나이벡, 차세대 유전자 약물전달 플랫폼 연구성과 'Biomaterials' 게재

나이벡(대표 정종평)은 서울대학교 치의학대학원, 질병관리청 국립보건연구원 백신연구센터와 공동으로 수행한 차세대 펩타이드 기반 mRNA 약물전달 플랫폼 연구 결과가 국제학술지 Biomaterials에 게재됐다고 18일 밝혔다.

Biomaterials는 생체재료(Biomaterials), 약물전달(DDS), 유전자 전달, 조직공학 및 재생의학 분야를 대표하는 국제학술지로, 관련 분야에서 세계적으로 영향력 있는 저널로 평가받고 있다.

최근 mRNA 기술은 감염병 백신을 넘어 항암백신과 면역치료제, 희귀질환 치료제 등 다양한 분야로 활용 범위가 확대되고 있다. 그러나 mRNA는 체내에서 쉽게 분해되고 세포막을 통과하기 어려워 이를 보호하면서 원하는 조직과 세포까지 전달하는 전달체가 필수적이다.

현재 가장 널리 사용되는 지질나노입자(LNP)는 높은 전달 효율에도 불구하고 세포 선택성이 낮고 간 등 비표적 조직에서 mRNA 발현이 나타날 수 있으며, 발현 지속기간이 상대적으로 짧다는 한계가 있다.

이번 연구에서 연구진은 면역반응이 시작되는 배액 림프절과 항원제시세포(APC)에 mRNA를 선택적으로 전달하기 위해 RNA 결합 펩타이드(RBP), 전하 조절 물질(PGA), 항원제시세포(APC)를 표적하는 세포 투과 펩타이드(A-CPP)를 조합한 모듈형 펩타이드 나노 복합체(Peptide Nanocomplex)를 개발했다.

특히, 연구진은 세포기반 파지 디스플레이를 통해 면역세포에 결합하는 신규 펩타이드를 발굴했다. 이후 AI 기반 단백질 구조 예측과 분자 도킹 분석을 통해 신규 면역세포 표적 펩타이드가 CCR7 수용체와 결합할 가능성을 확인하고, 이를 활용한 림프절 표적 전달 전략을 제시했다.

동물실험 결과 기존 LNP는 주사부위와 함께 간에서도 강한 발현 신호가 관찰된 반면, 펩타이드 나노 복합체는 주로 주사 부위와 배액 림프절에 국소적으로 분포했다. 또한 LNP의 mRNA 발현이 48시간 이내 크게 감소한 것과 달리 펩타이드 나노 복합체는 최대 7일까지 mRNA 발현을 유지했다.

SARS-CoV-2 스파이크 mRNA 백신 모델에서는 LNP와 유사한 수준의 중화항체를 유도하면서도 CD8+ T세포 면역반응은 더욱 향상된 것으로 확인됐다. 반복 고용량 투여에서도 간, 신장 기능 관련 혈청 지표에 유의한 독성이 관찰되지 않아 안전성도 확인했다.

연구진은 이번 연구를 통해 펩타이드 기반 전달 플랫폼이 기존 LNP를 보완할 수 있는 새로운 약물전달 플랫폼(DDS)이 될 가능성을 확인했으며, 감염병 백신뿐 아니라 항암백신과 mRNA, siRNA, ASO 등 다양한 유전자 치료제로 확장 가능한 플랫폼 기술의 가능성을 제시했다고 설명했다.

이번 연구는 나이벡과 서울대학교 치의학대학원, 질병관리청 국립보건연구원 백신연구센터가 공동으로 수행했다. 이주연 나이벡 연구소장, 정종평 나이벡 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.