"LNP 크기 작아질수록 단백질 더 만든다"

지나치게 작아지면 구조 불안정, 전달 효율 떨어져

mRNA 전달효과 모식도. 가톨릭중앙의료원 제공

[파이낸셜뉴스] 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 구희범 교수 연구팀이 지질나노입자(LNP)의 크기와 유전자 전달 효율 간의 상관관계를 규명했다.

연구 결과, LNP의 크기가 작아질수록 세포 내 전달 효율이 높아지고 단백질 생성량이 증가하는 것으로 나타났다.

12일 가톨릭중앙의료원에 따르면 연구팀은 동일한 지질 성분과 메신저리보핵산(mRNA)을 사용하면서, 미세유체(microfluidic) 기술을 통해 LNP의 크기만을 다르게 조절해 실험을 진행했다.

실험 결과, 작은 입자가 세포막을 통과할 때 필요한 에너지가 더 적어 세포 내로 더 잘 들어가는 것으로 확인됐다. 그러나 지나치게 작은 LNP는 체내 환경에서 구조가 불안정해지고, 표면 보호 물질(PEG)이 떨어져 나가면서 오히려 전달 효율이 감소할 수 있음도 밝혀졌다.

이번 연구는 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션을 활용해 LNP가 만들어지는 물리적 원리도 분석했다.

연구 결과, LNP의 크기는 난류가 아닌 확산 지배적 혼합, 즉 분자들이 자연스럽게 퍼지는 확산 과정에 의해 결정될 수 있음을 제시했다.

이를 통해 복잡한 장비 없이도 LNP 크기를 정밀하게 조절할 수 있는 가능성을 확인했다.

연구는 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단, 중견연구사업, 유전자편집·제어·복원기반기술개발사업, Post-Doc 성장형 공동연구 사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 성과는 국제학술지 《Journal of Nanobiotechnology》(IF 12.6)에 게재됐다.

현재 연구팀은 mRNA 백신과 유전자 치료제의 전달체 설계에 있어 LNP의 최적 크기 도출에 주목하고 있다.

[e-mail] 강중모 기자