연세대 연구팀, 독성 낮춘 나노튜브형 mRNA 전달체 개발

연세대학교 임용범 신소재공학과 교수(왼쪽 사진), 장지호 박사과정생.

연세대학교 신소재공학과 임용범 교수팀이 전기적 중성 자가조립 펩타이드(ENSP)를 이용해 독성을 낮춘 나노튜브형 메신저리보핵산(mRNA) 전달체를 개발했다.

기존 mRNA 나노전달체는 주로 양전하를 띤 분자와 mRNA 사이의 전기적 인력을 이용하지만, 양이온성과 계면활성 특성에 따른 생체독성이 한계로 지적돼 왔다. 연구팀은 전기적으로 중성이면서 계면활성 특성을 최소화한 펩타이드를 활용해 새로운 전달체를 설계했다.

연구팀에 따르면 ENSP는 수소결합과 소수성 상호작용을 통해 mRNA와 결합한 뒤 이를 나선형으로 감싸 나노튜브 구조를 형성한다. 기존의 전기적 결합 대신 수소결합을 이용한 것이 특징이다.

세포·동물실험에서는 ENSP-mRNA 전달체의 유전자 전달 효율을 확인했다. 양이온성 펩타이드와 지질나노입자, 양이온성 고분자 기반 전달체와 비교한 결과 독성도 더 낮게 나타났다.

연구팀은 독성 평가를 위해 전달체가 혈액 내 적혈구와 접촉할 때 나타나는 형태 변화인 변형적혈구증 정도도 측정했다. 이 평가에서도 ENSP 기반 전달체가 비교 대상보다 낮은 독성을 보였다.

임용범 교수는 “양이온성 분자를 전기적 중성 분자로 대체해 세포 및 생체독성을 낮췄다”며 “안전성과 안정성을 갖춘 mRNA 전달체 개발의 기반이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐고, 장지호 박사과정생이 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 8월 22일 온라인 게재됐다.