나이벡, LNP 한계 넘는 mRNA 전달 플랫폼 가능성 확인…최대 7일 발현

[이데일리 송영두 기자] 나이벡(138610)이 기존 지질나노입자(LNP)의 한계를 보완할 수 있는 차세대 펩타이드 기반 유전자 약물전달 플랫폼의 가능성을 확인했다. 동물실험에서 간 등 비표적 조직으로의 분포를 줄이면서 림프절을 표적해 mRNA를 전달했고, 발현 기간도 최대 7일까지 유지한 것으로 나타났다.

나이벡 차세대 펩타이드 기반 mRNA 약물전달 플랫폼(DDS) 개념도.(자료=나이벡)

나이벡은 서울대학교 치의학대학원, 질병관리청 국립보건연구원 백신연구센터와 공동으로 진행한 차세대 펩타이드 기반 mRNA 약물전달 플랫폼 연구 결과가 국제학술지 ‘Biomaterials’에 게재됐다고 18일 밝혔다. Biomaterials는 생체재료와 약물전달시스템(DDS), 유전자 전달, 조직공학 및 재생의학 등을 다루는 국제학술지다.

이번 연구 핵심은 mRNA 치료제의 성능을 좌우하는 ‘전달체’다. mRNA는 체내에서 쉽게 분해되고 자체적으로 세포막을 통과하기 어렵다. 때문에 mRNA를 보호하면서 목표 조직과 세포까지 운반할 수 있는 전달 기술이 필수적이다.

현재 가장 보편적으로 사용되는 기술은 LNP다. 코로나19 mRNA 백신을 통해 상용화 가능성을 입증했지만 세포 선택성이 낮아 간 등 비표적 조직에서도 mRNA가 발현될 수 있고, 발현 지속기간이 상대적으로 짧다는 한계가 있다.

나이벡 연구진은 이를 보완하기 위해 면역반응이 시작되는 배액 림프절과 항원제시세포(APC)를 선택적으로 표적하는 모듈형 펩타이드 나노 복합체(Peptide Nanocomplex)를 개발했다.

RNA 결합 펩타이드(RBP)와 전하 조절 물질(PGA), 항원제시세포를 표적하는 세포 투과 펩타이드(A-CPP)를 조합하는 방식이다.

특히 세포 기반 파지 디스플레이를 활용해 면역세포에 결합하는 신규 펩타이드를 발굴했다. 이후 인공지능(AI) 기반 단백질 구조 예측과 분자 도킹 분석을 통해 해당 펩타이드가 면역세포 이동에 관여하는 CCR7 수용체와 결합할 가능성을 확인했다. 이를 기반으로 림프절을 표적하는 mRNA 전달 전략을 구축했다.

LNP 48시간 이후 급감…나이벡 플랫폼은 최대 7일 유지

동물실험에서는 기존 LNP와 차별화된 전달 특성이 나타났다. LNP는 주사 부위뿐 아니라 간에서도 강한 발현 신호가 관찰된 반면, 나이벡의 펩타이드 나노 복합체는 주로 주사 부위와 배액 림프절에 국소적으로 분포했다.

발현 지속기간에서도 차이를 보였다. 기존 LNP의 mRNA 발현은 48시간 이내 크게 감소했지만 펩타이드 나노 복합체를 통해 전달된 mRNA는 최대 7일까지 발현이 유지됐다.

백신으로서의 가능성도 확인했다. SARS-CoV-2 스파이크 mRNA 백신 모델에서 기존 LNP와 유사한 수준의 중화항체를 유도하면서 CD8+ T세포 면역반응은 더욱 향상된 것으로 나타났다. 반복적인 고용량 투여에서도 간과 신장 기능 관련 혈청 지표에서 유의한 독성이 관찰되지 않았다.

회사 측은 이번 연구를 통해 펩타이드 기반 전달 플랫폼이 기존 LNP를 대체하기보다 단점을 보완할 수 있는 새로운 DDS로 활용될 가능성을 확인했다고 설명했다.

특히 특정 조직과 세포를 표적하는 펩타이드를 적용할 수 있다는 점에서 플랫폼 확장 가능성도 주목하고 있다. 감염병 mRNA 백신뿐 아니라 항암백신, mRNA 치료제는 물론 짧은간섭리보핵산(siRNA)과 안티센스올리고뉴클레오타이드(ASO) 등 다양한 유전자 치료제의 전달 플랫폼으로 활용할 수 있다는 설명이다.

이번 연구는 나이벡과 서울대학교 치의학대학원, 질병관리청 국립보건연구원 백신연구센터가 공동으로 수행했다. 이주연 나이벡 연구소장과 정종평 대표, 박윤정 나이벡 부사장(서울대학교 치의학대학원 교수)이 교신저자로 참여해 연구를 총괄했다.

정종평 나이벡 대표는 “이번 연구는 펩타이드 기반 전달 플랫폼이 기존 LNP 기반 전달체의 한계를 보완할 수 있는 새로운 접근법이 될 수 있음을 확인한 성과”라며 “펩타이드 플랫폼 기술을 지속적으로 고도화해 mRNA 기반 치료제는 물론 다양한 약물전달 분야로 연구개발과 사업화를 확대해 나가겠다”고 말했다.