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과학이슈 하이라이트 Vol.03 건강과 과학 ㅣ 과학이슈 하이라이트 3
과학동아 편집부 지음 / 동아엠앤비 / 2022년 8월
평점 : 
최근 과학 기술의 발전 중 가장 두드러진 발전은 mRNA 백신이다. 이 mRNA 백신 자체의 원리는 간단하다. 우리는 DNA가 mRNA를 합성하고(전사과정) 그 mRNA가 단백질을 합성하는(번역) 센트럴도그마(Central Dogma)라는 단백질 합성 과정을 거친다. 그 과정 중에 항원의 유전자를 코딩한 mRNA를 넣어주게 되면, 항원을 합성하여 그 항원에 우리 몸이 대비할 수 있도록 하는 것이다. 하지만, 이 항원 단백질을 이용한 면역 반응을 일으키게 된다.
하지만, 여기서 어떻게 mRNA vaccine을 개발할 수 있었는지 주목해볼 필요가 있다. 외부의 물질을 우리의 몸은 인식하고, 반응하여 없애도록 설계되었다. 그것이 면역 반응이다. 하지만 이런 백신은 외부의 물질을 인식시켜주는데 큰 뜻을 가진다. 과연 mRNA 백신 자체는 면역 반응에 어떻게 안없어지도록 디자인을 했을까? 그것이 궁금해졌다.
과학이슈 하이라이트에서는 아주 간단하게 2000년대 중반 드루 와이즈먼 미국 펜실베이니아대 교수와 커털린 커리코 박사 연구진이 mRNA 분자 하나를 바꾸어서 면역 반역 세포가 공격하지 않았다는 것으로 시도했다고 했다.
과연 우리 몸은 어떻게 mRNA를 외부 물질으로 인식하는지를 파악하는 것이 중요한데, in virtro 상에서 mRNA를 합성하면 double strand RNA가 생성되는데, 이것이 바로 type I interferon의 합성을 촉진시킨다. 여기서 in vitro로 합성한 dsRNA는 HPLC나 FPLC를 거치게 되면 자연스럽게 제거되고 single strand RNA만 남도록 정제가 된다고 한다.
이것과 더불어 single strand mRNA도 항원으로 인식될 수 있다. 이때 뉴클레오타이드를 변형하는 방법을 취하는데, pseudouridine과 1-methylpseudouridine을 도입하거나, 이에 국한하지 않고 toll like receptor 7(TLR7)이나 TLR8 및 기타 선천 면역 센서의 활성화를 방지하도록 디자인을 하였다. 그랬을때, 뉴클레오타이드의 변형과 dsRNA를 제거해주는 과정을 거쳤을때 훨씬 더 면역 반응을 덜 일으키는 것을 확인할 수 있었다.
여기에서 더 나아가, 이 gene을 delivery를 어떻게 할 것인가라는 이슈가 있다. 이를 delivery하기 위해 200nm 이하의 파티클을 합성하기도 하는데, 다양한 재료들이 사용된다. Protamine과 같은 peptide가 사용되기도하고, polysaccharide, cationic polymer, liposome, 그리고 이들의 조합까지 사용하여 gene을 delivery하는데 많은 연구들이 진행되고 있다.
다른 흥미로운 점은, 파스를 통해서 약물을 전달하는 방식이다. 우리는 약물을 전달하는 방식이, oral delivery, injection 등의 어떻게 보면 거부감이 있는 전달 방식일 수 있다. 그리고 매번 먹어야하는 점이라던지, 주기적으로 맞아야하는 약물의 경우에는 깜빡했을때 그 이후에 겪어야하는 엄청난 후폭풍은 감당하기 어렵다. 그렇기 때문에 약물 전달기술들이 많이 발달하였다. 특히 서서히 약물을 방출하여 약물의 투약 주기를 길게 해주는 점은 아직도 연구 대상이다. 하지만 이렇게 파스를 이용한 연구들이 많이 진행되고 있는지는 처음 알았다. 파스를 통해 약물을 전달하는 방식은 파스에 약물과 흡수 촉진제를 함께 도포하여, 모세혈관으로 약물이 전달되게 해준다. 이때 흡수 촉진제는 지방산, 지방알코올, 계면활성제, 글리콜, 탄화수소처럼 지질성분과 친화력 있고 인체에 안전한 물질로 만들면서, 지질 성분이 세포에 스며들어 세포 사이를 벌리기도 하고, 직접 지질층을 타고 피부를 통과하기도 하여, 약물을 전달한다. 이러한 약물 전달을 통해 다양한 약물이 쉬운 방법으로 전달된다면 의료진과 환자가 모두 부담이 덜될것이다.
