‘mRNA 백신성능 향상’ 염기 서열 찾았다

IBS 김빛내리 단장 연구팀

RNA 안전성·단백질 생산 증가
유전자 전달 효과도 향상 확인

기초과학연구원(IBS) RNA(리보핵산) 연구단 김빛내리(사진) 단장(서울대 생명과학부 석좌교수) 연구팀이 바이러스의 RNA 안전성과 단백질 생산을 증가시키는 RNA 염기서열을 발견했다. ‘K5’로 이름 붙인 이 서열을 활용하면 RNA 치료제 성능을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다.

5일 IBS에 따르면 김 단장 연구팀은 인간에게 감염된다고 알려진 500여종의 바이러스 RNA 서열 중 143종의 바이러스 서열을 선별, 동일한 길이로 잘라 3만여개의 절편을 만들었다. 이를 암세포에 넣어 각각의 바이러스 서열이 RNA 안정성과 단백질 생산을 증가시킬 수 있는지 분석했다. 가장 효과가 뛰어난 서열을 ‘K5’로 명명했다.

연구진이 K5 서열을 실제 유전자 치료에 사용하는 바이러스 벡터에 삽입해 효능을 검증한 결과 유전자 전달 효과가 매우 증가했다. 또 mRNA(메신저RNA) 백신에 삽입하면 mRNA가 안정화되고 오랫동안 많은 양의 단백질을 생산하는 것을 확인했다.

K5의 이런 효과는 TENT4 단백질과 ZCCHC2 단백질이 결합한 복합체가 RNA 분해를 막는 ‘혼합 꼬리’를 형성하기 때문이다. 혼합꼬리는 세포가 자신의 RNA를 보호하기 위해 가지는 시스템으로, 김 단장이 2014년 처음으로 발견했고, 2018년 생성 과정을 밝혀냈다. 당시 ZCCHC14 단백질과 TENT4 단백질 복합체를 확인했고, 이번에 ZCCHC2와의 결합을 새로 규명했다.

이번 연구는 그동안 잘 알려지지 않았던 바이러스에서 K5 서열을 발견했다는 점도 주목할 만하다. K5는 코부바이러스의 일종인 에이치바이러스에 위치한 서열로, 에이치바이러스는 약한 장염 정도만 일으키는 병원성을 가지고 있어 거의 연구가 되지 않았다.

연구팀은 K5 서열을 인플루엔자 바이러스 mRNA 백신 등에 적용해 치료제의 실현 가능성을 높일 예정이다. 또 TENT4 단백질과 혼합꼬리 형성 메커니즘을 추가로 연구할 계획이다.

김 단장은 “K5 서열을 이용해 mRNA 백신과 유전자치료제에 적용하면 안정성과 성능을 높일 수 있을 것”이라며 “경미한 바이러스라도 향후 심각한 바이러스로 진화할 수 있으므로, 편향 없이 다양한 바이러스를 연구하는 것이 중요하다”고 말했다.

이번 연구 성과는 생물학 분야 과학저널 셀 온라인판에 개재됐다.

이진경 기자 [e-mail]