절 표적 전달 전략을 제시했다.
기존 LNP와 달리 배액 림프절 중심 분포
동물실험에서는 기존 LNP와 펩타이드 나노 복합체 간 분포 특성에서 차이가 나타났다.
회사 측에 따르면 기존 LNP는 주사 부위뿐 아니라 간에서도 강한 발현 신호가 관찰됐다. 반면 펩타이드 나노 복합체는 주로 주사 부위와 배액 림프절에 국소적으로 분포하는 양상을 보였다.
mRNA 발현 지속기간에서도 차이가 확인됐다.
LNP를 이용한 mRNA 발현은 48시간 이내 크게 감소한 반면, 연구진이 개발한 펩타이드 나노 복합체에서는 최대 7일까지 mRNA 발현이 유지됐다.
이는 펩타이드 기반 전달체를 통해 mRNA를 면역반응이 필요한 부위로 전달하면서 발현 지속시간을 늘릴 가능성을 보여주는 결과라고 연구진은 설명했다.
중화항체 LNP와 유사…CD8+ T세포 면역반응 향상
연구진은 SARS-CoV-2 스파이크 mRNA 백신 모델을 이용해 면역반응도 평가했다.
그 결과 펩타이드 나노 복합체는 기존 LNP와 유사한 수준의 중화항체 반응을 유도하면서 CD8+ T세포 면역반응은 더욱 향상된 것으로 나타났다.
반복적인 고용량 투여에서도 간과 신장 기능과 관련된 혈청 지표에서 유의한 독성이 관찰되지 않았다고 회사 측은 설명했다.
연구진은 이러한 결과를 토대로 펩타이드 기반 전달 플랫폼이 기존 LNP를 보완할 수 있는 새로운 약물전달시스템으로 발전할 가능성이 있다고 평가했다.
특히 감염병 예방백신뿐 아니라 항암백신과 면역치료제 분야로 적용 범위를 넓힐 수 있으며, mRNA 외에도 siRNA와 ASO(안티센스 올리고뉴클레오타이드) 등 다양한 유전자 치료제의 전달 플랫폼으로 확장할 가능성도 제시했다.
이번 연구는 나이벡과 서울대학교 치의학대학원, 질병관리청 국립보건연구원 백신연구센터가 공동으로 수행했다.
이주연 나이벡 연구소장과 정종평 나이벡 대표, 박윤정 나이벡 부사장 겸 서울대학교 치의학대학원 교수가 교신저자로 참여해 연구를 총괄했다.
