KAIST "흡입형 유전자 치료 길 열어…적용범위 넓힐 것"

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 바이오및뇌공학과 박지호 교수팀이 유전자 폐 치료에 최적화된 나노 전달체를 개발했다고 7일 밝혔다.

코로나19의 세계적 유행 이후 호흡기 질병에 대비하기 위한 mRNA 백신 및 치료제가 주목받는 가운데 박 교수팀은 이온화성 지질나노복합체(iLPX)를 개발, 기존 mRNA 전달을 위해 활용하던 지질나노입자(LNP)의 에어로졸화 과정 때의 불안정성과 폐 미세환경에서의 낮은 전달효율 문제를 해결했다.

iLPX는 이온화성 리포좀의 외부에 mRNA를 결합한 형태로, 에어로졸화 과정에서 입자구조를 유지하기 때문에 흡입 전달에 용이하다.

또 폐 미세환경 내에서 폐계면활성제와의 상호작용을 유도해 호흡 운동을 활용, mRNA를 높은 효율로 폐 세포 내로 전달할 수 있다.

박 교수팀은 흡입 전달과 폐 미세환경을 고려한 모방환경 및 마우스 폐에서의 단백질 발현을 토대로 다차원 선별과정을 거쳐 iLPX의 구성 요소들을 최적화해 흡입용 mRNA 전달체(IH-iLPX)를 완성했다.

이어 연구팀은 에어로졸화 전후의 입자 크기, 균일도, mRNA 탑재율을 비교 분석해 IH-iLPX의 월등한 에어로졸화 안정성을 증명했다. 특히 IH-iLPX를 전달한 마우스에서 LNP 전달 마우스보다 26배 높은 단백질 발현이 유도됨을 확인했다.

연구팀은 혈액 생화학 분석과 조직 검사를 토대로 IH-iLPX가 폐와 혈액 환경에서 독성이 없음을 확인했기 때문에 효과적인 폐내 mRNA 발현뿐만 아니라 생체 안전성 측면에서 큰 의의를 갖는다고 설명했다.

KAIST 바이오및뇌공학과 장민철 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 나노기술 분야 국제학술지 'ACS 나노(Nano)' 9월3일자 18권 35호에 게재됐다.(논문명: Inhalable mRNA Nanoparticle with Enhanced Nebulization Stability and Pulmonary Microenvironment Infilration)

박 교수는 "mRNA를 반드시 내부에 탑재해야 한다는 고정관념을 깨고 새로운 구성의 입자를 제시해 기존에 불가능했던 흡입형 유전자 치료의 길을 열었다"며 "개발한 흡입형 유전자 전달체는 치료 단백질을 암호화하는 mRNA를 탑재해 폐질환에 적용돼 유전자 폐 치료의 적용 범위를 넓힐 것으로 기대된다"고 말했다.


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