코로나19 종식에 기여했던 mRNA 백신 기술은 감염병 예방백신 분야를 뛰어넘어 항암, 희귀질환 등으로 치료 영역을 넓히고 있다. 

황인상 기자 his@

코로나19가 종식되고 얼마 지나지 않은 지난 2023년 뉴욕 메모리얼 솔론 케터링 암센터는 mRNA 백신을 췌장암 치료에 적용하면 췌장암 완치가 가능할 수 있다는 임상시험 결과를 네이처 학술지에 발표하였다. 이처럼 mRNA 백신은 백신 고유의 영역을 뛰어넘어 여러 질병 치료에 뛰어난 효과를 입증하면서 바이오 산업분야에 혁명적인 변화를 몰고 오고 있다.

차세대 mRNA 백신 원천기술 독자적 개발

전북대학교 의과대학 미생물학교실 홍성출 교수는 mRNA와 같은 유전물질을 인체에 고효율로 전달하는 유전자 전달체 분야에 세계적으로 큰 주목을 받은 인물이다. 전북대 생물학과를 졸업한 홍성출 교수는 1989년 대한민국 국비유학생으로 선발되어 미국 오레곤주립대에서 박사학위를 받은 후 노스웨스턴대학에서 포스트닥 연구원을 거쳐 1998년부터 미국 시카고의 ENHRI 연구소에서 선임연구원으로 근부하였다. ENHRI에 근무하다가 홍성출 교수는 2000년 3월 전북대학교 의과대학 미생물학교실에 교수로 부임하여 현재까지 근무하고 있다. 전북대학교에서 홍성출 교수는 주임교수, 의대 부학장 등을 역임하였고, 현재 대한미생물학회에서 이사로 활동하고 있다. 홍성출 교수는 젊은 시절부터 학문적인 면에서 두각을 나타내, 1998년 미국 뉴욕의 Merrill-Lynch에서 새천년을 기념하여 세계에서 실용 학문 분야에서 가장 뛰어난 연구활동을 하고 있는 젊은 연구자 10 명을 선발하여 주는 상인 Merrill-Lynch Innovation Award를 받은 바 있다. 홍성출 교수는 SCI impact factor 10 이상인 세계 정상 학술지에 교신저자로 5 편의 논문 발표를 포함하여, 현재까지 총 102편의 SCI 논문을 발표하였고, 국내외 등록된 특허 수만 해도 89 건이나 될 정도다. 

▲ 홍성출 교수

홍성출 교수는 장 마이크로바이옴 분야에도 탁월한 연구성과를 내고 있으나, mRNA를 포함한 약물을 인체 세포에 전달하는 약물 전달체 분야에서 특히 탁월한 연구 성과를 도출하고 있다. mRNA는 세포의 세포질에 전달되어, mRNA에서 단백질이 만들어지고, mRNA로부터 만들어진 단백질들이 백신 또는 치료제로서 기능을 한다. 세포는 세포막에 의해 둘러싸여 있어, 세포질에 mRNA를 전달하려면 이 세포막을 통과하여야 한다. mRNA는 그 자체로 세포막을 통과할 수 없어, 현재 mRNA 백신은 PEG와 지질성분으로 mRNA를 둘러싼 나노입자(PEG-LNP)를 만들어 mRNA를 세포 안으로 집어넣고 있다. mRNA 자체는 특허가 있을 수 없어, mRNA 백신의 핵심 기술은 PEG-LNP 기술이다. 현재 모더나와 바이온텍이 세계 mRNA 백신 분야에서 독점적 지위를 확보하고 있는 이유는 바로 PEG-LNP 기술 때문이다. 
기존 기술로는 PEG 없이 mRNA 백신 LNP를 안정적으로 구성하기는 힘들었다. 홍성출 교수는 PEG 대신 인체 지지체 단백질을 이용하여 제작한 단백질-LNP를 세계 최초로 만들었다. 홍성출 교수가 만든 단백질-LNP는 PEG-LNP보다 mRNA 전달 효율이 더 우수하다. PEG-LNP의 가장 큰 단점은 독성이 있다는 거인데, 홍성출 교수가 제작한 단백질-LNP는 독성이 전무하여 현재 큰 기대를 불러일으키고 있다. 

중증열성혈소판감소증후군 mRNA 예방백신에서 mRNA 암 치료백신으로 연구 영역 확대 

홍성출 교수는 현재 보건복지부 지원으로 살인진드기병으로도 알려진 중증열성혈소판감소증후군에 대한 mRNA 예방백신을 성공적으로 개발하여, 식약처에 IND 신청 중에 있다. mRNA 분야는 감염병 예방 분야를 넘어 현재 암, 대사성증후군, 자가면역질환, 희귀질환 등과 같이 여러 다양한 질병 치료에 그 영역이 전방위적으로 확장되어지고 있다. 특히 암 치료에 탁월한 효능이 입증되어, 미국에서는 mRNA 기술에 의해 조만간 암이 정복될 수 있을 것으로도 기대를 모의고 있다.

mRNA가 이처럼 암 치료에 탁월한 효능이 있어, 2023년 미국 바이든 대통령은 mRNA를 이용한 암 치료 연구에 집중적인 연구비 투자의 중요성을 언론에서 강조하기까지 하였었다. 홍성출 교수도 현재 자신의 독자적 단백질-LNP 기술을 이용하여 mRNA 암 치료백신 분야에 뛰어들 들고 있어, 조만간 가시적 성과로 이어질 것으로 기대된다. 그는 우선 대표적인 악성 암인 난소암을 치료할 수 있는 mRNA 난소암 치료백신 연구에 집중할 예정이라 말했다. 홍성출 교수는 mRNA 암 치료백신은 다수의 환자들이 공통적으로 사용할 수 있는 방식이 아닌, 개인 맞춤형으로 제작해야 그 효과가 가장 우수하기 때문에 정부의 적극적 관심이 절실하다고도 했다. NM