아주대·가톨릭대, mRNA 치료제 효용 높일 분석기술 개발

[수원=뉴시스] 변근아 기자 = 국내 연구진이 mRNA 치료제의 핵심 구조인 'poly(A) 꼬리'의 길이를 정확하게 분석할 수 있는 기술을 개발했다.

아주대학교는 박대찬 아주대 교수(첨단바이오융합대학·대학원 분자과학기술학과)와 남재환 가톨릭대 교수(의생명과학과) 공동 연구팀이 mRNA 치료제의 핵심 구조인 poly(A) 꼬리의 길이를 정확하게 정량 분석할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

mRNA 치료제는 질병을 일으키는 단백질 부족을 보충하거나, 특정 질병에 대한 면역 반응을 유도하는 단백질을 만들도록 세포에 지시하는 방식으로 작동한다.

이에 해당 기술은 감염병 백신 개발과 암, 유전질환과 자가면역질환 치료 등에의 활용을 위해 널리 연구되고 있다. 실제로 코로나19 백신 개발에 활용돼 전례 없이 빠르게 실제 접종까지 이어진 바 있다.

공동 연구팀은 mRNA 치료제의 핵심 구조인 poly(A) 꼬리에 주목했다. poly(A) 꼬리란 mRNA의 3 말단에 있는 아데닌 염기의 반복 서열 구조로, mRNA의 안정성 유지와 단백질 발현 효율 조절에 중요한 역할을 한다.

이 때문에 mRNA 치료제 개발 및 제조 공정을 위해, poly(A) 꼬리의 길이와 구조를 정밀하게 측정하고 품질을 관리하는 것은 매우 중요하다.

그러나 poly(A) 꼬리는 수십~수백 개의 동일 염기(아데닌)가 반복되는 구조로 돼 있어 정량적 평가에 한계가 있었다.

공동 연구팀은 치료제로 활용 가능한 구조를 갖춘 체외 전사 mRNA 4종과 표준물질로 사용할 합성 단일 가닥 DNA(ssDNA) 올리고뉴클레오타이드를 설계 및 제작하고, 이를 기반으로 새로운 시퀀싱 분석법인 3AIM-seq를 개발했다.

또 차세대 유전자 분석 대표 기술인 일루미나(Illumina) 플랫폼을 이용해 poly(A) 꼬리 길이를 정밀하게 산출할 수 있는 생명정보학 알고리즘도 개발했다.

이를 통해 PCR 증폭 과정에서 발생할 수 있는 오차를 최소화하고, 링커 삽입 여부에 따라 구분되는 복합 구조도 안정적으로 식별해 낸 것이다.

연구팀은 여기에 표준물질로 활용한 보정 모델을 도입해 분석 정확도를 향상함과 동시에 실제 체외 전사 mRNA(IVT mRNA)에서 poly(A) 꼬리 길이의 이질성을 정량적으로 평가하는 데 성공했다.

박대찬 아주대 교수는 "이번 연구성과는 mRNA 치료제의 기본 형태 가운데 분석이 가장 어렵다고 여겨져 온 'poly(A)'의 품질을 정량적으로 평가할 수 있는 새로운 분석 기술"이라며 "앞으로 mRNA 백신 및 치료제의 품질관리를 위한 핵심 도구로 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구는 교육부 G-LAMP 사업, 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업과 식품의약품안전처지원을 받아 수행됐다.

연구 결과는 지난달 저명 학술지인 '몰레큘러 테라피(Molecular Therapy)'에 온라인 게재됐다.


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