세포 흡수와 엔도솜 탈출 획기적 개선
강력한 면역 유도 및 모더나 백신 수준의 효율성
전남대학교 의과대학 의생명과학교실 박인규 교수 연구팀이 mRNA 백신 전달 시스템을 개발했다.
박인규 교수 연구팀은 국립보건연구원 공공백신개발지원센터 연구팀과 함께 혁신적인 mRNA 백신 전달 시스템을 개발하여 COVID-19와 같은 감염병 예방에 획기적인 진전을 이뤄냈다.
이번 연구는 기존 폴리에틸렌이민(PEI)을 기반으로 한 나노입자에 플루오린과 소르비톨을 적용해 세포 내 흡수와 엔도솜 탈출을 크게 향상시킨 결과를 발표했다. 이 기술은 기존의 지질 나노입자(LNP) 기반 백신의 한계를 극복할 수 있는 가능성을 제시하는데 큰 의미가 있다.
연구팀이 개발한 플루오린화-소르비톨 폴리플렉스(PFS)는 세포 표면의 소르비톨 통로와 케비올라 매개 세포 내 이동을 통해 mRNA 백신의 세포 흡수를 개선하며, 플루오린화를 통해 엔도솜 탈출 효율을 높이고 독성을 완화했다. 이를 통해 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 mRNA 백신이 발현되며 강력한 면역반응을 유도하는데 성공했다.
연구를 이끈 박인규 교수는 “이번 연구는 mRNA 전달 효율성과 안전성을 동시에 개선한 획기적인 기술로, 전달 mRNA 유전자의 장기간 발현이 가능하기 때문에 향후 다양한 감염병과 종양 등 비감염병에 대한 백신 개발에 새로운 가능성을 열었으며 본 기술은 산업적 가치가 우수해 교원창업벤처인 ㈜ 디알큐어를 통해서 상용화를 추진할 계획이다”고 밝혔다.
연구 결과는 ‘혁신적인 이중 기전’, ‘강력한 면역 유도’, ‘모더나 수준의 효율성’으로 정리할 수 있다.
·신적인 이중 기전: 소르비톨 유도 흡수 강화와 플루오린화에 의한 엔도솜 탈출이 결합된 이중 기전이 기존 방식보다 높은 효율과 낮은 독성을 달성했다
·강력한 면역 유도: 동물 모델에서 PFS를 이용한 백신은 인터페론-감마(IFN-)**와 종양괴사인자-알파(TNF-) 같은 면역 관련 사이토카인을 활성화하며, 바이러스 중화항체를 효과적으로 생성했다.
·모더나 백신 수준의 효율성: PFS를 이용한 백신은 모더나 LNP 백신과 유사한 면역 반응을 유도하며, Wuhan 변이 바이러스에 대한 높은 중화 효과(PRNT50 기준)를 나타냈다.
특히, 이번 연구 결과는 “Dual-Mechanism mRNA Delivery via Fluorinated-Sorbitol Polyplexes: Enhancing Cellular Uptake and Endosomal Escape for COVID-19 Vaccination”라는 제목으로 Advanced Healthcare Matierals (피인용지수 10.0; JCR 상위 4.7%) 온라인판에 게재되었으며, mRNA 백신 기술의 새로운 지평을 제시하는 연구로 평가받고 있다.
한편, 박인규 교수 연구팀은 국립보건연구원 및 과학기술정보통신부 원천기술개발사업 면역치료혁신센터 사업, 한국연구재단 복합암면역치료센터와 기초연구사업 중견연구의 지원을 받아 수행됐다.
