코로나의 백신 mRNA, 단순한 백신이 아니라 다중 질환의 치료제로 응용
< 일러스트 OpenAI의 DALL·E 제공 >
[객원 에디터 10기 / 차지민 기자] 2019년 말에 시작되어 무려 700만 명의 생명을 앗아간 코로나19의 백신, 화이자와 모더나를 만들 때 메신저 리보핵산(mRNA)이 사용되었다. 이를 응용하여 생산할 수 있는 항암 백신, 항체 치료제, 단백질 대체요법, 키메라 항체 수용체 T세포 치료제, 유전자 편집 등의 임상 개발 혹은 임상 개발 계획들이 부상하는 중이다. 즉, mRNA가 백신에만 사용되는 것이 아닌 하나의 모달리티로 평가되어 확장되고 있음을 뜻한다.
mRNA 기반 백신과 치료제는 몸이 표적하는 바이러스의 유전체 정보만 알면 그 바이러스에 대응할 수 있는 특정 단백질을 만드는 방법을 몸에 전달해 면역 반응을 활성화하는 역할을 한다.
특히 코로나19 백신에는 N1-메틸슈도유리딘과 같은 변형 염기가 포함되어 있는데, 이러한 구조적 변화는 체내 면역 체계가 백신의 mRNA를 외부 RNA로 인식하고 공격하는 것을 방지한다. 이로 인해 인체 내 안전성이 높아지고 단백질 발현량이 증가하는 효과를 보였다. 이처럼 mRNA의 설계 전략과 화학적 변형이 포함된 구조, 빠른 개발 속도와 비교적 쉬운 대량 생산 덕분에 mRNA는 백신뿐만 아니라 다양한 치료 방법에도 응용되기 시작했다.
mRNA의 또 다른 특징 중 하나는 다양한 항원을 한 분자에 담을 수 있다는 점이다. 따라서 mRNA의 설계만 바꾼다면 변이가 빠른 바이러스들의 백신에도 활용할 수 있을 것이다. 그 외에도 mRNA 백신은 실제로 바이러스나 다른 병원체를 배양하지 않아도 되기 때문에 개발 과정이 비교적 간편하며 개발 속도 또한 빨라진다.
이러한 mRNA의 특징을 활용해 백신 개발이 시도되는 바이러스로는 개발 기간이 길고 변이 예측이 어려운 인플루엔자(독감), 배양이 어려워 백신 개발이 힘들었던 호흡기 질환인 RSV(호흡기 세포융합 바이러스), 지카 바이러스, 항체 의존성 강화(ADE) 문제로 연구가 어려웠던 뎅기 바이러스, 그리고 변이가 많기로 유명한 HIV 등이 있다. 그 외에도 광견병, 말라리아, 에볼라와 같은 감염병에서도 mRNA 기술 활용이 연구되고 있다.
mRNA의 활용법 중 주목받는 또 다른 분야는 암 백신과 유전자 치료다. mRNA를 사용한 암 백신은 항원 제시 세포(APC), 특히 수지상 세포(DC)를 통해 환자의 면역 시스템이 암세포에서 유래한 네오안티젠을 공격하도록 활성화하는 방식이다. 정상 세포가 아닌 암세포에서 특이적으로 발현되는 네오안티젠을 표적 삼기 때문에 부작용은 줄어들고 더욱 정밀한 치료가 가능해진다. mRNA 암 백신은 신세포암, 교모세포종, 흑색종, 급성 골수성 백혈병, 비소세포폐암, 췌장암, 신경교종 등 다양한 암을 대상으로 연구되고 있다. 맞춤형 mRNA 백신 플랫폼은 여러 암에서 긍정적인 연구 결과를 보여왔기에 추가적인 연구가 필요해 보인다.
러시아에서는 mRNA 기술을 응용한 암 백신 ‘엔테로믹스’가 임상 준비를 마쳤다고 발표했다. 엔테로믹스는 환자의 RNA 프로필을 기반으로 면역 체계를 훈련시키는 맞춤형 치료제다. 이 치료제의 목표는 암세포 증식을 억제하고 암 조직의 크기를 줄여 환자의 기대 수명을 늘리는 것이다. 발표에 따르면 엔테로믹스는 48명의 참가자를 대상으로 한 초기 임상 시험에서 종양 크기 감소와 확산 억제와 관련된 긍정적인 결과를 보였다. 또한 중대한 부작용은 보고되지 않아 안전성 측면에서도 가능성을 보였다고 전해진다.
비록 mRNA의 잠재력은 뛰어나지만 치료제로 활용되기 전에는 해결해야 할 과제도 존재한다. 그중 하나는 보다 표적화되고 효율적인 세포 흡수를 보장할 전달 메커니즘의 발전이다. 또 다른 과제는 치료 효과의 지속성을 확보하기 위한 mRNA 안정성 향상이다. 이 외에도 면역원성 감소, 품질 저하 없는 대량 생산 등 아직 보완이 필요한 부분이 적지 않다.
그러나 결론적으로 봤을 때 mRNA의 가능성은 이미 입증된 만큼 치료제 개발은 앞으로 더욱 가속화될 것으로 보인다. 아직 해결해야 할 과제는 많지만, mRNA의 다양한 응용은 질병으로 고통받는 환자들과 수백 년 동안 해당 질병을 연구해 온 연구자들에게 큰 희망을 안겨주는 기술임이 분명하다.
